Как расширить колесную базу на машине
Расширяем колесную базу.
Очередная бредовая идея не заставила себя долго ждать. Я думаю не только меня раздражает колея на дороге. Да и мало того что раздражает, попадание в нее может иметь весьма печальные последствия… Идея как избежать этого появилась весьма давно, если не можешь избавиться от колеи, значит надо изменить ширину колесной базы, чтобы если и попадать в колею, то хотя бы одной стороной, а не всеми 4 колесами. Самым оптимальным решением данной задачи являются проставки для изменения вылета колеса. При помощи них можно раздвинуть колеса в ширину почти на любое расстояние, тем более рынок сейчас завален подобным барахлом.
Да и к тому же при установке данных проставок подвеска авто становится более жесткой, за счет увеличения рычага давления на ось. Плюс за счет того что ось стала шире автомобиль намного устойчивее становится на дороге. Но, к сожалению, не все так просто, за счет увеличения нагрузки на ось и подвеску, почти у всех деталей сокращается срок службы, причем весьма порядочно, особенно у ступичных подшипников. Так что тут еще стоит подумать оправдывает ли цель средства.
В любом случае я себе уже заказал проставки разных размеров, будем ставить, кататься, экспериментировать…посмотрим что выйдет=)))
Начало работ по кузову и расширению колёсной базы
Приветствую Вас уважаемые читатели и гости моей страницы! Во первых Мужики поздравляю вас с праздником! Особенно тех кто реально служил, или служит в данный момент. Всего вам самого наилучшего!)
Ну а теперь о новостях из гаража. Их не много, так как морозы в Самаре портят всю картину((. Начали работы по кузову, а конкретнее заварили левую заднюю часть, теперь осталась правая часть. Затем всё выравниваем, шпаклюем, грунтуем, и ставим уже подогнанный обвес. Делов на два дня, как только станет немного теплее.
Так же начали расширять колёсную базу (вопросы связанные с этим нам чаще всего задавались) Передняя балка-переваренна, и готова к установке. Задняя балка- наметили, прихватили. Осталось поставить её, примерить вылет колёс, и если всё подходит, то обвариваем, и готово.
И ещё один интересующий многих вопрос- удлинение приводов. Раскроем секрет, хотя ничего сверх сложного и не решаемого в этом нет.
Нами был приобретён промвал( отличного качества, который ставится без внутренней гранаты).
И так, левый( короткий привод) мы удлинняем следующим образом- берём привод с правой стороны( длинный) отдаём его куда нужно, и нам его укорачивают, подгоняя при этом под ту длинну которая нам нужна.
Правый привод( он же промвал) вынимаем из промвала опять же короткий привод, берём ещё один длинный, и снова везём специалистам вместе с левым приводом, и его нам тоже делают под нашу длинну. Вуаля! привода готовы)
Так же практически готовы проставки-адаптеры для перехода на 5 болтов. Осталось разметить, снова отдать токарю, что бы он завершил работу над ними. И готово.
Вообщем на данный момент пока что всё. Скоро обещали потепление, и работа закипит по полной!
Широкая колея: теория
Прелюдией к данной статье можно считать этот материал. Если кратко, то там излагаются практические изыскания на тему оптимальной конфигурации колёс для моего автомобиля. Полученный опыт подтолкнул меня к более подробному изучению теоретического материала по данной теме и поиска путей дальнейшей модернизации машины.
Чтобы не заниматься бессмысленным пересказом, того, что уже и так лаконично изложено, процитирую Михаила Горбачёва… Нет, не генсека с пятном на лысине, а мастер спорта и чемпиона СССР по шоссейно-кольцевым гонкам. Вот небольшая выборка материала из одной его книги:
«Давайте прежде всего выясним, чем автомобиль «держится» за дорогу. Это пятно контакта – отпечаток рабочей поверхности шины на покрытии трассы, размером с книгу небольшого формата. Всего их четыре. Естественно, чем больше пятно контакта, тем лучше сцепление, но размер шин ограничен техническими требованиями.
