Ниже приведены ссылки на данные массовых характеристик более 50 марок легковых автомобилей. В таблицах представлены: снаряженная и полная масса автомобилей различных модификаций и годов выпуска(более 5000).
Снаряженная масса автомобиля — совокупная масса машины со стандартным оборудованием, всеми необходимыми эксплуатационными расходными материалами и жидкостями(например моторное масло и охлаждающая жидкость), полным баком топлива, но без груза, пассажиров и водителя.
Полная масса автомобиля — максимальная масса снаряжённого автомобиля (с топливом, водой и моторным маслом и снаряжением — запасным колесом, инструментом) с пассажирами, водителем и грузом (из расчёта 10 кг на каждое место).
Все явления, происходящие во время движения автомобиля, в очень большой мере зависят от его общих размеров, веса, формы, положения центра тяжести, расположения кузова, т.е. от его общего строения или, как говорят, компоновки. Получить представление об этих общих, исходных данных по автомобилю удобнее, когда автомобиль стоит.
Рис. Основные размеры автомобиля дают первоначальное представление о его компоновке.
Посмотрим на автомобиль сбоку. Чтобы нарисовать или начертить его, нужно было бы прежде всего наметить несколько основных размеров:
- длину и высоту автомобиля
- продольное расстояние между осями колес (так называемую колесную базу или просто базу)
- просвет между автомобилем и дорогой
- передний и задний свесы, т. е. расстояния от оси передних или задних колес до, соответственно, переднего или заднего конца (буфера) автомобиля
Если смотреть на автомобиль спереди, сзади и сверху — главными размерами являются ширина автомобиля, колея передних и задних колес, т. е. расстояния между серединами шин одной оси.
Габаритными размерами называют крайние, самые большие размеры автомобиля по длине, ширине и высоте.
Отечественные легковые и грузовые автомобили различны по компоновке. Чем современнее автомобиль, тем большую часть его общей длины занимает пассажирское помещение или платформа для груза, тем больше подвинуты эти полезные площади автомобиля вперед. Отношение базы автомобиля и его высоты к длине становится все меньшим, а полезная длина, используемая по прямому назначению (для пассажиров, багажа или груза), все больше.
Отношение полезной длины легкового автомобиля Lк к его общей длине L1 или полезной площади платформы грузового автомобиля Sк к его общей площади S1 называют показателем использования габарита n (греческая буква «эта» с индексами «дл» — длина или «пл» — площадь):
Чем больше показатель n, тем совершеннее компоновка автомобиля.
Прежде чем поставить автомобиль на весы, нужно определить, в каком весовом состоянии он находится. Если все механизмы автомобиля заполнены смазкой и другими жидкостями (вода, жидкости для амортизаторов и тормозов и т. д.), автомобиль укомплектован запасным колесом и набором инструмента, а бак наполнен топливом, то вес такого автомобиля называют весом в снаряженном состоянии или собственным весом.
Если автомобиль не заправлен бензином, водой, маслом и другими жидкостями, вес его называют сухим. Сухой вес определяет количество металла и других материалов в конструкции автомобиля, а также важен с точки зрения транспортировки автомобиля (на железнодорожной платформе или краном). Иногда сухим весом называют такой вес, когда с автомобиля сняты также запасное колесо и инструмент.
Если автомобиль — с водителем, пассажирами (по числу мест в кузове) и грузом, его вес называют полным.
Когда взвешивают автомобиль с нагрузкой, т. е. когда определяют полный вес, загружают кузов мешками с песком или чугунными болванками, причем вес пассажира принимают равным 75 кг.
Рис. Развитие компоновки легкового автомобиля.
Рис. Автомобили АМО-3 и ГАЗ-51А имеют кузова одинаковой длины, но у ГАЗ-51А кабина сдвинута вперед, поэтому база короче, чем у АМО-3, на 510 мм, длина — на 425 мм.
Отношение веса полезной нагрузки Ge к собственному весу автомобиля G0 называют удельной грузоподъемностью автомобиля nг:
Удельная грузоподъемность грузовых автомобилей близка к единице, т. е. автомобиль весит примерно столько же, сколько он может перевезти на себе. У легковых автомобилей этот показатель колеблется между 0,20 и 0,40, так как пассажиры размещаются в кузове свободно, причем у маленьких автомобилей (более легких, с тесным кузовом) показатель выше, чем у больших.
