Подготовленный
к соревнованиям автомобиль должен быть устойчив и легко управляться.
Устойчивостью
называется способность автомобиля противостоять опрокидыванию и боковому
заносу. Опрокидывание может быть как продольным (в плоскости, совпадающей с
продольной осью), так и поперечным (в плоскости, перпендикулярной продольной
оси автомобиля). В соответствии с этим различают устойчивость продольную и
поперечную.
В понятие
управляемости автомобиля входит его способность при движении не изменять
самопроизвольно заданного направления и точно следовать изменению положения
управляемых колес.
Высокая
устойчивость и хорошая управляемость автомобиля позволяют водителю вести машину
без излишнего напряжения и уверенно развивать большие скорости.
Устойчивость
и управляемость взаимосвязаны и определяются в значительной степени одними и
теми же факторами и конструктивными особенностями: высотой расположения центра
тяжести, распределением общей массы по осям, размерами колеи и базы, жесткостью
подвески, конструкцией и размером шин.
Большинство
указанных факторов закладывается при создании автомобиля и не всегда может быть
существенно изменено у серийной машины. Однако внести в конструкцию некоторые
усовершенствования, связанные со спецификой конкретных автомобиля, гонщика,
трассы и типа соревнований, бывает возможным и даже желательным при подготовке
автомобиля к соревнованиям (рис. 2-7).
Выбор
пружин и амортизаторов. Для автомобиля, подготавливаемого к ралли, надо постараться
подобрать жесткие, желательно новые, пружины. Левая и правая пружины должны
иметь одинаковую жесткость во всех случаях. Для автомобилей, подготовленных по
группе 2 технических требований, нами с успехом использовались на
"Москвиче"; пружины от ГАЗ-24, но обрезанные на виток или полвитка
ниже стандартных пружин "Москвича".
При замере
жесткости на стенде обрезанные пружины от "Волги" оказываются на
80-100 кгс жестче пружин с четырьмя рисками. Однако для ралли, трасса которых
изобилует плохими дорогами, и этого мало. Желательно ставить обрезанные пружины
от микроавтобуса РАФ или польского автомобиля "Жук". Очень хорошо
зарекомендовали себя специально изготовленные на Ижевском автозаводе пружины с
увеличенным шагом.
Недостатком
обрезанных пружин является уменьшение межвиткового расстояния. Со временем
появляются следы касания витков между собой, значит пружины надо менять.
Если на
"Москвиче" после установки жестких пружин на полностью нагруженном
автомобиле резиновый ограничитель-упор верхнего рычага находится в сжатом
состоянии или касается поперечины, то пружины надо еще немного укоротить. В
противном случае возможна поломка верхнего рычага. Во избежание этого
изготавливаются проставки высотой 25 мм, устанавливаемые между верхним рычагом
и верхним шаровым шарниром.
Автомобили
ВАЗ, имеющие больший ход передней подвески, практически не испытывают нужды в
значительном увеличении жесткости пружин передней подвески. Однако
использование для навивки пружин проволоки с несколько большим диаметром (всего
на 0,5 мм), а также изъятие из технологического процесса обработки пружин в
дробоструйном агрегате повышают их жесткость еще на 140-150 кгс. Такие пружины
были испытаны в нескольких соревнованиях, и спортсмены остались ими довольны.
Колебания
управляемых колес могут начаться от подскакивания колеса на каждой выбоине
дороги. Суть этого явления заключается в изменении плоскости вращения колеса
при наезде на выступы или при провали-вании в ямы. Между тем колесо, стремясь
сохранить плоскость своего вращения, поворачивается в горизонтальной плоскости.
Поэтому колебание передней оси в вертикальной плоскости может привести к
колебаниям в горизонтальной плоскости упругой системы, состоящей из управляемых
колес, поворотных рычагов и рулевых тяг.
Увеличение
упругости отдельных элементов системы за счет эластичности пружин или шин, а
также рост момента инерции передних колес автомобиля повышают склонность
управляемых колес к периодическим колебаниям. Опасные величины этих колебаний
возникают при определенных скоростях.