Сцепление также зависит от нагрузки на шину. Чем выше нагрузка – тем больше сцепление. А чем больше сцепление шин с дорогой, тем лучше управляется автомобиль и тем быстрее он будет на трассе. Но слишком тяжелый автомобиль будет плохо разгоняться и тормозить, а излишне нагружать его с помощью аэродинамических приспособлений тоже невыгодно – из-за сопротивления воздуха упадет максимальная скорость. Выходит, нам придется оперировать тем весом, который есть. И здесь главное – понять, как перераспределяется вес при движении автомобиля и как это перераспределение влияет на сцепление шин в различных условиях». [1]
«Когда одна пара шин получает дополнительную загрузку и их сцепление возрастает, то другая пара шин разгружается, и их сцепление резко падает. К сожалению, суммарное сцепление шин автомобиля при этом снижается. Дело в том, что вертикальная нагрузка и сцепление связаны нелинейной зависимостью. Сцепление шины растет медленнее, чем увеличивается нагрузка на неё, и, наоборот, при уменьшении нагрузки сцепление снижается быстрее. Отсюда главный вывод: чем интенсивнее перераспределяется вес, тем меньше сцепление шин с дорогой». [1]
«Вопреки существующему ошибочному мнению, никто не в силах изменить количество перераспределяемого веса – ни регулировками амортизаторов, пружин, стабилизаторов, ни другими настройками подвесок, препятствующими клевку «передка» или приседанию задней части машины. Количество веса, перераспределяющегося на передние колеса при торможении, определяют три момента:
1. Высота расположения центра тяжести. Вполне понятно, что чем выше центр тяжести, тем перераспределение веса больше.
2. Колесная база. У машины с короткой колесной базой перераспределение веса будет больше, чем у длиннобазной.
3. Насколько эффективно торможение. У машины, развивающей замедление в 3g, перераспределение веса будет больше, чем у машины с замедлением в 1g». [1]
От себя прокомментирую: несмотря на то, что здесь идёт речь о продольном перемещении веса при замедлении автомобиля, всё это верно и в поперечной плоскости при движении под дуге.
«Так что же, мы совершенно не в силах уменьшить перераспределение веса? Уменьшить количество перераспределяемого веса – нет. Но мы можем повлиять на скорость его перераспределения – скорость, с которой этот вес достигает пятна контакта шины с поверхностью трассы. Именно в этом и заключается основной смысл настройки подвески». [1]
«Представим, что спереди на нашем автомобиле стоят мягкие пружины. Установка более жестких пружин снизит это проседание, но дополнительный вес останется тем же. Изменится только реакция – ход подвески. Если вы хотите вообще исключить проседание передка, то замените пружины на жесткую конструкцию, к примеру, обрезки стальных труб. Клевок при торможении исчезнет вовсе. Но перераспределение веса никуда не денется. Следовательно, пружины определяют лишь ход подвески – насколько она сжимается под воздействием дополнительного веса.
