Подрессорная масса что это

Что такое неподрессоренная масса, и на что она влияет

Неподрессоренная масса – один из терминов, часто используемых в тест-драйвах и материалах о доработке автомобилей. Обычно он упоминается в контексте замены дисков на более легкие, но само понятие неподрессоренной массы заметно шире. Разбираемся, что это такое, и на что влияет этот параметр.

Понять, что такое неподрессоренная масса, несложно: это масса, не поддерживаемая «рессорами» — ну или другими несущими элементами подвески. То есть, все, что несет на себе подвеска – это подрессоренная масса: в нее входят кузов, рама, силовой агрегат и прочие элементы «верхней части» автомобиля. Все же, что находится «ниже амортизаторов и пружин» – это неподрессоренная масса, причем сами несущие элементы подвески тоже добавляют к неподрессоренной массе часть веса.

В число составляющих неподрессоренной массы входят диски, шины, тормозные механизмы, ступичные подшипники и сами ступицы, приводные валы, полуоси, ШРУС, балки и мосты подвески, а также сами пружины и амортизаторы – и рессоры, конечно. К слову, в английском языке термин «неподрессоренная масса» звучит как « unsprung mass » – то есть, «неподпружиненная масса», что несколько проще для понимания.

Чтобы полноценно ответить на этот общий вопрос, стоит понимать, что неподрессоренная масса – это не монолитный груз, подвешенный снизу на автомобиль, а сочетание разных деталей и элементов конструкции, выполняющих разные функции. Однако в целом она влияет на следующие характеристики автомобиля:

устойчивость и стабильность автомобиля;

расход топлива и динамические характеристики.

Начнем с простого: неподрессоренная масса как таковая влияет на плавность хода. Объяснить это просто: при наезде на дорожную неровность колесо и другие элементы неподрессоренной массы поднимаются вверх, передавая определенное усилие. Оно частично гасится элементами подвески, а частично передается на кузов – и от соотношения массы кузова и неподрессоренной массы зависит то, насколько ощутимым будет передающееся усилие. Условно говоря, если стукнуть два мяча друг о друга, сильнее сдвинется тот, что будет легче. Аналогичная ситуация и здесь: чем меньше будет неподрессоренная масса относительно подрессоренной, тем меньше будет ощущаться усилие, передаваемое ей на кузов. Ну а изменять это соотношение можно только за счет уменьшения неподрессоренной массы, поскольку увеличивать ради этого массу самого автомобиля никто не станет – работа идет как раз над обратным.

Пример неоптимального соотношения неподрессоренной и подрессоренной масс можно отследить на примере пикапов. У них грузовой отсек рассчитан на перевозку сравнительно больших грузов, и когда кузов пуст, неподрессоренная масса оказывает заметно большее влияние, чем могло быть в идеальных условиях: в результате автомобиль «козлит», подпрыгивает на неровностях и не обеспечивает большого комфорта. Когда же кузов загружен, подрессоренная масса вырастает, и ее соотношение с неподрессоренной становится больше – а значит, улучшается комфорт и плавность хода.

Эти показатели напрямую проистекают из предыдущего объяснения о воздействии неподрессоренной массы на подрессоренную и их взаимного отношения. Все просто: в момент наезда на препятствие неподрессоренная масса движется вверх, и колесо разгружается, а то и вовсе отрывается от дороги. Чем выше при этом неподрессоренная масса относительно подрессоренной, тем дольше колесо будет находиться в таком «подвешенном» состоянии, и наоборот – чем тяжелее автомобиль относительно неподрессоренных масс, тем он быстрее «прижимает» их обратно к дороге.

Продолжая пример с пикапами, можно провести аналогичную параллель. Пустой пикап, двигаясь по неровной дороге, будет больше подпрыгивать на неровностях, и в повороте эти вертикальные колебания будут заметно влиять на устойчивость автомобиля: корму будет переставлять, сносить или уводить в сторону. Если же заполнить кузов грузом, вертикальные колебания кузова снизятся, и автомобиль будет увереннее вести себя в повороте, заметно меньше разгружая колеса на неровностях: это значит, что вырастут показатели устойчивости, стабильности и, в какой-то мере, управляемости.

