Почему перевернулся Дастер или почему тазы валят

«Говно в иноведрах исчезает - это значит исчезает тот предел, до которого мы знали говно до сих пор; наше знание идёт глубже; исчезают такие свойства говна, которые казались раньше абсолютными, неизменными, первоначальными (ненадежность и пробои подвески, мягкие амортизаторы, и т.п.), и которые теперь обнаруживаются как относительные, присущие только некоторым видам иноведер. Ибо единственное свойство иноведер, с признанием которого связана покупка таза, есть свойство быть говном объективно, вне зависимости от нашего сознания. [...] Говно в иноведрах так же неисчерпаемо как атом, выбор иноведер бесконечен, но говно в них бесконечно существует, и вот это - то единственное категоричное, единственно безусловное признание его существования вне сознания и ощущений человека и отличает воинствующего тазофила от зомбированного инодрочера».
В.И.Ленин, «Материализм и эмпириокритицизм»

Логан/Дастер — это не Рио/Солярис. Его подвеска такова, что многие решили что материя исчезла иномарка наконец-то превзошла таз по подвеске. Ниже будет показано что Владимир Ильич таки прав — говно никуда не делось, но нужно «учиться, учиться и ещё раз учиться» чтобы не быть «глупенькими жертвами обмана».

Даже если результат виден невооружённым глазом

это не означает что видна причина. Чтобы понять говно в подвеске Дастера нужно сначала уяснить три источника марксизма процесса при работе подвески, о которых мало кто задумывается:

1) процесс работы амортизатора,

2) процесс перераспределения веса при манёврах и проезде неровностей (в данной статье буду называть это «артикуляция подвески», хотя в комментах подсказывают что у этого термина есть несколько другое значение, хотя и прямо связанное с перераспределением веса),

3) процесс передачи возмущений от шин к стойкам.

Амортизатор — гасит (демпфирует) колебания. Чем быстрее скорость перемещения штока, тем больше сила, с которой амортизатор препятствует ходу штока, тем он жёстче. Эта зависимость называется скоростной характеристикой амортизаторов. Когда говорят что одни амортизаторы жёстче других, то имеют ввиду что они жёстче при одной и той же скорости перемещения штока.

Энергия, погашённая амортизатором, прямо пропорциональна ходу штока (механическая работа A = F • s), при том что F — сила демпфирования -пропорциональна скорости хода штока.

Следовательно, подвеска с коротким ходом штока амортизатора должна иметь намного более жёсткие амортизаторы, так как если ход штока маленький, то и скорость перемещения штока при выполнении одних и тех же манёвров тоже маленькая (пропорционально). Итоговая зависимость эффективности амортизаторов от хода штока получается от квадратичной (для линейной скоростной характеристики) до кубической (для квадратичной скоростной характеристики).

Т. о., чем больше ход подвески, тем выше эффективность амортизаторов.

Поэтому производители стремятся максимально увеличить ход штока амортизаторов короткоходной подвески путём установки амортизаторов вертикально максимально близко к колесу. На грузовиках и внедорожниках в этом нет острой необходимости.

При одной и той же амплитуде и скорости перемещения стойки запасенная пружиной энергия выше у более жёстких пружин. Соответственно, чтобы справиться с гашением этой энергии амортизаторы также должны быть жёстче.

Артикуляция подвески — характеризует равномерность распределения нагрузки между колёсами. Если артикуляция подвески очень хорошая, то вне зависимости от положения кузова и загрузки багажника/салона вес автомобиля распределяется равномерно по всем колёсам, а при наезде  на неровность нагрузка увеличивается не только на то колесо, которое наехало на препятствие, но и на все остальные. Т.е., при хорошей артикуляции подвески происходит значительное статическое и динамическое перераспределение веса с более нагруженных колёс на менее нагружённые так чтобы нагрузка выровнялась.

Сам термин «артикуляция подвески» используется в среде владельцев внедорожников — это один из основных параметров подвески, влияющий на проходимость на неплотных грунтах. Если артикуляция плохая, то наиболее нагруженное колесо зарывается, а остальные проскальзывают, ни полный привод, ни наличие блокировок дифференциалов не помогает выбраться, если хорошая — все четыре колеса гребут примерно одинаково и автомобиль едет даже без блокировок.

Важное свойство подвески с хорошей артикуляцией — за счёт перераспределения веса с более нагруженных колёс на менее нагружённые при любом маневре или наезде на препятствие ходят все четыре стойки, т.е., если даже одно колесо наехало на препятствие, то возмущение гасят все четыре амортизатора. Если артикуляция плохая, то возмущение гасит только один амортизатор — той стойки, которой наехали на препятствие (зато «кузов не шелохнётся» — высокая плавность хода).