Многие гоночные машины имеют регулируемые стабилизаторы поперечной устойчивости спереди и сзади. Их регулировка дает примерно такие же результаты, что и регулировка жесткости пружин, – с той лишь разницей, что, в отличие от пружин, стабилизаторы совершенно не влияют на перераспределение веса при ускорении или торможении – они работают только тогда, когда машина кренится в поперечном направлении, то есть в повороте». [1]
«Чтобы показать, как жесткость пружин влияет на баланс веса автомобиля в повороте, рассмотрим экстремальные ситуации. Предположим, что передняя подвеска отсутствует, и колеса прикручены прямо к кузову. В этом случае вся дополнительная нагрузка сразу придет на внешнее переднее колесо. Из-за слишком быстрого перераспределения веса передняя ось заскользит – автомобиль проявит недостаточную поворачиваемость. Теперь вернем амортизаторы и переднюю подвеску на место и устраним заднюю. В этом случае весь дополнительный вес мгновенно загрузит внешнее заднее колесо, что тут же вызовет избыточную поворачиваемость. Делаем вывод: снижая жесткость передних пружин, мы меняем баланс поворачиваемости от недостаточной к нейтральной. Более жесткие пружины задней подвески увеличивают тенденцию к избыточной поворачиваемости, а более мягкие – работают в противоположном направлении. Казалось бы, чем мягче пружины (и стабилизаторы), тем медленнее перераспределяется вес и, следовательно, выше сцепление в повороте. Но, стремясь сделать автомобиль как можно мягче, многие приходят, в конце концов, к прямо противоположному результату – сцепление падает. Конструкции подвесок на разных автомобилях различные, и главное ограничение подобных регулировок – это максимально допустимые значения крена кузова. При их превышении геометрия подвесок меняется, и пятно контакта шины может уменьшиться, а значит, уменьшится и сцепление. Таким образом, на деле все оказывается значительно сложнее, чем в теории. На трассах с неровным покрытием всегда лучше выбрать более мягкую регулировку. Объясняется это тем, что перераспределение веса не будет слишком резким (на сжатие более мягкой подвески потребуется больше времени), а значит, баланс автомобиля будет меняться более плавно. При жесткой подвеске машина будет хуже управляться, так как перераспределение веса будет происходить рывками». [1]
Итак, по вышесказанному можно сделать вывод о том, каким характеристиками должно обладать шасси сбалансированного автомобиля для неидеальных дорог, и сравнить с тем, что имеем на данный момент. Умеренно жёсткие пружины – Eibach ProKit жёсткостью порядка 20…22 кгс/см и прогрессивной характеристикой. Умеренно жёсткие стабилизаторы – Техномастер Ø20 мм. Понижение центра тяжести – вышеупомянутые пружины укорочены относительно стандартных на 30 мм. Расширение колеи – ступичные проставки на передней оси по 12 мм. А можно ещё шире? Можно, но не нужно.
Я уже упоминал ранее, что при агрессивной езде с проставками или на дисках с большим вылетом из-за силовых подруливаний страдает удобство управления автомобилем. Изменение плеча обката негативно сказывается на способности автомобиля держать заданную траекторию на неровной дороге или при большом переносе веса на одно колесо. Поэтому проставки – это самый простой путь, но далеко не самый правильный. Вполне простой, эффективный и конкурентоспособный вариант для тайм-аттака, но не совсем удачный выбор для повседневного транспортного средства.
Поясню этот момент подробнее. Чемпион России по ралли Станислав Грязин в одном из интервью рассказал принципиальное отличие подходов в настройке гоночного автомобиля для кольцевых гонок и для ралли: «В кольце машина настраивается по секундомеру. То есть, берутся те настройки, которые максимально быстрые. А если при этом машина очень некомфортная для пилота… Ну, это задача пилота, так или иначе, с ней справляться. А в ралли всё наоборот. Секундомер здесь вообще не играет роли никакой. То есть, машина должна быть максимально комфортной и понятной для пилота».
И, поскольку я на своём универсале передвигаюсь в основном по дорогам общего пользования, то считаю более безопасным именно второй вариант. Кстати, моя мягкая длинноходная подвеска идеологически ближе как раз именно к ралли, чем к кольцу. Хотя, если честно, будь у меня возможность, я бы собрал два автомобиля разной направленности: для города в духе ралли-кросса и для трек-дней в традициях кольцевых гонок. Пусть даже и в одинаковых кузовах. Но, во-первых, у меня такой возможности пока нет, а, во-вторых, нормальный человек пойдет и купит два разных автомобиля, уже соответствующим требуемым характеристикам. Однако вернусь к основной линии своего рассуждения.
