Регистрация Войти
Вопрос

Почему транспортные средства лучше справляются с большими нагрузками?

Вдохновлённый комментариями здесь: я не единственный, кто заметил улучшение плавности хода и ощущения от дороги при полной загрузке автомобиля. Я вспоминаю долгую поездку, которую я совершил десять лет назад на своём паршивом Mitsubishi Galant 1995 года выпуска, нагруженном почти полутонной оборудования. Эта нагрузка превратила его в более качественный автомобиль: плавность хода из резкой и жёсткой стала мягкой и устойчивой. Он не только лучше держался на дороге, но и менее остро реагировал на неровности — такие характеристики я встречал только вместе в гораздо более дорогих автомобилях.



Всё, что я сделал, — это добавил вес, чтобы превратить машину, на которой я должен был ездить, в машину, на которой я хотел ездить. Вопрос в том, почему? И, в частности, можно ли воспроизвести этот эффект, не добавляя полтонны ненужного веса?



Мы знаем, что такой большой вес привёл к нескольким изменениям в конструкции автомобиля:




  1. Сместил центр тяжести назад и немного опустил его.

  2. Сжал подвеску.

  3. Что также привело бы к увеличению отрицательного развала колёс.



Совсем недавно я начал выравнивать все свои автомобили до предела их отрицательных значений развала колёс, чтобы понять, как это работает, но это и близко не объясняет всё, что я испытал, нагрузив этот старый седан.



Я провёл много времени в автомобилях с задним приводом, так что знаю, что такое нейтральное распределение веса.



Поэтому я абсолютно уверен, что то, как вес повлиял на подвеску, во многом способствовало тому, что машина стала «плавной и послушной». Оглядываясь назад, можно подумать, что в этом есть смысл: в конце концов, производители статических компонентов подвески должны предусмотреть достаточно места, чтобы автомобиль мог выдерживать нагрузку, соответствующую его полной массе, не задевая опоры и не отклоняясь от курса. При одном пассажире стандартный седан весит на полтонны меньше своего расчётного веса. Возможно ли, что незагруженная стандартная подвеска издает больше шума и хуже справляется со своей задачей? Или, другими словами, если бы вы знали, что в вашем седане никогда не будет больше 200 фунтов пассажиров, могли бы вы убрать «лишнее» из подвески и рассчитывать на более комфортную езду?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/33414/why-do-vehicles-handle-better-with-heavy-loads
1
+ Читать

16 Комментариев

  1. Предположительно, большая часть оборудования находилась в багажнике / в нижней части салона. Если бы вы закрепили его на крыше, то, возможно, не заметили бы такого улучшения управляемости.



    По сути, вы снизили центр тяжести транспортного средства. По той же причине пожарные машины, спроектированные с нуля, такие как Dennis Rapier, имеют низко расположенные между осями цистерны для воды. Традиционные пожарные машины на базе грузовиков становятся совершенно неуправляемыми, когда их цистерны для воды заполнены, в то время как Rapier лучше управляется.



    Улучшение может быть вызвано и другими причинами, например, уменьшением высоты автомобиля, увеличением предварительного натяжения пружин и амортизаторов и, возможно, централизацией распределения веса автомобиля, если коробка передач находится в багажнике, так как вы эффективно компенсируете вес двигателя и коробки передач в передней части. Однако самой важной причиной будет снижение центра тяжести автомобиля.

