Шкоди не підресорених мас і про значення ваги для дисків
Ми знаємо, що чим легше авто, тим краще. І бензину менше йде, і взагалі життя стає радіснішим і безтурботніше. Але мало хто знає, що маса масі ворожнечу. Є маса підресорена - це все, що «лежить» на підвісці і сприймається нею. Безпружинна ж - це самі колеса з шинами, маточини і гальмівні барабани з дисками і супортами. Треба сказати, що світові стандарти у визначенні підресорених-безпружинних мас не завжди сходяться. Зокрема, згідно з німецьким стандартом DIN, до непідресореним масам відносяться ще й елементи підвіски: важелі, ресори і пружини з амортизаторами. Що, загалом-то, логічно. А ось торсіонні вали - це вже підресорені. Але найцікавіше, що стабілізатор поперечної стійкості вийшов досконалим маргіналом - половина його маси підресорена, а інша ні. Тому для кожної конкретної моделі виявити співвідношення мас можна лише на спеціальних стендах, вдавшись до складних розрахунком. Навіщо це потрібно?
Справа в тому, що найважливіше - це співвідношення підресореною і непідресореної мас. Від нього, наприклад, залежить плавність ходу. Чим більше безпружинна маса, тим гірше плавність ходу. Саме тому старі машини на важенних колесах і шкворневих підвісках цієї самої плавністю не відрізняються. Знайома, напевно, багатьом картина: як тільки багажник виявився добре завантажений - плавність ходу збільшується. Це саме за рахунок зміни співвідношення підресорених і безпружинних мас.
Напевно, не потрібно бути Ейнштейном, щоб розуміти дію інерційних сил на автомобіль. Саме їм ми зобов'язані всілякими заметами і зносом. Але важливо не тільки це. Чим більше безпружинна маса, тим сильніше на деталі діють інерційні сили. Припустимо, ви рухаєтеся на немолодому позашляховику з залежним заднім мостом, при якому масивний редуктор, піввісь і маточини з великими колесами. При проїзді хвилястого ділянки дороги буде очевидно, що задня вісь постійно спливає. Все тому що задній міст під дією інерційних сил просто не завжди буде встигати повертатися вниз. Від цього зчеплення буде погіршуватися, і вісь почне «гуляти». Ці ж інерційні сили заважають ефективно гальмувати важкими колесами. Та й розганятися з такими важче. Тому-то незамінні на суворому бездоріжжі позашляховики старого гарту з важкими залежними підвісками на швидкісних трасах явно програють новим на важелях і маточинах з легких сплавів.
ВЕС ДИСКІВ МАЄ ЗНАЧЕННЯ
Той факт, що велика маса автомобіля уповільнює його прискорення і подовжує гальмівний шлях, ні у кого сумнівів не викликає. У той же час, питання маси колісних дисків і гуми не так вже й часто «спливає» під час обговорення цієї проблеми.
Співвідношення підресореною і непідресореної маси автомобіля є надзвичайно важливим показником, так як сила, з якою безпружинні компоненти підштовхують автомобіль від низу до верху на нерівностях дороги, повинна вирівнюватися підресореною масою, яка приймає на себе ці поштовхи. У момент, коли колесо наїжджає на бугор, на нього починає діяти сила, підкидає колесо вгору зі швидкістю, яка залежить від пружності покришки, розміру бугра і швидкості автомобіля. При цьому, чим більше безпружинна маса, тим більшу кінетичну енергію повинна поглинути підвіска - якщо ми не хочемо, щоб так само була підкинута вгору підресорена маса, тобто кузов з усім, що в ньому знаходиться. Таким чином, чим менше безпружинна маса, тим м'якше буде хід автомобіля. Якщо співвідношення мас несприятливий, колеса не будуть з достатньою силою притискатися до поверхні дороги на нерівностях - тобто постраждає не тільки м'якість ходу, а й «хватка» автомобіля за дорогу.
