Понимание работы вашей подвески – ее жесткость.
Хорошая работа подвески вашего автомобиля — понятие субъективное. А еще здесь очень много волшебства. В комбинации эти две вещи никогда не дадут другим понять, какие именно настройки подвески нужны вам. Но это полбеды, дополнительную путаницу вносят еще миллион параметров. Такие как разница дорожного покрытия, погодных условий вождения, стиля езды, снаряженного веса, и ряда других, которые тоже влияют. В результате ваша подвеска будет казаться мягкой, а вашей маме наоборот предельно жесткой.
Развенчание мифа «жестче — лучше».
Жестче пружины — лучше
Итак, приступим. Скоростным маневрам не интересно ваше мнение, ваши ощущения обманчивы, потому отыщите безопасную площадку. Я вам расскажу про отрицательный развал, растянутые шины, уничтоженный дорожный просвет и чрезмерную жесткость пружин — всё это делает машину неуправляемой.
КОЭФФИЦИЕНТ ЖЕСТКОСТИ ПРУЖИН
Размышляя о правильной жесткости вашей подвески первым делом на ум приходят пружины. Именно пружины являются важнейшим ее элементом. Они не дают машине касаться дороги, контролируют сцепление шин с поверхностью при езде по ухабам. Пружины ограничивают крены кузова в поворотах, сопротивляются «приседанию» на заднюю ось при нажатии на газ, не дают сильно клюнуть носом при торможении. От пружин зависит высота автомобиля. Если отбросить прочие составляющие подвески, пружины сильнее всего влияют на управляемость автомобиля. Заметим, что бесконтрольное увеличение жесткости пружин негативно сказывается на множестве других параметров.
Мы не можем говорить о жесткости пружины, не упоминая коэффициент жесткости пружины. По простому это количество веса, который требуется для сжатия пружины на один дюйм. Это универсальная мера, применяется в принципе к различным пружинам — от пружины подвески до клапанной пружины. Пишется примерно так: 500 lbs/in, и чем больше значение, тем жестче.
Линейная и прогрессивная жесткость. Теперь немного усложним теорию. Знайте, что коэффициент жесткости бывает двух типов. Первый тип — линейный, и не имеет значения насколько сжата пружина, какой вес на нее давит или насколько одинаково настроены койловеры. Предсказуемый характер делает такие пружины идеальными для ровных поверхностей вроде подготовленных треков, резко отличающихся от пересеченной местности из-за отсутствия кочек и выбоин. У пружин с прогрессивной жесткостью коэффициент меняет свое значение, например, растет с ростом давления на пружину и зависит от настройки койловеров. Динамически изменяемая жесткость идеальна для уличной езды, ведь поверхность уличных дорог более неравномерна, чем на гоночной трассе. Таким образом, коэффициент жесткости варьируется от жесткого до мягкого в зависимости от того, насколько сильно сжата пружина.
Когда жесткие — совсем жесткие. Независимо от того, какие пружины вы поставите на свою S13, вашей целью, скорее всего, будет уменьшение клиренса, а с ним и центра тяжести. Это значит, что коэффициент сжатия пружин будет жестче, чем задумывал Ниссан, когда подбирал коэффициент жесткости с учетом того, что сберечь амортизаторы от пробоев. Если пружины через чур жесткие, качество езды пострадает. В жертву жесткости будет принесена работа шин на ухабистом неровном покрытии. Также чрезмерно жесткие пружины способствуют избыточной поворачиваемости. Другими словами, при чрезмерной жесткости управляемость станет хуже, чем была прежде.
В поисках баланса
Есть два неутешительных довода, о которых надо помнить. Первое, пружины с таким же коэффициентом как на Миате вашего товарища полностью бесполезны для вас, ваша машина с такими же пружинами не будет управляться также хорошо. Чтобы это случилось, вам нужна такая же Миата, с такими же настройками подвески на таких же колесах. Но вы-то не этого хотите? Второе, вы не можете сделать машину настолько мягкой, чтобы вашей маме было комфортно и одновременно, чтобы машина делала на гоночном треке то, что вы от нее требуете. Это взаимоисключающие вещи. С пружинами, у которых динамический коэффициент сжатия, вы приблизитесь к этому, но все же это недостижимая фантазия, которая никогда не станет правдой.
Выясним подходящую жесткость пружин. Нет такого магического коэффициента жесткости пружин, который предлагают и могут нахваливать в интернете или журналах. Вскоре вы поймете, что выбрать правильную жесткость пружин для вас, вашего автомобиля в соответствии с вашими планами на определенную езду крайне сложно. Во-первых, призовем на помощь сложную математику, для расчёта частоты подвески, которую вы хотите получить, другим вариантом будет понять, к какой подрессоренной массе должен прийти ваш автомобиль. Для ответа на этот вопрос вы должны знать ход колеса и подрессоренную массу до этих изменений для расчёта хода подвески.
Просто начните пробовать варианты, и по-видимому, придется тестировать их на такой же как у вас машине. Поставьте для эксперимента чуть более жесткие пружины. Этим вы уменьшите ход подвески, увеличите боковое сцепление, сделаете шасси более отзывчивым. Но если вы не собираетесь проводить большую часть времени на треке, большая жесткость принесет больше вреда. На обычных дорогах с переменным покрытием более мягкие или с переменной жесткостью пружины ведут себя лучше. Но помните, что уменьшенный клиренс и мягкие пружины обычно плохой вариант.
Об измерении жесткости пружин
Вы уже знаете, что коэффициент жесткости выражается в количестве фунтов давящих на квадратный дюйм. Но не все коэффициенты на пружинах расчитываются в соотношении фунты на квадратный дюйм. Оказывается, что в остальном мире используется метрическая система, и есть большой шанс, что вам попадутся именно такие. И вы увидите что-то вроде 8kg/mm, и захотите сравнить с чем-то вроде 500 lbs/in.
Знайте, что 1кг/мм эквивалентен 56 lbs/in. Другими словами: кг/мм x 56 = lbs / in. Или поделим lbs/in / 56 = кг.мм.
Стабилизатор поперечной устойчивости и пружины
Стабилизатор поперечной устойчивости сопротивляется крену автомобиля, работает по принципу торсиона на кручение. Он влияет на баланс управляемости, и при правильном применении минимизирует угол хода подвески, что означает, что шины работают эффективнее, а пружины могут правильно отрабатывать нагрузку.
Поворот с большим углом и физика говорят нам, что в этот момент часть веса автомобиля перекидывается в диагональном направлении вызывая эффект скручивания между шасси и подвеской. Стабилизатор противодействует части этой силы. Стабилизатор прикручивается прямо к шасси через серию сайлент-блоков и выходит концами на ступицу. В сборе это работает как большая пружина, которая скручиваясь под нагрузкой сопротивляется крену кузова лучше, чем могли бы пружины подвески. Есть четыре параметра стабилизатора, на которые следует обращать внимание. диаметр, длина, длина рычага, сила металла. Хотите поразить друзей познаниями? Расскажите им, что по отношению к росту диаметра стабилизатора, его жесткость растет четверократно. Например увеличив диаметр стабилизатора вдвое, он станет жестче в восемь раз!
