Глава 3. Тяговое усилие и возможности его увеличения
От автора
Появлению на свет этой книги я в первую очередь обязан моему хорошему другу, автомобильному журналисту Константину Сорокину. Это именно он сподвиг меня на обобщение и систематизацию опыта управления "Нивой" в различных дорожных условиях.
Огромное спасибо за помощь водителям и инженерам бюро доводки автомобилей повышенной проходимости УДИДА НТЦ, а особенно Вадиму Котлярову, ныне уже бывшему инженеру-испытателю ВАЗа, одному из специалистов, которые в свое время учили ездить "Ниву".
Систематизировать эти материалы я начал давно, когда "двести тринадцатая" машина еще только делала свои первые шаги, удлиненных версий 2131 и 21218 не было и в помине, а под именем "Нива" подразумевался автомобиль ВАЗ-2121. Однако за время работы утекло немало воды, и это дало возможность учесть особенности модификаций более поздних выпусков с моторами 21213 (карбюраторная версия), 21214 (моновпрыск) и 21215 (дизельный вариант).
Впрочем, эта книга не замыкается только на владельцах "Нив". Думаю, здесь могут найти много интересного для себя и водители любых, подчеркиваю, любых внедорожников. Возможно, что отдельные моменты окажутся полезными и для владельцев легковых полноприводных автомобилей, и даже не только полноприводных.
Глава 1. Полный привод
Прежде чем начать разговор об особенностях управления "Нивы", давайте попробуем разобраться в том, что такое полный привод и зачем он нужен. Чем отличается эта машина от "Жигулей" и "Самар" и что эти отличия ей дают?
Для этого придется познакомиться с теорией автомобиля. За счет чего он движется?
С одной стороны, потенциальные возможности движения определяет СИЛА ТЯГИ, которая обуславливается крутящим моментом двигателя, преобразованным трансмиссией. Кроме этого на автомобиль действуют силы сопротивления движению. Для того чтобы машина двигалась, сила тяги должна быть не меньше "сопротивляющихся" сил. Правда, чтобы стронуть автомобиль с места, тяги должно быть больше них.
С другой стороны, сила тяги реализуется через ведущие колеса автомобиля и ограничивается СИЛОЙ СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕС ДОРОГОЙ.
Если силы тяги не хватит, чтобы преодолеть препятствие, то двигатель остановится ("заглохнет"), а если она превысит силу сцепления, то колеса начнут проскальзывать ("буксовать"). И в том, и в другом случае автомобиль дальше двигаться не сможет.
Сила сцепления колес с дорогой определяется весом, приходящимся на ведущие колеса (через которые реализуется сила тяги) умноженным на величину коэффициента сцепления колес с дорогой. Чем более скользкое покрытие, тем меньше коэффициент сцепления. Например, на сухом асфальте он равен 0,8, а на льду - 0,1. Это значит, что реализуемая сила тяги на льду в 8 раз меньше, чем на асфальте! Вот почему на льду возникают проблемы с троганием, как впрочем, и с торможением.
У автомобиля с колесной формулой '4x2" (всего колес 4, а ведущих - 2) вес, приходящийся на ведущие колеса, составляет от 40% до 60% общей массы автомобиля. А у его аналога с колесной формулой "4x4" на ведущие (читай: "все") колеса приходится 100% веса. Это и позволяет автомобилю с приводом на все колеса более полно реализовывать свои потенциальные возможности.
Глава 2. "Три кита" постоянного полного привода Нивы
Давайте посмотрим, насколько "Нива" приспособлена к возможностям движения вне дорог, насколько она по своим конструктивным особенностям является вездеходом.
У "Нивы" ПОСТОЯННЫЙ ПРИВОД ВСЕХ КОЛЕС или, как это называют специалисты, постоянный полный привод. Это значит, что крутящий момент от двигателя постоянно подводится и к передней, и к задней оси.
Почему передний "мост" неотключаем? Такой вопрос задают многие автолюбители. Концепция постоянного привода "Нивы" основана на "трех китах".
"Кит первый" - ПРОХОДИМОСТЬ. Девиз - "Постоянная готовность к преодолению препятствий!" Водителю нет необходимости, как на УАЗе или ЛуАЗе, думать и гадать надо ли подключать второй "мост" и когда его выключить.
"НИВА" ВСЕГДА ГОТОВА К ПРЕОДОЛЕНИЮ ПРЕПЯТСТВИЙ.
