|
Многие считают, что основное назначение подвеск - обеспечивать комфортабельное движение по неровным дорогам. Это несовсем так. Вернее, совсем не так... В Статье о доработке тормозных систем мы уже упоминали, что на динамические (замедление тоже динамика) параметры автомобиля сильно влияют характеристики не только соответствующих механизмов, но и невидимых снаружи узлов, соединяющих колеса с кузовом. На самом деле характеристиками подвески в значительной степени определяются буквально все составляющие понятия `динамичный автомобиль`: это и разгон, и торможение, и управляемость.
Честно говоря, обещанный в прошлом номере материал о настройке ходовой части я начинал с тяжелым сердцем. С одной стороны, проблемы подбора ее характеристик настолько сложны и запутаны, что автомобиле-строительные фирмы, в полной мере владеющие тонкой подвесочной инженерией, можно пересчитать по пальцам одной руки. А с другой - пригодных для всех условий движения настроек просто не существует! И дело не только в принципиальных технических ограничениях. Беда в том, что здесь есть много и субъективных факторов (от чего один водитель будет в восторге, другой посчитает совершенно неприемлемым). К счастью, самая главная закономерность - физика происходящих с автомобилем процессов - абсолютно объективна. С нее и начнем.
Итак, на действительно быстром автомобиле подвеска служит не только для эффективного поглощения дорожных неровностей, но и играет серьезную роль в обеспечении соответствующей динамики и управляемости. А раз так, то ее основное назначение - обеспечивать плотный и постоянный контакт колес с дорогой. В принципе, все параметры подвески, позволяющие его достичь, можно разделить на три большие группы. Во-первых, это демпфирование, то есть способность подвески противостоять колебаниям колес после проезда через неровности. Во-вторых, кинематика, которая обеспечивает оптимальное положение колеса относительно дороги. В-третьих, сочетание вертикальных и угловых жесткостей всей системы, позволяющее правильно распределить нагрузку между колесами во всех режимах движения.
С демпфированием все более или менее очевидно - эти функции в подвеске выполняет амортизатор. Главное его назначение - борьба с резким распрямлением пружины после проезда через неровности. Это неприятное явление может привести к неоднократному отскоку колеса от поверхности дороги, шать ему выполнять свои функции - обеспечивать устойчивость и управляемость автомобиля. Принцип работы амортизатора таков, что создаваемые им усилия зависят от скорости перемещения его штока. Они тем больше, чем быстрее перемещается колесо относительно кузова. Какие здесь возможны нюансы?
Ясно, что чем жестче пружина и тяжелее у автомобиля неподрессоренные массы (колеса, ступицы и те же тормозные диски со скобами), тем эффективнее должен быть амортизатор, особенно на ходе отбоя. Тонкость в том, что `амортики`, создающие одинаковые максимальные усилия и на первый взгляд обладающие равной `жесткостью`, совершенно по-разному работают на медленных ходах подвески. А все потому, что их характеристика (зависимость `усилие/скорость штока`) имеет разную форму. В одном случае она может быть дегрессивной, резко нарастающей с самого начала и пологой в конце, на больших скоростях перемещения штока (так называемая полная диаграмма). Другие амортизаторы имеют прогрессивную характеристику: с ростом скорости штока усилие нарастает сначала медленно, затем все резче и резче (здесь диаграмма будет походить на параболу). Так что, выбирая замену штатным узлам, следует интересоваться не престижностью марки, а в первую очередь, параметрами ее изделий.
Что следует предпочесть? Здесь все будет зависетьот стиля езды, который вы исповедуете. Прогрессивные амортизаторы хороши тем, что позволяют автомобилю `не замечать` мелкие неровности и неплохо работают на крупных. В то же время не исключена раскачка на длинных дорожных волнах. Дегрессивные сообщают ему иной характер: машина становится `плотной`, подробно повторяет профиль дороги, а главное, становится гораздо отзывчивей даже на самые минимальные движения рулем. Отчего возникает такой эффект, мы поймем чуть позже, когда начнем разговор об угловых жесткостях.
В принципе, дегрессивные амортизаторы имеют более сложную конструкцию и стоят дороже - `полная` диаграмма достигается усложнением клапанной системы. Еще круче системы, где усилия сжатия и отбоя можно регулировать, а также газонаполненные. Преимущества последних всем известны. Во-первых, это стабильность работы на высоких скоростях - `поджатая` газом жидкость не вспенивается и хорошо охлаждается черезоднотрубный корпус. Во-вторых, при равных с обыкновенным `амортиком` внешних габаритах газонаполненный имеет большую площадь поршня, что делает его более эффективным, а диаграмму - более `полной`. Но есть и недостатки. Газовый подпор выполняет роль дополнительной пружины подвески, и автомобиль воспринимается как более жесткий. Впрочем, это свойство тюнингеры часто используют себе во благо: уменьшая дорожный просвет, можно не покупать новые короткие пружины. Достаточно просто отрезать один-два витка от стандартных, а недостающую энергоемкость подвески `добрать` газовой стойкой.
Куда сложнее обстоят дела с другим важным параметром - кинематикой. Казалось бы, не все ли равно, по какой траектории движется колесо во время хода подвески - параллельно самому себе или слегка отклоняясь в пространстве? Оказывается, нет.
Обратите внимание на `Мерседесы`: огромные хода мягких подвесок, ощутимые крены от действующих на машину боковых сил, и при этом - вполне достойный `держак` в поворотах и устойчивость придвижении по дуге даже на высоких скоростях. А все потому, что кинематика мерседесовских подвесок - это продукт почти столетнего инженерного поиска.
Вы, наверное, замечали, как эти автомобили наклоняют вбок передние колеса при повороте руля на максимальные углы? Так `работает` большой кастер, то есть продольный угол наклона оси поворота управляемых колес. Он обеспечивает рост возвращающего усилия на руле при увеличении скорости, а значит, и устойчивость: при случайном отклонении от траектории (вызванном, к примеру, неровностью на дороге или порывом ветра) колеса стремятся повернуться по ходу движения и вернуть автомобиль на путь истинный. Кастер выполняет еще одну положительную роль - повернутое колесо оказывается чуть отклоненным от вертикальной плоскости. Что это дает? Дело в том, что шина из-за своей податливости подламывается в повороте от действия боковых сил. При этом искажается форма пятна контакта с дорогой, сцепление резко падает. Естественно, уменьшается и максимальная скорость, с которой можно промчаться по заданному радиусу.
А чуть наклонив плоскость вращения шины (подобно тому, как это делают мотоциклисты, создавая крен в повороте), можно восстановить статус-кво.
Такого эффекта добиваются не только кастером. `Умение` создавать отрицательный угол развала на внешних по отношению к центру поворота колесах и положительный на внутренних, является обязательным качеством для любой хорошей подвески.К сожалению, отечественным автомобилям с кинематикой подвесок повезло чуть меньше, чем `Мерседесам`, - возникающие в поворотах углы там отнюдь не помогают шинам направлять автомобиль по заданной водителем траектории. Исправить недостаток можно лишь работой сразу по нескольким направлениям. `Правильный` кастер можно установить, заменив стандартные опоры стоек на тюнинговые регулируемые. Правда, при этом вырастет усилие на руле, так что если задуманы `экстремальные` настройки, есть смысл потратиться на гидроусилитель.
А самый радикальный способ ослабить влияние плохой кинематики на управляемость - резкое увеличение жесткости и уменьшение хода подвески. Действительно, если углы установки колес при сжатии и отбое изменяются неоптимально, то пусть хотя бы делают это в меньших диапазонах. Добиваются этого традиционным способом - установкой более коротких и жестких пружин и специальноподобранных амортизаторов. После этой операции заодно уменьшается клиренс, а значит, и перераспределение нагрузок на колеса при разгоне, торможении и в поворотах. Это еще один шаг на пути к улучшению управляемости.
При доработке подвески методом `ужесточения` важно помнить, что жесткими должны быть не только пружины. `Сопливые`, податливые сайлент-блоки, позволяющие колесам произвольно перемещаться во всех направлениях, тоже до добра не доводят. Их обычно заменяют на более `несгибаемые`, или вовсе выбрасывают, устанавливая жесткие стальные сферические шарниры типа ШС.