(Иллюстрация от e551mm: Слева 60 летний аналог УАЗ 469 на зависимой подвеске и мостах. Стоит всеми колёсами на земле. Справа современное чудо техники. Вывесил уже переднее колесо в своей полностью независимой подвеске)

А так как ходы подвески с хорошей артикуляцией большие, то и эффективность амортизаторов очень высокая.

Т.о., чем лучше артикуляция подвески, тем менее жёсткие амортизаторы требуются для гашения одних и тех же возмущений.

Кстати, крены при резких манёврах — это признак хорошей артикуляции подвески. У грамотно спроектированного автомобиля за счёт крена нагрузка равномернее распределяется на все четыре колеса и при этом все четыре стойки имеют большой ход. Чем больше крен, тем равномернее распределение нагрузки и больше ходы все четырёх стоек, соответственно, выше эффективность всех четырёх амортизаторов, менее жёсткие амортизаторы нужны для гашения запасенной пружинами энергии.

У этого автомобиля нет проблем с эффективностью амортизаторов:

Передача возмущений от шин к стойке. Шина — это и пружина и амортизатор одновременно. Поэтому мы имеем дело с системой связанных колебательных систем «шина — стойка».

Представьте две последовательно соединенные пружины — жёсткую и мягкую (см. картинку ниже). Если их сжать/растянуть, то мягкая пружина сожмётся/растянется во столько же раз сильнее, во сколько раз она мягче, но при этом запасет энергии во столько же раз больше, так как энергия пропорциональна квадрату величины сжатия, а жёсткости только в первой степени.

Собственно, так работают изображенные ниже пружины с прогрессивной жёсткостью — при малых ходах в основном работает мягкая часть, жесткая часть включается в полную силу при больших ходах, когда возможности деформации мягкой части исчерпаны.

Аналогично, если шина жёсткая, а пружина автомобиля мягкая, то энергию при ходе подвески запасает в основном пружина — шина начинает запасать много энергии когда возможности деформации пружины исчерпаются. Если же шина мягкая, а пружина жесткая, то большую часть энергии запасает шина — пружина начинает запасать много энергии только после того как возможности деформации шины исчерпаются.

Энергия, запасенная пружиной, гасится амортизатором. Энергия шины гасится амортизатором при условии  что она передаётся от шины к пружине при деформации шины. А для этого пружина должна быть мягче шины. Если пружина намного жёстче шины, то энергия, запасенная шиной, передаётся через пружину на кузов. Внутреннее демпфирование шин мало, поэтому шина без участия амортизатора не может погасить запасенную энергию.

Жёсткость амортизаторов влияет на передачу энергии от шин не меньше, чем жёсткость пружин — в динамике она добавляется к жёсткости пружин, поэтому более правильно говорить о жёсткости стойки по отношению к жёсткости шины. Чтобы энергия хорошо передавалась от шин к стойкам необходимо чтобы шины были намного жёстче чем стойки.

Теперь легко понять почему перевернулся Дастер.

Слишком жёсткие пружины — плохая артикуляция подвески, т.е., нагрузка при манёврах распределяется неравномерно, в результате одна из пружин накапливает большую энергию, другие маленькую, что приводит к большому опрокидывающему моменту при разжатии пружин (с хорошей артикуляцией подвески автомобиль при разжатии пружин может хоть подпрыгнуть, но не опрокинется). При этом из-за плохой артикуляции подвески амортизаторы работают неэффективно и не могут погасить энергию, запасенную в пружинах.

Жёсткость передних и задних пружин отличается в полтора раза, в результате еще сильнее ухудшается артикуляция подвески, что особенно заметно при движении автомобиля с вращением и при полной загрузке.

Когда такой автомобиль едет, то в раскачке кузова участвуют обе оси, а в гашении колебаний в основном задняя и ее амортизаторы не справляются.

Кстати, на испытаниях прототипа «Оки», у которой передние пружины были в 1,7 раза жёстче задних, это вовсю проявилось.

Приведу цитату из блога одного из разработчиков шасси «Оки», взятую отсюда:

https://www.drive2.ru/b/455013371897446701/

«Ситуация: по расчетам, но в большей степени по результатам испытании на управляемость и устойчивость (в г. Запорожье, позже – на полигоне НАМИ) были выбраны следующие варианты жесткостей пружин подвесок: передней – 24 кг/см (на ВАЗ 2108 – 18,8 кг/см!), задней — 14 кг /см (с учетом того, что передаточные отношения по пружинам обеих подвесок, практически, равны 1, это вертикальные жесткости). Кроме того, выбор такой «жесткой» передней пружины обосновывался отсутствием (на данном варианте комплектации) переднего стабилизатора (что было немаловажным фактором — условие «экономить на всём» никто не отменял, особенно для ТНП).

