Предвидя спор насчет спинки как несущего элемента привожу текст одной статьи - в ней все описано и обдумано уже за нас.
Жизнь жестче?
Чем жизнь отличается от автомобильного кузова? Жизнь жестче...
Конечно, это шутка. К тому же на жесткость кузовов современных автомобилей, как правило, жаловаться грех. Это могут подтвердить и инженеры отдела доводки кузова АвтоВАЗа ? причем не голословными тезисами, а результатами собственных испытаний. На их стендах измерения жесткости кузовов за последние годы побывали не только все вазовские автомобили, но и немало иномарок. По данным тольяттинцев, пожилой Fiat Tempra и новейший ?гибрид? Toyota Prius отличаются по жесткости кузова более чем в три раза!
Широкие светлые коридоры, застекленные двери с автоматически открывающимися транспондерными замками ? и, наконец, большой отгороженный участок с массой стендов и приспособлений. Это ОДК ВАЗа ? отдел доводки кузова. Здесь постоянно испытывают кузова и кузовные детали всех вазовских машин. Их скручивают, гнут, подвергают воздействию вибраций...
Главная прочностная характеристика автомобильного кузова ? это его жесткость на скручивание. Заезд одним колесом на бордюр, подъем автомобиля на домкрате, диагональное вывешивание на бездорожье, прохождение поворота ? во всех этих ситуациях нагрузки на кузов стремятся скрутить его вокруг продольной оси. Если жесткость кузова невелика, то после поддомкрачивания у машины перестают нормально открываться и закрываться двери, на бугристой дороге начинают ?дышать? все панели в салоне. Реакции на повороты руля становятся ?размазанными? ? изгиб кузова и податливость металла в зонах крепления рычагов подвески вносят рассогласование в работу передней и задней подвесок. К тому же постоянное скручивание заставляет кузов стареть интенсивнее. Начинают потихоньку ?раскрываться? сварные швы, в образовавшиеся микротрещины пробирается коррозия... Рыба гниет с головы, а кузов ? с ослабленных, нагруженных участков.
Измеряется крутильная жесткость кузова в ньютон-метрах на градус (Нм/град.). Чем выше эта величина, тем меньше деформируется кузов от приложенной скручивающей нагрузки. Например, для автомобилей с рамной конструкцией жесткость на скручивание была невелика и редко превышала 4000 Нм/град. Несущие кузова легковых автомобилей 60?90-х годов были уже жестче ? нормой считались величины 5000?10000 Нм/град. Но современные высочайшие требования к управляемости и пассивной безопасности заставляют автомобильных инженеров идти на всяческие ухищрения. Кузова автомобилей последнего поколения разрабатывают с помощью компьютерной оптимизации, а в производстве используют особо прочный металл, лазерную сварку и клееные соединения. Поэтому в технических описаниях таких машин, как Volvo S60, Alfa Romeo 147 или Citroen C5, с гордостью упоминается о жесткости кузова свыше 20000 Нм/град.!
Интересно, как на этом фоне выглядят отечественные автомобили?
Загляните в таблицу. Жесткость кузовов большинства вазовских машин ? это и вся ?классика?, и все серийные переднеприводные модели ? лежит в пределах 6000?8000 Нм/град. То есть гордиться вазовцам особо нечем, но и краснеть не за что. Ведь все эти машины разрабатывались в эпоху, когда жесткости кузовов придавали не столь большое значение. Любопытно, что, по данным заводских измерений, самая низкая жесткость кузова ? всего 5500 Нм/град. ? у седана ВАЗ-21099 и сделанной на его базе рестайлинговой ?пятнадцатой? версии. При этом жесткость кузова ?девятки? составляет уже 6800 Нм/град, а трехдверной ?восьмерки? ? все 8200 Нм/град.! Откуда такая разница?
? К сожалению, при самостоятельной разработке ?девяносто девятой? в начале 90-х годов наши инженеры о жесткости кузова этой модели практически не заботились, ? сетуют инженеры ОДК. ? Просто не стояло такой задачи. Вот вам и результат...