На эти показатели более всего влияет не вся неподрессоренная масса как таковая, а прежде всего элементы, преобразовывающие крутящий момент в движение – шины, диски и приводные валы, которые в случае с зависимой подвеской также считаются частично неподрессоренной массой. Здесь действует простой принцип: более тяжелое колесо или вал труднее раскрутить и обеспечить ему постоянное вращение. Поэтому как приводные валы, так и колеса стараются сделать легкими, сохранив показатели прочности и надежности.

В случае с валами это можно иллюстрировать появлением карбоновых карданных валов, ну а колеса как один из самых легкозаменяемых элементов конструкции – буквально бесконечное поле для тюнинга и улучшения. Здесь и легкосплавные и кованые диски, и диски из карбона, и более энергоэффективные шины с меньшей массой и сниженным сопротивлением качению.

Взаимосвязь колес с расходом топлива и динамическими характеристиками очевидна: чем легче колесо, тем проще и быстрее его будет раскрутить – соответственно, на это потребуется меньше затрат энергии и меньше времени, что означает меньший расход и лучшую динамику автомобиля.

Обобщая и подытоживая все вышесказанное, можно сделать главный вывод: усилия инженеров направлены на максимальное уменьшение неподрессоренной массы. Увеличение отношения подрессоренной и неподрессоренной массы нельзя осуществить за счет увеличения подрессоренной массы, а это значит, что единственный способ реализовать желаемое отношение – уменьшить неподрессоренную. Именно поэтому в современных автомобилях мы видим алюминиевые подвески, кованые диски, независимые подвески, исключающие из неподрессоренной массы балки, мосты и карданы, и другие технические решения, направленные на ее снижение.

Источник

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.

Смотрите также: Самые полезные технологии в современных автомобилях

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

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!

Источник

Кованые диски и уменьшение неподрессоренной массы для плавности хода

Понятие неподрессоренной массы чаще применяется при доработках авто, также используется в тест-драйвах. Зачастую речь идет о замене дисков на более легкий вариант. Однако сам термин неподрессоренной массы может охватывать широкий спектр. Известно, если машина легче авто, это хорошо. Соответственно топливо расходуется меньше, да и все прекрасно. В составе неподрессоренной массы оказались непосредственно резина, суппорты, тормозные барабаны.

Кстати, для любого отдельного автомобиля есть возможность правильного определения соотношения масс, задействовав специальные стенды.

Влияние неподрессоренной массы на авто

В первую очередь от нее зависит плавность хода. Если будет неподрессоренная масса больше, ухудшается плавность хода. Наглядным примером могут служить ранние модели, оснащаемые тяжеленными колесами, шкворневыми подвесками — плавностью здесь и не пахнет. Картина обстоит иначе, если загрузить багажник по максимуму, можно увеличить ту самую ходовую плавность. Происходит это благодаря изменению пропорции подрессоренных–неподрессоренных масс.

Что касается воздействия инерционных сил на транспортное средство, различные заносы, сносы, все это результат именно инерции. Опять же, при большей неподрессоренной массе детали сильнее подвержены этой силе. Во время езды по бугристой дороге на подержанном внедорожнике, у которого зависимый задний мост, ступицы с большими колесами, также имеется достаточно габаритный редуктор, будут ощутимы заносы в части задней оси.

Это не мудрено, ведь под влиянием инерции, задний мост не успевает вернуться вниз. Поэтому и сцепление резко ухудшается, в итоге ось плавает. Тяжелые колеса не успевают плавно тормозить также из-за этих инерционных сил. Не говоря уже о разгоне, что намного сложнее. По этим причинам старые внедорожные экземпляры с массивными подвесками уступают на скоростной трассе современным легким сплавам ступиц и рычагов.

Как увеличить плавность хода

На самом деле выход есть, если изменить соотношение масс. Одним из возможных путей будет поднятие подрессоренной, когда придется передвигаться с балластом в багажнике. При этом теряя в расходе горючего, динамике.

Вторым способом может стать уменьшение неподрессоренной. Это более удачный вариант. В этом случае не обойтись без помощи кованых дисков. В плане веса, здесь явное преимущество: каждый элемент отличается более чем на десять кило, если сравнивать с литыми дисками. К тому же они намного прочнее стандартных стальных изделий.

