Mitsubishi Lancer IX BlackNine //// //// › Logbook › Вред не подрессоренных масс и о значении веса для дисков.

Мы знаем, что чем легче авто, тем лучше. И бензина меньше уходит, и вообще жизнь становится радостнее и беззаботнее. Но мало кто знает, что масса массе рознь. Есть масса подрессоренная — это всё, что «лежит» на подвеске и воспринимается ею. Неподрессоренная же — это сами колёса с шинами, ступицы и тормозные барабаны с дисками и суппортами. Надо сказать, что мировые стандарты в определении подрессоренных-неподрессоренных масс не всегда сходятся. В частности, согласно немецкому стандарту DIN, к неподрессоренным массам относятся ещё и элементы подвески: рычаги, рессоры и пружины с амортизаторами. Что, в общем-то, логично. А вот торсионные валы — это уже подрессоренные. Но самое интересное, что стабилизатор поперечной устойчивости вышел совершенным маргиналом — половина его массы подрессоренная, а другая нет. Поэтому для каждой конкретной модели выявить соотношение масс можно лишь на специальных стендах, прибегнув к сложным расчетом. Зачем это нужно?

Дело в том, что самое важное — это соотношение подрессоренной и неподрессоренной масс. От него, к примеру, зависит плавность хода. Чем больше неподрессоренная масса, тем хуже плавность хода. Именно поэтому старые машины на тяжеленных колёсах и шкворневых подвесках этой самой плавностью не отличаются. Знакомая, наверное, многим картина: как только багажник оказался хорошо загружен — плавность хода увеличивается. Это именно за счёт изменения соотношения подрессоренных и неподрессоренных масс.

Наверное, не нужно быть Эйнштейном, чтобы понимать действие инерционных сил на автомобиль. Именно им мы обязаны всевозможными заносами и сносами. Но важно не только это. Чем больше неподрессоренная масса, тем сильнее на детали действуют инерционные силы. Допустим, вы двигаетесь на немолодом внедорожнике с зависимым задним мостом, при котором массивный редуктор, полуоси и ступицы с немаленькими колёсами. При проезде волнистого участка дороги будет очевидно, что задняя ось постоянно уплывает. Всё потому что задний мост под действием инерционных сил просто не всегда будет успевать возвращаться вниз. От этого сцепление будет ухудшаться, и ось начнёт «гулять». Эти же инерционные силы мешают эффективно тормозить тяжелыми колёсами. Да и разгоняться с такими труднее. Потому-то незаменимые на суровом бездорожье внедорожники старой закалки с тяжёлыми зависимыми подвесками на скоростных трассах явно проигрывают новым на рычагах и ступицах из лёгких сплавов.

Выходит, что, изменив соотношение масс, можно увеличить плавность хода. И тут есть два пути. Можно увеличить подрессоренную, к примеру, ездить с балластом в багажнике, потеряв в расходе топлива и динамике. А можно уменьшить неподрессоренную. И это куда интереснее. Вот тут-то нам могут помочь кованые диски, вес каждого из которых может отличаться больше чем на 10 килограммов по сравнению с литьём. Кроме того, что они куда прочнее обычных стальных или литых. А ещё основная их масса сосредоточена ближе к ступице, что снижает момент инерции. Проще говоря, инерционные силы, действующие на раскрученное кованое колесо, куда меньше мешают ему двигаться поступательно, то есть в том направлении, куда нам хочется. Выходит, что просматривая объявления о продаже автомобилей, не стоит скептически относится к «переобутому» в кованые колёса лоту. Против физики не попрёшь. Лучше с ней дружить.

ВЕС ДИСКОВ ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЕ

Тот факт, что большая масса автомобиля замедляет его ускорение и удлиняет тормозной путь, ни у кого сомнений не вызывает. В то же время, вопрос массы колёсных дисков и резины не так уж часто «всплывает» при обсуждении этой проблемы.