  1. Плавность хода определяется способностью подвески реагировать на изменения дорожного покрытия, не затрагивая кузов автомобиля. На это в значительной степени влияет соотношение неподрессоренной ирессоренной массы. Если увеличить неподрессоренную массу за счет дополнительного багажа, кузов автомобиля будет обладать большей инерцией и, следовательно, позволит колесам двигаться вверх и вниз по дороге, не перемещая кузов, что сделает поездку более комфортной.
  1. Вам может показаться, что управляемость улучшилась из-за изменения развала колёс в результате сжатия подвески (что в некоторой степени повысит отзывчивость при повороте и устойчивость в середине поворота), но в целом управляемость значительно снизится из-за увеличения массы. Как упомянул Хоуи, увеличение массы повышает инерционность автомобиля. Это также означает, что объект не так легко меняет направление движения (например, при повороте) или останавливается (например, при торможении). Кроме того, это значительно увеличивает нагрузку на различные детали (тормоза, трансмиссию, подвеску, рулевое управление). Так что не думайте, что увеличение веса — это быстрый способ улучшить свой автомобиль.
  1. Не путайте «комфорт» с «управляемостью», это не одно и то же. Если вы утверждаете, что дополнительный вес на рессорах улучшает управляемость автомобиля, то это не так. Если вы посмотрите на любой спортивный автомобиль, то увидите, что снижение веса играет огромную роль в его разработке.
  1. В этом есть смысл!
  1. Давайте продолжим обсуждение в чате.
  1. Кстати, взгляните на это: rqriley.com/suspensn.htm. 1. Это отличная статья. 2. Она напрямую связана с темой, и я думаю, что она вас очень заинтересует. 3. Она наглядно демонстрирует неожиданную сложность этой темы.
  1. @JasonC — Возможно, мне стоило обратить на это внимание в вопросе, но я думал, что это настолько общеизвестно, что не стоит об этом упоминать: пикапы с любой подвеской (листовая рессора, винтовая пружина, независимая задняя подвеска, кузов на раме, цельный кузов) едут «лучше» (что включает в себя, но не ограничивается «плавностью»), когда они сильно нагружены, чем когда они разгружены.
  1. (Реакция на увеличение веса может отличаться в автомобилях с другими характеристиками подвески, и её нельзя свести к формуле «чем тяжелее, тем плавнее».) Да, и не забывайте об аэродинамике на высоких скоростях.
  1. Точно так же я чувствую, что должна быть какая-то реальная причина, но не могу её понять. Прогрессивные пружины — это стандартная опция для тюнинга, верно? Обычно их используют только для того, чтобы уменьшить дорожный просвет (что, как я полагаю, нужно для улучшения аэродинамики на высоких скоростях и, возможно, для устойчивости на поворотах?), или у них есть другие известные преимущества?
  1. Что касается мастерской, то вы снова занимаетесь «тюнингом». Здесь много настроек и опций. Не меняя геометрию автомобиля, вы можете приобрести стабилизаторы поперечной устойчивости разной толщины и формы, отрегулировать углы установки колёс, заменить шины, пружины, амортизаторы и стойки, причём спереди и сзади можно сделать по-разному. Это своего рода искусство + метод проб и ошибок. Здесь точно не нужно регулировать только одну вещь! Кстати, нам, наверное, стоит перейти в чат, если мы будем продолжать переписываться. Мне уже кажется, что я немного перегружаю ваш вопрос, извините.
  1. @feetwet Это утверждение можно проверить (хотя речь идёт не только об оптимальном весе, но и об оптимальном центре тяжести), но ответ разумной длины не будет соответствовать теме. К сожалению, в этом и заключается проблема «слишком широкого вопроса»: «... хорошие ответы были бы слишком длинными для этого формата». Тем не менее, если бы кто-то написал небольшую книгу по физике подвеса в качестве ответа, я бы не стал жаловаться.
  1. @JasonC - Это можно превратить в сложный вопрос. Я пытаюсь узнать, есть ли какие-либо относительно простые утверждения, которые могут прояснить его. Звучит так, будто вы согласились с моим подозрением, что транспортные средства без активной подвески, по-видимому, имеют оптимальный рабочий вес, а при загрузке, далекой от этого веса, в любом направлении их езда и управляемость ухудшаются. Если бы это утверждение можно было проверить, это был бы ответ. Следующий вопрос будет таким: «Как мы можем определить оптимальный вес, а затем вручную скорректировать его, если наш обычный груз далек от этого показателя?»
  1. На мой взгляд, этот вопрос можно значительно сузить, ограничив другие параметры транспортного средства, например, конкретными моделями пикапов, которые, как известно, ведут себя подобным образом, или другими общими переменными, например, усилием и пределом упругости. Возьмём, к примеру, перегруженный пикап. В какой-то момент, когда груз достигнет нижней точки автомобиля, вы перестанете ощущать «роскошь» пикапа. Необязательно, что чем тяжелее, тем плавнее, наверняка существует оптимальный вес. Некоторые пикапы могут быть сконструированы таким образом, чтобы предполагалось, что вы везёте груз. Это сложный вопрос.
  1. На «плавность» хода влияет огромное количество факторов, в том числе, помимо прочего, характеристики пружин, амортизаторов, центр тяжести (по всем трём осям), вес, геометрия стабилизатора поперечной устойчивости, углы наклона стоек, геометрия рычагов подвески, рулевые рычаги, колёсная база, размер шин, давление в шинах, толщина стенок шин и множество других факторов. Поэтому я бы сказал, что ваши вопросы о подвесе слишком общие. Это физическая система, которая включает в себя множество компонентов (например, ощущение «роскоши» — это намного больше, чем просто вес или упругость пружины). Кстати, в качестве отправной точки вам может быть интересен vsusp.com.
  1. Чтобы воспроизвести эту ситуацию, можно установить более короткие пружины с прогрессивной жёсткостью, которые при статической нагрузке имеют меньшую жёсткость, чем штатные пружины, но при отклонении жёсткость увеличивается, чтобы предотвратить касание днищем неровностей на дороге, выбоин и т. д. Возможно, улучшение плавности хода при увеличении нагрузки связано с увеличением хода сжатия, но я не могу понять, почему увеличение хода сжатия на 1/3 приводит к улучшению впечатлений от вождения. Отличный вопрос!
Вы уже ответили на этот вопрос