Но, в полностью груженом состоянии (когда вес от пассажиров и груза, в основном, приходится на заднюю ось) такое значительное смещение к передней оси центра вертикальных колебаний (и, естественно, продольно-угловых) привело, в итоге, к ситуации, когда «задавить раскачку» над задней осью было, практически, невозможно. Напрашивалось решение: «переразмерить» жесткости пружин. Как вариант, после анализа и расчетов, я предложил: 16/16 кг/см. Даже были изготовлены «пару комплектов» таких пружин (благодаря хорошим «связям» с технологами в кузнечно-прессовом производстве, иногда «баловался» подобными экспериментами). Таким вариантом пружин с передним стабилизатором и скорректированными характеристиками амортизаторов был укомплектован прототип серии 200, находящийся на испытаниях в нашем бюро. Потом – «показательные выступления» на треке (там, как раз, «докатывали» один из прототипов на «булыжнике»). «Покатали» на обоих вариантах всех, кто хотел (в первую очередь, водители-испытатели, которые «катали булыжник»), и кто не хотел (в большей степени, это можно отнести к конструкторам, которые очень не любили ездить на «всякие» испытания – «поршевский» опыт обязательного участия конструкторов в экспертной оценке только-только с трудом внедрялся). Сказать, что вариант данной комплектации оказался лучше, чем исходный (серии 200), значит, ничего не сказать. Показателен такой факт – скорость движения по «тяжелому булыжнику» 60 км/час (напомню, как для «Нивы»), в полностью груженом состоянии, выдерживалась на всех участках (в том числе, и помеченных) «без проблем» — ни пробоев, ни «запредельной» раскачки. Кроме того, было такое ощущение, что можно и «побыстрее», но решили – без «экстрима». Итог «доказывания правоты с предоставлением фактического материала» — передняя пружина 20 кг/см + передний стабилизатор, остальное – без изменений (это, практически, комплектация, которая пошла в производство). Аргументы: вариант «16/16» потребует нового цикла определенных испытаний, на который ни времени, ни средств нет (вариант «20/14 + ст-р», как один из запланированных, испытания на УУ прошел и КД на него уже была).»

Т.е., установка пружин равной жёсткости спереди и сзади позволила спокойно ехать 60 км/ч по «тяжелому булыжнику» и это ещё не предел, а при установке спереди в 1,7 раза более жёстких пружин чем сзади на этом же булыжнике невозможно было ехать даже 40 км/ч!

У едущего жопой вперёд Дастера нагрузка перераспределяется в сторону более мягких задних пружин, а центр продольных колебаний смещён к передней оси — это означает что при продольных колебаниях передняя подвеска имеет малый ход, задняя большой, т.е., передние жёсткие амортизаторы практически не работают, а задние мягкие не справляются с гашением колебаний (на видео это заметно). Т.о., имеет место эффект, аналогичный описанному с прототипом «Оки» и это в немалой степени поспособствовало перевороту Дастера.

Слишком жёсткие стабилизаторы поперечной устойчивости. Стабилизатор ухудшает артикуляцию подвески — чем жёстче стабилизатор, тем более неравномерно распределяется нагрузка на колёса при манёврах и проезде неровностей. Последствия плохой артикуляции описаны выше.

Слишком мягкие амортизаторы для такой жёсткости пружин и стабилизаторов.

Передние пружины Дастера имеют жёсткость ~60 Н/мм — втрое жёстче чем у 2108. Стабилизатор Логана (для Дастера не нашёл, но не меньше точно) имеет толщину 25 мм против 17 мм у 2108. При этом стабилизатор Дастера крепится так, что при том же ходе подвески что у 2108 он скручивается сильнее, т.е., у него не только жёсткость выше, но и эффективность.

В общем, судя по жёсткости пружин и стабилизаторов Дастер — это кольцевой болид. Такую жёсткость пружин и стабилизаторов имеют 2108, подготовленные для кольцевых гонок. Но какая  у последних жёсткость амортизаторов и какая у Дастера?

Высокий профиль шин и мягкая боковина — из-за чрезмерно жёстких пружин Дастера его шины, сжимаясь, сами запасают много энергии вместо того чтобы передавать её стойкам, далее эта энергия передаётся через пружины на кузов — для мягких шин жесткая пружина все равно что точка опоры кузова.

