Мода бывает разная

Самодельный тюнинг может быть не столько красивым, сколько опасным!

Понятие «мода» существовало всегда. И пусть то, что модно и красиво, не всегда полезно, а иногда и вредно, все равно люди будут подчиняться ее требованиям.

Мы не всегда знаем, кому первому в голову пришло то или иное направление в моде, кто придумал, скажем, туфельки на высоком каблуке и мини-юбки, пластические операции и удаление лишних ребер. В автомобильной моде тоже есть свои течения. Почти всегда пользовались популярностью машины, хотя бы внешне похожие на спортивные. Для таких покупателей и появились специальные тюнинговые ателье и тюнинговые комплекты, превращающие рядовое транспортное средство в автомобиль со спортивным уклоном. И поскольку за рубежом этим занимаются профессионалы, особого вреда такое увлечение не приносит.

Украинские же автолюбители считают себя достаточно грамотными в любом вопросе внесения изменений в конструкцию своего любимца, поэтому смело берутся за установку подставок под пружины подвески, широких дисков, тонированных стекол фар и задних фонарей и прочих усовершенствований. Всегда ли это допустимо?

Лифтинг

Этот термин подразумевает подъем кузова над уровнем дороги при помощи подставок под пружины подвески или замены самих пружин с целью улучшения проходимости автомобиля. С точки зрения других владельцев – «круто», а по поводу улучшения проходимости можно поспорить, ведь как «Жигули» ни поднимай, все равно «Хаммер» не получится. А побочные эффекты можно получить...

Чтобы говорить конкретно, обратимся к науке. Понятие критическая скорость – это скорость, при которой наступают изменения в поведении автомобиля. В зависимости от рассматриваемых вопросов используют показатели критической скорости по опрокидыванию – Vопр, по скольжению – Vск, по управляемости – Vупр. Ограничимся первыми двумя. Все существующие и проектируемые автомобили должны отвечать требованию: Vск<Vопр. Другими словами, автомобиль, двигаясь по кривой, при превышении определенной скорости должен скользить (наступает занос или снос), но не опрокидываться. Все автомобили проходят испытания на устойчивость при объезде препятствия на предельной скорости в рамках заданного коридора («лосиный тест»). Опрокидывание при этом недопустимо.

Критическая скорость по опрокидыванию определяется зависимостью

где B – ширина колеи автомобиля (м), R – радиус поворота (м), g – ускорение свободного падения, hg – высота расположения центра тяжести автомобиля (м). Из этой зависимости следует вывод: чем выше центр тяжести, тем ниже критическая скорость по опрокидыванию.

Расчеты на примере обычных «Жигулей» показали, что увеличение высоты центра тяжести на 50 мм снижает критическую скорость в повороте радиусом 50 м на 3 км/ч. При определенных условиях (сухой асфальт, высокая скорость вхождения в поворот, хорошие сцепные свойства шин, неправильная загрузка салона, багажник на крыше) такого подъема кузова может оказаться достаточно, чтобы автомобиль неожиданно опрокинулся.

Данная зависимость подсказала выход из положения: для увеличения устойчивости нужно установить уширенные диски или проставки под стандартные диски. Казалось бы, проблема решена. Но она повлекла за собой другую.

Широкие шины

При установке более широких, чем предусмотрены конструкцией, дисков или дисков с большим вылетом мы получаем некоторое увеличение колеи автомобиля В, вследствие чего возрастает критическая скорость по опрокидыванию. По результатам очередных расчетов, чтобы сохранить прежнее значение критической скорости по опрокидыванию, на каждые 10 мм подъема кузова требуется увеличение колеи на 20 мм. Замена шин на следующий размер (165/70 R13 на 175/70 R13) увеличивает колею примерно на 16 мм. Следовательно, подняв кузов на 20 мм, установкой более широких шин вопрос не решить, или нужно устанавливать шины такого размера, которые просто не поместятся в колесные арки.

В результате увеличения плеча действия сил, приложенных к колесу, увеличиваются значения изгибающих моментов, приложенных к элементам подвески, растут инерционные нагрузки и силы, действующие на подшипники ступиц (особенно на наружные). Результат: уменьшение срока службы перечисленных деталей.