А есть ли иное решение, позволяющее извлечь выгоду от расширения колеи, но в то же время избежать негативные побочные эффекты? Конечно же есть: «Если требуется увеличить колею автомобиля, то следует изготовить новые рычаги подвески и рулевого управления, чем устанавливать проставки для увеличения отрицательного вылета или колёсные диски с увеличенным отрицательным вылетом. Это конечно трудоёмкий, но и самый эффективный путь получить хорошо управляемый автомобиль.» [2]
Но не забываем, что в моём случае автомобиль переднеприводной, поэтому задача усложняется. Итак, первичный минимум, необходимый для реализации данной затеи на десятом семействе ВАЗ:
– рычаги подвески. Сложность в моём случае состояла в том, что подрамник Автопродукт АР10-2802010 укомплектован цельносварными рычагами, которые не взаимозаменяемы с какими-либо другими. АП ещё производит рычаги А-образной конструкции, взаимозаменяемые со стандартными и более близкие к ним по кинематике, нежели к классическим треугольным. Но они трубчатые, поэтому не составляет труда сделать их любой длины, и в их каталоге уже довольно давно имеется вариант под расширение 70 мм, а ранее был и 22 мм. Жёсткие же рычаги конструктивно являются стандартными, к которым приварена оригинальная трубчатая «сабля» с обоймой под вертикальный сайлентблок VAG. Поэтому удлинять заводскую кованую деталь, сделанную, скорее всего, из трудносвариваемой стали, – идея плохая. Однако, если даже чего-то на свете не существует, то ведь это можно изготовить. После нескольких безуспешных попыток сделать индивидуальный заказ, удача всё же посетила меня. Точнее, я смог приобрести уже готовую пару изделий – дубликат заказа с аналогичным техзаданием. Они даже некоторое время были доступны в каталоге под номером АР10-2904020-70. Но, видимо, распродав ту небольшую партию, фирма к их производству более не возвращалась.
– приводные полуоси. С ними всё гораздо проще. Мне кажется, Автопродукт не зря выбрал именно величину расширения в 70 мм. Ведь по «случайно совпадению» её половина она почти равна разнице длин приводных валов десятки (403 мм) и старой доброй Нивы 21210-2215070 (440 мм). Поэтому вполне можно использовать заводские запчасти. Однако с ними есть небольшая проблема. По моим грубым расчётам их прочности (порядка 260 кгс*м) с небольшим запасом достаточно лишь для стандартного автомобиля. А крутящий момент на колесе моего турбосарая практически гарантированно их сломает даже в режиме малого давления наддува. Усиленные же полуоси, которые и без того пользуются спросом у нивоводов, передвигающихся вне дорог, производят сразу несколько различных организаций. Разумеется, включая вышеупомянутый Автопродукт: АР90-2215070-71 с заявленной прочностью 500 кгс*м. Но, если кому-то интересно, альтернативой могут стать детали от ValRacing VR-20-B220440 (410 кгс*м) или ИЖ-Техно V-FS-AX-S440-KIT (467 кгс*м).
– рулевые тяги. И тут существует готовое решение. Поскольку АП предлагает готовый комплект расширения колеи, то в него входят и тяги AP92-3414100-70. Однако, как показала практика, они неудобны тем, что в конструкции своей использую наконечник для 2108. Соответственно, регулировка схождения производится сверху из моторного отсека, а не снизу из колёсной арки, как у 2110. И на самом деле это не проблема, если у вас стандартный мотор, особенно 8-клапанный. Но в случае, когда периферия двигателя занимает весь моторный отсек и свободного пространства нет в принципе, регулировка УУК превращается в практически невыполнимую задачу. Решение пришло не сразу, но год спустя я вернул родные тяги на место, заменив на них резьбовые муфты на аналогичные от Гранты: 2190-3414054-00. Они длиннее примерно на 1 см, а учитывая тот факт, что опоры стоек остались прежними, этого вполне достаточно для компенсации длины тяги.