Последствия увеличения жесткости. Каждый раз, когда вы задумываетесь об замене пружин на более жесткие, не забывайте, что правильный стабилизатор поперечной устойчивости справиться с кренами лучше. Все станет очень хорошо на входах и выходах из поворотов, но чрезмерно жестким стабилизатором вы задушите независимую подвеску более чем полностью. На ухабах, выбоинах, неоднородной поверхности это приведет к меньшему пятну контакта колеса с поверхностью и худшей стабильностью, чем даже если бы вы ехали вообще без стабилизатора. Также как и с пружинами, начните экспериментировать со тюнинговыми стабилизаторами, предлагаемыми на рынке запчастей, начните с мягких настроек, и убедитесь, что при установке стабилизатор встает без какого-либо преднатяжения.
Амортизаторы и пружины
Если от пружин зависит ход подвески и смещение веса, то амортизаторы влияют на то, как это быстро происходит. Жесткие амортизаторы замедляют колебания пружины, тормозят ее движение вверх-вниз. Более мягкие хуже затормаживают пружину, часто приводя к обратному — к дополнительным паразитным колебаниям. Амортизатор подвески — комплексный компонент, и его работа характеризуется тремя состояниями:
Мягкий амортизатор — позволяет пружине делать дополнительные колебания перед полной остановкой, в результате шасси подпрыгивает, колеса теряют контакт с дорогой, и не находят его продолжительное время, после того как кочка пройдена. Ваше вождение при этом выглядит нелепо.
Жесткий амортизатор — чрезмерно жесткий амортизатор препятствует полному сжатию пружины.
Критически жесткий амортизатор — позволяет пружине совершить лишь однократный цикл сжатия-разжатия до остановки.
На самом деле ваш амортизатор находится где-то между жестким и очень жестким вариантом. Такой амортизатор будет лучшим на ровной поверхности. Если вы подумываете над регулируемыми койловерами, самое время их использовать. Как и с предыдущими элементами, начинайте с мягких настроек и далее регулируйте в сторону жесткости.
Сайлент-блоки и амортизаторы
В вашей машине используются сайлент-блоки всех сортов. Сейчас мы рассмотрим лишь те, которые крепят элементы подвески к шасси. Для драйва как и с другими элементами — более жесткие лучше. Будьте реалистом, как и в предыдущих случаях подумайте, как повезете потом бабушку к педиатру.
!Но жесткие почти всегда лучше! На примере сайлент-блоков стабилизатор поперечной устойчивости, жесткие позволят получить немедленный отклик от стабилизатора при крене. Берите жесткие, получите опыт жесткой и шумной езды. Полиуритановые лучший выбор между обычными резиновыми, и алюминиевыми, которые рекомендует Хонда. Жесткие сайлент-блоки помогут против кренов при жестком вождении, по сравнению с более податливыми заводскими.
Шасси и амортизаторы
Чем более расхлябанное и гибкое у вас шасси, тем больше оно напоминает большую, жирную и неуправляемую пружину. В разрез со сказанным ранее, вы никогда не сделаете шасси жестким в достаточной мере.
Распорки: Вы можете проварить дополнительные сварные швы по кузову своей Селики для увеличения жесткости, а можете всего лишь поставить в нее распорку. Все эти распорки, поперечные стабилизаторы, каркасы увеличивают жесткость шасси, а это значит, что ваши пружины, амортизаторы, и шины станут работать эффективнее.
Хорошо
Жесткие пружины ограничивают ход подвески ( важно для низких машин)
Жесткие пружины увеличивают температуру шин улучшая сцепление
Жесткие пружины увеличивают чувствительность управления
Жесткие пружины, амортизаторы и сайлент-блоки делают управление четким и послушным
Жесткий стабилизатор уменьшает крены кузова
Жесткий стабилизатор и амортизаторы увеличивают пятно контакта
Жесткие полиуретановые сайлент-блоки служат дольше
Жесткие распорки и каркасы делают шасси долговечнее
Жесткие распорки и каркасы дают возможность элементам подвески работать лучше
Плохо
Жесткие пружины убивают комфортную езду
Жесткие пружины работают хуже обычных на плохих неровных дорогах
Жесткий стабилизатор внутреннее пятно контакта
Жесткий стабилизатор уменьшает сцепление шин на входе-выходе из поворотах
Жесткие сайлент-блоки повышают шумность при езде
Теперь все это установим
Вы знаете, что можете улучшить вашу подвеску. Вы знаете, что надо сделать. Но не уверены, с чего начать. Следуя нижеследующему порядку, вы добьетесь лучших результатов.
Шаг 1: Рассчитайте коэффициент жесткости пружин и подберите соответствующие ему амортизаторы.
Шаг 2: Замеряйте вес автомобиля.
Шаг 3: Поставьте все это, протестируйте и вернитесь к первому и второму шагу, если шины работают плохо.
Шаг 4: По результатам третьего шага подберите стабилизатор поперечной устойчивости.
Шаг 5: Установите стабилизатор, протестируйте, и вернитесь на шаг 4, если вышло так себе.
Шаг 6: Настройте койловеры подобрав необходимую жесткость, если у вас койловеры.
Шаг 7: Проверьте что получилось, вернитесь на шаг 6, если не нравится результат.
ПАМЯТКА УМЕНЬШАЮЩИМ КЛИРЕНС
Вы, конечно, знаете, что есть больше чем один вид койловеров. Лучшие версии имеют регулировку жесткости, и также дают отрегулировать дорожный просвет незатрагивая пружину. А еще необходимо обеспечить предзагрузку пружины. Немного сжав ее, вы не дадите ей выскочить во время сжатия — разжатия. Также проследите за правильной длиной хода амортизатора. Не все койловеры дают это сделать, к сожалению. Недорогие версии сжимают пружину при уменьшении клиренса. Обычно, при использовании пружин с линейным коэффициентом сжатия, в этом нет ничего страшного. Но надо помнить, что поджатая пружина может уменьшить ход подвески более, чем вы планировали. Следите за тем, чтобы это не привело к касанию кузовом земли на сжатии в нижней точке.