Независимая
подвеска является наиболее эффективным средством устранения колебаний
управляемых колес, так как при такой конструкции подвески ось колеса при
наездах на препятствия перемещается параллельно или почти параллельно самой
себе и при этом практически отсутствует связь между перемещениями левого и
правого передних колес.
Увеличение
жесткости передних пружин способствует в некоторой степени возникновению
колебаний так же, как применение более широких, а значит, и более тяжелых
колес. Однако тщательная динамическая балансировка колес почти снимает
вероятность возникновения резонансных колебаний.
Повышение
жесткости пружин в целях увеличения устойчивости может дать эффект только в
комплексе с другими работами, в частности с заменой амортизаторов. Если нет
специального стенда, то "сильные" амортизаторы выбирают так: один из
участников опыта засекает время, а другой повисает на амортизаторе. Если для
выхода штока требуется 8-10 с, то амортизатор пригоден.
Рис. 1. Установка переднего дополнительного
амортизатора на автомобиле "МОСКВИЧ".
Можно
использовать и стандартный амортизатор, изготовив его из амортизатора
автомобиля ГАЗ-24, а корпус амортизатора взять от автомобиля ВАЗ. Переделки
здесь весьма просты и сводятся к укорачиванию на токарном станке штока и
корпуса на соответствующую длину. Но в некоторых случаях и это оказывается
недостаточным. Тогда рекомендуется установка дополнительных амортизаторов,
способ крепления которых показан на рис. 1. Кстати, двойное количество передних
стандартных амортизаторов избавляет от необходимости их переделки.
Автомобиль
с мягким подрессориванием слабо реагирует на неровности обычной трассы. Но при
быстрой спортивной езде такой автомобиль получает на поворотах значительный
наклон кузова к наружной стороне дуги поворота. Создается впечатление, что
автомобиль может перевернуться. Это, однако, только иллюзия, и водитель
довольно быстро привыкает к такому ощущению. Но подобное поведение автомобиля
на поворотах при мокром асфальте позволяет проходить их с несколько большей
скоростью, так как смещение центра тяжести к наружным колесам создает
дополнительную нагрузку на них и препятствует заносу.
Автомобиль
с жестким подрессориванием более склонен к заносу, но не раскачивается. Зато на
нем можно проезжать на большой скорости глубокие канавы, делать прыжки.
Стабилизация
управляемых колес - это их способность сохранять нейтральное положение,
соответствующее прямолинейному движению, и возвращаться к нему после
отклонения, вызванного поворотом рулевого колеса или действием каких-либо
других сил. Стабилизация обычно достигается тремя способами: поперечным
наклоном шкворня поворотных цапф (поворотного кулака в бесшкворневой подвеске),
наклоном шкворня в продольной плоскости и эластичностью передних шин.
Поперечный
наклон шкворня (наклон вбок) вызывает некоторое приподнимание передней части
автомобиля при повороте колеса от своего положения устойчиэого равновесия.
Приходящаяся на колесо масса автомобиля стремится вернуть колесо в нейтральное
положение. Возникающий при этом стабилизирующий момент увеличивается с
увеличением угла поворота. При малых углах поворота этот момент и его влияние
на стабилизацию колес незначительны.
Если
наклонить шкворень в продольной плоскости (наклон назад), то это создает
стабилизирующий момент за счет возникновения боковых реакций в точке контакта
колеса с дорогой и плеча между проекцией оси шкворня и центром опорной
поверхности переднего колеса при его повороте. Возникающая центробежная сила
при повороте автомобиля вызывает появление на колесах боковых центростремительных
реакций, стремящихся вернуть колеса в нейтральное положение. Величина этих
реакций будет пропорциональна квадрату скорости и обратно пропорциональна
радиусу поворота. Поэтому даже при небольших отклонениях управляемых колес,
возможных при движении автомобиля по прямой на высокой скорости,
стабилизирующий момент, вызванный наклоном шкворня в продольной плоскости,
оказывает влияние на сохранение прямолинейного движения.