Далее рассмотрим детали второго порядка, без замены которых автомобиль вполне может передвигаться и даже ездить быстро, но, если вы нацелены на достижение оптимальных настроек, то придётся поработать и с ними:
– опоры стоек. Должны обладать, по меньшей мере, двумя качествами: иметь в основе ШС и быть регулируемыми. Дело в том, что удлинение рычага неизбежно ведёт к увеличению угла поперечного наклона стойки. А Йорнсен Раймпель в справочнике «Шасси автомобиля» для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием, конструированием, исследованием и эксплуатацией автомобилей, на этот счёт даёт конкретные рекомендации: «Высокое положение центра крена может быть достигнуто только при малом наклоне стойки (т.е. нежелательно иметь большой угол поперечного наклона оси поворота) или при расположении нижнего рычага под большим углом к горизонтали». [3] Поэтому нужно раздвинуть шарниры опор как минимум на те же 70 мм, что увеличилась колея. Что важно, решив эту задачу, мы не просто приведём кинематику подвески в заводское состояние, а даже улучшим её, поскольку «при неизменной высоте центра крена кинематические свойства могут быть улучшены путем удлинения нижнего рычага». [3] Это сулит нам меньшее динамическое изменение УУК, что особенно важно для длинноходной подвески, а на моей машине она как раз именно такая.
– пружины. Напрямую взаимосвязаны с предыдущим пунктом, поскольку, попробовав придать стойке вертикальное положение, вы столкнётесь с тем, что места внутри стакана будет катастрофически не хватать, поскольку посадочный диаметр штатной пружины составляет 125 мм. А вот, к примеру, продукция Eibach линейки ERS имеет внутренний диаметр 60 или 70 мм, что делает их более компактными и как нельзя подходящими для моего случая. Хотя вообще производитель не имеет большого значения, ведь эти размеры являются универсальными и используются многими автоспортивными производителями. Нужно только вычислить требуемую длину и жёсткость. Но на амортизатор стандартной конструкции такую пружину уже не поставить, поэтому требуется полноценная спортивная винтовая стойка. С одной стороны, это открывает передо мной широкое поле для улучшения ходовой части, с другой – ставит передо мной очередную сложную задачу – выбор конкретной модели из серийного производства ил даже составление техзадания для индивидуального заказа. Но, как говорится, это уже совсем другая история…
– углы установки колёс. Настройки подвески, которые я использовал последние два года, были актуальны для ширины передней колеи 1434 мм (с учётом проставок), и управляемость, которую с ними имела машина, была довольно неплохо изучена. Но установка комплекта расширения, изменило поведение машины, что, несомненно, требует пересмотра текущих УУК. На данный момент они намеренно оставлены прежними, чтобы выявить конкретные отличия характера и попытаться понять направление дальнейшей модернизации. Из чисто теоретических соображений предположу, что угол развала передних колёс нужно уменьшить примерно на полградуса. Более конкретные УУК будут найдены только методом проб и ошибок.
Вопросы третьего эшелона, о которых я задумался, но оперативного решения они не требуют:
– передние крылья. Фактическую ширину передней колеи по внешним плечам шин я намерил 1680 мм, в то время как ширина кузова по ТТХ составляет всего лишь 1676 мм. Сочетание того, что округлые борта кузова десятого семейства имеют наибольшую ширину как раз в уровне верха передней арки, и отрицательного развала в результате даёт верхней части передних колёс стать практически заподлицо с краем арки. А вот нижняя часть колеса примерно на половину ширины покрышки находится за пределами кузова. Это даёт две проблемы: эстетическую и практическую: двери забрасывает грязью.
Фендеры отметаем сразу: мне такое топорное решение в принципе не нравится, и машина сразу теряет статус sleeper car`а. Кастомные крылья, которые можно было бы сделать неброскими, но функциональными, выходят очень дорого из-за единичного заказа. Теоретически можно найти единомышленников, готовых вложиться в данное предприятие для снижения стоимости единицы изделия, но много ли подобных психопатов?
– задняя колея. У стандарных машин семейств 2108, 2110 и 2170 разница ширины колеи в пользу передней составляет 30 мм. А на более поздних версиях данной платформы имеется тенденция уменьшения этого параметра. К примеру, на Калине-2 эта разница уже лишь 17 мм. У меня же данный момент эта величина составляет аж целых 85 мм на повседневных колёсах и 61 мм на спортивных. Дело в том, что диски Slik L184S шириной 6,5″ с вылетом ET32, используемые мной на дорогах общего пользования, вообще не позволяют установить 12-миллиметровые проставки, и только под ВСМПО Альфа 15×7″ ET38 для трек-дней они залезают впритык. К сожалению, сильнее расширить заднюю колею мешают колёсные арки. Они и так подверглись некоторому видоизменению с помощью роликового раскатчика, и нынешняя их форма – разумный предел.