Нередко недостатком жесткости страдает и направляющий аппарат. Например, обязательная процедура при тюнинге передней подвески вазовских переднеприводных машин - замена стандартной растяжки на жесткую прямую. Это особенно актуально при замене стандартных шин на более низкопрофильные, которые лучше цепляются за асфальт и создают большие боковые силы. Кстати, растяжки иногда устанавливают и в заднюю подвеску этих машин. Таким образом усиливают связь центральной балки с рычагами. После этой доработки подвеска приобретает функции модной на зарубежных автомобилях эластокинематической `многорычажки`: нагруженное при движении по дуге внешнее колесо слегка поворочивается в сторону, противоположную повороту. Корму автомобиля слегка заносит, и ВАЗик избавляется от свойственной для него недостаточной поворачивоемости. Конечно, после столь сложных изменений в подвеске заново выставляют новые, подобранные в результате кропотливой экспериментальной работы начальные углы установки колес.
Кастер, естественно, увеличивают, а задние колеса, как правило, ставят `домиком`, придавая им отрицательный угол развала-это улучшает устойчивость в поворотах.
Ну и на „сладкое“ рассмотрим третий вопрос — об угловых жесткостях подвесок. Во-первых, что это такое? Ответ прост: способность автомобиля противостоять угловым колебаниям — по крену и с носа на корму. Почему это важно для управляемости? Представьте себе момент входа в поворот. Водитель поворачивает руль, на машину начинает действовать приложенная в центре ее масс центробежная сила, искривляющая траекторию движения. Естественно, она вызовет крен и увеличение нагрузки на внешние колеса. Но на какое именно: переднее или заднее? Тут уместно привести вот какой пример. Представьте себе, что вы повесили тяжелый груз одновременно на прочный стальной трос и такой же длины резинку, закрепив их концы в одних и тех же местах. Допустим, прочности подвеса недостаточно, но что порвется быстрее?
Правильно, трос: меньшая жесткость резинки не позволит ей воспринимать сколько-нибудь значительную часть тяжести.Такая же ситуация и с подвесками: львиную долю дополнительной нагрузки будет воспринимать то колесо,подвеска которого имеет большую угловую жесткость в поперечном направлении.
Для устойчивости и управляемости автомобиля это имеет очень большое значение. Ведь способность колеса воспринимать боковую силу сильно зависит от приложенной к нему вертикальной нагрузки - чем сильнее оно прижимается к дороге подвеской, тем большую боковую силу развивает. Но представим себе, что поворот предельный, проходится на максимально высокой скорости.Где тонко, там и рвется, - сцепление с дорогой потеряет в первую очередь именно то колесо, на которое приходится максимальная вертикальная, а значит, и боковая нагрузки. Если оно находится на передней оси, то возникнет снос - автомобиль просто поедет прямо. А если на задней, то, наоборот, станет разворачиваться слишком интенсивно - занос здесь неизбежен.
Таким образом, `заневоливая`, подвеску стабилизаторами поперечной устойчивости, нужно позаботиться о правильном соотношении их жесткостей. Если задний окажется чересчур мощным, то автомобиль станет `острым как шило` - выдержать точную траекторию в повороте будет непросто.
Немногим лучше обратная ситуация: без меры усиленный передний `стабильник` напрочь отбивает у машины охоту куда-либо поворачивать. Кстати, примерно такую же роль сыграет и пересортица с пружинами и амортизаторами. Например, если заднюю подвеску вы уже доработали, а переднюю нет, то результаты езды на недоделанном автомобиле могут быть плачевными, ведь при увеличении `обычной` жесткости подвески обязательно растет и угловая . Но допустим, подвеска уже доработана. В меру жесткая, цепкая, плотная..
Стабилизаторы тоже подобраны как надо - автомобиль имеет строгую нейтральную поворачиваемость или радует приятной остротой, легким `избытком` в пределе. Что дальше? Вас можно поздравить: дальше можно заняться самой `вкусной` частью работы надходовой - тщательным выбором шин.
А после, когда все сомнения в способностях автомобиля нормально тормозить и поворачивать окончательно рассеятся, можно будет призадуматься над модификацией трансмиссии и двигателя. Но об этом мы поговорим позже.
Val 10.08.2006 17:07
Пружины подвески
Для поглощения толчков от неровностей дороги шин недостаточно — нужны более энергоемкие упругие элементы. На большинстве легковых автомобилей применяются витые цилиндрические пружины. Несмотря на простоту и надежность, со временем они выходят из строя. После длительной эксплуатации пружины проседают из-за усталости металла, при этом ход и энергоемкость подвески уменьшаются. Она начинает отрабатывать до упора, что приводит к разрушению деталей кузова. Но не все спешат покупать новые пружины. Кто-то устанавливает под пружины (или между их витками) резиновые проставки. Главная опасность такого решения — возможность срабатывания подвески до смыкания витков пружины и, как следствие, передача жестких ударов на кузов. В штатной конструкции подвеска совершает свой полный ход до упора в мягкий полиуретановый отбойник, который гасит остатки энергии. Проставка, заполняя воздушные промежутки между витками пружины, ограничивает ход подвески, превращая ее из пружинной в резиновую.
Кому-то применение проставок покажется оправданным, например, при использовании легковой машины в качестве грузовика. Если возить тяжелые грузы, то ставить новые пружины бесполезно — и с ними машина сядет на асфальт. А с проставками машина еще некоторое время будет выглядеть хорошо, пока на лонжеронах не образуются трещины. Тогда в предстоящих расходах придется учесть покупку нового автомобиля. Вообще, езда на перегруженной машине опасна. Но если использовать машину по назначению и рассчитывать на ее долгую службу, выход один — поставить новые, предназначенные для данной модели и условий эксплуатации пружины.
Как делают пружины?
В России (на ВАЗе) исходным материалом служит прокатанный пруток круглого сечения из стали марки 60С2ГФ. Первая операция — токарная обработка прутков до нужного диаметра, со снятием верхнего обезуглероженного слоя. Вторая — нагрев и навивка спиралью. Затем — закалка и отпуск. Потом дробеструйная обработка: в специальной камере пружины обстреливают потоком мелкой стальной дроби, таким образом, очищают от окалины, упрочняют поверхностный слой и повышают усталостную прочность. Следующий этап — холодная осадка, или заневоливание пружин. Их трижды сжимают до соприкосновения витков, после чего длина уменьшается примерно на 18 мм от исходной.
Далее на пружину наносят защитное антикоррозионное покрытие. Используют хлоркаучуковую эмаль или более стойкую, эпоксидную. Финальная стадия — контроль статической нагрузки. Его проходят все выпускаемые пружины. Сжав пружину с заданным усилием, измеряют ее длину. Пружины, длина которых оказалась за пределами допуска, выбраковываются. Попавшие в плюсовый допуск (длиннее) — относят к классу А, а в минусовый (короче) — к классу В. После этого пружины маркируют, нанося полосу краски на наружную поверхность витков. В зависимости от модели применяют желтый, зеленый, белый, голубой, коричневый, синий, черный и оранжевый цвета.
Крупные западные производители изготавливают пружины из стали высшего качества с добавлением хрома-ванадия и хрома-кремния. Технологические методы позволяют производить намотку в горячем и в холодном состоянии. В настоящее время применяются оба метода.
Производство пружин начинается с контроля исходного материала, который может быть предварительно термообработанным или прокаленным. Пружины, для изготовления которых требуются пруты переменного диаметра из сортовой стали, подвергаются механической обработке. После холодной намотки прокаленного материала пружины подвергаются термической обработке. Процесс состоит из равномерного нагревания пружин до 850°С-900°C при одновременном прохождении сквозь большую печь. Горячие пружины закаляются с опусканием в масло, но это делает сталь ломкой и неупругой. При обработке в следующей печи при температуре 400°С сталь опять становится вязкой и восстанавливает упругость. Пружины, подвергнутые нагреву при намотке, не требуют обработки высокими температурами — для них используется только этап в малой печи при температуре 400°С.
Следующий процесс — дробеструйная обработка. Решающей частью производственного процесса является заневоливание пружины. При этом процессе пружины сжимаются, чтобы предотвратить сокращение длины во время последующей эксплуатации. Пружины наматываются длиннее, чем это требуется, так что правильная длина достигается только после заневоливания. Эта операция обеспечивает сохранение дорожного просвета автомобиля после установки пружин.