Аммортизаторы и пружины небольшой ликбез
В любой подвеске имеются упругие элементы, назначение которых — смягчать толчки и удары, чтобы они не передавались на кузов. Чаще всего это витые пружины. Автомобиль, колесо которого вывешено в воздухе, не может тормозить, разгоняться или поворачивать, т.е. становится неуправляемым. Пружины стремятся вернуть колесо на землю, но ударившись о покрытие, оно отскакивает назад. Чем мягче пружина, тем сильнее она сжимается и тем больше поглощает энергии. Если не принять специальных мер, запасенная энергия будет расходоваться медленно — только на преодоление внутреннего трения в пружине и подвеске. За это время автомобиль успеет наехать на множество других неровностей, возникшие колебания не затухнут и колесо будет подпрыгивать, то и дело теряя контакт с дорогой. На помощь пружинам приходит устройство для быстрого гашения колебаний — амортизатор. Если основная задача пружины — поглощать энергию толчков, то задача амортизатора — преобразовывать колебания кузова и подвески в тепло. Амортизатор представляет собой закрытый цилиндр с поршнем, в котором установлены клапан отдачи и клапан сжатия. Для уменьшения шума амортизаторы крепятся к кузову с помощью эластичных элементов. При работе амортизатора шток, соединенный с кузовом автомобиля, перемещается внутри цилиндра и сжимает жидкость, которая по калиброванным отверстиям, создающим сопротивление, перетекает в другую полость. На такое перекачивание затрачивается значительная работа. Таким образом, гашение колебаний происходит за счет преодоления сопротивления перекачивания жидкости из одной полости в другую. Энергия колебаний переходит в тепло, которое рассеивается в пространстве. Характеристики исправного амортизатора рассчитаны так, что колесо делает только одно «полноценное» движение вверх, возвращается вниз и после этого 80% энергии удара погашено амортизатором — превращено в тепло и рассеяно в воздухе. Главная характеристика амортизатора, называемая скоростной, выражает зависимость усилия его сопротивления от скорости прямого хода штока (сжатия) и обратного (отбоя).
Работа амортизаторов влияет на следующие характеристики движения автомобиля по дороге:
Плавность хода:насколько кузов и находящиеся в нем люди изолированы от толчков и раскачки на неровностях.
Управляемость: как автомобиль выполняет маневр (скорость реакции, точность, крены, поперечная раскачка кузова).
Устойчивость:нет ли на неровностях дороги (как на прямой, так и в повороте) самопроизвольного отклонения машины от заданной траектории движения.
Неисправные амортизаторы
Чем более неисправны амортизаторы, тем больше времени колесо проводит в воздухе, а не в контакте с дорогой. Это приводит к следующим проблемам:
Увеличивается тормозной путь, особенно нагруженного автомобиля и с прицепом;
Ухудшается сцепление колес с дорогой. Снижается скорость безопасного прохождения поворотов и выполнения экстренных маневров, особенно в сочетании с торможением. Достаточно сильного порыва бокового ветра, чтобы автомобиль снесло в сторону. Ухудшается управляемость, автомобиль начинает рыскать.
Снижается порог появления аквапланирования.
Ухудшается освещение дороги. Неравномерное и нестабильное освещение дороги из-за колебаний кузова как в продольной, так и в поперечной плоскостях, делает ночное вождение опасным и утомительными для самого водителя и для водителей встречного транспорта из-за ослепляющего эффекта фар.
Увеличивается утомляемость водителя и, как следствие, время реакции
Повышенный износ шин и узлов ходовой части и трансмиссии, повышенный расход топлива. Из-за плохого сцепления с дорогой в моменты «полетов» ведущих колес возникает пробуксовка, которая сопровождается повышением оборотов и соответственно ростом потребления топлива. Такие пробуксовки вызывают также интенсивный износ протектора шин и деталей трансмиссии.
Разрушения кузовных элементов. При движении по неровностям типа «стиральной доски» могут появиться резонансные колебания, которые способны вызвать даже трещины силовых элементов кузова, особенно вблизи точек крепления двигателя и коробки передач.
Нарушается работа электронных систем помощи водителю. Особенно не любят неисправные амортизаторы системы АБС, ПБС (АПС) и Traction Control, т.к. не обеспечивается постоянный и надежный контакт колес с поверхностью дороги. Их датчики настроены на отслеживание поведения колес, катящихся по земле, а не вращающихся в воздухе. Интеллектуальная элетроника не способна зафиксировать момент, когда колесо оторвалось от земли и «зависло» в воздухе. Электронные «мозги» путаются и дают неверные указания исполнительным механизмам.
Снижение комфортности поездки. Машину трясет, вибрация становится неравномерной и часто сопровождается стуками. Опасность ситуации заключается в том, что, во-первых, водители не осознают проблем, связанных с амортизаторами, а во-вторых износ амортизаторов происходит постепенно, часто без видимых или слышимых признаков. Водитель привыкает к «новому» поведению автомобиля.
Конструкции амортизаторов
Все амортизаторы принято делить на «гидравлические», «газовые» и «поддутые» (c газом низкого давления). Деление это условно потому, что во всех трех случаях используется примерно одинаковый клапан, а в качестве компенсационного элемента используется газ. Центральный клапан перемещается в центральном цилиндре, а дальше начинаются отличия. Гидравлические амортизаторы и поддутые имеют еще второй, внешний цилиндр, куда перетекает масло через систему нижнего клапана. Газовый амортизатор внешнего цилиндра не имеет. Исходя из конструкции, амортизаторы логичнее классифицировать на двухтрубные и однотрубные. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки.
Двухтрубные гидравлические амортизаторы:
Преимущества:
демпфируют мягче потому, что у них две системы клапанов плюс газ у них под более низким давлением.
по цене — самые доступные;
небольшая длина;
нечувствительны к внешним повреждениям.
Недостатки:
чувствительны к перегрузкам (провалы демпфирования)
отводят тепло хуже чем однотрубные высокого давления, так как «генератор тепла» — центральный цилиндр закрыт сверху еще одним соосным цилиндром, наполненным маслом и компенсационным газом.
тяжелее однотрубных. Установка первых на автомобиле ведет к увеличению неподрессоренной массы подвески и, как следствие, увеличению ее инертности. Они медленно реагируют на перемещения колеса, особенно при низкочастотных колебаниях небольшой амплитуды. Чем выше давление газа, подпирающего масло, тем выше «быстрота реакции» амортизатора. При частых перемещениях вверх-вниз на характерных участках дороги (типа раллийная трасса), инерция заставляет подвеску как бы «задумываться» поочередно то в верхней, то в нижней точки и пропускать очередное препятствие или яму.
не любят быстрой езды по плохим дорогам. При резком перемещении поршня на обратной стороне клапана создается разряжение и могут образоваться кавитационные пузырьки. Это резко изменяет характеристики демпфирования. При часто повторяющихся резких перемещениях амортизатор «вскипает» — кавитационные пузырьки и газ компенсационного объема смешиваются с маслом в подобие эмульсии, при этом демпфирование практически исчезает.
У одного мужика под окнами стояла плохонькая иномарка. Как-то раз выходит он на улицу к машине, а на боку нацарапано: «Мужик, покрась машину!» Он решил: «И правда, давно пора покрасить-то.» Поехал в автосервис, сделал все как надо. Машинка хорошенькая, блестящая. Hаутро выходит к своей «ласточке», а на боку нацарапано: «ВОТ ТЕПЕРЬ ДРУГОЕ ДЕЛО!»