Главный момент заключается в основной их массе, сосредоточенной вблизи ступицы. Вот благодаря этому происходит снижение инерции. Говоря простым языком, действие инерционных сил на кованые колеса, при их раскручивании, почти не мешают поступательным движениям. Они вращаются туда, куда необходимо.

Подытожив все аргументы, с уверенностью можно сказать, что сегодня конструкторы большинства автопроизводителей стараются максимально уменьшить неподрессоренную массу. Увеличение соотношения двух этих масс, невозможно только за счет повышения подрессоренной. Означать это может лишь одно — уменьшение неподрессоренной. По этой причине мы можем наблюдать сегодня современные модификации машин с алюминиевыми независимыми подвесками, коваными дисками. Здесь полностью отсутствуют технические решения, препятствующие снижению неподрессоренной массе.

Аналогично дело обстоит с появлением карбоновых карданных валов. Колеса вообще представляют широкие возможности для автолюбителей. Ведь они являются самыми легкозаменяемыми элементами конструкции. При желании, можно тюнинговать и улучшать, сколько душа позволяет. Это и легкосплавные вариации, карбоновые, энергоэффективная резина. Такие шины имеют меньший вес и сниженное сопротивление раскачивания.

Может стоит пересмотреть скептическое отношение к «переобувке» в кованые колеса своего автомобиля? Законы веди физики никто не отменял.

Источник

Наиболее ощутимым достоинством кованых дисков по сравнению с литыми является масса. На самом деле многие оригинальные литые диски весят порядка нескольких десятков килограммов. А вот качественные кованые диски при аналогичном или большем запасе прочности могут быть легче литых в 2-3 раза.

А Вы знаете для чего автомобилю лёгкие диски?

Неподрессоренная масса – это суммарная масса дисков, шин и элементов тормозной системы. Остальные элементы автомобиля, которые удерживаются над землей за счёт подвески, называются подрессоренной массой.

Соотношение подрессоренной и неподрессоренной массы имеет важное значение. Сила, с которой неподрессоренные компоненты воздействуют на автомобиль снизу вверх, должна быть компенсирована весом подрессоренной массы. Иначе автомобиль будет терять сцепление с поверхностью дороги и станет неуправляемым.

Помимо управляемости, вес колёс оказывает влияние на динамику разгона и торможения. Чем тяжелее колеса, тем больше энергии и времени понадобится автомобилю для изменения скорости их вращения. Установка лёгких кованых дисков поможет в разы улучшить эти показатели.

Соотношение масс

Соотношение неподрессоренных и подрессоренных масс в автомобиле составляет около 1:15. Изменяя это соотношение, можно добиться более высокой плавности хода автомобиля. Это соотношение можно изменить двумя способами:

Увеличением подрессоренной массы;

Уменьшением неподрессоренной массы.

Если увеличивать подрессоренную массу, например, загрузив салон автомобиля, то разгонная динамика заметно ухудшится.

Благодаря замене дисков на более лёгкие, и соответственно, уменьшая неподрессоренную массу автомобиля, Вы улучшите динамику и добьётесь высокой плавности хода.

Уменьшение массы диска на 1 килограмм, с точки зрения динамики, эквивалентно уменьшению массы в салоне автомобиля примерно на 1,5 кг. С точки зрения комфорта – на 10 кг.

Если Вы снижаете вес каждого диска на 2 килограмма (что в сумме дает 8 килограммов), тогда Ваш автомобиль будет ехать так плавно, как если бы в нее сел пассажир весом 80 кг., и так же быстро, будто из салона выкинули 15 кг, а пассажир не садился вовсе.

Выводы

Многие клиенты отмечают большую плавность хода при переходе на увеличенный диаметр дисков. Владельцы спортивных автомобилей получают подтверждение разницы. Некоторые клиенты обращают внимание и на снижение расхода топлива. Автомобиль на самом деле по другому ведет себя на более лёгких дисках. Если пробег Вашего автомобиля несколько тысяч километров и Вы уже к нему привыкли, тогда Вы точно почувствуете, что автомобиль начал быстрее разгоняться, останавливаться и поворачивать.

Читайте так же: Выбор автомобильных дисков. А в следующей статье речь пойдет про Именитые японские диски.