Так как мы рассматриваем автомобиль в движении, из перечисленных весовых состояний в расчет надо принять только полный вес автомобиля. Ведь автомобиль в снаряженном состоянии (без водителя и нагрузки) и, тем более, в состоянии, соответствующем «сухому весу», не может двигаться. Но в дополнение к полному весу в отдельных случаях принимают весовое состояние автомобиля, которое условно называют ходовым, когда на автомобиле находится водитель, но нет ни пассажиров, ни груза. Автомобиль может передвигаться, но он не загружен.
Для взвешивания автомобиль вкатывают на большие весы либо целиком, либо по очереди передними и задними колесами. Во втором случае можно, сложив два результата взвешиваний, получить вес автомобиля и одновременно узнать, какая часть веса приходится на передние колеса и какая на задние, т. е., каково распределение веса по колесам у данного автомобиля, каков передний и задний осевой вес и какова нагрузка на каждое колесо и шину. Все эти данные крайне важны для оценки всех качеств автомобиля: его устойчивости, плавности хода, проходимости по плохим дорогам, экономичности по расходу топлива, способности брать разгон и подъемы, развивать наибольшую скорость.
Рис. При изменении числа пассажиров или заполнении платформы грузом изменяется распределение веса по колесам.
У современных легковых автомобилей в ходовом состоянии на передние колеса приходится от 50 до 55% веса, на задние — 45—50%; с полной нагрузкой отношение меняется на обратное—45—50% и 50—55 %. У автомобилей прежних выпусков со сдвинутым назад пассажирским помещением наблюдалась заметная перегрузка задних колес в ходовом и в груженом состоянии автомобиля.
У грузовых автомобилей на передние колеса приходится 25—35% полного веса, на задние—65—75%. Собственный вес грузовых автомобилей распределяется между осями почти поровну: 40—50% на передние колеса и 50—60% на задние. Отсюда видно, что основная часть веса полезной нагрузки передается через задние колеса.
Требования к распределению веса по колесам, как увидим дальше, весьма противоречивы. Для улучшения тягозых качеств, проходимости автомобиля и для облегчения управления желательно нагрузить ведущие (задние) колеса и разгрузить направляющие (передние); для повышения устойчивости и плавности хода целесообразно равное распределение нагрузки или некоторая перегрузка передних колес. Для повышения срока службы всех шин необходима равномерная их нагрузка, которая получается при таком распределении веса по осям:
- 50%:50% для легковых автомобилей
- 33%:67% для грузовых (с учетом двух скатов шин на задних колесах)
Такое распределение веса следует считать наиболее приемлемым или, как говорят, оптимальным.
Рис. Складывая силы от веса отдельных частей машины, получаем силу от полного веса, приложенную в центре тяжести.
Особенно важно постоянство распределения веса по колесам (не веса, а распределения веса!), т. е. сохранение процента общего веса, приходящегося на передние или задние колеса, во всех весовых состояниях. К сожалению, большинство современных автомобилей не обладает этим качеством. Оно может быть достигнуто, если центр тяжести нагрузки находится вблизи центра тяжести автомобиля без нагрузки.
Распределение веса по колесам зависит от веса механизмов и полезной нагрузки и от их расположения по длине автомобиля (считается, что автомобиль более или менее симметричен относительно своей продольной оси и нагрузка на левые и правые колеса — одинаковая. Поэтому распределение веса на левые и правые колеса не рассматривают.). Особенно существенно последнее, так как самые главнее составляющие веса автомобиля — двигатель, кузов, полезная нагрузка — могут быть по-разному расположены по отношению к точкам опоры (т. е. к передней и задней осям) и имеют различный вес. При проектировании автомобиля вес каждого агрегата автомобиля (как и вес частей самого агрегата) можно представить в виде силы, направленной к поверхности дороги. Можно рассматривать агрегаты по-очереди, взяв их попарно, и находить для каждой пары равнодействующую; затем взять найденные равнодействующие попарно и так далее, пока не будет получена равнодействующая всех этих сил, равная по величине весу автомобиля и приложенная в точке, которую называют центром тяжести.