Зачем нужен компенсационный объем газа? Жидкость, как известно, сжимается, но очень незначительно. Поэтому, если бы не было компенсационного объема, поршень внутри цилиндра при резком перемещении натыкался бы на «каменную стену» масла, которое в силу своей большой инерции еще не начало течь через калиброванные отверстия клапанов. Компенсационный объем газа сжимается первым и принимает на себя удар и лишь потом масло начинает проходить через калиброванные отверстия клапанов центрального штока. К тому же при работе масло нагревается, часто до значительных температур. Увеличение его объема при этом необходимо компенсировать и делает это небольшая порция газа. От применяемого масла требуется не только коррозионная, но и термическая стойкость. Основное требование, предъявляемое к амортизационной жидкости, — чтобы при низкой температуре масло не очень густело, а при высокой не закипало. Перегреваясь, амортизационная жидкость частично теряет свои свойства, и эффективность гашения колебаний резко падает.
Газо-масляные амортизаторы
По характеристикам немного жестче предыдущих, однако наличие в компенсационном объеме газа (азота) под низким давлением исключает вскипание жидкости. Прекрасно подходят для наших дорог, обеспечивают хорошие сцепные свойства на высоких скоростях. Стоят немного дороже масляных.
Однотрубные газовые амортизаторы
Представляют собой двойной поршень с двумя раздельными клапанами. Масло и газ расположены последовательно в одном цилиндре и разделены плавающим клапаном (разделительным поршнем). Газ находится под давлением около 25 атмосфер. Таким образом, клапан штока находится все время в «поджатом», «подпружиненном» состоянии и гораздо быстрее реагирует на выбоины и ухабы дороги. Газовые амортизаторы — самые жесткие. Их поклонниками являются автоспортсмены, для которых главное — чтобы машина на высокой скорости и на любом покрытии как можно лучше держала дорогу. Газовые амортизаторы всеми преимуществами обязаны бОльшей площади поршня, которая позволяет амортизатору эффективно демпфировать самые малые и медленные перемещения колеса.
Преимущества:
Полное отсутствие вспенивания масла. Подпружиненное масло практически не вспенивается, а отделение компенсационного объема плавающим поршнем снимает вопрос о возможном смешивании газа с маслом.
Возможность работы в любом положении;
Четкое демпфирование самых мелких неровностей;
Лучшая теплоотдача в окружающую среду.
Недостатки:
БОльшая длина;
Дороже и сложнее в производстве, чем двухтрубные амортизаторы;
Сложно применить в подвеске МакФерсона из-за меньшего сопротивления на изгиб;
Меньший комфорт и бОльшие ударные нагрузки на кузов. Последнее снижает усталостную прочность металла силовых элементов кузова. Повышается нагрузка на подшипники ступиц, шаровые опоры и сайлент-блоки. Особенно опасно ставить газовые амортизаторы на старые автомобили.
Внешняя сторона цилиндра амортизатора подвержена деформациям от отлетающих камней.
Клапаны, через которые протекает масло, можно настроить так, что сопротивление амортизатора будет разным в зависимости от направления работы подвески. Обычные амортизаторы имеют усилие при отбое в два-четыре раза больше, чем усилие при сжатии. Амортизатор изготавливается так, чтобы ход штока на сжатие был легче, а обратный — с сопротивлением распрямлению пружин. Связано это с тем, что наиболее эффективное гашение колебаний происходит при свободном ходе подвески. Большое сопротивление амортизатора при ходе сжатия вызовет лишь увеличение ее жесткости. Это означает, что когда колесо наезжает на препятствие, оно с легкостью идет вверх, а затем, уже при возврате его назад, пружинам и приходится работать, тратя накопившуюся при сжатии кинетическую энергию.
Различают также амортизаторы с регрессивной и прогрессивной характеристиками гашения колебаний. Регрессивные хорошо гасят боковые и продольные крены и плохо поглощают мелкие дорожные неровности. Прогрессивные хорошо гасят мелкие неровности, но плохо себя чувствуют в поворотах и при торможении.
Регулируемые амортизаторы Демпфирующие характеристики таких амортизаторов можно изменять в зависимости от дорожных условий. Управление жесткостью амортизатора осуществляется за счет изменения давления газа или параметров перепускных клапанов. В простых вариантах это можно сделать с водительского места переключателем, имеющим несколько положений. В более сложных подвеска оснащается набором датчиков ускорений, а управление берет на себя компьютер. Такая подвеска, которая называется адаптивной. Отличие амортизатора «Сенса-Трак» — в технологии системы переменного сопротивления давлению (ПСД). Амортизатор способен воспринимать меняющиеся дорожные условия и автоматически подстраиваться к ним. В его стенке находится вертикальный канал, через который протекает масло между верхней и нижней частями трубки, обходя клапан поршня. Пока колебания подвески незначительны, поршень находится в центральной «зоне комфорта». Диаметр этой зоны превышает диаметр поршня, и масло встречает хотя и постоянное, но небольшое сопротивление. На ухабистой дороге, в резком повороте, при внезапном торможении поршень достигает «зон контроля». Канал сужается до полного перекрытия поршнем, и в результате давление увеличивается, а амортизация становится более жесткой.
Амортизаторы с компенсацией нагрузки Амортизаторы этого типа устанавливаются, как правило, взамен задних на автомобили, которые загружаются постоянно или время от времени до полной грузоподъемности. Здесь применяется дополнительное пневматическое либо гидропневматическое устройство, выполняющее роль регулируемой пружины и представляющее собой герметичную резиновую мембрану, прочно соединенную с корпусом и грязезащитным щитком. Преимущества по сравнению с обычным амортизатором:
пружина приобретает нужную жесткость в зависимости от потребности;
выравнивает нагруженный автомобиль, возвращая подвеску в первоначальное положение.
Причины выхода из строя Вызвано это несколькими причинами: необратимым процессом старения и износа резинотехнических изделий при длительной эксплуатации; низким качеством изготовления; неправильной установкой; нарушением правил эксплуатации. В самом амортизаторе сломаться могут только две вещи — выйти из строя клапаны и нарушиться герметичность сальника штока. Вторая причина является основной.
Диагностика амортизаторов
Визуальный осмотр Этот тест один из самых достоверных и, несомненно, дешевых и оперативных. На амортизаторе может быть заметен масляный «туман», но не должно быть подтеков. Если при проверке возникли сомнения, протрите амортизатор насухо и осмотрите его через несколько дней работы. Обратите внимание на состояние буфера отбоя и пыльника. Важнейшим элементом визуального осмотра является состояние шин. Еще одним «визуальным» тестом является осмотр штока.
Тест на «покачивание» Можно выявить только «убитый» амортизатор. При движении автомобиля скорость движения штока амортизатора значительно выше, чем та, которой Вам удастся достичь, раскачивая автомобиль. Поэтому и определить степень износа амортизатора в данном случае невозможно. Чтобы не оставить на капоте или крыле заметную вмятину, «давить» автомобиль следует аккуратно и лучше вблизи ребер жесткости облицовки кузова.
По степени нагрева Чем теплее амортизатор, тем эффективнее он выполняет свою функцию. Непосредственно перед проверкой амортизаторы нужно «разогреть», погоняв автомобиль по «стиральной доске» или по трассе с высокой скоростью. Температура каждого амортизатора не должна существенно отличаться друг от друга. Более низкая температура того или иного амортизатора по сравнению с другими — доказательство снижения эффективности его работы.