Следующие аргументы доморощенных «конструкторов» в пользу широких шин: увеличивается проходимость, уменьшается риск возникновения заноса, потому что что такая шина лучше «цепляется» за дорогу.

С точки зрения проходимости лучше увеличить диаметр колеса, так как рост пятна контакта за счет увеличения ширины протектора приводит к одновременному возрастанию сопротивления движению (например, более широкие шины нагребают перед собой валик снега или грунта).

Рассмотрим зависимость, по которой определяется критическая скорость по скольжению:

где – фи коэффициент сцепления.

Как видите, значения площади пятна контакта в этой зависимости нет. Если быть точным, то сила сопротивления скольжению в боковом направлении увеличиваться все-таки немного будет, но только на шероховатых покрытиях, где растет составляющая сопротивления элементов шины, работающих на срез (в некоторых пределах меняется значение коэффициента сцепления фи). Однако и в этом случае больше влиять будет состав резины, рисунок протектора, чем размеры пятна контакта.

На дороге с низким коэффициентом сцепления (а это как раз те дороги, на которых хотят увеличить проходимость!) устойчивость широких покрышек в поперечном направлении хуже. Благодаря более низкому удельному давлению на грунт легковой автомобиль на широких шинах, особенно с летним рисунком протектора, скользит, как на лыжах. Причина: снижение удельного давления на грунт, из-за чего влага и грязь не выдавливаются из зоны контакта и выступают в роли смазки.

Применяя более широкие шины, мы вносим изменения и в геометрию подвески. Шкворни (или шаровые опоры) устанавливаются таким образом, чтобы ось вращения, вокруг которой поворачивается колесо, была направлена под определенным углом ( Альфаш) к дороге, что обеспечивает возникновение стабилизирующего момента. Если не вдаваться в математические подробности, то при повороте колеса на некоторую величину поднимается кузов автомобиля. За счет стремления кузова вернуться вниз и создается стабилизирующий момент, на величину которого влияет также значение Lц (см. рис. 2).

Устанавливая широкие шины, мы увеличиваем значение Lц, а значит и стабилизирующий момент. Субъективно это воспринимается как более «тяжелый» руль.

Нетрудно заметить, что увеличивается и плечо обкатки (так называется расстояние между центром пятна контакта и точкой пересечения с дорогой оси поворота колеса). В результате рассогласования параметров рулевой трапеции ухудшается управляемость и курсовая устойчивость автомобиля. Изменение плеча обкатки влияет также на устойчивость автомобиля при торможении, если правое и левое колеса находятся на участках дороги с разными коэффициентами сцепления. Этот параметр может иметь разные значения (положительное плечо, когда точка контакта оси вращения находится внутри колеи, отрицательное – точка контакта снаружи колеи, нулевое – точка контакта проходит по колее), но он должен быть таким, каким его предусмотрели при проектировании.

Еще одна из причин увеличения усилия на рулевом колесе – при повороте более широкого колеса увеличивается количество проскальзывающих элементов, в дополнение к этому силы сопротивления действуют на большем рычаге (увеличенное плечо обкатки), что приводит к увеличению момента сопротивления повороту колеса. Подобные изменения не повышают долговечность гидроусилителя рулевого управления, если он есть, а если его нет, способствуют вашему физическому развитию. Припомните маневрирование на ВАЗовских «классиках» на малой скорости в стесненных условиях. И без широких шин это занятие не для слабых!

На курсовую устойчивость влияет также отношение базы автомобиля (расстояния между осями) и ширины колеи. Чем меньше это отношение (что получаем при увеличении колеи, не изменяя базу), тем хуже продольная устойчивость. Поездившие на удлиненных модификациях серийных автомобилей отмечают, что машина движется, как по рельсам (при неизменной колее существенно увеличивается база, и, соответственно, растет отношение базы к колее).

Подводные камни

Кроме названных выше, существуют еще некоторые неприятности. Хотя они не так очевидны, но от этого не становятся меньшими.