Но дело здесь не только в конструктивных просчетах. Вообще, по словам специалистов, кузова трехобъемных седанов при прочих равных условиях, как правило, обладают меньшей жесткостью, чем кузова двухобъемных и однообъемных машин! То есть чем больше структурных переходов (от моторного отсека к салону, от салона к отдельному багажнику), тем сложнее инженерам обеспечить высокую жесткость кузова. То же касается количества дверных проемов ? чем их больше, тем слабее кузов. Как видно из таблицы, наиболее жесткие кузова среди серийных машин разработки до 80-х годов ? у трехдверных Нивы и ?восьмерки?. Лучше этих автомобилей по жесткости кузова только однообъемная Надежда ВАЗ-2120 и новая Нива ВАЗ-2123, кузов которой проектировался уже с использованием компьютерных технологий.
А что же ?десятка?, кузов которой с самого ее появления все ругают за недостаточную жесткость? Инженеры ОДК считают, что их совесть здесь абсолютно чиста.
? Нам смешно, когда мы читаем в автомобильной прессе заявления о том, что углы установки передних колес на ?десятках? уплывают из-за податливости кузова. Наши измерения показывают, что по жесткости силовая структура всех автомобилей ?десятого? семейства ничуть не хуже, чем у других вазовских машин. Да, проблемы с управляемостью есть. Но в этом нет нашей вины! Несколько раз мы даже проводили специальные испытания ? например, измеряли податливость моторного щита при работе рулевого механизма. С кузовом все в порядке! Так, может быть, сначала надо проверить крепления рулевой ?рейки? к щиту передка, а потом грешить на кузов? А помните случаи, когда на первых ?десятках? лопались задние стекла? Все шишки сразу посыпались на нас ? мол, кузов настолько ?пластилиновый?, что вклеенные стекла не выдерживают больших перекосов заднего проема. А потом оказалось, что была нарушена технология вклейки ? стекло монтировалось в проеме без необходимого зазора. Естественно, что даже при расчетной деформации проема кузов начинал д
Любопытно, что рекордсмен по жесткости кузова среди ?гражданских? вазовских машин ? длиннобазный лимузин Консул с перегородкой за передними сиденьями. Жесткость на скручивание у длинного кузова ? 14300 Нм/град.! Очевидно, свою роль здесь сыграли и дополнительные меры по усилению несущей структуры, и ?лимузинная? перегородка, разделяющая салон.
? Жесткость любого кузова можно существенно увеличить с помощью распорок и усилителей, ? уверяют вазовские кузовщики. ? Например, мы недавно испытали распорки для ?десятки?, которые крепятся в проеме кузова между полом и ?чашками? верхних креплений задних амортизаторов. На ?заряженные? версии ВАЗ-21106 с двигателями Opel подобные задние распорки теперь ввариваются серийно ? именно благодаря им жесткость кузовов этих машин достигает 12000 Нм/град. Теперь одна из тольяттинских тюнинговых фирм собирается наладить выпуск дополнительных распорок для обычных ?десяток? ? их можно будет смонтировать за задним сиденьем на болтах. Мы обеими руками за!
А самый радикальный способ увеличения жесткости кузова используют строители гоночных автомобилей. Взгляните на цифры жесткости кузова спортивной кольцевой ?сто шестой? машины заводского гонщика Александра Никоненко, которую в ОДК измерили перед сезоном 2000 года. Результат фантастический ? свыше 50000 Нм/град.!
? Каркас безопасности из стальных труб на этой машине очень грамотно ?завязан? на несущие точки опор подвески, ? комментируют такое достижение инженеры. ? Но так бывает далеко не всегда. Недавно нам на измерение привезли хэтчбек ВАЗ-2112, подготовленный для клубных гонок. Жесткость кузова, несмотря на вваренный каркас, оказалась гораздо ниже, чем у ?десятки? Никоненко, ? всего 20000 Нм/град. Мы попытались дать несколько советов строителям автомобиля. Начали объяснять, что сам по себе каркас обеспечивает только безопасность гонщика. А для того, чтобы клетка из труб еще и эффективно увеличивала жесткость кузова на кручение, каркас надо вваривать в зоны приложения нагрузок от подвески. Но нас не захотели слушать. Обиделись, что ли...