Оценка управляемости автомобиля в движении Оценить степень исправности амортизаторов по поведению автомобиля в движении под силу только опытным водителям. Неисправные амортизаторы приводят к тому, что на скоростях начиная с 80 километров в час автомобиль начинает рыскать, особенно при встрече с мелкими неровностями дороги. Снижается курсовая устойчивость, начинается продольная и поперечная раскачка. Раскачка имеет продолжительный незатухающий характер. При движении по неровностям автомобиль показывает замедленную реакцию на руль — тот уже вывернут, а машина все не начинает поворачивать.
Инструментальный контроль (стендовая диагностика)
Различают вибрационные стенды и проверку демпфирующего усилия на испытательных стендах.
Выбор и замена амортизаторов
Плохих и хороших (по характеристикам) амортизаторов нет. Все зависит от профиля дороги, состояния автомобиля и даже от личных особенностей водителя. Для каждой модели амортизатора может найтись такая дорога, на которой он проявит себя лучше других. Комфорт и управляемость — показатели технически противоположные. Увеличивая один из них, мы уменьшаем другой. У каждого водителя собственный стиль вождения и свои требования к комфорту и представления о необходимой жесткости подвески. Уровень тряски, устраивающий одного человека, совершенно неприемлем для другого. Острота восприятия тряски сильно зависит от конституции человека. Полностью удовлетворяют этим противоположным требованиям только амортизаторы с переменными характеристиками. Но схемы управления ими настолько сложны и дороги, что на массовых автомобилях такие подвески пока не применяют. Неверно утверждать, что газовые одноцилиндровые амортизаторы «в целом» лучше гидравлических двухтрубных. Реальными их преимущества становятся только в условиях спортивных соревнований. Для подавляющего числа «рядовых» автомобилистов и условий их езды гидравлические амортизаторы справляются со своими задачами на сто процентов. Практически все однотрубные газонаполненные амортизаторы дороже гидравлических. Более того, подержанный российский автомобиль опасно ставить на «газ». Даже год, проведенный на газонаполненных амортизаторах, разобьет его окончательно. Со временем пружины теряют упругость и постепенно проседают. При этом снижается резонансная частота колебаний кузова, уменьшается дорожный просвет, нарушаются углы установки колес, нагрузка становится асимметричной. Даже если амортизаторы находятся в идеальном состоянии, проседания пружин это не компенсирует, да и сами амортизаторы будут работать ненормально. Поэтому некоторые автопроизводители для замены на подержанном автомобиле рекомендуют другие модели амортизаторов по сравнению с первоначальными — учитываются изменения характеристик пружин. Амортизаторы, предназначенные для рынка запчастей, по управляемости никто к конкретным автомобилям не настраивает. Поэтому когда вы покупаете такие амортизаторы для замены изношенных «родных», никто не может точно сказать, каким станет автомобиль. Чтобы узнать, насколько те или иные амортизаторы подходят для кокретного автомобиля, надо ставить их на машину и ездить.
Советы и рекомендации:
Проводите проверку состояния амортизаторов (сохранности пыльника, буфера отбоя) через каждые 20 тысяч км, но не реже одного раза в год.
Заменяйте сразу оба амортизаторы на одной оси.
Меняйте амортизаторы на СТО. На многих моделях автомобилей для сжатия и фиксации пружины подвески при ее снятии требуется специальный инструмент (съемник). При неумелом обращении, пружина может «выстрелить».
Зимой из-за застывания амортизационной жидкости в первые полчаса движения старайтесь особенно щадить амортизаторы, пока масло не разогреется от перекачивания поршнем из одной полости цилиндра в другую. Начало движения (первые 5-10 минут) нужно осуществлять на небольшой скорости на первой-второй передаче.
При замене затягивайте амортизатор до упора только когда автомобиль стоит на колесах с нормальной нагрузкой.
Диагностируем амортизаторы
Известное выражение «Ничто не вечно под луной» в полной мере относится и к амортизаторам. О том, почему они выходят из строя, как определить их работоспособность и какие амортизаторы больше подходят для вашего автомобиля, мы расскажем в нашей сегодняшней публикации. Диагностика
Время от времени каждый опытный автовладелец проверяет состояние амортизаторов. Делают это по-разному – как правило, кто как умеет. Основные способы проверки: раскачивание автомобиля; визуальный осмотр; проверка степени нагрева; оценка поведения автомобиля в движении; стендовая диагностика.
Раскачивание автомобиля – самый простой и распространенный способ, к которому прибегают автолюбители. Его суть заключается в покачивании автомобиля поочередно за каждый «угол». Существует два способа проведения этого теста. В одном случае владельцы после одноразового надавливания на автомобиль наблюдают за характером перемещения кузова. Если он поднимается медленно, значит амортизаторы работают, если же он «выстреливает» вверх без каких-либо задержек – не работают. Другой вариант этого теста предусматривает интенсивную раскачку автомобиля в несколько приемов. Если амортизаторы рабочие, после прекращения раскачки кузов становится неподвижным уже на первом или втором (в зависимости от интенсивности раскачки) «свободном» качке. Чем хуже амортизатор, тем медленнее затухают колебания.
Хотя такой тест и доступен каждому, однако его достоверность очень мала. Он только позволяет определить, рабочий или нерабочий амортизатор. Если же амортизатор гасит колебания частично, скажем, наполовину, обнаружить это невозможно и амортизатор кажется исправным. В этом и заключается слабая сторона этого способа диагностирования. В то же время «приболевший» амортизатор не обеспечивает надежного контакта колеса с дорогой при движении на больших скоростях.
По поводу раскачки есть еще одно замечание. «Давить» автомобиль следует аккуратно и лучше вблизи ребер жесткости облицовки кузова (капота, крыльев и т.д.). Если этого не учитывать, то одного сильного усилия будет достаточно, чтобы оставить на капоте или крыле достаточно заметную вмятину.
Визуальный осмотр по своей эффективности и «сложности» близок к предыдущему способу диагностирования. Прежде всего он предусматривает выявление на поверхности корпуса амортизатора потеков масла – неопровержимого доказательства потери герметичности и частичного или полного выхода его из строя. Следует помнить, что масляный туман на поверхности корпуса не всегда является признаком неисправности. Из-за слоя грязи найти истинную причину появления масла на корпусе иногда сложно, поэтому амортизатор следует очистить и повторно осмотреть через несколько дней эксплуатации. Возникшие повторно потеки масла говорят о неисправности амортизатора.
Визуальному осмотру подвергаются и шины, так как равномерность износа их протектора – важнейший показатель работоспособности амортизаторов. Если протектор, особенно по краям, имеет явно выраженные пятна износа, значит процесс его качения сопровождается скачками, что происходит при неработающих амортизаторах.
Работоспособность амортизаторов по степени нагрева их корпуса автовладельцы проверяют очень редко. Объясняется это неудобством проведения такой проверки, так как амортизаторы, как правило, находятся в труднодоступных местах. Принцип действия гидравлических амортизаторов основан на преобразовании энергии колебаний в тепловую (см. АЦ № 7). Из этого следует, что чем теплее амортизатор, тем эффективнее он выполняет свою функцию.