В завершающей стадии изготовления, после фосфатной ванны пружины покрываются эпоксидным слоем, который затем отвердевает в печи при температуре 180°C.
Каждая пружина подвергается испытанию нагрузкой, что гарантирует требуемый дорожный просвет автомобиля. После прохождения заключительной проверки, на пружины наносится фирменный знак и артикул для идентификации.
Несмотря на сложную технологию производства, пружины в процессе эксплуатации проседают. Но при использовании дорогого и качественного исходного материала пружины сохраняют упругость даже при длительном заневоливании. Пример — боевая пружина гранатного запала. Находясь в полностью сжатом состоянии около пятидесяти лет, она не теряет упругости, и всегда готова разбить ударником капсюль.
Конечно, к автомобильным пружинам таких требований не предъявляется, но обеспечить сохранение постоянства характеристик в течение срока службы машины могут только качественные и дорогие пружины известных фирм. Чего не скажешь о «левых» производителях, чьи пружины, к сожалению, так часто появляются на рынке…
Николай Банников-
информация с сайта auto99.ru
Val 10.08.2006 17:28
Тюнинг подвески 2108
Поговорим о тюнинге подвески ВАЗ 2108 09 99. А именно, про: амортизаторы, пружины и стабилизатор поперечной устойчивости. Возьмем обычную «08» - до недавнего времени самый популярный спортивный автомобиль в нашей стране, а следовательно и самый «тюнингуемый».
Следует сказать, что пока на ВАЗе не начнут выпуск 10-ки с ограниченным количеством дверей (купе или трехдверный хэтчбек), «восьмерка» никому не уступит своего места в хит-параде глубокого тюнинга.
Правильный тюнинг подвески ваз 2108
Для правильного тюнинга ВАЗ-2108 вам понадобятся прежде всего амортизаторы и пружины. Их лучше брать набором — когда они просчитаны друг для друга (и для определенного автомобиля). Устойчивых наборов не так уж много. Существуют спортивные Monroe и Plaza, рассчитанные для стандартных пружин, но это не дает полного эффекта. Есть знаменитые Koni Sport с регулировками, но их «родные» пружины Mad не найти. К тому же набор «Koni + Mad» обойдется владельцу «восьмерки» почти в $700. Существует более доступный вариант: не так давно на рынке появились «киты» KW, состоящие из пружин и амортизаторов.
Стабилизатор поперечной устойчивости повышенной жесткости с увеличенным сечением прутка оказывает существенную помощь амортизаторам и пружинам. В критических режимах работы подвески стабилизатор, скручиваясь, не позволяет колесам и кузову жить отдельно друг от друга. От этого в немалой степени зависит управляемость автомобиля.
Некоторые экстремалы подобный стабилизатор устанавливают и в заднюю подвеску ВАЗ 2108 — для дальнейшего «обострения» реакций автомобиля. Когда эти работы позади, отправляемся к специалистам по регулировке углов установки колес.
Повышение управляемости ваз 2108 путем тюнинга подвески
Может, и здесь удастся что-нибудь «поймать» для дальнейшего повышения управляемости? Да. И тут начинается самое интересное. Не стоит приезжать на развал с неисправными (изношенными) элементами подвески — нужно сперва заменить их на новые.
А так как подвеска не в воздухе висит, а крепится к кузову, то и сам кузов должен быть ровным. В отношении автомобиля слово «ровный» подразумевает, что должна быть соблюдена геометрия всех точек крепления подвески. Иначе разговор о специфических настройках придется отложить до лучших времен.
Можно выделить три основных параметра, входящих в обобщенный термин «развал-схождение» — развал колес, схождение колес и кастр Схождение — это угол между плоскостью колеса и осью симметрии или осью тяги автомобиля.
Если колеса «косолапят», заворачиваются внутрь по ходу движения, то схождение будет положительным, если разъезжаются в стороны — отрицательным. Угол развала колес формируется плоскостью колеса и вертикальной плоскостью. Он считается положительным, если верхняя часть колеса имеет наклон к внутренней стороне («домиком»).
Угол продольного наклона (кастр) образуется вертикалью и проекцией оси рулевого механизма на продольную плоскость автомобиля. Хороший мастер, через руки которого прошло немало спортивных автомобилей, первым делом постарается выяснить, для каких целей предназначена машина. Одно дело — соревнования (разного рода любительские «покатушки» в последнее время вошли в моду); в этом случае остается выяснить их специфику (трек, спринт, кольцевые или раллийные гонки) и покрытие трассы (грунт, снег, асфальт). Другое — ежедневные (пусть и динамичные) поездки по городу. В первом случае настройки будут более радикальными, а комфорт и сохранность резины отойдут на второй-третий план.
Уделите внимание продольному углу наклона.
Будем считать, что нашей «восьмерке» уготована каждодневная служба по доставке хозяина из одной точки пространства в другую с максимальным удовольствием от этого процесса. При таком варианте специалист первым делом уделит внимание продольному углу наклона — кастру.
Производитель рекомендует устанавливать этот параметр на значении +1 градус. «Автора» мы безмерно уважаем, но двинем кастр еще на пару градусов «в плюс», до значения +3 градуса, и насладимся повысившимся стремлением машины к прямолинейному движению. Она так «стоит» на дороге, что на прямом участке можно спокойно отпустить руль и подкурить сигарету, не опасаясь уводов.
Спортсмены ставят себе кастр +5 (благодаря изменению точек крепления опор двигателя и коробки передач), но мы находимся в рамках здравого смысла. А он обычно диктует, что регулярная замена «гранат» — не лучший способ получать удовольствие от обладания автомобилем. Так что +3 для «городского» ВАЗ-2108 — предел.
А вот на «Мерседесах», например, кастр устанавливается на отметке +10-12 градусов, поэтому их крейсерское стремление к прямолинейному движению никем не ставится под сомнение. Задний привод позволяет так «валить» колеса вперед... Далее мастер обратит внимание на угол развала колес.
Стандартное значение для ВАЗ-2108 представляет собой ничего не обещающий «ноль» с допуском 30 минут в любую сторону. Чтобы улучшить поведение машины в поворотах, предлагается увести развал «в минус» до 45 минут (не градусов!).
Обращаясь к опыту спортсменов, нельзя не вспомнить кольцевые автомобили, с колесами, «разваленными» до полного «домика». Оно и не мудрено — угол развала колес на них достигает -6-7°, что позволяет лучше прописывать траекторию (правда, резина при этом выживает только одну гонку).
У нас все не так экстремально, но один негативный аспект присутствует: при интенсивном разгоне ведущие колеса заворачиваются внутрь. Чтобы понять это на практике, можно предложить любому желающему сесть на велосипед или мотоцикл и попробовать, слегка наклонив аппарат, поехать прямо.
Эффект очевиден — «двухколесное» будет упрямо стремиться повернуть в сторону наклона. Чтобы снизить это стремление, обратимся к последнему параметру — схождению. Стандартное значение — 0, но мы уже зашли слишком далеко. Необходимо установить схождение в диапазоне +0,5 — +1 мм. Таким образом отрицательное значение развала колес будет отчасти компенсировано положительным значением схождения.
Вроде бы, ничего не осталось… Хотя нет — мы пока не трогали заднюю ось. Для нее в «восьмерке» доступно, по меньшей мере, два параметра — развал и схождение.
Предполагается, что наш автомобиль «заряжен на все деньги», стало быть, сзади вместо барабанных тормозов установлены дисковые. Скорее всего, там же появилась и хитрая проставка, позволяющая регулировать развал.
Вооруженные этой надеждой, обратимся к цифрам. На задней оси можно «разгуляться» намного серьезнее, чем на передней, поэтому развал доводится до 1-1,5°. Естественно, «в минус».
Так как на заднюю ось действуют те же силы, что и на переднюю (только слабее), этот развал мы компенсируем при помощи схождения +2-4 мм.
Для сравнения: на автомобилях BMW (традиционно имеющих задний привод) развал на задней оси составляет -2,5°, а компенсируется это схождением +2 мм. Вот и подросла наша «восьмерка», а мы и не заметили.
Машина побежала быстро, предсказуемо, резко. Она «железнодорожно» придерживается заданной траектории, только бы хватало сцепления колес с асфальтом... И почему в таких местах всегда приходится писать «но»?! Большой ребенок — большие проблемы. Прежде всего, он требует больше внимания.