Как ни странно, в пользе хорошо известных в тюнинговом мире дополнительных распорок между ?чашками? передних стоек подвески McPherson вазовцы сомневаются:
? Мы провели не одно стендовое испытание таких распорок. Эффекта от них практически никакого...
Но ведь эксперты Авторевю не раз убеждались в том, что управляемость тюнинговых ?десяток? после установки передних распорок заметно улучшается! И это ? вкупе с результатами измерения жесткости ?десяточных? кузовов ? уже настораживает. Насколько честно и непредвзято тольяттинцы относятся к измерениям собственных машин? Насколько точны вазовские стенды?
Как уверяют ветераны ОДК, всю методику измерения жесткости кузовов ВАЗ перенял у специалистов фирмы Porsche еще в начале 80-х годов. ?Голые? кузова, как правило, лишенные всех навесных деталей ? капота, дверей и крышки багажника, ? скручивают на специальном стапеле, закрепляя за точки крепления подвесок с помощью специальных переходников. При этом внутрь кладут мешки с балластом, загружая кузов полезной нагрузкой. Если у автомобиля современные вклеенные стекла, то испытания проводят с ними ? по словам тольяттинцев, вклейка положительно сказывается на жесткости кузова.
Но чаще всего жесткость оценивают на уже собранном автомобиле. Для этого на ВАЗе используется стенд именитой фирмы Schenck с четырьмя подвижными платформами-весами, которые имитируют ситуацию диагонального вывешивания. Автомобиль загоняют на весы и начинают поднимать левое переднее и правое заднее колеса, подвергая кузов скручивающей нагрузке и измеряя при этом деформацию передка машины. Такие испытания проходят без нагрузки, а все двери, капот и багажник, как правило, открывают ? навесные элементы не считаются несущими, и их влияние на жесткость силовой структуры кузова должно быть исключено. Хотя дверь багажника у универсалов и хэтчбеков (особенно трехдверных) в закрытом состоянии заметно увеличивает жесткость кузова. Например, жесткость кузова пятидверного хэтчбека Fiat Brava, по данным измерений вазовцев, с открытыми дверьми составляет 9100 Нм/град., а с закрытыми увеличивается до 10500 Нм/град. У трехдверного хэтчбека Fiat Bravo подобная прибавка уже больше: жесткость с открытыми и закрытыми дверьми ? 10
А еще на жесткость кузова заметно влияет и то, как именно установлен силовой агрегат. Поэтому разница в результатах измерений ?голого? кузова и автомобиля в сборе бывает выше у автомобилей классической компоновки ? у Жигулей и Нив жесткость на кручение повышает балка передней подвески. А вот данные испытаний по обеим методикам для переднеприводных машин с поперечным расположением двигателя и передней подвеской типа McPherson, по опыту вазовцев, примерно одинаковы. Основную прибавку в жесткости на таких машинах дает... спинка заднего сиденья! Например, в ?восьмерках? и ?девятках? заднее сиденье увеличивает жесткость кузова примерно на 1000 Нм/град. Поэтому ВАЗ рекомендует владельцам этих машин как можно реже ездить со сложенным задним сиденьем ? кузов при этом ослаблен и хуже сопротивляется скручивающей нагрузке. И вообще, всем, кто использует хэтчбеки и универсалы для перевозки длинномеров и складывает для этого заднее сиденье, можно посоветовать вести машину поаккуратнее и избегать высоких бордюров и резких
Однако для современных автомобилей это предупреждение становится все менее актуальным. Взгляните на результаты измерений иномарок. У всех машин, разработанных ближе к середине 90-х годов, жесткость выше 10000 Нм/град. Весьма жесткие кузова у малышки Renault Twingo, у седанов Opel Omega и Daewoo Nubira ? до 14000 Нм/град. А жесткость кузова гибридомобиля Toyota Prius (ВАЗ закупил эту машину, поскольку сам экспериментирует с гибридными силовыми агрегатами) оказалась на высшем современном уровне ? 22700 Нм/град.! Любопытно, что наш опыт вождения этой машины подтверждает вазовские измерения ? Prius с отменной четкостью слушается руля, что характерно для автомобилей последних поколений с ?20-тысячной? жесткостью кузова.