Аналогичным
образом возникает стабилизирующий момент за счет боковой эластичной деформации
шин при повороте автомобиля. Этот момент имеет значительную величину и может
затруднять управление автомобилем на поворотах. В этом случае шкворням придают
обратный продольный наклон.
В практике
встречаются случаи, когда на значительных скоростях автомобиль трудно
удерживать при движении по прямой: его уводит в сторону. Если есть уверенность
в правильности сборки и регулировки руля, рулевых тяг, одинакового давления в
шинах передних колес, то это как раз тот случай, когда необходимо изменить угол
наклона шкворня назад. В безшкворневых подвесках эта регулировка осуществляется
подкладыванием шайб под одну сторону оси верхнего рычага.
Автомобили
различных конструкций могут иметь излишнюю или недостаточную поворачиваемость.
Автомобиль
с излишней поворачиваемостью на повороте требует меньшего вращения рулевого
колеса, чем это обусловлено геометрией рулевого управления. Задняя часть такого
автомобиля имеет тенденцию к боковому заносу, и машина легко входит в поворот.
Чтобы автомобиль с излишней поворачиваемостью удерживать на воображаемой линии
поворота, нужно уменьшить угол поворота передних колес. Причем, если задние
колеса находятся на границе заноса или имеют небольшой занос, иногда необходимо
даже устранить угол поворота передних колес или несколько повернуть колеса в
сторону, обратную повороту.
Если
автомобиль имеет недостаточную поворачиваемость, он как бы <нехотя>
входит в поворот, и руль приходится поворачивать на больший угол, чем это
требуется теоретически.
У
автомобилей с недостаточной иоворачиваемостью заносит сначала передние колеса,
поэтому надо следить, чтобы при слишком большом угле поворота не утратить
возможности направлять движение передних колес и чтобы автомобиль не занесло по
касательной к внешней стороне поворота.
Недостаточная
поворачиваемость, как правило, характерна для гоночных автомобилей. Это дает
возможность проходить повороты с относительно большой скоростью. Однако при
значительном превышении скорости автомобиль перестает подчиняться водителю.
Но для
ралли лучше автомобиль с излишней поворачиваемостью. Какие рекомендации в связи
с этим можно дать спортсменам-раллистам, выступающим на отечественных машинах?
Готовя к соревнованиям автомобили марок ВАЗ и ЗАЗ, следует увеличить жесткость
передней подвески, несколько расширить колею передних колес, не изменяя колеи
задних, повысить нагрузку на заднюю ось.
Усиление
обеих подвесок необходимо, так как в авторалли наибольшую нагрузку испытывает
ходовая часть автомобиля. Так как жесткие пружины и тугие амортизаторы повышают
нагрузки на сайлент-блоки верхних и нижних рычагов, за ними надо тщательно
следить и при каждой замене пружины передней подвески не забывать сначала
слегка ослабить гайки, затягивающие сайлент-блоки. Нельзя также излишне
затягивать гайки, крепящие подшипники ступиц передних колес. Если не удается
убрать люфт гайкой, то лучше его оставить, чем перетянуть подшипник.
Применяемая
обычно смазка подшипников затрудняет свободное вращение колеса. Поэтому чисто
вымытые в бензине подшипники и ступицы можно смазать незначительным количеством
касторового масла - несколько капель на каждый подшипник. Обновлять смазку
рекомендуется через каждые 3000-4000 км. Ступицу "Москвича" лучше
делать с вворачивающимся на резьбе колпачком. Но на ВАЗах и
"Москвичах" с дисковыми передними тормозами лучше использовать смазку
литол. Что касается задней подвески, то, если попытаться оценить готовность
серийных автомобилей ВАЗ и "Москвич" к раллийной езде, предпочтение,
пожалуй, можно отдать "Москвичу".
Рис. 4. Верхний рычаг передней подвески
МОСКВИЧА:
1 - пруток D - 10...12 мм.
При ходе
отдачи задней подвески (более резком под действием сжатой пружины, чем под
действием распрямляющейся рессоры) наибольшее удаление кузова от заднего моста
у <Москвича> определяется свободно провисшей рессорой. При этом
растянутый задний амортизатор имеет еще некоторый запас хода.