Для получения точных результатов при таком способе диагностирования необходимо соблюдать одно важное требование. Непосредственно перед проверкой амортизаторы нужно «разогреть», погоняв автомобиль по «стиральной доске» или по трассе с высокой скоростью. При проверке степени нагрева амортизаторов, что более удобно делать на эстакаде или осмотровой канаве, температура каждого не должна существенно отличаться друг от друга. Более низкая температура того или иного амортизатора по сравнению с другими – доказательство снижения эффективности его работы. Если на общем фоне сильно нагревается только один амортизатор, значит его «коллеги» полностью или частично потеряли способность гасить колебания.
Оценить степень исправности амортизаторов по поведению автомобиля в движении под силу только опытным водителям. При неисправных амортизаторах уже на скорости 80-90 км/ч автомобиль начинает рыскать по дороге, особенно неровной, появляется продольная и поперечная раскачка, снижается курсовая устойчивость. Раскачка имеет слабо затухающий характер и при очередных неровностях ее амплитуда увеличивается. При движении по кривой автомобиль может плохо или с большим опозданием реагировать на поворот руля. Также увеличивается остановочный путь при торможении.
По уровню комфорта определить неисправность амортизаторов удается не всегда. Только когда автомобиль оснащен спортивными газовыми амортизаторами, поломка заметна благодаря исчезновению характерной жесткости.
Самый точный способ определения состояния амортизаторов – стендовая диагностика. Существует два метода данной проверки: на автомобиле, установив его колеса на рабочие площадки вибрационного стенда, а также сняв амортизатор и проверив величину демпфирующего усилия на специальном измерительном стенде. Второй метод дает более точные результаты, однако из-за неудобств и сложностей, вызванных необходимостью снимать амортизаторы, он не нашел широкого применения, тогда как первый метод в профессиональном автосервисе достаточно распространен. Практически на каждой уважающей себя СТО имеются вибрационные стенды, которые позволяют определить степень работоспособности амортизаторов без какой-либо разборки автомобиля.
Причины поломок
Как показывает практика, в конструкции амортизаторов наиболее часто выходят из строя либо клапанный механизм, либо сальник штока. Вызвано это несколькими причинами: необратимым процессом старения и износа резинотехнических изделий при длительной эксплуатации; низким качеством изготовления; неправильной установкой; нарушением правил эксплуатации.
В процессе старения резина сальников и уплотнений теряет свою эластичность и растрескивается. Клапаны при этом перестают выполнять свою функцию, и масло перетекает из одного объема амортизатора в другой без требуемого сопротивления. Если потеки масла появились снаружи, значит потерял герметичность сальник штока.
Долговечность амортизатора во многом зависит от состояния его штока. В течение своей службы он совершает сотни тысяч возвратно-поступательных движений. Для обеспечения минимального износа штока и его уплотнения проводится высококачественная обработка поверхности – шлифовка, а затем полировка. Если на штоке в процессе эксплуатации появились задиры или очаги коррозии, служить «верой и правдой» такой амортизатор будет недолго. Односторонние задиры – следствие неправильной установки амортизатора, когда нарушилась соосность цилиндра и штока с поршнем. Ускоряет износ и повышенная запыленность воздуха. Проникающая через зазоры между пыльником и корпусом пыль оседает на штоке и выполняет функцию абразива. Во всех этих случаях в первую очередь страдает уплотнение (сальник), обеспечивающее герметичность амортизатора.
Чтобы избежать поломки из-за преждевременного выхода из строя сальника штока, проводить ремонт подвески и замену амортизаторов лучше всего на СТО, которые специализируются на этих видах работ. Нельзя допускать, чтобы при установке слесарь обхватывал шток пассатижами или струбцинами, иначе его повреждения не избежать. Пыльник должен оставаться целым в течение всего срока службы амортизатора. Его повреждение способствует попаданию на шток грязи и воды, что вызывает износ и коррозию.
Снижается ресурс амортизаторов и благодаря нашим разбитым дорогам. Особенно часто они выходят из строя у водителей, для которых езда на высокой скорости по неровностям дорог – еще один повод удостовериться в «непробиваемости» подвески.
У каждого автовладельца свое представление об управляемости и уровне комфорта, поэтому и выбирают они то, что им больше подходит. Прежде всего возникает вопрос, какие амортизаторы покупать: масляные (двухтрубные гидравлические), газо-масляные (двухтрубные гидравлические, заполненные газом под низким давлением – 2-3 атм.) или газовые (однотрубные гидравлические амортизаторы, заполненные газом под высоким давлением – 15- 27 атм.)? Краткая характеристика каждого типа выглядит так. Масляные – самые комфортные, однако из-за способности «вскипать» они не любят быстрой езды по плохим дорогам. По цене – самые доступные. Газо-масляные – по характеристикам немного жестче предыдущих, однако наличие в компенсационном объеме газа (азота) под низким давлением исключает вскипание жидкости. Прекрасно подходят для наших дорог, обеспечивают хорошие сцепные свойства на высоких скоростях. Стоят немного дороже масляных. Газовые – самые жесткие. Их поклонниками являются автоспортсмены, для которых главное – чтобы машина на высокой скорости на любом покрытии как можно лучше держала дорогу. При повседневных поездках высокоскоростные характеристики мало кому нужны, тем более что расплачиваться за них приходится комфортом (постоянная тряска уж очень надоедает) и передачей больших ударных нагрузок на кузов. Последнее очень опасно, так как снижает усталостную прочность металла силовых элементов кузова, из-за чего в самых ответственных местах появляются трещины. Повышается нагрузка и на подшипники ступиц, шаровые опоры и сайлент-блоки, что также снижает их ресурс. Особенно опасно ставить газовые амортизаторы на старые автомобили. Их кузова и без того уже ослаблены, а избыточная тряска ускорит процесс их разрушения.
Рынок амортизаторов в Украине широкий. На нем обосновались более десятка зарубежных фирм (Sachs, Boge, Bilstein, Kayaba, Monroe, Varsint, Alko, Gabriel и т.д.), а также отечественные авторитеты (типа Скопинского автоагрегатного завода (СААЗ)). Есть, к сожалению, и разного рода подделки.
Продавцы и установщики амортизаторов конкретных советов относительно выбора торговой марки не дают. Объясняют это очень просто – среди тех и других встречается не совсем качественная продукция. К нам на рынок такие амортизаторы поступают в основном с заводов из стран с дешевой рабочей силой – Польши, Турции и т.д. Поэтому субъективная оценка продаваемых амортизаторов, которую дают специалисты, позволяет сделать вывод, что 10-15% всего ассортимента приходится на долю некачественной продукции.