Между тем эта масса имеет весьма большое значение: во-первых, эти детали входят в состав неподрессоренной массы автомобиля, а во-вторых от неё зависит такой важный показатель, как инерция вращения.

Неподрессоренная масса состоит из суммы масс резины, колёсных дисков, тормозных механизмов, некоторых частей подвески – в общем, всего того, что двигается вертикально относительно кузова автомобиля синхронно с колёсами. Неподрессоренная масса типичного автомобиля составляет около 15% его полной массы. Если не учитывать влияние упругих свойств авторезины, вся эта масса двигается вверх и вниз в зависимости от неровностей дороги.

Соотношение подрессоренной и неподрессоренной массы автомобиля является чрезвычайно важным показателем, так как сила, с которой неподрессоренные компоненты подталкивают автомобиль снизу вверх на неровностях дороги, должна выравниваться подрессоренной массой, которая принимает на себя эти толчки. В момент, когда колесо наезжает на бугор, на него начинает действовать сила, подбрасывающая колесо вверх со скоростью, которая зависит от упругости покрышки, размера бугра и скорости автомобиля. При этом, чем больше неподрессоренная масса, тем большую кинетическую энергию должна поглотить подвеска – если мы не хотим, чтобы так же была подброшена вверх подрессоренная масса, т.е. кузов со всем, что в нём находится. Таким образом, чем меньше неподрессоренная масса, тем мягче будет ход автомобиля. Если соотношение масс неблагоприятное, колеса не будут с достаточной силой прижиматься к поверхности дороги на неровностях – то есть пострадает не только мягкость хода, но и «хватка» автомобиля за дорогу.

Инерция – свойство объекта сопротивляться изменениям. Соответственно, инерция автомобиля – основная сила, которая преодолевается в процессе ускорения. В последующем, уже при движении, инерцию будет необходимо преодолевать уже для торможения. Если обратиться к точной формулировке из физики, то «инерция есть свойство материи оставаться в покое либо в состоянии равномерного поступательного движения до тех пор, пока к ней не будет приложена внешняя сила». Причём же тут колёса – кроме, конечно, того факта, что их масса является составной частью общей массы автомобиля? В отличие от большинства других деталей автомобиля, колёса раскручиваются, когда вы нажимаете на газ – тем самым вы придаёте им энергию для вращения. Чем колёса тяжелее, тем больше энергии и времени требуется на то, чтобы изменить скорость их вращения. Это ещё не всё – вместе с колёсными дисками и покрышками вращаются также тормозные диски и карданный вал, причём с той же скоростью. Ещё быстрее порой раскручиваются детали трансмиссии и консольная часть вала у заднеприводных и полноприводных автомобилей. Далее, коленвал, демпфер колебаний, маховик и муфты – все раскручиваются до оборотов двигателя, а это весьма высокий показатель. На низких передачах всем этим многочисленным деталям приходится раскручиваться на большую скорость за малые промежутки времени – а это значит, что сопротивление силы их инерции становится очень значительным.

Итак, каковы же последствия вышеизложенных проблем на практике? Для примера возьмём последнюю модель Honda Civic с колёсными дисками и резиной из специального набора для апгрейда. Стандартно автомобиль комплектуется резиной 185/65 производства Dunlop и стальными 14-дюймовыми дисками.

Каждое колесо при этом весило 15,5 кг. Их сменили на покрышки Nitto 205/40 и 17-дюймовые диски, при этом вес каждого колеса увеличился до 19,5 кг. Этих четырёх килограммов (26%) лишнего веса на каждое колесо хватило для того, чтобы мощность автомобиля по замерам на динамометрическом стенде снизилась на целых 5%. Это говорит о том, что увеличение массы вращающихся деталей даже на килограмм уже вполне существенно: в данном случае каждый килограмм, добавленный к каждому колесу Honda Civic, «съел» более 1% мощности, измеренной на колёсах.

Увеличение размеров дисков и колёс.