У
автомобилей ВАЗ роль ограничителя хода отдачи заднего моста выполняют задние
амортизаторы, имеющие специальное буферное устройство внутри. Однако способ
крепления верхней точки амортизатора на консольном кронштейне, приваренном к
кузову, не представляется достаточно надежным. Встречались случаи поломки этих
кронштейнов во время соревнований. Опасность в этом случае даже не в том, что
автомобиль остается без амортизатора, а в том, что при проезде очередной ямы
может оборваться тормозной шланг, ибо он остается единственным связующим звеном
между задним мостом и кузовом. Во избежание этого мы опробовали в ряде
соревнований установку дополнительной скобы и ограничительных ремней (как на
автомобиле УАЗ); желательно также уменьшить удары редуктора о резиновый буфер.
Поэтому лучше основную нагрузку перенести на резиновые буфера, крепящиеся к
днищу кузова внутри пружин, но приподняв их на 20 мм путем подкладывания
специально изготовленной шайбы.
Эластичность
задней подвески, обеспечивающая комфортабельную езду по хорошим дорогам,
становится причиной раскачки автомобиля на трассе ралли, ухудшения устойчивости
или каких-либо поломок при многократных срабатываниях подвески до упора в
ограничительные буфера.
Рис. 5. Усиление поперечины
автомобиля ВАЗ
Рис. 6. Усиленый нижний рычаг
передней подвески автомобиля ВАЗ.
Рис. 7. Усиленый верхний рычаг
передней подвески автомобиля ВАЗ.
Рис. 8. Ступица "Москвича"
с вворачивающимся колпачком.
Для уверенной
езды по трассе, изобилующей трамплинами, выбоинами и другими препятствиями,
на автомобиль "Москвич" можно ставить рессоры с дополнительным
седьмым подкоренным листом (его роль может выполнять дополнительный коренной
лист с разогнутыми ушками), а еще лучше поставить рессоры от автомобиля с
кузовом "Универсал". Хотя эти рессоры короче, но изменение угла
работы задней серьги крепления отрицательного эффекта не дает.
Рис. 9. Установка двух
амортизаторов.
Кроме
того, испытана конструкция задней подвески с двумя амортизаторами с каждой
стороны (рис. 9). Достоинство такого решения несомненно, так как отпадает
необходимость в переделках серийных амортизаторов. Двойное количество
амортизаторов (рис. 10) дает прекрасный эффект как с более жесткими рессорами,
так и со стандартными.
Рис. 10. Спареная площадка для установки двух
амортизаторов с одной стороны:
1 - вторая площадка; 2 - палец амортизатора.
Верхняя
точка крепления дополнительного амортизатора выполнена с помощью обычного
кронштейна, но изнутри кузова (под задним сиденьем) нужно проложить уголок 25X25, чтобы не вырвало болты крепления через днище кузова.
Подготовка
рулевого управления и тормозов.
На
современных серийных автомобилях отечественного производства рулевой механизм
выполнен в виде червячной передачи, состоящей из глобоидального червяка и
двух-или трехгребневого ролика. Передаточное отношение в рулевых механизмах
разных марок автомобилей следующее: у "Москвича" оно составляет 1 :
16,12; у ВАЗов-1:16,4; у ГАЗ-24-1:19,1. Регулируя осевое перемещение червяка
или боковой зазор в зацеплении червяка и ролика, нельзя допускать чрезмерную
затяжку, ибо она может привести к преждевременному износу подшипника, ролика,
червяка и даже к разрушениям их поверхностей. При тугом вращении рулевого механизма
передние колеса не будут стремиться под действием массы передней части
автомобиля возвращаться в положение, соответствующее езде по прямой при выходе
автомобиля из поворота, что значительно ухудшит устойчивость и управляемость.