Если вы определились, какие амортизаторы вам нужны, можно приступать непосредственно к поиску. Как ни странно, но на рынках продаются в основном отечественные амортизаторы и, естественно, для советских машин. Амортизаторы зарубежных торговых марок для иномарок встречаются значительно реже. Поэтому искать их лучше в автомагазинах и по объявлениям. Тот, кто желает получить качественную продукцию, а не дешевую, должен отдавать предпочтение товару с гарантией, а еще лучше с установкой. В противном случае если вам не повезет, обменять бракованный амортизатор вряд ли удастся. Кстати, многие дают гарантию на амортизаторы только в случае их квалифицированной установки на специализированных СТО.
Мягкая и жесткая подвеска — особенности, настройка
Внешний вид, особенности конструкции и привлекательность — параметры, при помощи которых можно оценивать транспортное средство. Как правило, подвеске не уделяется такое внимание, а потом многие хватаются за голову. На самом деле, именно от этого параметра зависит то, как автомобиль будет вести себя на дороге. Она влияет на комфорт и безопасность во время движения. Рассмотрим, что собой представляет подвеска и какими характеристиками может отличаться.
Вечный вопрос — какая подвеска лучше: мягкая или жесткая? Такой спор популярен среди автомобилистов, но проблема здесь заключается в том, что на вопрос нет ответа. Для одного автомобиля будет полезна мягкая подвеска, для другого — жесткая. Какой бы она ни была, она выполняет важные функции в конструкции транспортного средства:
1) влияет на плавность движения;
2) влияет на угол крена во время прохождения поворотов;
3) снижает колебания кузова во время проезда через ямы и прочие неровности;
4) позволяет сохранить углы установки колес.
Чтобы автомобиль ехал уверенно, нужно чтобы все 4 колеса были подвижными в верхнем и нижнем направлении, и соприкасались с дорожным покрытием равной площадью. Чтобы отрегулировать параметры подвески, нужно настраивать пружины. В конструкции также предусмотрены амортизаторы, которые гасят колебания. Именно они влияют на мягкость хода. Если провести грамотную регулировку, можно скорректировать крен и сместить кузов во время движения на неровной дороге. Если поставить слишком мягкие амортизаторы, то автомобиль будет похож на качающийся маятник. Если же будет установлен слишком жесткий, то автомобилист и все пассажиры будут ощущать неровности на дороге. Если в конструкции применяются неисправные амортизаторы, это будет влиять на скорость разгона, тормозной путь, динамику и плавность хода. Специалисты рекомендуют проводить замену элементов каждые 70 000 км.
Мягкая и жесткая подвеска. Жесткая подвеска обеспечивает полный контроль над ситуацией на дороге. На любое изменение можно будет реагировать без промедления. Как правило, такой тип устанавливается на спортивные модели. Однако, слишком прочное сцепление с дорожным полотном скажется и на комфорте — водители будут ощущать все неровности дороги. Мягкая подвеска обеспечивает полный комфорт, так как автомобиль приобретает плавный ход. Однако, во время прохождения поворотов, кузов может наклоняться, что сказывается на безопасности.
Как сделать подвеску жесткой. Все преимущества подобной настройки мы уже рассмотрели ранее, но здесь есть и обратная сторона. Например, главным недостатком является неэкономичность. Приходится проводить замену каждые 70 000 км. Еще один минус — вред для людей. Как говорилось ранее, все кочки и ямы люди в автомобиле ощущаются на себе. Это может привести к проблемам с позвоночником. Есть 2 способа, которые позволяют сделать подвеску жесткой. Первый — настройка пружин и амортизаторов. Второй — установка стабилизатора поперечной устойчивости.
Как сделать подвеску мягкой. Среди недостатков такой настройки можно выделить потерю качества управления. Отсутствует маневренность, появляется крен на поворотах и резких движения. Специалисты прибегают к разным способам, которые помогают смягчить подвеску. Для этого можно приобрести более мягкие шины или уменьшить давление в имеющихся. Однако, второй вариант имеет свои недостатки — колеса быстро изнашиваются. Второй способ — установка газомасляных и масляных амортизаторов. Третий — замена пружин. Можно приобрести более мягкие или подрезать старые.
Лучше всего доверять процедуры по настройке подвески профессионалам, так как они имеют достаточные знания для проведения качественной работы.
Итог. Подвеска играет важную роль в управлении транспортным средством. От нее зависит плавность хода и безопасность. При желании подвеску можно настроить и сделать более мягкой или жесткой.
Мягкость и жесткость подвески – что важнее для комфорта?
Практически каждый автовладелец уверен в том, что мягкая подвеска дает комфорт, а жесткая делает машину спортивнее и позволяет лучше держаться за дорогу. Но как и во многих других случаях, упрощение лишь вводит в заблуждение.
Специалисты-подвесочники могут рассказать множество интересных примеров из практики, а мне придется ограничиться лишь кратким рассказом о том, почему жестче не всегда цепче, а мягче не всегда комфортнее. Работа подвесок машины вовсе не так проста, как кажется на первый взгляд. Они выполняют множество функций, которые не вполне очевидны. Я постараюсь кратко упомянуть об основных.
А вообще, о работе подвесок написано много книг, и большинство из них очень толстые. Я попробую лишь «по верхам» обозначить основные моменты, чтобы уложиться в формат познавательной статьи.
Почему без подвески не обойтись
Даже очень ровные дороги на самом деле имеют изгиб по многим направлениям, да и сама Земля мало похожа на бесконечную плоскость. И чтобы все четыре колеса касались поверхности, они должны иметь возможность перемещения вверх и вниз. При этом крайне желательно, чтобы беговая поверхность колеса прилегала к покрытию всей своей шириной при любом положении подвески. Так что машины, у которых подвески жесткие и короткоходные, практически обречены на плохое сцепление колес с дорогой, ведь всегда одно из колес будет разгружено.
Почему подвеска должна иметь ход сжатия
Для контакта всех колес с дорогой вовсе не обязательно, чтобы подвеска могла сжиматься, достаточно того, что колеса смогут двигаться только вниз. Но при движении машины в поворотах возникают боковые силы, которые стремятся наклонить авто. Если при этом одна сторона машины сможет приподниматься, а другая не сможет опуститься, центр тяжести авто сильно сместится в сторону загруженного колеса, что в свою очередь вызовет много негативных последствий.
В первую очередь еще большую разгрузку внутреннего по отношению поворота колеса и увеличение момента крена из-за перемещения центра тяжести вверх относительно центра крена подвески (о нем ниже). И, разумеется, если у колес нет хода сжатия, то даже маленькая неровность под одним из колес должна вызывать перемещение кузова, перемещение всех остальных колес вниз со всеми связанными затратами энергии на подъем и снижением сцепления колес. Что, мягко говоря, не слишком комфортно. А еще разрушительно для кузова и деталей подвески. В общем, подвеска должна быть сбалансированной, иметь ход сжатия и ход отбоя для нормальной работы.
Почему машина кренится в поворотах
Раз уж мы определились с тем, что подвеска у машины должна быть и имеет возможность перемещения вверх-вниз, то чисто геометрически образуется некая точка, центр, вокруг которой поворачивается кузов машины при крене. Эта точка называется центром крена машины.