Периодичность настройки углов установки колес
Для стандартного автомобиля периодичность настройки углов установки колес (при обычной езде, без сильных ударов по подвеске и замены ее деталей) — 10-15 тыс. км пробега.
Для «настоящей» машины 10 тыс. км — пожалуй, максимальное расстояние от настройки до настройки. Можно поездить дольше, но учтем, что установленные параметры являются границей здравого смысла.
Поэтому неизбежное изменение настроек (особенно с нашими «как бы дорогами») может отразиться на поведении автомобиля и состоянии резины. После сильного удара (люк, бордюрный камень) следует цепочка негативных последствий.
Если элементы остались целы, то пострадали наши хитрые настройки. Например, кастр может «уйти» всего на 10 минут, а схождение «сбежит» аж на 5 мм! Следующий неприятный момент — для слабых телом. Крутить руль на месте станет тяжелее, и повинны в этом развал и кастр.
Появившийся эффект «избыточной поворачиваемости» (в кавычках, поскольку мы имеем дело с передним приводом) может сыграть злую шутку — автомобиль будет сам нырять в поворот. Наконец, при подобных настройках снижается выбег машины. То есть при выключенном сцеплении она по инерции пройдет несколько меньше, чем стандартная «сестрица».
Val 10.08.2006 17:51
Обрезать ли пружины?
В этой статье приведены общие теоретические данные и личные доводы по поводу подбора пружин. В основном в подвесках современных легковых автомобилей используются винтовые пружины сжатия о них в основном и пойдет речь.
Меняя пружины на нестандартные, в основном преследуются несколько целей:
- повысить или понизить дорожный просвет (что вызвано необходимостью эксплуатации автомобиля в тех или иных условиях)
- повысить или понизить жесткость пружин (найти компромисс между комфортом и управляемостью автомобиля)
Необходимо задаться условиями: что в конечном счете мы хотим получить. Далее речь пойдет о конкретном автомобиле – вазовской классике 2101, как первенца семейства этих автомобилей. Сейчас многих поклонников этих автомобилей (к коим относится и автор статьи) не устраивает многое в поведении автомобиля на дороге. Большие крены в поворотах, раскачка кузова на продольных волнах и.т.д. Надеюсь всем понятно, что заменой одних пружин или амортизаторов нельзя найти компромисс между управляемостью и комфортом, только комплексными мерами можно достичь желаемых результатов. Сейчас мы не будем касаться амортизаторов, а зададимся целью понизить дорожный просвет и увеличить жесткость системы.
Итак, основная техническая характеристика ВАЗ 2101
- полная масса автомобиля, кг (для спортивной езды нет смысла принимать ее из заводской инструкции с 4 мя пассажирами и 50 кг в багажнике, имеет смысл загрузить автомобиль 2 мя пассажирами) – 955 кг + 80 кг +80 кг=1115 кг
- масса, приходящаяся на переднюю ось снаряженного автомобиля – 430 кг
- масса, приходящаяся на заднюю ось снаряженного автомобиля – 362 кг
цилиндрические пружины передней подвески:
- свободная длина, мм – 360
- внутренний диаметр пружины, мм -
- диаметр прутка, мм – 13,13+0,05
- количество витков – 8,83
- длина под нагрузкой 628 кг, мм – 182
- длина под нагрузкой 435 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) - >232
цилиндрические пружины задней подвески:
- диаметр прутка, мм – 12,3+0,5
- внутренний диаметр пружины, мм – 102,7
- количество рабочих(активных) витков – 8
- количество витков - 10
- длина пружины без нагрузки, мм – 434
- длина под нагрузкой 295 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) - >273
Самый простой способ понизить дорожный просвет – укоротить, обрезав один или несколько витков, стандартную пружину. Многие делают это не задумываясь о последствиях.
Возникает вопрос, что мы получим в результате? Как повлияет обрезанные витки на упруго–деформативные свойства пружины?
Жесткость пружины обратно пропорционально количество активных витков:
С=F/S=(G*d4)/(8*n*D3); Нмм/?
Где:
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
d – диаметр прутка, мм;
n – количество активных витков;
D – средний диаметр прутка, мм;
Просчитаем уменьшение рабочих витков на 1, 2 для задней подвески, для сравнения рассчитаем для стандартной подвески.
Жесткость стандартной пружины: С0=(78500*12,34)/(8*8*102,73)=25,917 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С1=(78500*12,34)/(8*7*102,73)=29,620 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С2=(78500*12,34)/(8*6*102,73)=34,557 Нмм/?
Как будет влиять изменение количества витков на деформацию пружины?
?=(4*Р*R3*n)/(G*r4); [мм]
Где:
? – деформация пружины, мм
Р – внешняя сила, Н
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
r – радиус прутка, мм;
n – количество витков;
R – радиус винтовой оси пружины, мм;
Сделаем расчет также для задней подвески автомобиля:
Деформация стандартной пружины от нагрузки 295*9,81=2893,95 Н (стандартная нагрузка)
?0=(4*2893,95*51,353*10)/(78500*6,154)=139,573 мм
Деформация пружины обрезанной на 1 виток:
?1=(4*2893,95*51,353*9)/(78500*6,154)=125,616 мм
Деформация пружины обрезанной на 2 витка:
?2=(4*2893,95*51,353*/(78500*6,154)=111,659 мм
В каких пределах у нас окажется дорожный просвет? В случае обрезания витков у нас меняется не только деформация пружины но и ее длина. При укорачивании на 1 виток длина уменьшится на шаг витка – 48,22 мм, на два витка – соответственно на два шага витка – 96,44 мм.
Итак при такой нагрузке и свободной длине пружины 434 мм мы получим общую длину пружины:
Для стандартной пружины – 294,427 мм
Для обрезанной на один виток – 260,164 мм
Для обрезанной на два витка – 225,901 мм
Получено, что изменяя количество активных витков, жесткость системы увеличивается тем более, чем больше удалено витков. Итак укоротив пружину на два витка мы увеличим ее жесткость на 33% и уменьшим ее длину под нагрузкой на 13% по отношению к стандартной.
Если считать, что пружина в задней подвеске стоит вертикально, то дорожный просвет уменьшится на величину изменения длины пружины под нагрузкой. Т.е в нашем случае для задней подвески он уменьшится на 68,5 мм. Если учесть, что дорожный просвет при полной нагрузке до балки заднего моста составляет 170 мм, то дорожный просвет уменьшится на 40%. Тем не менее укорачивая пружину не стоит рассчитывать на ресурс, сопоставимый с стандартной пружиной в связи возросших напряжений на оставшиеся витки. Также не следует укорачивать уже бывшие в употреблении пружины, лучше купить новые – стоят они не дорого. Обрезанный конец пружины следует опирать на чашку нижнего рычага (передняя подвеска),моста (задняя подвеска), но никак не в чашку кузова (если чего случиться поменять рычаг или переварить чашку гораздо дешевле, чем ремонтировать кузов).
Еще о чем надо знать обрезая пружины. К концам, шаг навивки у них уменьшается, образуя площадку для опирания. Обрезая витки эта площадка уменьшается(возрастают напряжения на чашку) и расположена она неравномерно, с некоторым эксцентриситетом - е. То есть в таком случае мы имеем нагружение в виде внецентренного сжатия. Пружина уже работает по другому.
Сила F, смещенная относительно оси на величину e вызовет чистый изгиб моментом
М=F*е;
Так как плоскость действия изгибающих пар может не совпадать ни с одной из главных плоскостей инерции пружины, то в общем случае имеет место комбинация продольного сжатия и чистого косого изгиба.
Представьте себе зажатую между двумя пальцами маленькую пружинку. Ее можно просто сжимать и разжимать, при этом будет меняться только ее длина, но попробуйте сжать эту же пружинку упирая в пальцы не всю ее площадку, а только половину. Пружина будет сжиматься за счет витков и также за счет искривления. В таком случае ее характеристики могут быть совсем иные.
Обрезав пружину, чтобы обеспечить равномерное опирание на чашки можно отпустить последний виток. Для этого нужно нагреть его до 600-650 ?С (цвет каления коричнево-красный) и дать остыть на воздухе. Здесь возникает проблема связанная с тем, что: нужно нагревать до довольно высокой температуры, нагревать необходимо только один виток (местный нагрев). До такой температуры местный нагрев можно обеспечить разве что газовой горелкой и то, вероятность испортить деталь очень высока.