Возможно Вам понравиться

Премиум

Японские диски SSR Vienna Shalk R18 4×114.3, 5×114.3 ET37 8JJ ЦО73 в идеальном состоянии прямо из Японии по доступной цене со 100% предоплатой.

Стильные,мега-крутые,кованные,Японские диски. В идеаольном состоянии.

Японская, легкая, разборная ковка с красивыми полками

Японская свежая, редкая ковка Lowenhard LG6W

Оптимальная цена

Разборные японские кованые диски Weds Kranze R18 5×114.3 высокого качества по доступным ценам без пробега по российским дорогам.

Японская разноширокая ковка +летняя резина в подарок 215/40/18

Знаменитые оригинальные Японские спортивные диски Work CR-KAI В белом цвете из Японии без пробег по россйским дорогам.

Диски кованые прямо из Японии оригинального качества без пробега по российским дорогам.

Источник

Подрессорная масса что это

Распределение масс, составляющих подрессоренную часть автомобиля, характеризуется двумя основными измерителями: положением центра тяжести и моментами инерции.

На колебания кузова автомобиля влияют моменты инерции его подрессоренной части относительно поперечной и продольной осей, проходящих через центр тяжести автомобиля. В связи с обеспечением управляемости и устойчивости приходится, кроме того, учитывать величину момента инерции относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести автомобиля.

Удобным измерителем, характеризующим как положение центра тяжести, так и величину момента инерции подрессоренной части, является коэффициент е распределения подрессоренной массы. В общем случае распределение подрессоренной массы следует учитывать тремя коэффициентами ε_x, ε_y и ε_z в соответствии с тремя координатными осями.

Важной особенностью является то, что величина подрессоренной массы может меняться в условиях эксплуатации при разгрузке и нагрузке автомобиля в очень широких пределах, которые достигают 400% и более.

Распределение масс зависит от типовых и конструктивных особенностей автомобиля, поэтому легковые и грузовые автомобили необходимо рассматривать отдельно.

Легковые автомобили. Распределение полной массы легкового автомобиля по осям зависит от многих причин; в частности от расположения и числа ведущих осей, размещения и габаритных размеров двигателя, требований к компоновке автомобиля (форма и емкость кузова, углы проходимости), его устойчивости и проходимости. В настоящее время масса, приходящаяся на заднюю ведущую ось легкового автомобиля с пассажирами, составляет в среднем 53—56% общей массы. Данные, характеризующие положение центра тяжести различных автомобилей, приведены в табл. 23.

В настоящее время наблюдается стремление при компоновке легковых автомобилей сместить центр тяжести к оси передних колес. Это позволило бы разместить сиденья внутри базы, уменьшив этим колебания пассажиров. При таком размещении пассажиров можно придать задней части кузова более обтекаемую форму и расширить заднее сиденье. Возможности изменения положения центра тяжести на современных автомобилях настолько малы, что это не оказывает существенного влияния на их плавность хода. Большее значение имеет изменение момента инерции подрессоренной части автомобиля относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести.

В начале 40-х годов было доказано, что в зависимости от компоновки автомобиля можно обеспечить такое распределение масс, составляющих его подрессоренную часть, при котором коэффициент ε_y приблизится к единице.

Величины момента инерции и коэффициента ε_y зависят от размещения механизмов и частей автомобиля. Чем дальше они расположены от центра тяжести автомобиля, тем больше момент инерции. Коэффициент ε_y увеличивается с возрастанием момента инерции и отклонением отношения l₁/l₂ от единицы. Основное влияние на величину момента инерции оказывает размещение двигателя (силового агрегата) относительно оси передних колес.

Особенно значительно увеличивается момент инерции в автомобилях с передними ведущими колесами и передним располо-

жением двигателя или с задними ведущими колесами и задним расположением двигателя. В этих случаях силовой агрегат (двигатель и трансмиссию) можно вынести за пределы базы, а базу при том же объеме салона укоротить. Требования к компоновке автомобиля с задними ведущими колесами и передним расположением двигателя в отношении плавности хода совпадают с требованиями кузовостроителей, стремящихся так разместить силовые агрегаты, чтобы задний конец двигателя не выходил за заднюю кромку передних кожухов колес.