Насколько неправильно оставить заднюю ось без изменений – вопрос очень сложный, на который я не могу дать однозначного ответа. С одной стороны, налицо потенциальный дисбаланс поперечного сцепления в пользу передней оси. С другой стороны, мы и так изначально боролись с недостаточной поворачиваемостью всеми доступными способами. К тому же десятое семейство среди всех тольяттинских переднеприводников изначально самое упрямое в желании ехать мимо поворотов. А турбомотор добавил на переднюю ось ещё пару десятков килограмм лишней массы. Может быть, как раз именно такая конфигурация шасси и есть оптимальная для конкретной машины? В любом случае этот вопрос требует подробного исследования.
Хотелось бы отдельно рассмотреть вопрос: почему именно изделия Автопродукт, а не заводской подрамник 21128? Напомню, что 128я – это заряженная версия трёхдверного хэтчбэка десятого семейства, построенная на платформе ВАЗ-21106 с некоторыми техническими отличиями. В частности подрамник адаптирован для установки двигателя тольяттинского производства. И, несомненно, такое решение имеет ряд преимуществ:
– заводская деталь;
– спортивная омологация FIA, уже утратившая своё действие в мире, но всё ещё актуальная для национальных соревнований;
– прочность, проверенная на раллийных модификациях ВАЗ-21107 и 127. Правда, их ходовая некоторыми нюансами всё же отличалась. Например, форма подрамника была несколько изменена, вместо сайлентблоков использовались ШС, а сам рычаг был шарнирным. Тем не менее, концептуально подвеска схожа с гражданской;
Однако и недостатки данного пути тоже имеются:
– чрезвычайная редкость деталей. По некоторым данным тираж хэтчбэков 21128 составил около 150 экземпляров, а его прародителя седана 21106 – около 600;
– большой возраст деталей. Ведь с окончания производства десятого семейства минуло уже более десятка лет;
– невозможность bolt-on установки. Для скрещивания ходовой 21106/128 с кузовом обычной машины десятого семейства требуется удаление кронштейнов рычагов и внедрение в т.н. соединители пола (продолжение лонжеронов на средней части кузова) закладных деталей;
– подрамник АП имеет anti-lift-кинематику, которая снижает пресловутое «козление» при динамичном разгоне. Что в свою очередь помогает отказаться от излишне жёстких пружин и амортизаторов.
Предвосхищая заявления о том, что всё равно Автопродукт – «не труъ», напомню, что директор организации Александр Бабурин, а так же некоторые из сотрудников – не просто выходцы с АвтоВАЗа. Они принимали участие в разработке целого ряда автомобилей, включая (барабанная дробь) ту самую 21106. А самая первая версия подрамника АП представляла из себя bolt-on раму с рычагами от 106й. Можно сказать, это было промежуточное звено эволюции от заводской конструкции к полностью самостоятельной. Я ни в коей мере не буду утверждать, что решение АП во всём лучше 21106/128, поскольку оно не используется в профессиональном автоспорте. Но нельзя не признать, что это вполне годная продукция для гражданского и спортивного использования.
Список использованной литературы:
1. Горбачев М. Г. Как выиграть гонки: Учебное пособие. М.: Консалтбанкир, 2002. – 32 с., ил.
2. Хаммилл Д. Подвеска и тормоза. Как построить и модифицировать спортивный автомобиль./ Пер. с англ. М.: Легион-Автодата, 2005. – 96 с., ил.
3. Раймпель Й. Шасси автомобиля./ Сокр. пер. 1 тома 4 нем. изд. В. П. Агапова; Под ред. И. Н. Зверева. М.: Машиностроение, 1983. – 356 с., ил.
4. Smith, Caroll Tune to win. Fallbrook, CA: Aero Publishers, 1980. p. 173