При
подготовке к соревнованиям рулевой механизм не требует каких-либо специальных
работ, за исключением установки рулевого колеса меньшего диаметра, потому что
оно более удобно. Разумеется, все детали рулевого управления - рулевая
трапеция, маятниковьй рычаг, сошка, рулевые тяги должны быть отрегулированы и
исправны.
Под
постоянным вниманием следует держать целость резиновых чехлов наконечников
рулевых тяг, так кг к при попадании грязи вкладыши наконечников тяг полностью
вырабатываются через 2-3 тыс. км. Надо сказать, что шарниры рулевых тяг
современной конструкции не требуют смазки в процессе эксплуатации, но, учитывая
нагрузки на них при спортивной езде, срок их службы в 2-3 раза меньше обычного.
В случае появления большого зазора в шарнирах рулевых тяг или втулках
маятникового рычага необходимо заменить изношенные детали или наконечники (в
сборе).
При
прохождении поворота с заносом немаловажное значение имеет возможность быстрой
манипуляции рулевым колесом.
В лучшем
положении находятся спортсмены, выступающие на ВАЗах. У этого автомобиля для
поворота передних колес на наибольший угол от положения движения по прямой
требуется всего 1,75 поворота рулевого колеса. В худшем положении оказываются
водители "Волг". Конструкторы выбрали передаточное число рулевого
механизма и геометрию рулевой трапеции, руководствуясь, по-видимому,
стремлением уменьшить необходимое усилие на рулевом колесе, что вполне
естественно из-за значительного веса автомобиля. Однако 2 1/2 оборота рулевого
колеса в одну сторону приводит к тому, что водитель, не успевая перебирать
рулевое колесо руками, запускает его, как "волчок", в момент начала
заноса или на выходе из крутого поворота. Изменить же передаточное число
рулевого механизма своими силами спортсменам затруднительно.
Рис. 13. Регулировочная муфта
рулевой тяги автомобиля "Москвич".
На
"Москвиче" и ВАЗе автором этих срок были переделаны поворотные рычаги
и регулировочные муфты рулевых тяг (рис. 11-13), в результате чего поворот
рулевого колеса в одну сторону стал равен 1,25 оборота.
Аналогичным
образом можно осуществить переделку рулевой трапеции у ГАЗ-24, однако размеры
укороченных поворотных рычагов следует выбирать с запасом из-за опасности
складывания в прямую линию поворотного рычага и поперечной рулевой тяги при
предельном угле поворота передних колес. В результате несколько увеличивается
требуемое усилие на рулевом колесе, зато управление автомобилем при прохождении
поворотов на большой скорости становится неизмеримо удобнее и безопаснее.
Что
касается тормозной системы, то при подготовке серийных автомобилей к
соревнованиям никаких особых переделок или усовершенствований не требуется.
Достаточными бывают обычные регулировочные и осмотровые работы в пределах
правил эксплуатации и ремонта. Единственное, что хочется напомнить: тормоза
обязательно должны быть исправны. Малейшие неисправности (или подозрения на
них) необходимо немедленно устранить.
Рис. 1. Установка переднего дополнительного
амортизатора на автомобиле "МОСКВИЧ".
Рис. 2. Усиление поперечины передней
подвески МОСКВИЧА (правая сторона, вид спереди):
Рис. 3. Усиленый нижний рычаг
передней подвески МОСКВИЧА:
Рис. 4. Верхний рычаг передней подвески
МОСКВИЧА:
Рис. 5. Усиление поперечины
автомобиля ВАЗ
Рис. 6. Усиленый нижний рычаг
передней подвески автомобиля ВАЗ.
Рис. 7. Усиленый верхний рычаг
передней подвески автомобиля ВАЗ.
Рис. 8. Ступица "Москвича"
с вворачивающимся колпачком.
Рис. 9. Установка двух
амортизаторов.
Рис. 10. Спареная площадка для установки двух
амортизаторов с одной стороны:
Рис. 11. Переделка поворотного
рычага автомобиля "Москвич":
Рис. 12. Переделка поворотного
рычага автомобиля ВАЗ:
Рис. 13. Регулировочная муфта
рулевой тяги автомобиля "Москвич".