Положение центра тяжести, моменты инерции, а следовательно, и коэффициенты е для автомобиля в целом и его подрессоренной части получаются различными. При отсутствии соответствующих опытных данных и значительной массе неподрессоренных частей это различие приходится учитывать при расчете.

Момент инерции автомобиля несколько изменяется в зависимости от нагрузки. При увеличении числа пассажиров коэффициент ε_y чаще всего уменьшается (табл. 24). На изменение коэффициента ε_y влияют расположение сидений по длине автомобиля и масса пассажиров (по сравнению с массой данного автомобиля). Масса пассажиров составляет 20—25% массы автомобиля без нагрузки, причем верхний предел соответствует малолитражным автомобилям.

О распределении масс относительно продольной и вертикальной осей сведений мало [154]. Известно лишь, что для легковых малолитражных автомобилей было получено р_x = (0,68 ÷1,11)В.

Если коэффициент распределения подрессоренной массы больше единицы, что связано с увеличением момента инерции относительно поперечной оси, то уменьшается интенсивность продольных угловых колебаний. Однако чрезмерное увеличение коэффициента ε_z нецелесообразно, так как ведет к увеличению момента инерции относительно вертикальной оси, что ухудшает управляемость автомобилем на больших скоростях. Для обеспечения независимости колебаний передней и задней частей автомобиля желательно обеспечить такой момент инерции его подрессоренной части, при котором ε_z= 1. Испытания, однако, показали, что и при несколько меньших значениях ε_z плавность хода автомобиля почти такая же, как и при ε_z = 1.

Представление об изменении величины подрессоренной массы при нагрузке и разгрузке автомобиля можно получить, анализируя данные табл. 23. Для передней подвески отношение масс подрессоренных частей составляет в среднем 1,15—1,30, а для задней подвески — 1,30 — 1,70 (нижний предел соответствует автомобилям высших классов, а верхний — автомобилям низших классов). В связи со стремлением к уменьшению масс автомобилей указанные отношения имеют тенденцию увеличиваться.

Грузовые автомобили и автобусы. Положение центра тяжести грузового автомобиля с грузом ограниченной проходимости выбирают обычно так, чтобы обеспечить хорошее сцепление задних ведущих колес с дорогой и создать одинаковые условия работы для шин. Поэтому на задние двойные скаты в зависимости от компоновки автомобиля приходится 67—77% его полного веса. В негруженом автомобиле на заднюю ось приходится 50—60% его веса (табл. 25). При компоновке грузового автомобиля стремятся к максимальному сокращению длины шасси, занимаемой двигателем и кабиной, и получению желаемого распределения веса автомобиля по осям.

У грузовых автомобилей без груза момент инерции подрессоренной части существенно зависит от расположения силового агрегата. Современные компоновки автомобилей показаны на рис. 140. Компоновка, приведенная на рис. 140, а, характеризуется расположением силового агрегата над передней осью и сдвинутой вперед кабиной. Силовой агрегат и кабина могут быть вынесены и за переднюю ось (рис. 140,6). При такой компоновке максимально сокращается длина шасси, занимаемая кабиной и силовым агрегатом, и улучшается обзорность. Однако у грузовых автомобилей с кабиной над двигателем может ухудшаться проходимость при недогрузке заднего моста и перегрузке переднего.

Наибольший момент инерции кузова получается у автобусов вследствие больших свесов кузова над осями и при заднем поперечном расположении двигателя. Наименьший момент инерции подрессоренной части наблюдается у седельных тягачей, а также самосвалов.

У автомобиля с грузом вес подрессоренной части сзади существенно возрастает (табл. 25). Наименьшее увеличение веса обычно наблюдается у автомобилей высокой проходимости, автобусов, самосвалов и автомобилей с тяжелым дополнительным оборудованием. Наибольшее увеличение массы подрессоренной части наблюдается у автомобилей большой грузоподъемности и прицепов, а также у автомобилей, собственная масса которых существенно снижена (например при значительном использовании легких сплавов).

Отношение масс подрессоренной части при нагрузке и разгрузке автомобиля в среднем составляет для передней подвески автобусов 1,15—1,40; для задней подвески автобусов 1,40—2,50; для задней подвески грузовых автомобилей обычно 2,5—4,5 и даже выше.