На практике это делается несколько иначе, с применением уравнения моментов, в котором веса всех механизмов учитываются одновременно.
ВЕСОВАЯ КАТЕГОРИЯ
КАК ГРУЗИТЬ ЛЕГКОВОЙ АВТОМОБИЛЬ
ТЕКСТ / ВИТАЛИЙ УРЮКОВ
ФОТО / ВЛАДИМИР ТРУСОВ
Заводские инструкции к нашим легковушкам, словно сговорившись, разрешают перевозить только пять человек в салоне и 50 кг в багажнике. Лишь «Ока» — 4+40. К тому же строго-настрого запрещают нагрузку превышать. А вот можно ли, не переходя этих границ, допускать иные варианты, документы не разъясняют. Ехать, например, вдвоем, но в багажнике везти 150 кг. Кому-то надо взять на борт четыре мешка цемента, но не хочется пачкать салон и дышать пылью. Или кирпичи — они хоть и маленькие, но тяжелые: 50 кг — это примерно 20 штук. А жена с тещей все подтаскивают авоськи да сумки — дескать, есть же место!
Конструкторы, проектируя автомобиль, обязаны принять за массу «стандартного» человека 68 кг и предусмотреть по 10 кг груза в багажнике на каждого. Число членов экипажа, в свою очередь, ограничено размерами салона. Вот и получаются пресловутые «5+50». Однако, предупреждая об ограничении поклажи на крыше, инструкции почему-то умалчивают о возможных вариантах заполнения багажника. Может быть, есть причины?
Помимо общей массы перевозимого груза, существует другой, не менее строгий критерий — допустимая нагрузка на ось. Но в руководствах о ней ни слова. Впрочем, она должна быть указана на табличке с выходными данными, помещаемой обычно где-то под капотом, — на нее и посмотрим.
Отыскав интересующие нас бирки (ЗР, 2000, № 8) на распространенных российских моделях — " Moskvich 2141", GAZ 3110, VAZ 2106, Izh 2126 "Ода", VAZ 21093, VAZ 2110 — обнаруживаем, что весовые характеристики своих машин рассекретили лишь ВАЗ и "Москвич". Чтобы восполнить информационный пробел, полистали "Краткий автомобильный справочник НИИАТ". Картина, увы, яснее не стала (см. табл. 1). Чему верить — непонятно. Полная масса "Москвича" в инструкции оказалась меньше указанной на табличке. У вазовских "шестерки" и "девятки" — наоборот, а по ИЖу и ГАЗу так мало данных, что и сравнивать не с чем.
В поисках истины мы взвесили автомобили на весах Дмитровского НИЦИАМТ и попробовали определить, сколько можно грузить в багажник при неполном экипаже, не превышая допустимую нагрузку на заднюю ось. Практически все машины в снаряженном состоянии оказались тяжелее, чем положено. Возможно, кое-где металл кузова на пару «десяток» потолще или заводы лукавят, приукрашивая параметр.
Наглядный критерий предельной загрузки автомобиля — расстояние от штатных фартуков задних колес до земли, поэтому владельцу полезно запомнить их положение в состоянии «5+50».
В табл. 2 сведены варианты загрузки, когда масса, приходящаяся на заднюю ось, близка к допустимой. Мы не стремились сымитировать все возможные сочетания — и так, оказалось, грузить можно много. При одном водителе в любой багажник запросто укладывается по 200 кг, а в «Москвич» — аж 300.
Выходит, загрузить багажник под завязку практически вполне реально. Но не оторвется ли задок с такой поклажей? И не страшно ли с ней ехать? Важна ведь не только прочность задней части кузова. Если в багажнике больше разрешенных 50 кг, то, строго говоря, могут измениться и устойчивость, и управляемость автомобиля, и его тормозные качества (разгружены передние колеса, стал иным момент инерции).
В какой степени все это поменялось и на чем отразилось, проверили на вазовских «шестерке» и «девятке». Каждую «откатали» в трех вариантах нагрузки: частичная (два человека), полная (5+50) и «опытная» (2+150), оценив поведение на «переставке» и при торможении со скорости 90 км/ч (максимально интенсивно, но без блокировки колес).