Предположим, вы ездите на 15-дюймовых дисках и резине 205/65. Это вполне заурядная конфигурация: в Австралии, к примеру, это стандартная комплектация полицейских машин. Диск весит около 9,5 кг, а типичная покрышка 205/65 – немногим менее 10 кг. Таким образом, у нас есть 4 колеса по 19,5 кг каждое.

Допустим, вы решили сохранить резину, но сменили диски на легкосплавные, 15-дюймовые. Допустим, они буду весить 8 кг, таким образом, каждое колесо станет весить 18 кг, сбросив полтора килограмма, или примерно 8%.

Вы какое-то время ездите вполне довольным, а затем решаете сменить покрышки на 16-дюймовые 225/50. Ваш выбор падает, скажем, на диски ROH Reflex весом 8 кг и резину Yokohama S1-Z, которая тянет на 10,7 кг. Таким образом, каждое колесо стало весить 18,7кг – в итоге по сравнению с оригинальным набором вы выиграли всего 0,7 кг на колесо, хотя и приобрели очень хорошие покрышки.

Продолжим наши выкладки. Допустим, вы решили ещё раз сменить и диски, и резину, «запав» на 17-дюймовые ROH Z5 по 8,5 кг каждый, и Yokohama A520 формата 235/45, по 11,9 кг каждая. Таким образом, вы довели вес каждого колеса до 22 кг – белее, чем на 20% тяжелее изначального. Такая прибавка вполне реально будет стоить вам замедленного разгона автомобиля.

Вероятно, покупая в следующий раз диски и покрышки, вы будете куда внимательнее относиться к их весу.

Разница между подрессоренной и неподрессоренной массой в автомобилях: плюсы и минусы

Подрессоренная и неподрессоренная масса: что лучше, а что хуже?

Большая часть веса вашего автомобиля приходится на подрессоренную массу, минимальная часть массы – это так называемая неподрессоренная масса, то есть совокупный вес тех элементов конструкции, которые находятся под амортизирующими устройствами, большая часть которых приходится на шины и диски, а также на суппорты, тормозные диски и некоторые другие элементы. Разница в этих типах масс чрезвычайно важна, и одна из них, как правило, должна быть как можно ниже.

Разница между соотношением массы, которая является подрессоренной, и массы, которая не амортизируется, в 99.9% случаев напрямую влияет на то, как машина едет. Таким образом, разумеется, очень важно понимать, как эта механика автомобиля может повлиять на его поведение на дороге. Но для начала определимся с терминами. Почему мы используем термин «масса», а не «вес»?

Чем «масса» отличается от «веса»

Все дело в том, что любой автомобиль обладает фиксированной массой, то есть заданным количеством материала, содержащегося в объемах его внешних границ (измеряется в килограммах). Масса – величина постоянная. Все объекты вроде автомобилей также имеют вес. Но вес, напротив, – величина не постоянная, а переменная согласно внешним факторам, таким, к примеру, как изменение силы тяжести. То есть сила, с которой тело действует на горизонтальную опору (измеряется в ньютонах).

Легкосплавные колеса являются ключом к уменьшению неподрессоренной массы

Определение подрессоренной и неподрессоренной массы одинаково просто. Подрессоренная масса – это масса, «подвешенная» амортизационной подвеской автомобиля. Это все, что движется снизу-вверх и обратно, когда автомобиль налетает на очередную кочку на дороге. В список включены: кузов, шасси, двигатель, коробка передач, сиденья, пассажиры и все остальное, что есть вокруг них.

Здесь нам нужно рассмотреть две основных стороны вопроса:

1. Почему неподрессоренная масса всегда теоретически лучше?

2. Преимущества наличия большой подпружиненной массы по сравнению с малым ее показателем.

McLaren производит действительно легкие легкосплавные диски

Для начала назовите большой, роскошный автомобиль на больших колесах, который достигает максимального комфорта, не используя вес в своих интересах. Вы не сможете такого назвать, потому что он не существует. Единственное, что объединяет всех «мастеров» качества езды, – это высокая подрессоренная масса. Все самые комфортабельные автомобили, от гибридов Lexus RX и Land Rover Discovery до Mercedes S-Class и Bentley Continental , тяжелые.