С изменением массы подрессоренной части меняются положение ее центра тяжести и момент инерции. Влияние этих изменений на коэффициент распределения подрессоренной массы зависит от положения центра тяжести грузовой платформы относительно оси задних колес. Положение центра тяжести определяют величиной b_г (рис. 141), составляющей обычно 2—20% базы L. Величина b_г в % показывает, какая полезная нагрузка приходится на передние колеса. При b_г = 0 вся полезная нагрузка приходится на заднюю ось. Чем меньше величина b_г, тем больше момент инерции и коэффициент ε_у.

Окончательно о положении центра тяжести и величине момента инерции можно судить после испытания готового автомобиля при изменении количества, вида и расположения груза на платформе.

Введем следующие обозначения для веса, массы, радиуса и момента инерции подрессоренной части относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести. Для автомобиля без

Положение центра тяжести подрессоренной части автомобиля с грузом

Момент инерции автомобиля с грузом

При расчетах условно принимают, что груз распределяется по всему объему кузова с одинаковой плотностью и что центр тяжести груза совпадает с геометрическим центром объема кузова. Тогда

Таким образом, зная величины, характеризующие положение подрессоренной массы автомобиля без груза, можно найти аналогичные величины для автомобиля с грузом, а также определить коэффициент ε_у. На рис. 142 показано, как изменяется коэффициент ε_у с изменением грузоподъемности автомобиля. С увеличением нагрузки коэффициент ε_у возрастает, если b_г составляет 0—10% базы При больших значениях b_г коэффициент ε_у при увеличении полезной нагрузки остается постоянным или уменьшается.

Для заданного типа автомобиля можно менять длину базы и кузова, а следовательно, и распределение подрессорен-

ных масс в довольно широких пределах. В качестве примера на рис. 143 в одинаковом масштабе показаны два грузовых автомобиля одной и той же модели с кабиной над двигателем. База грузового автомобиля с решетчатым кузовом (рис. 143, а) на 66% больше, чем база грузового автомобиля с металлическим кузовом (рис. 143,б).

В среднем можно считать, что коэффициент ε_у при полной нагрузке составляет: для грузовых автомобилей обычной компоновки 0,8—1,1; для самосвалов и седельных тягачей 0,50—0,75; для автобусов 1,3—2,8. Снижение нагрузки грузовых автомобилей вызывает обычно уменьшение коэффициента ε_у (рис. 144).

Уменьшение массы подрессоренной части вызывает заметное смещение области низкочастотного резонанса в сторону больших значении частот; одновременно возрастают наибольшее перемещение и ширина области резонанса, особенно при малых значениях G. Уменьшение массы подрессоренной части оказывает аналогичное влияние и на колебания колеса в области низкочастотного резонанса (рис. 145, б), однако абсолютные величины перемещений колеса меньше, чем кузова. В области высокочастотного резонанса наблюдается увеличение перемещения колеса.

перемещениях кузова (кривая 1) и колеса (кривая 2), а в области высокочастотного резонанса вызывает несколько большее уменьшение перемещения колеса (кривая 3).

Изменение массы подрессоренной части оказывает влияние на ускорения кузова (рис 145, в). С уменьшением массы подрессоренной части ускорение ее увеличивается в широком диапазоне частот, начиная от области низкочастотного резонанса и выше При больших абсолютных значениях массы подрессоренной части увеличение ускорения менее заметно; при малых абсолютных значениях М ускорение нарастает стремительно Наблюдается почти прямая пропорциональность между уменьшением массы неподрессоренной части и увеличением ее ускорения

Например, в области высокочастотного резонанса при уменьшении массы подрессоренных частей с 5,11 до

Такой характер изменения ускорения справедлив для обеих резонансных областей. На рис. 146,6 приведены ускорения кузова в зависимости от массы подрессоренной части, соответствующие низкочастотному (кривая 5) и высокочастотному

(кривая 4) резонансам, т. е. z_u и z_v

Резкое увеличение ускорений кузова при уменьшении массы подрессоренной части наблюдается и при расчете на случайное воздействие- нормированные средние квадратические ускорения заметно меняются (рис 147) в отличие, например, от прогибов рессор или шин

Таким образом, при уменьшении массы подрессоренной части автомобиля существенно ухудшается плавность его хода Происходит это по двум причинам:

возрастают ускорения кузова. В первом приближении можно считать, что это увеличение происходит прямо пропорционально уменьшению массы Масса подрессоренной части, приходящаяся на задние колеса, у автомобилей некоторых типов при их разгрузке значительно уменьшается, поэтому ускорение кузова также должно сильно увеличиваться.