Подъем кузова на некоторую величину по сравнению с предусмотренным положением приводит к увеличению углов работы карданных шарниров и шарниров равных угловых скоростей. Эти шарниры предназначены для передачи крутящего момента под некоторыми углами. Их отрицательным свойством является существенное снижение коэффициента полезного действия при увеличении угла между входящим и выходящим валом. К примеру, для шарниров типа «Бирфильд» при малых углах КПД равен 0,99, а для угла 300 – 0,97.

С увеличением углов между валами снижается долговечность шарниров, так как, кроме трения качения, появляется трение скольжения. Владельцы переднеприводных машин знают, что работа шарниров равных угловых скоростей под большой нагрузкой при предельных углах поворота передних колес сильно снижает их долговечность.

Следующий момент: регуляторы тормозных сил. Их предназначение – изменение давления в тормозном контуре задних колес с целью исключить их преждевременную блокировку и последующий занос. В качестве управляющего сигнала служит положение кузова относительно балки заднего моста. Чем меньше нагрузка, тем выше поднимается кузов, и тем сильнее регулятор тормозных сил уменьшает давление в контуре задних колес (см. рис. 4). Следовательно, на «приподнятом» автомобиле давление в заднем контуре будет ниже, чем допустимо по условиям загрузки автомобиля. А это уже опасно, так как в результате недоторможения задних колес увеличивается тормозной путь.

Не только неприятным, но и опасным может стать и изменение условий работы амортизаторов. После «хирургического вмешательства» сокращается ход отбоя (см. рис. 5). Результат: пробои подвески на ходе отбоя, колесо не успевает возвратиться на дорогу после существенной неровности, теряется контакт с поверхностью дороги (см. «АЦ» № 8). Как следствие – ухудшение управляемости, устойчивости, увеличение тормозного пути. Кроме того, сокращается срок службы амортизаторов. Попытки заменить амортизаторы на «усиленные» ничего не дают, так как причина неприятностей (изменение соотношения ходов сжатия и отбоя) остается не устраненной. Требуется изменение конструкции кронштейнов крепления амортизаторов, а это уже достаточно серьезная операция.

Довольно долго остается незамеченным и такое следствие. Рычаги подвески устанавливаются с использованием сайлент-блоков. Сайлент-блок есть не что иное как резинометаллическая втулка. При качании рычагов происходит не вращение рычага на оси, а скручивание резинового элемента. Поэтому рычаги (кстати, и амортизаторы) устанавливают и закрепляют строго при определенном (среднем) положении подвески, чтобы обеспечить равные углы качания в обе стороны. На поднятых машинах происходит преждевременное разрушение сайлент-блоков, так как угол поворота при ходе отбоя может превысить допустимый.

Как быть

Скептики могут возразить: но ведь за рубежом это делают. Делают, но не все и не всё. Поднимать кузов при помощи проставок там, кажется, еще никто не догадался. Чаще бывает наоборот: устанавливают укороченные пружины подвески. Широкие диски и покрышки действительно устанавливают. Но, как правило, эта возможность предусматривается конструкторами уже на стадии проектирования автомобиля. Каждая модель рассчитывается под целую гамму силовых агрегатов, которые различаются по мощности иногда более чем вдвое. Следовательно, подвеска либо проектируется «с запасом «, либо для «навороченных» версий заранее предусматриваются необходимые изменения. Чаще всего такое семейство внешне похожих автомобилей совершенно различается содержимым кузова (не только двигатель, но и подвеска, в том числе рычаги, пружины, стабилизаторы поперечной устойчивости, амортизаторы и ряд других элементов). Мы же заметим только широкие шины.

Некоторые из модификаций, на которых устанавливаются очень широкие шины или колеса увеличенного диаметра, предназначены для эксплуатации в специфических условиях.

Поэтому придется смириться с тем, что на современном этапе развития изменить какое-либо свойство автомобиля, не затронув при этом остальные, к сожалению, уже нельзя. Тем более нельзя вносить те изменения, ценой которых может стать жизнь или здоровье.

Ну а если уж конструкция изменена или очень хочется что-то изменить, нужно не забывать, что критические режимы для вашей машины могут наступить гораздо раньше, поэтому следует умерить свой пыл. Кроме этого, основной девиз моды: «Красота требует жертв!» становится для вас вполне материальным, его можно потрогать руками, расплачиваясь за преждевременно вышедшие из строя детали.

Александр Ландарь