В автомобиле выделяют 2 блока массы: подрессоренную и неподрессоренную. Первая характеризует совокупность частей, расположенных выше подвески, а вторую составляют колеса и все детали, прилегающие к ним. Оба параметра играют важную роль в динамике автомобиля, но обычно акцент делается на подрессоренную массу, которая во много раз больше, чем неподрессоренная. Такой подход весьма ошибочен, поскольку колесная часть оказывает сильное влияние на работу автомобиля.
Неподрессоренная масса: что это?
В более подробном определении этим термином обозначают совокупную массу следующих частей автомобиля:
- колес;
- шин;
- тормозных дисков;
- колесных ступиц;
- приводных валов;
- ступичных подшипников;
- амортизаторов;
- рычагов подвески;
- пружин;
- рессоров.
Торсионные валы хоть и прилегают к колесам, но, согласно стандарту, относятся к подрессоренной массе. Стабилизатор поперечной устойчивости занимает промежуточное положение.
В буквальном смысле неподрессоренная масса означает все, что не поддерживается рессорами - то есть амортизирующими элементами. Последние также включены в число составляющих этого блока.
Иными словами, неподрессоренная масса - это несущая часть машины. Аналогичным термином в английском языке служит более понятное словосочетание - unsprung mass. В переводе оно означает "неподпружиненная масса", что очень четко поясняет суть термина.
Соотношение неподрессоренной и подрессоренной масс
Обычно неподрессоренная масса в 15 раз меньше подрессоренной, что позволяет компенсировать толчки от колес. Чем выше это соотношение, тем более плавным и устойчивым будет ход.
Это свойство отражает законы физики, где относительно легкое тело может сообщить при столкновении более тяжелому тем больший импульс, чем меньше разница их масс. Поэтому при отсутствии достаточной компенсации со стороны подрессоренной части, автомобиль будет терять сцепление с дорогой. Особенно сильно этот недостаток проявится при езде по ямам и ухабам, при этом передаются высокоамплитудные колебания на салон.
Таким образом, чем меньше неподрессоренная масса по сравнению с подрессоренной, тем устойчивей ведет себя автомобиль на дороге.
Неподрессоренная масса: на что она влияет?
Для того чтобы правильно оценить значение массы несущей конструкции автомобиля, необходимо помнить, что в первую очередь, именно за счет нее осуществляется движение. При этом неподрессоренные элементы представляют собой не монолитное тело, а динамически связанные друг с другом детали, при работе оказывающие механическое воздействие на подрессоренную часть. Как следствие, меняются характеристики движения автомобиля.
Сила этих воздействий, безусловно, связана с неподрессоренной массой, которая влияет на:
- плавность хода;
- устойчивость и стабильность.
Кроме того, есть два параметра, которые зависят непосредственно от массы колес: динамика и расход бензина. Такая связь обусловлена уже не импульсным взаимодействием подрессоренной и неподрессоренной частей, а изменением скорости вращения. Чем больше весит колесо, тем тяжелей его раскрутить, замедлить или развернуть в другом направлении, что увеличивает затраты энергии и удлиняет время между действием сидящего за рулем водителя и результатом.
Способы регуляции
Существует 2 теоретических способа увеличения соотношения между подрессоренной и неподрессоренной массами:
- утяжеление надподвесочной части автомобиля;
- облегчение неподрессоренных компонентов.
Первый метод на практике применять нецелесообразно, поскольку увеличение подрессоренной массы сильно ухудшает динамику (разгон, время торможения и др.). Второй способ, напротив, позволяет добиться нужного эффекта без утяжеления автомобиля.
Уменьшение неподрессоренной массы осуществляют в основном за счет колес. Современные методы изготовления, такие как ковка и литье, позволяют значительно облегчить эти детали. Согласно расчетам специалистов, положительный эффект от уменьшения неподрессоренной массы всего на 1 кг равен облегчению кузова на 20-30 кг.
Литые и кованые колеса
Как уже было отмечено выше, масса несущей части автомобиля облегчается в основном за счет колес. В этой области существуют 2 технологии уменьшения неподрессоренной массы: литье и ковка.
Первый способ подразумевает заливание металла в колесную форму с последующим обтачиванием и сверлением отверстий. Материалом изготовления служит чистый алюминий либо его сплав. В сравнении со стальным собратом, сделанное по такой технологии колесо получается легче на 15-30 %. Кроме того, этот способ достаточно быстрый.
Ковка - это заимствованное из иностранной литературы название разработанной в России технологии объемной горячей штамповки колес. Этот метод значительно сложнее и дольше литья, но позволяет добиться большей степени облегчения и прочности.
Уменьшение неподрессоренной массы достигается также за счет снижения количества деталей подвески (исключаются балки, мосты, карданы) и замены стальных материалов конструкций на алюминиевые.
