Почти все поршневые моторы автомобилей теоретически не уравновешены, то есть создают вибрации при работе, частота которых зависит от оборотов коленчатого вала. Ситуация усугубляется взрывным характером доставки энергии топлива к кривошипно-шатунному механизму.
Против этой врожденной тряски принимаются самые различные конструктивные меры, в чем разработчики настолько преуспели, что вибрации современного двигателя практически никак не проникают в салон.
Одна из систем гашения колебаний – опоры силового агрегата, часто проще называемые подушками.
Предназначение и устройство опор двигателя
Если закрепить вибрирующий силовой агрегат жестко на кузове или раме, то все знакопеременные усилия в диапазоне частот вращения вала будут без изменений передаваться на прочие узлы и в пассажирский отсек.
Ничем хорошим это не закончится. Люди станут испытывать дискомфорт, с трудом переносимый в дальних поездках, вплоть до хронических заболеваний. А механизмы получат лишний мощный источник энергии для интенсивного износа.
Прочитай: Причины вибрация руля автомобиля в движении, при торможении и на холостом ходу
Вибрации ведут к усталости металла. Это надо понимать не буквально, а как чисто физическое явление – взаимные перемещения участков любой детали заканчиваются появлением сетки микротрещин, которые станут расширяться и все закончится поломкой.
Параллельно усилится коррозия из-за виброразрушения защитных слоев.
Для снижения уровня нагрузок агрегат изолируется от своих мест крепления промежуточными эластичными гасящими деталями.
В них металлические кронштейны крепления с одной стороны к двигателю, а с другой – к кузову, разделяются податливым материалом. Эта эластичная часть может быть выполнена различными способами.
Виды подушек двигателя
По мере совершенствования опор, вызванного ростом требований к их вибропоглощающим характеристикам, конструкции менялись и усложнялись.
Было важно приспособить подушку к работе в широких диапазонах частот и амплитуд. Реальные колебания зависят от режима работы двигателя, нагрузки на него, а также характеризуются сложным спектром.
То есть одновременно могут присутствовать вибрации разных частот, имеющие отличающуюся и переменную амплитуду.
Отсюда и направление развития:
- простейшие резиновые подушки из цельного монолитного куска материала;
- сочетание в одном изделии материалов с разными свойствами, в том числе и содержащими пустоты для расширения спектра компенсируемых воздействий;
- добавление к эластичным материалам стальных пружин, имеющих задержку срабатывания и подключающихся при превышении определенной амплитуды, что дает прогрессивную жесткость и еще больше расширяет рабочий диапазон перемещений;
- гидравлические опоры, где имеется две полости, разделенные мембраной и перепускными калиброванными клапанами, они работают с разными характеристиками по частотам, что полностью соответствует принципу действия гидроамортизаторов в подвеске, очень эффективно гасят колебательные процессы;
- те же гидрооопоры могут конструироваться подобно амортизаторам активных подвесок, если в них включены перепускные клапаны с электронным управлением или магниторезистивная жидкость, изменяющая свою вязкость под действием внешнего магнитного поля, которое создается электронным блоком управления.
В последнем случае система по своим датчикам отслеживает текущий уровень виброускорений и точно их компенсирует, меняя мгновенную жесткость управляемой опоры. Это настолько же эффективно, насколько и дорого, но придает элитным автомобилям недостижимый иными средствами уровень комфорта.
Необязательно выполнять гидравлическими или тем более электронными все опоры силового агрегата. Достаточно одной-двух, а остальные останутся обычными металлорезиновыми подушками.
Почему опоры двигателя выходят из строя
Борьба с вибрациями не проходит бесследно для самой опоры. Работают два фактора – естественное старение резины и постепенное её разрушение от нагрузок. Действуют они одновременно, поэтому срок службы определяется как временем, так и пробегом.
Это интересно: Причины стука в передней и задней подвеске
Резина изнашивается сама по себе, образуются сначала микротрещины, которые расширяются, и все заканчивается разрывами. Усугубляет попадание воды в пустоты с последующим замерзанием и разрывающими перегрузками.
Параллельно нарушается соединение между металлом кронштейнов и упругим материалом. Вулканизация не выдерживает, опора приходит в негодность.
В более сложных подушках гидравлика не добавляет надежности. Масло вытекает не всегда, чаще опора заканчивается по тем же причинам, что и более простые – разрывы резины.
А при вытекшей жидкости изделие остается частично работоспособным, но диагностика упрощается.
Признаки неисправности опор
Основной признак – повышенные вибрации и неестественное положение силового агрегата. Вплоть до касания кузова отдельными частями, особенно при проверке, когда мотор работает на холостых и переменных режимах, то есть максимально раскачиваясь.
Визуально можно заметить замыкание в опорах металла на металл, резина полностью проминается.
Диагностика подушек двигателя
Проверка требует определенного опыта, с первого взгляда неисправную деталь трудно опознать. Она меняет конфигурацию, но надо знать, как она должна выглядеть и себя вести в рабочем состоянии.
Резинометаллические опоры
Обычно простые опоры эксплуатируют до такого предела, когда их отказ замечается сразу. Эластичный элемент грубо деформирован, резина растрескивается, разрывается и отходит от металлической основы.
Мотор накреняется в сторону погибшей подушки, при работе раздаются металлические стуки, а также во время резких перегазовок или трогания с места стучит по кузову.
Гидравлические опоры
Даже снятая опора может обладать серьезной упругостью. Вне зависимости от наличия в ней жидкости, которая работает только в своем диапазоне нагрузок, поэтому правила диагностики те же.
Основное отличие – если есть потеки, то сомнений быть не может, опора заменяется вне зависимости от состояния резины.
Промедление крайне нежелательно, нештатные перемещения двигателя в блоке с трансмиссией легко могут привести к более серьезным поломкам.
