Подрессорная масса на что влияет
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.
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!
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.
Тема: Неподрессоренная масса автомобиля
Опции темы
Поиск по теме
Неподрессоренная масса автомобиля
Всем добрейшего времени суток;)
Обратил внимание на то, что многие автолюбители понятия не имеют, что такое неподрессоренная масса автомобиля и с чем её едят?
Вчера, после очередного вопроса, не найдя даже такого упоминания на форуме, где обсуждают касалось бы всё до полнейших мелочей. решил заняться просвещением народа;)
А учитывая, что ссылочки народишко не очень уважает, постараюсь изложить основные тезисы.
— устойчивость и стабильность автомобиля;
— расход топлива и динамические характеристики.
Почему мы говорим о колесе? Потому что многие из Вас сейчас в раздумиях, какую резину взять, возможно комплект дисков. Как правило учитываются многие факторы, но мало кто обращает внимание на их массу, ведь 1 кг на колесо вроде бы не много?
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.
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.
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.
Так же хочется отметить то, что момент инерции зависит от квадрата расстояния, т.е. те, кто ставят колёса большего диаметра [уточню, я имею ввиду больший наружный диаметр колеса, а не диаметр диска, к примеру замену штатной 245/45/19 на 235/50/19 ] (допустим для увеличения просвета или профиля шины, или просто потому что «выглядит круче») непосредственно влияют на динамику автомобиля, т.к. даже при одинаковой массе колесо большего диаметра раскрутить заметно сложнее.
Соотношение неподрессоренных и подрессоренных масс в автомобиле составляет в среднем 1:15. Увеличивая это соотношение, можно добиться более высокой плавности хода автомобиля. Это соотношение можно изменить двумя способами: увеличив подрессоренную массу либо уменьшив неподрессоренную. Однако, если увеличивать подрессоренную массу, к примеру, загрузить по максимуму салон автомобиля, то разгонная динамика снизится. А вот уменьшив неподрессоренную массу, можно сохранить и даже улучшить динамику, добившись при этом высокой плавности хода. Добиться этого можно, например, снизив вес колёс.
При соотношении неподрессоренной и подрессоренной масс 1:15, снижение веса колёс на 1 килограмм, с точки зрения комфорта, эквивалентно увеличению массы в салоне автомобиля приблизительно на 15 кг.
Надеюсь, было полезно! Удачи на дорогах!
Влияние веса дисков на управляемость, динамику и другие параметры автомобиля
Один из главных параметров, который напрямую влияет на скорость и динамику любого автомобиля, – это вес дисков колес. Каждый опытный автовладелец хорошо знает, что за счет уменьшения массы дисков можно добиться поразительного эффекта: повысить плавность хода, увеличить максимальную скорость и сделать управляемость авто более легкой и безопасной. Но для того, чтобы сделать эффект улучшения динамики более привлекательным, нужно понимать, каким образом вес диска влияет на каждый из вышеперечисленных параметров.
Подрессоренная и неподрессоренная масса
Для лучшего понимания закономерности между весом колеса автомобиля и его динамическими характеристиками необходимо учитывать все силы, которые воздействуют на транспортное средство во время движения. Опытные инженеры и конструкторы на автомобильных заводах всегда обращают внимание на один важный показатель – на разницу между неподрессоренной и подрессоренной массами авто.
С точки зрения инженерной науки к подрессоренной массе относятся все элементы и детали транспортного средства, которые располагаются между рессорой и кузовом (т.е. отделены от дорожного полотна). И наоборот, неподрессоренная масса – это все то, что располагается между дорогой и рессорой автомобиля. Если грамотно перераспределить пропорцию этих двух показателей, то можно увеличить эффективность торможения, улучшить плавность хода и увеличить динамические качества автомобиля.
Управляемость
Если вы наезжаете на препятствие на дороге, то максимальная сила удара приходится не на кузов, а на колесо. Лишь затем через амортизатор остаточная сила доходит до кузова, а колесо возвращается в первоначальное состояние. Практика показывает, что с уменьшением неподрессоренной массы автомобиля снижается сила удара на кузов, а маневрирование становится более плавным и удобным. Но не стоит злоупотреблять уменьшением веса: если неподрессоренная масса будет слишком мала в сравнении с массой кузова, то для возврата колеса в первоначальное положение понадобится больше времени. При езде в идеальную погоду это не отразится на безопасности, но вот на мокром или скользком асфальте вероятность ухода в занос существенно увеличится.
Динамические характеристики
Любой двигатель способен производить лишь определенное количество энергии в момент времени. Чем тяжелее при этом будут колеса автомобиля, тем большая мощность будет расходоваться для их раскручивания, а значит, на быстрый разгон будет оставаться минимальное количество свободной энергии. Если взять конкретную статистику, то уменьшение массы колес на один килограмм увеличивает мощность автомобиля примерно на 1%. Многие автовладельцы, зная это, а также что кованые диски легче литых, выбирают их, чтобы увеличить производительность авто и снизить время разгона.
Плавность хода
Расчеты показывают, что снижение массы каждого колеса хотя бы на один килограмм равнозначно уменьшению веса в салоне на 40 килограммов. На практике можно привести такой пример: если уменьшить массу каждого колеса на четыре килограмма (сделать это несложно, учитывая, сколько весит один кованый диск), то плавность хода будет такой же, как если бы в салоне у вас было четыре пассажира. Разгонные характеристики при этом останутся на прежнем уровне.
Ответ на вопрос «Какие диски легче, кованые или же литые?» знают все. Например, один оригинальный 20-дюймовый литой диск для Range Rover весит около 25 килограммов. Кованый аналог с максимальной статической нагрузкой для этого же автомобиля – около 13 килограммов. Каждое колесо оказывается легче примерно на 12 кг. В результате кованые диски позволяют уменьшить неподрессоренную массу почти на полтонны, причем улучшенная плавность хода достигается без потери динамики и разгонных характеристик.