Інерція - властивість об'єкта чинити опір змінам. Відповідно, інерція автомобіля - основна сила, яка долається в процесі прискорення. В подальшому, вже під час руху, інерцію буде необхідно долати вже для гальмування. Якщо звернутися до точної формулюванні з фізики, то «інерція є властивість матерії залишатися в спокої або в стані рівномірного поступального руху до тих пір, поки до неї не буде прикладена зовнішня сила». Причому ж тут колеса - крім, звичайно, того факту, що їх маса є складовою частиною загальної маси автомобіля? На відміну від більшості інших деталей автомобіля, колеса розкручуються, коли ви натискаєте на газ - тим самим ви надаєте їм енергію для обертання. Чим колеса важче, тим більше енергії і часу потрібно на те, щоб змінити швидкість їх обертання. Це ще не все - разом з колісними дисками і шинами обертаються також гальмівні диски і карданний вал, причому з тією ж швидкістю. Ще швидше часом розкручуються деталі трансмісії і консольна частина вала у задньопривідних і повнопривідних автомобілів. Далі, колінвал, демпфер коливань, маховик і муфти - все розкручуються до оборотів двигуна, а це досить високий показник. На низьких передачах всім цим великим деталей доводиться розкручуватися на велику швидкість за малі проміжки часу - а це означає, що опір сили їх інерції стає дуже значним.
Отже, які ж наслідки вищевикладених проблем на практиці? Для прикладу візьмемо останню модель Honda Civic з колісними дисками і гумою зі спеціального набору для апгрейда. Стандартно автомобіль комплектується гумою 185/65 виробництва Dunlop та сталевими 14-дюймовими дисками.
Кожне колесо при цьому важило 15,5 кг. Їх змінили на покришки Nitto 205/40 і 17-дюймові диски, при цьому вага кожного колеса збільшився до 19,5 кг. Цих чотирьох кілограмів (26%) зайвої ваги на кожне колесо вистачило для того, щоб потужність автомобіля по вимірах на динамометричному стенді знизилася на цілих 5%. Це говорить про те, що збільшення маси обертових деталей навіть на кілограм вже цілком істотно: в даному випадку кожен кілограм, доданий до кожного колеса Honda Civic, «з'їв» більше 1% потужності, яка вимірюється на колесах.
Збільшення розмірів дисків і коліс.
Припустимо, ви їздите на 15-дюймових дисках і гумі 205/65. Це цілком пересічна конфігурація: в Австралії, наприклад, це стандартна комплектація поліцейських машин. Диск важить близько 9,5 кг, а типова покришка 205/65 - трохи менше 10 кг. Таким чином, у нас є 4 колеса по 19,5 кг кожне.
Припустимо, ви вирішили зберегти гуму, але змінили диски на легкосплавні, 15-дюймові. Припустимо, вони буду важити 8 кг, таким чином, кожне колесо стане важити 18 кг, скинувши півтора кілограма, або приблизно 8%.
Ви якийсь час їздите цілком задоволеним, а потім вирішуєте змінити покришки на 16-дюймові 225/50. Ваш вибір падає, скажімо, на диски ROH Reflex вагою 8 кг і гуму Yokohama S1-Z, яка тягне на 10,7 кг. Таким чином, кожне колесо стало важити 18,7кг - в результаті в порівнянні з оригінальним набором ви виграли всього 0,7 кг на колесо, хоча і придбали дуже хороші покришки.
Продовжимо наші викладки. Припустимо, ви вирішили ще раз змінити і диски, і гуму, «запавши» на 17-дюймові ROH Z5 по 8,5 кг кожен, і Yokohama A520 формату 235/45, по 11,9 кг кожна. Таким чином, ви довели вага кожного колеса до 22 кг - біліше, ніж на 20% важче початкового. Така надбавка цілком реально буде коштувати вам уповільненої розгону автомобіля.
Ймовірно, купуючи наступного разу диски і покришки, ви будете куди уважніше ставитися до їхньої ваги.