Честно говоря, обещанный в прошлом номере материал о настройке ходовой части я начинал с тяжелым сердцем. С одной стороны, проблемы подбора ее характеристик настолько сложны и запутаны, что автомобиле-строительные фирмы, в полной мере владеющие тонкой подвесочной инженерией, можно пересчитать по пальцам одной руки. А с другой - пригодных для всех условий движения настроек просто не существует! И дело не только в принципиальных технических ограничениях. Беда в том, что здесь есть много и субъективных факторов (от чего один водитель будет в восторге, другой посчитает совершенно неприемлемым). К счастью, самая главная закономерность - физика происходящих с автомобилем процессов - абсолютно объективна. С нее и начнем.
Итак, на действительно быстром автомобиле подвеска служит не только для эффективного поглощения дорожных неровностей, но и играет серьезную роль в обеспечении соответствующей динамики и управляемости. А раз так, то ее основное назначение - обеспечивать плотный и постоянный контакт колес с дорогой. В принципе, все параметры подвески, позволяющие его достичь, можно разделить на три большие группы. Во-первых, это демпфирование, то есть способность подвески противостоять колебаниям колес после проезда через неровности. Во-вторых, кинематика, которая обеспечивает оптимальное положение колеса относительно дороги. В-третьих, сочетание вертикальных и угловых жесткостей всей системы, позволяющее правильно распределить нагрузку между колесами во всех режимах движения.
С демпфированием все более или менее очевидно - эти функции в подвеске выполняет амортизатор. Главное его назначение - борьба с резким распрямлением пружины после проезда через неровности. Это неприятное явление может привести к неоднократному отскоку колеса от поверхности дороги, шать ему выполнять свои функции - обеспечивать устойчивость и управляемость автомобиля. Принцип работы амортизатора таков, что создаваемые им усилия зависят от скорости перемещения его штока. Они тем больше, чем быстрее перемещается колесо относительно кузова. Какие здесь возможны нюансы?
Ясно, что чем жестче пружина и тяжелее у автомобиля неподрессоренные массы (колеса, ступицы и те же тормозные диски со скобами), тем эффективнее должен быть амортизатор, особенно на ходе отбоя. Тонкость в том, что `амортики`, создающие одинаковые максимальные усилия и на первый взгляд обладающие равной `жесткостью`, совершенно по-разному работают на медленных ходах подвески. А все потому, что их характеристика (зависимость `усилие/скорость штока`) имеет разную форму. В одном случае она может быть дегрессивной, резко нарастающей с самого начала и пологой в конце, на больших скоростях перемещения штока (так называемая полная диаграмма). Другие амортизаторы имеют прогрессивную характеристику: с ростом скорости штока усилие нарастает сначала медленно, затем все резче и резче (здесь диаграмма будет походить на параболу). Так что, выбирая замену штатным узлам, следует интересоваться не престижностью марки, а в первую очередь, параметрами ее изделий.
Что следует предпочесть? Здесь все будет зависетьот стиля езды, который вы исповедуете. Прогрессивные амортизаторы хороши тем, что позволяют автомобилю `не замечать` мелкие неровности и неплохо работают на крупных. В то же время не исключена раскачка на длинных дорожных волнах. Дегрессивные сообщают ему иной характер: машина становится `плотной`, подробно повторяет профиль дороги, а главное, становится гораздо отзывчивей даже на самые минимальные движения рулем. Отчего возникает такой эффект, мы поймем чуть позже, когда начнем разговор об угловых жесткостях.
В принципе, дегрессивные амортизаторы имеют более сложную конструкцию и стоят дороже - `полная` диаграмма достигается усложнением клапанной системы. Еще круче системы, где усилия сжатия и отбоя можно регулировать, а также газонаполненные. Преимущества последних всем известны. Во-первых, это стабильность работы на высоких скоростях - `поджатая` газом жидкость не вспенивается и хорошо охлаждается черезоднотрубный корпус. Во-вторых, при равных с обыкновенным `амортиком` внешних габаритах газонаполненный имеет большую площадь поршня, что делает его более эффективным, а диаграмму - более `полной`. Но есть и недостатки. Газовый подпор выполняет роль дополнительной пружины подвески, и автомобиль воспринимается как более жесткий. Впрочем, это свойство тюнингеры часто используют себе во благо: уменьшая дорожный просвет, можно не покупать новые короткие пружины. Достаточно просто отрезать один-два витка от стандартных, а недостающую энергоемкость подвески `добрать` газовой стойкой.
Куда сложнее обстоят дела с другим важным параметром - кинематикой. Казалось бы, не все ли равно, по какой траектории движется колесо во время хода подвески - параллельно самому себе или слегка отклоняясь в пространстве? Оказывается, нет.
Обратите внимание на `Мерседесы`: огромные хода мягких подвесок, ощутимые крены от действующих на машину боковых сил, и при этом - вполне достойный `держак` в поворотах и устойчивость придвижении по дуге даже на высоких скоростях. А все потому, что кинематика мерседесовских подвесок - это продукт почти столетнего инженерного поиска.
Вы, наверное, замечали, как эти автомобили наклоняют вбок передние колеса при повороте руля на максимальные углы? Так `работает` большой кастер, то есть продольный угол наклона оси поворота управляемых колес. Он обеспечивает рост возвращающего усилия на руле при увеличении скорости, а значит, и устойчивость: при случайном отклонении от траектории (вызванном, к примеру, неровностью на дороге или порывом ветра) колеса стремятся повернуться по ходу движения и вернуть автомобиль на путь истинный. Кастер выполняет еще одну положительную роль - повернутое колесо оказывается чуть отклоненным от вертикальной плоскости. Что это дает? Дело в том, что шина из-за своей податливости подламывается в повороте от действия боковых сил. При этом искажается форма пятна контакта с дорогой, сцепление резко падает. Естественно, уменьшается и максимальная скорость, с которой можно промчаться по заданному радиусу.
А чуть наклонив плоскость вращения шины (подобно тому, как это делают мотоциклисты, создавая крен в повороте), можно восстановить статус-кво.
Такого эффекта добиваются не только кастером. `Умение` создавать отрицательный угол развала на внешних по отношению к центру поворота колесах и положительный на внутренних, является обязательным качеством для любой хорошей подвески.К сожалению, отечественным автомобилям с кинематикой подвесок повезло чуть меньше, чем `Мерседесам`, - возникающие в поворотах углы там отнюдь не помогают шинам направлять автомобиль по заданной водителем траектории. Исправить недостаток можно лишь работой сразу по нескольким направлениям. `Правильный` кастер можно установить, заменив стандартные опоры стоек на тюнинговые регулируемые. Правда, при этом вырастет усилие на руле, так что если задуманы `экстремальные` настройки, есть смысл потратиться на гидроусилитель.
А самый радикальный способ ослабить влияние плохой кинематики на управляемость - резкое увеличение жесткости и уменьшение хода подвески. Действительно, если углы установки колес при сжатии и отбое изменяются неоптимально, то пусть хотя бы делают это в меньших диапазонах. Добиваются этого традиционным способом - установкой более коротких и жестких пружин и специальноподобранных амортизаторов. После этой операции заодно уменьшается клиренс, а значит, и перераспределение нагрузок на колеса при разгоне, торможении и в поворотах. Это еще один шаг на пути к улучшению управляемости.
При доработке подвески методом `ужесточения` важно помнить, что жесткими должны быть не только пружины. `Сопливые`, податливые сайлент-блоки, позволяющие колесам произвольно перемещаться во всех направлениях, тоже до добра не доводят. Их обычно заменяют на более `несгибаемые`, или вовсе выбрасывают, устанавливая жесткие стальные сферические шарниры типа ШС.
Нередко недостатком жесткости страдает и направляющий аппарат. Например, обязательная процедура при тюнинге передней подвески вазовских переднеприводных машин - замена стандартной растяжки на жесткую прямую. Это особенно актуально при замене стандартных шин на более низкопрофильные, которые лучше цепляются за асфальт и создают большие боковые силы. Кстати, растяжки иногда устанавливают и в заднюю подвеску этих машин. Таким образом усиливают связь центральной балки с рычагами. После этой доработки подвеска приобретает функции модной на зарубежных автомобилях эластокинематической `многорычажки`: нагруженное при движении по дуге внешнее колесо слегка поворочивается в сторону, противоположную повороту. Корму автомобиля слегка заносит, и ВАЗик избавляется от свойственной для него недостаточной поворачивоемости. Конечно, после столь сложных изменений в подвеске заново выставляют новые, подобранные в результате кропотливой экспериментальной работы начальные углы установки колес.
