Штормит (часть II)

(Продолжение. Начало статьи читайте здесь)

Приглядитесь, иной автомобиль при «пешеходной» скорости даже на идеальном асфальте покачивает. Значит, повреждено, как минимум, одно из колес. Например, у него появилось большое геометрическое биение. Легко подсчитать: для легковых колес с окружностью протектора 1,7-2,0 м колебания с частотой 1 Гц возникнут при скорости около 6-7 км/ч.

Мы не зря напомнили об этом. Существуют ведь и другие резонансы. Начнем-ка плавненько разгоняться с поврежденным колесом... С увеличением скорости кузов почти перестает раскачиваться. Получается то же, что у качелей при увеличении частоты колебаний. Чем выше скорость, тем меньше кузов реагирует на «кривое» колесо. Оно теперь возбуждает местную форму колебаний в подвеске. Кузов как целое в этих колебаниях практически не участвует, но его детали, особенно связанные с подвеской, вибрируют (порой - очень жестко) с частотой вращения колеса. Резонансная частота вертикальных колебаний у различных автомобилей - около 12-15 Гц, соответствующие «критические» скорости - от 70 до 95 км/ч. Чувствительность управления к ним неодинакова. Одно и то же колесо с поврежденной шиной можно не замечать на различных моделях «Жигулей», а руль «Самары» - при скорости под 100 - трясет...

Похожие колебания вызывает и неотбалансированное колесо. Плохо, если амортизатор не сдерживает возникшего резонанса. Постоянно подскакивая, колесо словно висит над покрытием - сцепление шины с дорогой очень слабое. Попытка резко затормозить или сманеврировать может дорого стоить. Другая сторона медали - обычная для резонанса: если от него не избавиться, поломки в машине неизбежны.

Мягкие и жесткие

Характеристику амортизатора (рис. 3) определяют на стенде, задавая скорость движения поршня и измеряя его сопротивление. Последнее гораздо больше при отбое, чем при сжатии, потому что при ходе колеса вверх амортизатор помогает пружине, а при ходе вниз сдерживает ее. Значит, «отбой» лучше гасит колебания. Но представим, что колесо влетело в глубокую выбоину: растут скорость поршня и его сопротивление, но последнее ограничено силой пружины. Результат: чем амортизатор жестче, тем он медлительнее. В то же время, чем больше неподрессоренная масса (колеса, рычаги, ступицы, тормозные механизмы и пр.), тем медленнее ее разгоняет пружина. И чтобы колесо лучше «отслеживало» впадины покрытия, нужны не слишком жесткие амортизаторы и минимальные неподрессоренные массы.

Итак, сопротивление амортизатора определяется скоростью его поршня. Причем на ходе сжатия она зависит от характера дороги: если колесо на пологом бугре (рис. 1) за полсекунды сожмет амортизатор на 50 мм, то скорость поршня - 100 мм/с. А наезд на кирпич той же высоты (рис. 2) должен был бы увеличить скорость многократно. При таком большом сопротивлении амортизатор почти не сожмется, произойдет удар, значительную часть энергии которого воспримут колесо и детали подвески.

Низкочастотные колебания машины лучше гасят «медлительные», жесткие амортизаторы, а с более высокой частотой - мягкие. Кстати, еще раз вспомним качели. Гасить их движение проще, если действуешь в противотакт, мягко притормаживая, а не резко ударяя. Похоже? Сделать амортизатор одинаково эффективным на любых режимах еще никому не удалось...

Особые случаи

До сих пор мы считали характеристику амортизатора (рис. 3) неизменной. Но вязкость жидкости в нем, как и всех масел, меняется в зависимости от температуры. И требования - почти как к моторному маслу: для холодного пуска важна вязкость при низкой температуре, а для разогревшегося амортизатора - высокотемпературная. Долгое хранение в мороз делает амортизаторы похожими на палки. Если на таких двинуться по колдобинам с большой скоростью, то подвеска, кузов и сами амортизаторы начнут разрушаться. Гораздо выгоднее медленная езда, чтобы амортизатор плавно гонял застывшую жидкость, разогревая ее. Когда подвеска перестанет ощущаться «дубовой», скорость можно увеличить.

В жару наблюдается прямо противоположное: амортизатор перегревается и становится излишне мягким. На длинных волнах кузов очень сильно раскачивается, вплоть до пробоев подвески. Скорость придется снизить. Этот эффект дал толчок к созданию специальных, спортивных амортизаторов с улучшенным охлаждением жидкости, газовым ее «подпором». Стоят недешево. Если не участвуешь в гонках, надо ли тратиться?

Автомобили эксплуатируют в самых разных условиях. С учетом этого оптимизирована вся конструкция, включая и амортизаторы. Чаще всего владельцы их меняют не потому, что характеристики штатных изначально плохи, а из-за износа, причем фирменные "живут" ненамного дольше дешевых. А пока штатные в порядке, так ли уж они плохи по сравнению с «Монро», «Кони» и т. д., достоинства которых частенько преувеличены рекламой?..