«Классика» повела себя логично. С частичной нагрузкой предельная скорость выполнения маневра (90,2 км/ч) определялась точностью руления, а возникающий занос задней оси был невелик и легко парировался. При полной — точность управления снизилась (с той же замедленной реакцией на управляющее воздействие углы поворота руля увеличились) и скорость упала до 87,1 км/ч. В «опытном» варианте управление стало строже, занос — глубже, а машина перестала прощать ошибки. Хотя скорость даже несколько выросла (до 89 км/ч), выполнять «переставку» стало сложнее.
С частичной нагрузкой «шестерка» останавливалась за 42,2 м при усилии на педали 38,6 кгс. Из-за неравномерности тормозных сил по осям и колесам машина рыскала, впрочем, не выходя за пределы отведенной полосы. В полностью груженном состоянии тормозной путь увеличился на 1,6 м, а давить на «стоп» надо было уже сильнее (41,2 кгс). Но процесс шел стабильно, рысканье пропало. Когда из машины выгрузили трех «человек», а в багажнике оказалось 150 кг, поведение «классики» изменилось мало. Стабильность сохранилась, а тормозной путь и усилие на педали стали даже меньше (соответственно 41,5 м и 34,4 кгс). Это объяснимо — общая масса автомобиля снизилась, а регулятор давления продолжал обеспечивать эффективную работу задних тормозов.
С «Самарой» было все иначе. Уже в пробных заездах казалось, будто пропал кастер (угол продольного наклона оси поворота передних колес) — при рывке руля возникающие колебания машина гасила плохо. Тем не менее, работу решили продолжать: в штатных режимах движения поведение «девятки» не вызывало замечаний, да и важен был не абсолютный результат, а относительное изменение в том, как она себя вела.
На «переставке» частично загруженная «Самара» оказалась нервной и валкой. Возникающий занос был резким и неопределенным. Предельная скорость (84,8 км/ч) ограничивалась низкой точностью управления. При полной массе поведение машины стало конкретнее: занос нарастал прогнозируемо, ограничив скорость выполнения маневра 86,8 км/ч. С «опытной» нагрузкой к «девятке» вернулась «нервозность», занос стал глубже, соответственно снизилась скорость (83,2 км/ч).
Зато при торможении «Самара» держала дорогу без рысканий. Когда в салоне два человека — усилие на педали тормоза 32,5 кгс и полная остановка через 42,8 м. При полной массе путь стал 41,66 м, а усилие — 50,8 кгс. С «опытной» нагрузкой изменения были минимальны: 41,4 м и 49 кгс.
Итак, неоговоренная изготовителями догрузка багажника заметно влияет на управляемость автомобиля, отнюдь не улучшая ее. На первый взгляд, ничего катастрофического не произошло — пройти «переставку» с такими скоростями обычному водителю сложно и при любом другом варианте загрузки. Но дорожная обстановка подчас меняется столь быстро, что резкое изменение характера машины все-таки может сыграть злую шутку. И тогда работники ГИБДД справедливо запишут в протоколе: «Не справился с управлением». Поэтому злоупотреблять объемами и килограммами в багажнике не стоит. Разве что в деревне, на тихой местной дороге, медленно и осторожно, чтобы не маневрировать резко, и вовремя остановиться перед глупой соседской курицей. А еще лучше — предусмотрительно обзавестись прицепом.
А. Табличка «Москвича». Сумма допустимых масс, приходящихся на переднюю и заднюю ось, превышает на 50 кг полную массу автомобиля. Это значит, что завод допускает перераспределение осевых масс в пределах полной. Хорошая заявка на звание лучшего грузовозителя. Б. Нижегородцы скромны и лаконичны — ничего лишнего. Даже нет знака соответствия российским сертификационным требованиям. В. VAZ 2106 строг — сумма масс равна полной. Ни шагу в сторону! Г. ИЖ сертифицирован, но массовую тайну хранит, подобно ГАЗу. Д. С «девяткой» тоже не разбалуешься. Фамильная традиция? Е. VAZ 2110 следует хорошему примеру «Москвича».
Так меняет осанку ИЖ. Остальные — аналогично.