Кроме того, даже при одном и том же ходе стойки мягкая шина передаёт нагрузку более плавно — скорость штока амортизатора будет ниже. Т.е., даже та энергия, которую шина все-таки передаст стойке, не будет эффективно погашена. 

Самый прикол в том, что если увеличить жёсткость амортизаторов, то это только усугубит ситуацию! Точка опоры между шиной и кузовом в виде амортизатора окрепнет, соотношение между жёсткостью стойки  и шины ухудшится ещё больше.

В общем, езда на жёстких стойках и мягких высокопрофильных шинах — это все равно что езда на убитых амортизаторах. Зато как мягко и плавно!

Кстати, именно с этим связана «неубиваемость» подвески платформы B0 в сравнении с многими другими иномарками. Шины плохо передают нагрузку на подвеску, поэтому, несмотря на то что подвеска слабая, она достаточно долго ходит по российским дорогам.

Кто решит пофиксить данный баг подвески Дастера установкой жёстких низкопрофильный шин на 18-х дисках кроме всего прочего столкнётся с истинной надежностью его подвески.

Т.о., Дастер — это адовая смесь жёстких пружин и стабилизаторов с мягкими амортизаторами и шинами, усугублённая сильно отличающейся жёсткостью пружин передней и задней оси. Каждый из факторов направлен на то чтобы пружина и шина только одной стойки запасали много энергии, чтобы эту энергию было невозможно эффективно погасить, чтобы при высвобождении она пнула автомобиль и он перевернулся.

При этом если рассматривать все это по-отдельности, то вроде и пружины жёсткие как на кольцевой Восьмерке, и стабилизаторы, и амортизаторы намного жёстче вазовских — разве может такой автомобиль перевернуться?

Для понимания нужен системный подход.

Каким должен быть идеальный автомобиль исходя из вышеописанного? Ответ очевиден — обладающим сбалансированной жёсткостью пружин, стабилизаторов, амортизаторов и шин. Можно жестко, можно мягко, но сразу все перечисленное по кругу. Такой автомобиль и в поворотах валит, и на колдобинах, его практически невозможно  опрокинуть, и проходимость хорошая.

В общем вот он, идеальный автомобиль:

Таз симметричный, поэтому ему без разницы как валить — боком, задом, передом. Без разницы какая сила на него действует — разгон, торможение, боковая перегрузка при прохождении поворота, — во всех случаях таз имеет одинаково хороший держак. В силу симметричности у таза нет проблем с недостаточной или избыточной поворачиваемостью. Поэтому таз — это круто:

Надеюсь, теперь понятно почему тазы валят и почему все без исключения иноведра (бюджетные и не очень) говно, которое продаётся исключительно благодаря некомпетентности или откровенной тупости потенциальных покупателей и агрессивному маркетингу (рекламой из каждого утюга, наглой лжи в рекламе, чёрному и белому пиару, которые давят на эмоции, а не на разум).

До появления Весты и Х-Рей Автоваз тратил на рекламу ~500 руб на один автомобиль. Это около 100-200 млн рублей в год, в то время как Рено тратил 2 миллиарда рублей при меньших в разы объёмах продаж (порядка 10-15 тыс на один автомобиль). В 2000-е почти все эти деньги уходили на рекламу одного только Логана (вот истинная причина почему многие покупали это убожество по цене значительно дороже Калины и Приоры, все остальное не более чем попытки зомби оправдать свой поступок). Тойота тоже тратит ~15 тыс на автомобиль, но она хотя бы торгует куда более дорогими авто чем Рено.

АвтоВАЗу не хватало такой рекламы:

И чтобы она была повсюду, куда не глянь. А также законодательного запрета тратить на рекламу иномарок больше 500 рублей на авто против нынешних 10-15 тыс.

Вот тогда бы мы посмотрели на объемы продаж иномарок! А также на статус их владельцев в глазах других людей.

Не верите что дело в рекламе? Сейчас Автоваз тратит на рекламу Весты и Х-Рей на уровне Рено (~1,5 млрд рублей в год). И этой же рекламой топит другие модели (дескать, раньше было говно, а теперь «новый уровень»). Веста уже обогнала Гранту по продажам! Более бюджетная по конструкции, с худшими ездовыми характеристиками, менее надежная в силу конструкции и детских болезней Веста продаётся дороже чем Гранта и лучше чем Гранта!  И неважно что у более дешёвой Гранты люкс отделка салона приятнее и пластик качественнее чем у Весты начальных и средних комплектаций, которые в основном и покупают, не говоря уже про набор опций. Даже новая морда от Весты вряд ли позволит Гранте удержаться в лидерах продаж.

автор: Виталий Календарев

Короткая ссылка для вставки на Дыряйве:
https://clck.ru/DxF4S