Кастер, естественно, увеличивают, а задние колеса, как правило, ставят `домиком`, придавая им отрицательный угол развала-это улучшает устойчивость в поворотах.
Ну и на „сладкое“ рассмотрим третий вопрос — об угловых жесткостях подвесок. Во-первых, что это такое? Ответ прост: способность автомобиля противостоять угловым колебаниям — по крену и с носа на корму. Почему это важно для управляемости? Представьте себе момент входа в поворот. Водитель поворачивает руль, на машину начинает действовать приложенная в центре ее масс центробежная сила, искривляющая траекторию движения. Естественно, она вызовет крен и увеличение нагрузки на внешние колеса. Но на какое именно: переднее или заднее? Тут уместно привести вот какой пример. Представьте себе, что вы повесили тяжелый груз одновременно на прочный стальной трос и такой же длины резинку, закрепив их концы в одних и тех же местах. Допустим, прочности подвеса недостаточно, но что порвется быстрее?
Правильно, трос: меньшая жесткость резинки не позволит ей воспринимать сколько-нибудь значительную часть тяжести.Такая же ситуация и с подвесками: львиную долю дополнительной нагрузки будет воспринимать то колесо,подвеска которого имеет большую угловую жесткость в поперечном направлении.
Для устойчивости и управляемости автомобиля это имеет очень большое значение. Ведь способность колеса воспринимать боковую силу сильно зависит от приложенной к нему вертикальной нагрузки - чем сильнее оно прижимается к дороге подвеской, тем большую боковую силу развивает. Но представим себе, что поворот предельный, проходится на максимально высокой скорости.Где тонко, там и рвется, - сцепление с дорогой потеряет в первую очередь именно то колесо, на которое приходится максимальная вертикальная, а значит, и боковая нагрузки. Если оно находится на передней оси, то возникнет снос - автомобиль просто поедет прямо. А если на задней, то, наоборот, станет разворачиваться слишком интенсивно - занос здесь неизбежен.
Таким образом, `заневоливая`, подвеску стабилизаторами поперечной устойчивости, нужно позаботиться о правильном соотношении их жесткостей. Если задний окажется чересчур мощным, то автомобиль станет `острым как шило` - выдержать точную траекторию в повороте будет непросто.
Немногим лучше обратная ситуация: без меры усиленный передний `стабильник` напрочь отбивает у машины охоту куда-либо поворачивать. Кстати, примерно такую же роль сыграет и пересортица с пружинами и амортизаторами. Например, если заднюю подвеску вы уже доработали, а переднюю нет, то результаты езды на недоделанном автомобиле могут быть плачевными, ведь при увеличении `обычной` жесткости подвески обязательно растет и угловая . Но допустим, подвеска уже доработана. В меру жесткая, цепкая, плотная..
Стабилизаторы тоже подобраны как надо - автомобиль имеет строгую нейтральную поворачиваемость или радует приятной остротой, легким `избытком` в пределе. Что дальше? Вас можно поздравить: дальше можно заняться самой `вкусной` частью работы надходовой - тщательным выбором шин.
А после, когда все сомнения в способностях автомобиля нормально тормозить и поворачивать окончательно рассеятся, можно будет призадуматься над модификацией трансмиссии и двигателя. Но об этом мы поговорим позже.
Val 10.08.2006 17:07
Пружины подвески
Для поглощения толчков от неровностей дороги шин недостаточно — нужны более энергоемкие упругие элементы. На большинстве легковых автомобилей применяются витые цилиндрические пружины. Несмотря на простоту и надежность, со временем они выходят из строя. После длительной эксплуатации пружины проседают из-за усталости металла, при этом ход и энергоемкость подвески уменьшаются. Она начинает отрабатывать до упора, что приводит к разрушению деталей кузова. Но не все спешат покупать новые пружины. Кто-то устанавливает под пружины (или между их витками) резиновые проставки. Главная опасность такого решения — возможность срабатывания подвески до смыкания витков пружины и, как следствие, передача жестких ударов на кузов. В штатной конструкции подвеска совершает свой полный ход до упора в мягкий полиуретановый отбойник, который гасит остатки энергии. Проставка, заполняя воздушные промежутки между витками пружины, ограничивает ход подвески, превращая ее из пружинной в резиновую.
Кому-то применение проставок покажется оправданным, например, при использовании легковой машины в качестве грузовика. Если возить тяжелые грузы, то ставить новые пружины бесполезно — и с ними машина сядет на асфальт. А с проставками машина еще некоторое время будет выглядеть хорошо, пока на лонжеронах не образуются трещины. Тогда в предстоящих расходах придется учесть покупку нового автомобиля. Вообще, езда на перегруженной машине опасна. Но если использовать машину по назначению и рассчитывать на ее долгую службу, выход один — поставить новые, предназначенные для данной модели и условий эксплуатации пружины.
Как делают пружины?
В России (на ВАЗе) исходным материалом служит прокатанный пруток круглого сечения из стали марки 60С2ГФ. Первая операция — токарная обработка прутков до нужного диаметра, со снятием верхнего обезуглероженного слоя. Вторая — нагрев и навивка спиралью. Затем — закалка и отпуск. Потом дробеструйная обработка: в специальной камере пружины обстреливают потоком мелкой стальной дроби, таким образом, очищают от окалины, упрочняют поверхностный слой и повышают усталостную прочность. Следующий этап — холодная осадка, или заневоливание пружин. Их трижды сжимают до соприкосновения витков, после чего длина уменьшается примерно на 18 мм от исходной.
Далее на пружину наносят защитное антикоррозионное покрытие. Используют хлоркаучуковую эмаль или более стойкую, эпоксидную. Финальная стадия — контроль статической нагрузки. Его проходят все выпускаемые пружины. Сжав пружину с заданным усилием, измеряют ее длину. Пружины, длина которых оказалась за пределами допуска, выбраковываются. Попавшие в плюсовый допуск (длиннее) — относят к классу А, а в минусовый (короче) — к классу В. После этого пружины маркируют, нанося полосу краски на наружную поверхность витков. В зависимости от модели применяют желтый, зеленый, белый, голубой, коричневый, синий, черный и оранжевый цвета.
Крупные западные производители изготавливают пружины из стали высшего качества с добавлением хрома-ванадия и хрома-кремния. Технологические методы позволяют производить намотку в горячем и в холодном состоянии. В настоящее время применяются оба метода.
Производство пружин начинается с контроля исходного материала, который может быть предварительно термообработанным или прокаленным. Пружины, для изготовления которых требуются пруты переменного диаметра из сортовой стали, подвергаются механической обработке. После холодной намотки прокаленного материала пружины подвергаются термической обработке. Процесс состоит из равномерного нагревания пружин до 850°С-900°C при одновременном прохождении сквозь большую печь. Горячие пружины закаляются с опусканием в масло, но это делает сталь ломкой и неупругой. При обработке в следующей печи при температуре 400°С сталь опять становится вязкой и восстанавливает упругость. Пружины, подвергнутые нагреву при намотке, не требуют обработки высокими температурами — для них используется только этап в малой печи при температуре 400°С.
Следующий процесс — дробеструйная обработка. Решающей частью производственного процесса является заневоливание пружины. При этом процессе пружины сжимаются, чтобы предотвратить сокращение длины во время последующей эксплуатации. Пружины наматываются длиннее, чем это требуется, так что правильная длина достигается только после заневоливания. Эта операция обеспечивает сохранение дорожного просвета автомобиля после установки пружин.
В завершающей стадии изготовления, после фосфатной ванны пружины покрываются эпоксидным слоем, который затем отвердевает в печи при температуре 180°C.
Каждая пружина подвергается испытанию нагрузкой, что гарантирует требуемый дорожный просвет автомобиля. После прохождения заключительной проверки, на пружины наносится фирменный знак и артикул для идентификации.
Несмотря на сложную технологию производства, пружины в процессе эксплуатации проседают. Но при использовании дорогого и качественного исходного материала пружины сохраняют упругость даже при длительном заневоливании. Пример — боевая пружина гранатного запала. Находясь в полностью сжатом состоянии около пятидесяти лет, она не теряет упругости, и всегда готова разбить ударником капсюль.