низкая собственная частота с уменьшением массы подрессоренной части увеличивается, поэтому резонансные явления в заданном интервале скоростей движения соответствуют более коротким неровностям, встречающимся на дороге значительно чаще.

Эти причины в сочетании с возросшей величиной относительного трения объясняют, почему езда по неровностям в кузове автомобиля без груза значительно неприятнее, чем в кузове автомобиля с грузом. Приведем данные, характеризующие влияние коэффициента распределения подрессоренных масс (момента инерции подрессоренной части) на колебания кузова автомобиля. Во время исследования системы (см. рис. 19) учитывалась связь между колебаниями передней и задней частей кузова автомобиля при гармоническом возбуждении. Полученные результаты для установившихся и не- установившихся колебаний кузова (задней подвески) представлены на рис. 148.

На графиках, соответствующих областям вблизи низкочастотного (рис. 148, а) и высокочастотного (рис. 148, б) резонансов, нанесены наибольшие размахи, наблюдавшиеся при установившихся колебаниях (штриховые линии), и амплитуды неустановившихся колебаний (сплошные линии). Как видим, изменение коэффициента динамичности ε_у (момента инерции) сравнительно мало отражается на ускорениях и особенно перемещениях кузова и колес. Это позволяет для большинства автомобилей, у которых обычно ε_у = 0,8 ÷ 1,0, вычислять колебания только одной части кузова.

В остальных случаях, если требования к точности расчетов высокие, то следует пользоваться трехмассовой эквивалентной системой с четырьмя степенями свободы (см. рис. 19, а).

На массу неподрессоренных частей автомобиля заданного типа, меняющуюся в довольно широких пределах, влияют: тип упругого элемента подвески;

тип и конструкция направляющего устройства подвески; тип и конструкция главной передачи (для ведущих колес); технология изготовления моста и применяемые материалы; массы тормозов, колес и шин.

Наибольшую массу неподрессоренной части имеет листовая рессора наиболее распространенного типа — продольная полу- эллиптическая. У рессор этого типа до 77% массы относят к неподрессоренным частям. Меньшую неподрессоренную массу имеют остальные типы листовых рессор — четвертные, кантилеверные, поперечные, полуэллиптмческие. Если в качестве упругого элемента используют торсионы (стержни), то их массы при обычном размещении полностью относят к подрессоренным частям. Спиральные пружины в этом отношении занимают промежуточное положение между листовыми рессорами и торсионами. При одинаковых статическом прогибе и напряжении спиральная пружина легче листовой полуэллиптической рессоры в 3 раза и, кроме того, к неподрессоренным частям относят втрое меньшую часть массы пружины по сравнению с рессорой. В действительности разность между массой неподрессоренной части подвески на пружинах или стержнях и массой подвески с листовыми рессорами несколько уменьшается, так как через листовую рессору можно передать тангенциальные или боковые усилия, а также реактивный момент. Пружины или стержни эти усилия не передают, поэтому в подвеске необходимы дополнительные детали в виде рычагов, штанг, карданной трубы и т. д. Масса дополнительных деталей увеличивает массу пеподрессоренных частей подвески. Несмотря на это неподрессоренные части подвесок со спиральными пружинами или стержнями имеют меньшую массу, чем неподрессоренные части подвесок с продольными полуэллиптическими рессорами.