При этом внедорожник Ford Maverick (перелицованный Nissan Terrano II) показал на стенде всего 4400 Нм/град. И это вполне правдоподобный результат для автомобиля с рамной конструкцией кузова.
По словам вазовских кузовщиков, они постоянно изучают данные измерений зарубежных коллег (например, той же фирмы Porsche) и ?поверяют? свои результаты. Правда, расхождения встречаются.
? Недавно мы с интересом прочли доклад одной из фирм об опыте увеличения жесткости кузова с помощью склейки кузовных панелей. Закупили этот клей (это специальный компаунд на основе эпоксидной смолы) и использовали его для сборки нескольких кузовов новой Нивы. Но, по данным наших измерений, на жесткость кузова склейка практически не повлияла! Пользу от применения клеев мы видим в другом. Судя по первым испытаниям клееных соединений на вибростендах, усталостная прочность таких кузовов будет на порядок выше.
Интересно, что на Дмитровском полигоне и на ГАЗе пользуются немного иной методикой измерения жесткости кузова на автомобиле в сборе, позаимствованной у фирмы FIAT. Например, дмитровский стенд похож на вазовский Schenck, но для вывешивания автомобиля там поднимают только одно переднее колесо, а не два по диагонали. К тому же автомобиль испытывают не пустым, а загружают балластом до полной массы. Разница вроде невелика, а на результат повлиять может.
Кстати, мы настолько заинтересовались нюансами измерения жесткости кузовов, что задумали провести собственные испытания. Проверим обе методики, изучим мнения инженеров зарубежных фирм. Тогда и узнаем, влияет ли на жесткость кузова перемычка между опорами передних стоек или нет...
Л. ГОЛОВАНОВ
Фото АвтоВАЗа
и из архива
А. Воскресенского
Результаты измерений жесткости кузовов в ОДК АвтоВАЗа
(стенд фирмы Sсhenck, автомобиль в сборе, открыты двери, капот и крышка багажника)
Автомобили ВАЗ
Автомобиль Тип кузова Жесткость,
Нм/град.
ВАЗ-1111Э Ока 3-дверный хэтчбек 7000
ВАЗ-21043 универсал 6300
ВАЗ-2105 седан 7300
ВАЗ-2106 седан 6500
ВАЗ-2107 седан 7200
ВАЗ-21083 3-дверный хэтчбек 8200
ВАЗ-21093 5-дверный хэтчбек 6800
ВАЗ-21099 седан 5500
ВАЗ-2115 седан 5500
ВАЗ-2110 седан 8000
ВАЗ-21102 седан 8400
ВАЗ-2111 универсал 7400
ВАЗ-2112 5-дверный хэтчбек 8100
ВАЗ-21106 седан 12200
ВАЗ-21106* 2-дверный седан 51800
ВАЗ-21108 Премьер** седан 10500
ВАЗ-21109 Консул** лимузин 14300
ВАЗ-21213 Нива 3-дверный хэтчбек 8900
ВАЗ-2131 Нива 5-дверный хэтчбек 7400
ВАЗ-2123 новая Нива 5-дверный хэтчбек 12000
ВАЗ-2120 Надежда 4-дверный минивэн 10000
* Автомобиль заводского гонщика Александра Никоненко, подготовленный для чемпионата России 2000 года по шоссейно-кольцевым гонкам.
** Модификации седана ВАЗ-2110 с удлиненной базой.