Конечно, к автомобильным пружинам таких требований не предъявляется, но обеспечить сохранение постоянства характеристик в течение срока службы машины могут только качественные и дорогие пружины известных фирм. Чего не скажешь о «левых» производителях, чьи пружины, к сожалению, так часто появляются на рынке…
Николай Банников-
информация с сайта auto99.ru
Val 10.08.2006 17:28
Тюнинг подвески 2108
Поговорим о тюнинге подвески ВАЗ 2108 09 99. А именно, про: амортизаторы, пружины и стабилизатор поперечной устойчивости. Возьмем обычную «08» - до недавнего времени самый популярный спортивный автомобиль в нашей стране, а следовательно и самый «тюнингуемый».
Следует сказать, что пока на ВАЗе не начнут выпуск 10-ки с ограниченным количеством дверей (купе или трехдверный хэтчбек), «восьмерка» никому не уступит своего места в хит-параде глубокого тюнинга.
Правильный тюнинг подвески ваз 2108
Для правильного тюнинга ВАЗ-2108 вам понадобятся прежде всего амортизаторы и пружины. Их лучше брать набором — когда они просчитаны друг для друга (и для определенного автомобиля). Устойчивых наборов не так уж много. Существуют спортивные Monroe и Plaza, рассчитанные для стандартных пружин, но это не дает полного эффекта. Есть знаменитые Koni Sport с регулировками, но их «родные» пружины Mad не найти. К тому же набор «Koni + Mad» обойдется владельцу «восьмерки» почти в $700. Существует более доступный вариант: не так давно на рынке появились «киты» KW, состоящие из пружин и амортизаторов.
Стабилизатор поперечной устойчивости повышенной жесткости с увеличенным сечением прутка оказывает существенную помощь амортизаторам и пружинам. В критических режимах работы подвески стабилизатор, скручиваясь, не позволяет колесам и кузову жить отдельно друг от друга. От этого в немалой степени зависит управляемость автомобиля.
Некоторые экстремалы подобный стабилизатор устанавливают и в заднюю подвеску ВАЗ 2108 — для дальнейшего «обострения» реакций автомобиля. Когда эти работы позади, отправляемся к специалистам по регулировке углов установки колес.
Повышение управляемости ваз 2108 путем тюнинга подвески
Может, и здесь удастся что-нибудь «поймать» для дальнейшего повышения управляемости? Да. И тут начинается самое интересное. Не стоит приезжать на развал с неисправными (изношенными) элементами подвески — нужно сперва заменить их на новые.
А так как подвеска не в воздухе висит, а крепится к кузову, то и сам кузов должен быть ровным. В отношении автомобиля слово «ровный» подразумевает, что должна быть соблюдена геометрия всех точек крепления подвески. Иначе разговор о специфических настройках придется отложить до лучших времен.
Можно выделить три основных параметра, входящих в обобщенный термин «развал-схождение» — развал колес, схождение колес и кастр Схождение — это угол между плоскостью колеса и осью симметрии или осью тяги автомобиля.
Если колеса «косолапят», заворачиваются внутрь по ходу движения, то схождение будет положительным, если разъезжаются в стороны — отрицательным. Угол развала колес формируется плоскостью колеса и вертикальной плоскостью. Он считается положительным, если верхняя часть колеса имеет наклон к внутренней стороне («домиком»).
Угол продольного наклона (кастр) образуется вертикалью и проекцией оси рулевого механизма на продольную плоскость автомобиля. Хороший мастер, через руки которого прошло немало спортивных автомобилей, первым делом постарается выяснить, для каких целей предназначена машина. Одно дело — соревнования (разного рода любительские «покатушки» в последнее время вошли в моду); в этом случае остается выяснить их специфику (трек, спринт, кольцевые или раллийные гонки) и покрытие трассы (грунт, снег, асфальт). Другое — ежедневные (пусть и динамичные) поездки по городу. В первом случае настройки будут более радикальными, а комфорт и сохранность резины отойдут на второй-третий план.
Уделите внимание продольному углу наклона.
Будем считать, что нашей «восьмерке» уготована каждодневная служба по доставке хозяина из одной точки пространства в другую с максимальным удовольствием от этого процесса. При таком варианте специалист первым делом уделит внимание продольному углу наклона — кастру.
Производитель рекомендует устанавливать этот параметр на значении +1 градус. «Автора» мы безмерно уважаем, но двинем кастр еще на пару градусов «в плюс», до значения +3 градуса, и насладимся повысившимся стремлением машины к прямолинейному движению. Она так «стоит» на дороге, что на прямом участке можно спокойно отпустить руль и подкурить сигарету, не опасаясь уводов.
Спортсмены ставят себе кастр +5 (благодаря изменению точек крепления опор двигателя и коробки передач), но мы находимся в рамках здравого смысла. А он обычно диктует, что регулярная замена «гранат» — не лучший способ получать удовольствие от обладания автомобилем. Так что +3 для «городского» ВАЗ-2108 — предел.
А вот на «Мерседесах», например, кастр устанавливается на отметке +10-12 градусов, поэтому их крейсерское стремление к прямолинейному движению никем не ставится под сомнение. Задний привод позволяет так «валить» колеса вперед... Далее мастер обратит внимание на угол развала колес.
Стандартное значение для ВАЗ-2108 представляет собой ничего не обещающий «ноль» с допуском 30 минут в любую сторону. Чтобы улучшить поведение машины в поворотах, предлагается увести развал «в минус» до 45 минут (не градусов!).
Обращаясь к опыту спортсменов, нельзя не вспомнить кольцевые автомобили, с колесами, «разваленными» до полного «домика». Оно и не мудрено — угол развала колес на них достигает -6-7°, что позволяет лучше прописывать траекторию (правда, резина при этом выживает только одну гонку).
У нас все не так экстремально, но один негативный аспект присутствует: при интенсивном разгоне ведущие колеса заворачиваются внутрь. Чтобы понять это на практике, можно предложить любому желающему сесть на велосипед или мотоцикл и попробовать, слегка наклонив аппарат, поехать прямо.
Эффект очевиден — «двухколесное» будет упрямо стремиться повернуть в сторону наклона. Чтобы снизить это стремление, обратимся к последнему параметру — схождению. Стандартное значение — 0, но мы уже зашли слишком далеко. Необходимо установить схождение в диапазоне +0,5 — +1 мм. Таким образом отрицательное значение развала колес будет отчасти компенсировано положительным значением схождения.
Вроде бы, ничего не осталось… Хотя нет — мы пока не трогали заднюю ось. Для нее в «восьмерке» доступно, по меньшей мере, два параметра — развал и схождение.
Предполагается, что наш автомобиль «заряжен на все деньги», стало быть, сзади вместо барабанных тормозов установлены дисковые. Скорее всего, там же появилась и хитрая проставка, позволяющая регулировать развал.
Вооруженные этой надеждой, обратимся к цифрам. На задней оси можно «разгуляться» намного серьезнее, чем на передней, поэтому развал доводится до 1-1,5°. Естественно, «в минус».
Так как на заднюю ось действуют те же силы, что и на переднюю (только слабее), этот развал мы компенсируем при помощи схождения +2-4 мм.
Для сравнения: на автомобилях BMW (традиционно имеющих задний привод) развал на задней оси составляет -2,5°, а компенсируется это схождением +2 мм. Вот и подросла наша «восьмерка», а мы и не заметили.
Машина побежала быстро, предсказуемо, резко. Она «железнодорожно» придерживается заданной траектории, только бы хватало сцепления колес с асфальтом... И почему в таких местах всегда приходится писать «но»?! Большой ребенок — большие проблемы. Прежде всего, он требует больше внимания.
Периодичность настройки углов установки колес
Для стандартного автомобиля периодичность настройки углов установки колес (при обычной езде, без сильных ударов по подвеске и замены ее деталей) — 10-15 тыс. км пробега.
Для «настоящей» машины 10 тыс. км — пожалуй, максимальное расстояние от настройки до настройки. Можно поездить дольше, но учтем, что установленные параметры являются границей здравого смысла.
Поэтому неизбежное изменение настроек (особенно с нашими «как бы дорогами») может отразиться на поведении автомобиля и состоянии резины. После сильного удара (люк, бордюрный камень) следует цепочка негативных последствий.