А сумма сил инерции, воздействующих на машину в повороте, как раз приложены к ее центру масс. Если бы он совпадал с центром крена, то в повороте никакого крена бы не было, но он обычно расположен гораздо выше, и в результате образуется кренящий машину момент. И чем выше расположен центр крена, чем ниже центр тяжести, тем он меньше. На специальных гоночных конструкциях вроде машин Формулы 1 центр тяжести помещают ниже центра крена, и тогда машина может крениться в противоположную сторону, как катер на воде.
Собственно, расположение центра крена зависит от конструкции подвески. И автомобильные инженеры неплохо научились его «поднимать» повыше, изменяя конструкцию рычагов, что в теории могло бы избавить от кренов не только низкие спортивные авто, но и достаточно высокие. Проблема в том, что подвеска, сконструированная для обеспечения «неестественно задранного» центра крена, успешно борется с наклонами кузова, но при этом плохо справляется с основной задачей — демпфированием неровностей.
Почему подвеска должна быть мягкой
Достаточно очевидно, что чем мягче подвеска, тем меньше изменение положения кузова при наезде на неровность и при крене меньше распределяется нагрузка между различными колесами. А значит, и сцепление колес с дорогой при этом не ухудшается и не расходуется энергия на перемещения центра масс машины вверх-вниз. Что же, мы нашли идеальную формулу? Но, к сожалению, не все так просто.
Во-первых у подвесок ограничены ходы сжатия, и они должны быть согласованы с изменением нагрузки на ось при загрузке машины пассажирами и багажом, и с нагрузкой, возникающей при прохождении поворотов и неровностей. Слишком мягкая подвеска при повороте сожмется так сильно, что колеса с другой стороны оторвутся от земли. Так что подвеска должна не допустить исчерпания хода сжатия с одной стороны и вывешивания колеса с другой.
Получается, что слишком мягкой подвеске быть тоже плохо… Оптимальным вариантом является сравнительно небольшой диапазон «мягкости», после чего подвески становятся жесткими, но настроить такую конструкцию тем сложнее, чем выше разница между жесткой и мягкой ее частью.
При любом перераспределении нагрузки между колесами происходит ухудшение общего сцепления колес с дорогой. Дело в том, что догрузка одних колес не компенсирует все потери при разгрузке других. А в случае вывешивания разгруженных колес увеличение сцепления на догруженной стороне не компенсирует и половины потерь.
Помимо общего ухудшения сцепления, это еще и приводит к ухудшению управляемости. Борются с этим неприятным фактором, изменяя наклон плоскости качения колеса относительно дороги — так называемый развал. В результате конструктивных мероприятий, направленных на программирование изменения развала при крене машины удается компенсировать изменение сцепления колес при поперечных нагрузках в разумном диапазоне и тем самым сделать управление машиной проще.
Почему же приходится делать подвески жестче на спортивных машинах?
На управляемости машины крайне негативно сказываются любые изменения углов установки подвески при кренах машины и задержки в откликах на управляющие воздействия из-за смещения центра тяжести. А значит, приходится делать подвески жестче, чтобы в повороте крены уменьшались.
Крайним выходом является мощный стабилизатор поперечной устойчивости — торсион, который препятствует перемещению колеса одной оси относительно другого. Но это не самый лучший способ. Да, он улучшает ситуацию с изменением углов установки колес в повороте, но зато разгружает внутреннее, по отношению к повороту, колесо, и перегружает наружное. Немного лучше просто сделать подвеску жестче. Это больше сказывается на комфорте, но зато не так разгружает внутреннее колесо.
Немалое значение амортизаторов
Помимо упругих элементов, в подвеске машины присутствуют и газовые или жидкостные амортизаторы — элементы, ответственные за гашение колебаний подвески и вывода энергии, которую машина тратит на перемещения центра масс. С их помощью можно подправить все реакции подвески на сжатие и отбой, ведь амортизатор может обеспечить в динамике куда большую жесткость, чем пружина. При этом его жесткость, в отличие от пружин, будет очень разной в зависимости от хода подвески и скорости ее перемещения.
Разумеется, совсем мягкий амортизатор не сможет выполнять свою основную задачу — гашение колебаний, машина попросту будет раскачиваться после прохождения неровности. А установка очень жесткого будет создавать эффект, схожий с установкой очень жесткой пружины, которая не хочет сжиматься и тем самым увеличивает нагрузку на колесо и разгружает все остальные. Но тонкая настройка поможет уменьшить крены в поворотах и помочь пружинам, уменьшить клевки кузова при разгоне и торможении и при этом не мешать колесам проезжать мелкие неровности. И разумеется, не допускать «пробоя» подвесок при проезде жестких неровностей. В общем, воздействие на поведение машины они оказывают не меньшее, чем жесткость пружин.
Немного о комфорте и частотах колебаний
Понятно, что у машины без подвески комфорт был бы нулевой, ведь все мелкие неровности от дороги передавались бы прямо на ездоков. Бр-р. Но если подвеску сделать очень мягкой, то ситуация станет ненамного лучше — постоянная раскачка тоже крайне плохо сказывается на людях. Оказывается, человек плохо переносит колебания как с небольшой амплитудой и большой частотой от жесткой подвески, так и с большой амплитудой и с малой частотой от мягкой.
Для создания комфортных условий для пассажиров необходимо согласовать жесткость пружин, амортизаторов и покрышек так, чтобы на самых ходовых для этой машины покрытиях частоты колебаний пассажиров и уровень ускорений оставались в комфортных пределах.
Частота и амплитуда колебаний подвески важны еще и в другом аспекте — собственные частоты резонанса системы машина-подвеска-дорога не должны совпадать с возможными частотами управляющих воздействий и возмущений от дороги. Так что задача конструкторов заключается еще и в том, чтобы обойти опасные режимы как можно дальше, ведь в случае резонанса можно и машину перевернуть, и потерять управление, и просто поломать подвески.
Итак, какой должна быть подвеска?
Как это ни парадоксально, но чем мягче подвеска, тем лучше сцепление колес с дорогой. Но при этом она не должна допускать сильных кренов и изменения пятна контакта колес с дорогой. Чем хуже дороги, тем более мягкой должна быть подвеска для получения хорошего сцепления. Чем ниже коэффициент сцепления колес, тем мягче должна быть подвеска. Казалось бы, проблему может решить установка стабилизатора поперечной устойчивости, но нет, у него тоже есть свои негативные черты, он делает подвеску более «зависимой» и уменьшает ход подвески.
Так что настройка подвески остается делом для настоящих мастеров и всегда требует много времени на натурные испытания. Множество факторов затейливо переплетаются и, изменив один параметр, можно ухудшить и управляемость, и плавность хода. И не всегда жесткая подвеска делает машину быстрее, а мягкая — комфортнее. На управляемости сказывается и изменение жесткости передней и задней подвесок относительно друг друга и даже малейшее изменение характеристик жесткости амортизаторов. Надеюсь, эта статья поможет более тщательно относиться к выбору комплектующих для подвесок и предотвратит необдуманные эксперименты.