Запас тонны-другой, приходящейся на подрессоренную массу, помогает эффективнее сглаживать неровности на дороге. На пружины приходится повышенная нагрузка из-за высокого веса, который находится над ними, поэтому работа подвески и ее усиленных в связи с этим элементов происходит плавнее, купируя мощные удары от неровностей, что называется, в зародыше, прежде чем их энергия успеет передаться на кузов.

Поскольку все прилагаемые к автомобилю физические силы имеют равное ему противодействие, на дороге с одинаковыми неровностями более тяжелый автомобиль будет меньше страдать от отдачи, чем более легкая машина. Конечно, существует некоторая свобода действий в настройке подвески, чтобы преодолеть определенный дефицит комфорта в нетяжелых автомобилях, но его недостаточно, чтобы автомобиль весом в 1 тонну и его пассажиры чувствовали себя так же «гладко» и «расслабленно» на дороге, как в двухтонном транспортном средстве.

С другой стороны, малый вес дает легковому автомобилю свои преимущества. Как минимум он становится более эффективным, более отзывчивым, чувствует себя более «живым» в поворотах, и, между прочим, остановится он быстрее, что очень немаловажно даже среди других преимуществ. В создании автомобиля важно определить приоритеты факторов, которые имеют значение больше всего, и адаптировать окончательный вес автомобиля в соответствии с ними.

Легкосплавные диски Porsche – обычное дело

Неподрессоренная масса – это противоположность вышеописанному физическому свойству. Неподрессоренная масса, утрированно говоря, – это все то, что не пользуется преимуществом подвески и находится под ней. В эту категорию входят, как мы уже упоминали: сама подвеска, ступицы, тормозные диски, суппорты , тормозные магистрали и, что наиболее очевидно, колеса и шины. Оси и рычаги подвески в зависимости от их конструкции могут быть как неподрессоренными, так и полуподрессоренными, т. е. «подпружиненными» с одного конца, половинчато.

Что касается неподрессоренной массы, то лучше, чтоб ее было поменьше. Чем меньше этот показатель, тем меньшие нагрузки должны будут отрабатывать амортизаторы и пружины. Тем самым это означает, что колеса смогут быстрее реагировать на изменяемые дорожные условия, подвеска сможет поддерживать качественный контакт шин с дорогой в течение большего времени, а уровни нагрузки могут быть усредненно постоянными, что, в свою очередь, обеспечивает сцепление и безопасное удержание автомобилем дорожного полотна. Бонус в том, что комфорт для пассажиров и экономия топлива также могут быть улучшены.

«Aftermarket»-колеса могут улучшить управляемость за счет снижения неподрессоренной массы

Колеса здесь – главный враг. Большинство стандартных легкосплавных OEM колес – это чертовски тяжелые штуковины, тем более что норма по ширине современных дисков теперь, похоже, ходит около 17-18-дюймовой отметки. Некоторые производители используют последние разработки в производственных процессах для создания более легких изделий, но и они не всегда получаются настолько легкими, насколько того хотелось бы.

Как избежать увеличения неподрессоренных масс?

Снизить вес за счет элементов подвески или замены тормозных суппортов представляется для среднестатистического автовладельца маловероятным, но повлиять на неподрессоренную массу все же можно. В этом помогут так называемые «Aftermarket» колесные диски, или тюнинг.

Колеса, купленные от известных производителей дисков, будут весить меньше, но по прочности ничуть не уступят заводским.

Без бюджетных ограничений, с которыми сталкиваются обычные автопроизводители, поставщики колес могут создать более совершенные металлические смеси, которые весят меньше, или создавать колесные диски, которые сокращают массу другими способами. В любом случае более легкое колесо такого же размера улучшит управляемость вашего автомобиля без каких-либо изменений. Вот почему об этом стоит подумать. И вот почему чем меньше масса под днищем машины, тем лучше и безопаснее!