Тип и конструкция направляющего устройства подвески оказывают существенное влияние на массу неподрессоренных частей. Уменьшения массы неподрессоренных частей достигают переходом от зависимой подвески к независимой. На рис. 149, а показана типичная схема зависимой подвески с управляемыми колесами. Штриховкой выделены неподрессоренные части (колеса и шины, массы которых во всех случаях относят к неподрессоренным частям, здесь и далее не выделены, чтобы не затемнять рисунка). На рис. 149, б дана схема независимой подвески с направляющим устройством наиболее распространенного типа — рычажной трапециевидной подвеской со стержнем в качестве упругого элемента. Масса неподрессоренных частей в этом случае уменьшилась, в частности, из-за того, что

балка моста, являвшаяся (см. рис. 149, а) целиком неподрессоренной частью, заменена более легкими рычагами, масса которых не вся относится к неподрессоренным частям.

Если колеса являются ведущими, то надлежащим сочетанием типов направляющего устройства подвески, упругого элемента и главной передачи можно добиться значительного уменьшения массы неподрессоренных частей. На рис. 149, в показана зависимая подвеска ведущих колес, имеющая самое широкое распространение.

Составляющими массы неподрессоренных частей здесь являются массы главной передачи и дифференциала, картера моста, тормозов с тормозными барабанами и частично массы листовых рессор.

Можно, сохранив зависимую подвеску колес, уменьшить массу неподрессоренных частей, если укрепить главную передачу и дифференциал на раме и заменить рессоры пружинами (рис. 149, г). Дальнейшего уменьшения массы неподрессоренных частей можно достигнуть, если перенести тормоза к главной передаче (рис. 149, д). Для еще большего уменьшения массы неподрессоренных частей нужно устранить балку, связывающую колеса, т. е. перейти к независимой подвеске, и заменить пружины (используемые в качестве упругого элемента) стержнями (рис. 149, е).

У грузовых автомобилей тип главной передачи оказывает влияние на массу неподрессоренных частей. Наибольшей она получается при зависимой подвеске и двойной главной передаче, особенно, когда передача расположена у колес.

Масса неподрессоренных частей зависит также от технологии производства моста или рычагов подвески. Большую массу имеют литые мосты, а меньшую — штампованные и сварные. Дополнительным средством уменьшения массы неподрессоренных частей является применение легких сплавов, особенно для автомобилей большой грузоподъемности. Сведения о неподрессоренных частях и деталях подвески некоторых распространенных легковых автомобилей приведены в табл. 26. Как видим,

отношение масс подрессоренных и неподрессоренных частей у задней подвески грузового автомобиля при его нагрузке и разгрузке очень изменяется. Это объясняется значительным изменением массы подрессоренной части, приходящейся на задние колеса.

Характерно также, что у автомобиля без груза масса заднего моста в сборе и масса подрессоренной части, приходящейся на задние колеса, близки по величине. При литых мостах особенно большой массы отношение М₂/т_к2 может быть меньше единицы.

Здесь в скобках приведены данные для легковых автомобилей с зависимой подвеской передних колес.

Примерные отношения масс подрессоренных и неподрессоренных частей автомобилей в зависимости от их типа и полезной нагрузки следующие:

Таким образом, при помощи конструктивных и иных перечисленных мер можно снизить массу неподрессоренных частей при переходе от зависимой подвески к независимой для управляемых колес в 1,5, а для ведущих—-в 2 раза.

Частота и затухание низкочастотной составляющей при изменении масс неподрессоренных частей остаются неизменными, поэтому можно предполагать, что амплитуды колебания кузова в области низкочастотного резонанса также не будут меняться. Это подтверждается амплитудно-частотными характеристиками перемещений кузова автомобиля, приведенными на рис. 150, а.

Для определения влияния массы неподрессоренных частей на перемещение колеса и ускорения кузова при колебаниях на рис. 151 приведены амплитудно-частотные характеристики, соответствующие массе неподрессоренных частей, в 3 раза большей в одном случае (кривая 1), чем в другом (кривая 2). При снижении массы неподрессоренных частей в области частот возмущающей силы, меньших 43 1 /сек, перемещения колеса и ускорения кузова уменьшаются. При больших значениях частоты снижение массы неподрессоренных частей вызывает усиление колебаний. В некоторых случаях смещение максимума ускорений в область более высоких частот может оказаться полезным, так как высокочастотные колебания легче гасить. Смещение максимума перемещений колес в область более высоких частот может оказаться полезным, так как резонансные условия соот-

ветствуют более коротким неровностям, которые имеют, в среднем, меньшую высоту и легче нивелируются.

Источник