Если элементы остались целы, то пострадали наши хитрые настройки. Например, кастр может «уйти» всего на 10 минут, а схождение «сбежит» аж на 5 мм! Следующий неприятный момент — для слабых телом. Крутить руль на месте станет тяжелее, и повинны в этом развал и кастр.
Появившийся эффект «избыточной поворачиваемости» (в кавычках, поскольку мы имеем дело с передним приводом) может сыграть злую шутку — автомобиль будет сам нырять в поворот. Наконец, при подобных настройках снижается выбег машины. То есть при выключенном сцеплении она по инерции пройдет несколько меньше, чем стандартная «сестрица».
Val 10.08.2006 17:51
Обрезать ли пружины?
В этой статье приведены общие теоретические данные и личные доводы по поводу подбора пружин. В основном в подвесках современных легковых автомобилей используются винтовые пружины сжатия о них в основном и пойдет речь.
Меняя пружины на нестандартные, в основном преследуются несколько целей:
- повысить или понизить дорожный просвет (что вызвано необходимостью эксплуатации автомобиля в тех или иных условиях)
- повысить или понизить жесткость пружин (найти компромисс между комфортом и управляемостью автомобиля)
Необходимо задаться условиями: что в конечном счете мы хотим получить. Далее речь пойдет о конкретном автомобиле – вазовской классике 2101, как первенца семейства этих автомобилей. Сейчас многих поклонников этих автомобилей (к коим относится и автор статьи) не устраивает многое в поведении автомобиля на дороге. Большие крены в поворотах, раскачка кузова на продольных волнах и.т.д. Надеюсь всем понятно, что заменой одних пружин или амортизаторов нельзя найти компромисс между управляемостью и комфортом, только комплексными мерами можно достичь желаемых результатов. Сейчас мы не будем касаться амортизаторов, а зададимся целью понизить дорожный просвет и увеличить жесткость системы.
Итак, основная техническая характеристика ВАЗ 2101
- полная масса автомобиля, кг (для спортивной езды нет смысла принимать ее из заводской инструкции с 4 мя пассажирами и 50 кг в багажнике, имеет смысл загрузить автомобиль 2 мя пассажирами) – 955 кг + 80 кг +80 кг=1115 кг
- масса, приходящаяся на переднюю ось снаряженного автомобиля – 430 кг
- масса, приходящаяся на заднюю ось снаряженного автомобиля – 362 кг
цилиндрические пружины передней подвески:
- свободная длина, мм – 360
- внутренний диаметр пружины, мм -
- диаметр прутка, мм – 13,13+0,05
- количество витков – 8,83
- длина под нагрузкой 628 кг, мм – 182
- длина под нагрузкой 435 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) - >232
цилиндрические пружины задней подвески:
- диаметр прутка, мм – 12,3+0,5
- внутренний диаметр пружины, мм – 102,7
- количество рабочих(активных) витков – 8
- количество витков - 10
- длина пружины без нагрузки, мм – 434
- длина под нагрузкой 295 кг, мм (маркировка группы А желтого цвета) - >273
Самый простой способ понизить дорожный просвет – укоротить, обрезав один или несколько витков, стандартную пружину. Многие делают это не задумываясь о последствиях.
Возникает вопрос, что мы получим в результате? Как повлияет обрезанные витки на упруго–деформативные свойства пружины?
Жесткость пружины обратно пропорционально количество активных витков:
С=F/S=(G*d4)/(8*n*D3); Нмм/?
Где:
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
d – диаметр прутка, мм;
n – количество активных витков;
D – средний диаметр прутка, мм;
Просчитаем уменьшение рабочих витков на 1, 2 для задней подвески, для сравнения рассчитаем для стандартной подвески.
Жесткость стандартной пружины: С0=(78500*12,34)/(8*8*102,73)=25,917 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С1=(78500*12,34)/(8*7*102,73)=29,620 Нмм/?
Жесткость обрезанной пружины: С2=(78500*12,34)/(8*6*102,73)=34,557 Нмм/?
Как будет влиять изменение количества витков на деформацию пружины?
?=(4*Р*R3*n)/(G*r4); [мм]
Где:
? – деформация пружины, мм
Р – внешняя сила, Н
G – модуль сдвига, для горячекатанных пружин: 78500 Н/мм2, для холоднокатанных 81400 Н/мм2;
r – радиус прутка, мм;
n – количество витков;
R – радиус винтовой оси пружины, мм;
Сделаем расчет также для задней подвески автомобиля:
Деформация стандартной пружины от нагрузки 295*9,81=2893,95 Н (стандартная нагрузка)
?0=(4*2893,95*51,353*10)/(78500*6,154)=139,573 мм
Деформация пружины обрезанной на 1 виток:
?1=(4*2893,95*51,353*9)/(78500*6,154)=125,616 мм
Деформация пружины обрезанной на 2 витка:
?2=(4*2893,95*51,353*/(78500*6,154)=111,659 мм
В каких пределах у нас окажется дорожный просвет? В случае обрезания витков у нас меняется не только деформация пружины но и ее длина. При укорачивании на 1 виток длина уменьшится на шаг витка – 48,22 мм, на два витка – соответственно на два шага витка – 96,44 мм.
Итак при такой нагрузке и свободной длине пружины 434 мм мы получим общую длину пружины:
Для стандартной пружины – 294,427 мм
Для обрезанной на один виток – 260,164 мм
Для обрезанной на два витка – 225,901 мм
Получено, что изменяя количество активных витков, жесткость системы увеличивается тем более, чем больше удалено витков. Итак укоротив пружину на два витка мы увеличим ее жесткость на 33% и уменьшим ее длину под нагрузкой на 13% по отношению к стандартной.
Если считать, что пружина в задней подвеске стоит вертикально, то дорожный просвет уменьшится на величину изменения длины пружины под нагрузкой. Т.е в нашем случае для задней подвески он уменьшится на 68,5 мм. Если учесть, что дорожный просвет при полной нагрузке до балки заднего моста составляет 170 мм, то дорожный просвет уменьшится на 40%. Тем не менее укорачивая пружину не стоит рассчитывать на ресурс, сопоставимый с стандартной пружиной в связи возросших напряжений на оставшиеся витки. Также не следует укорачивать уже бывшие в употреблении пружины, лучше купить новые – стоят они не дорого. Обрезанный конец пружины следует опирать на чашку нижнего рычага (передняя подвеска),моста (задняя подвеска), но никак не в чашку кузова (если чего случиться поменять рычаг или переварить чашку гораздо дешевле, чем ремонтировать кузов).
Еще о чем надо знать обрезая пружины. К концам, шаг навивки у них уменьшается, образуя площадку для опирания. Обрезая витки эта площадка уменьшается(возрастают напряжения на чашку) и расположена она неравномерно, с некоторым эксцентриситетом - е. То есть в таком случае мы имеем нагружение в виде внецентренного сжатия. Пружина уже работает по другому.
Сила F, смещенная относительно оси на величину e вызовет чистый изгиб моментом
М=F*е;
Так как плоскость действия изгибающих пар может не совпадать ни с одной из главных плоскостей инерции пружины, то в общем случае имеет место комбинация продольного сжатия и чистого косого изгиба.
Представьте себе зажатую между двумя пальцами маленькую пружинку. Ее можно просто сжимать и разжимать, при этом будет меняться только ее длина, но попробуйте сжать эту же пружинку упирая в пальцы не всю ее площадку, а только половину. Пружина будет сжиматься за счет витков и также за счет искривления. В таком случае ее характеристики могут быть совсем иные.
Обрезав пружину, чтобы обеспечить равномерное опирание на чашки можно отпустить последний виток. Для этого нужно нагреть его до 600-650 ?С (цвет каления коричнево-красный) и дать остыть на воздухе. Здесь возникает проблема связанная с тем, что: нужно нагревать до довольно высокой температуры, нагревать необходимо только один виток (местный нагрев). До такой температуры местный нагрев можно обеспечить разве что газовой горелкой и то, вероятность испортить деталь очень высока.
Хочу такую(верхняя)
Она еще и прыгать умеет!
Так это вроде пневма!
электромагнитная)
Набери в гугле верхнюю надпись на гифкеUnlimited:
Так это вроде пневма!
Для наших дорог самое то, через ямы прыгать 
 | ||||
Полезные ссылки:
|