"Кит" второй - УПРАВЛЯЕМОСТЬ. Девиз - "Долой неожиданности!" Дело в том, что в скользком повороте для автомобиля с задними ведущими колесами критическая ситуация - занос задней оси, а для переднеприводных - снос передней. Эти различные явления требуют принципиально разных приемов по их предупреждению и устранению.
Как правило, грамотные водители владеют такими приемами, но для автомобилей одного типа (заднеприводного либо переднеприводного). Но попробуйте после длительной езды по зимним дорогам, например на ВАЗ-2105, пересесть на ВАЗ-2108 или наоборот. Как говорится, почувствуйте разницу...
Полноприводный автомобиль с отключенной ведущей передней осью по характеру оказывается заднеприводным. Критическое явление управляемости здесь, как правило, занос (снос передка на заднеприводных автомобилях может возникать в очень редких случаях). Когда возникает необходимость проехать грязный участок, водитель подключает крутящий момент к передней оси и вдруг в повороте вместо ожидаемого привычного заноса задней оси совершенно неожиданно сталкивается с незнакомым явлением - сносом передка. Нет необходимости доказывать, что реакции автомобиля, неожиданные для водителя, могут привести к непоправимым последствиям.
У автомобиля с постоянным полным приводом возможен как занос, так и снос. Соотношение вероятности их возникновения непостоянно, так как определяется характеристиками управляемости, которые, в свою очередь, зависят от режима движения, коэффициента сцепления дорожного покрытия, загрузки автомобиля, состояния шин, давления в них и многих других факторов. Тем не менее водитель автомобиля с неотключаемым полным приводом обычно знаком и с первым, и со вторым явлением. Лучше уж иметь постоянный привод на обе оси.
"НИВА" НЕ МЕНЯЕТ ХАРАКТЕРА УПРАВЛЯЕМОСТИ.
"Кит" третий - ВОЗМОЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА. Девиз - "Максимальное использование серийных деталей (2101-2106)". Задний мост и его редуктор, примененный в переднем - от легкового автомобиля ВАЗ 2101-06. Полная масса "Нивы" заметно больше (1600 кг), чем самого тяжелого из "Жигулей"-2106 (1450кг.) К тому же суммарное передаточное число трансмиссии только на первой передаче на 20% больше. На столько же выше и величина крутящего момента, который передается на редукторы и полуоси. Распределение момента между двумя осями позволяет снизить нагрузки на эти узлы и детали. Поэтому совершенно не правы те владельцы "Нив", которые "экономят", сняв один из карданных валов. Эксплуатация "Нивы" в "моноприводном" варианте приводит к интенсивному износу и быстрому выходу из строя деталей трансмиссии - от шарниров карданного вала до полуосей.
В ТРАНСМИССИИ "НИВЫ" ПРИМЕНЯЮТСЯ ДЕТАЛИ ОТ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ.
Чтобы избежать паразитических моментов при движении по твердым дорогам (ведь на поворотах и при переезде неровностей все четыре колеса проходят разные пути и соответственно имеют разные скорости вращения), между осями имеется дифференциал. Он аналогичен тем, что находятся между полуосями, и выполняет те же функции - дает возможность вращаться с различными скоростями (не прерывая передачи крутящего момента) деталями, между которыми он находится. А так как он находится между осями, то и называется МЕЖОСЕВЫМ. Расположен межосевой дифференциал в раздаточной коробке.
В то время, когда рождалась "Нива", постоянный полный привод имел только автомобиль "Range Rover". Сегодня такой (не отключаемый) вид привода можно встретить на всех известных джипах: Land Rover - "Defender" и "Discovery"; Range Rover; Jeep - "Cherokee" и "Grand Cherokee"; Mercedes G с индексом "463"; Mitsubishi Pajero; Toyota Land Cruiser серий "80", "90" и "100"; Daihatsu Feroza в модификации "Full Time 4WD" и т.п.
Однако, прежде чем закончить эту главу, я должен сделать небольшое, но очень важное отступление.
"Нива" по своей сути является вездеходом примерно на 25, максимум на 30 процентов. Она, несмотря на свои выдающиеся способности в проходимости, рассчитана на эксплуатацию по твердым дорогам. И поэтому ни в коем случае не следует ее эксплуатировать вне дорог "безвылазно", она этого просто не выдержит.
Глава 3. Тяговое усилие и возможности его увеличения
Для того чтобы избавиться от известного недостатка межосевого дифференциала (когда при ощутимой разнице в коэффициенте сцепления дорожного покрытия буксует та ось, колеса которой находятся на более скользком покрытии, а на колеса, стоящие, например, на твердом грунте, крутящий момент не передается), существует РЕЖИМ БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА. Крутящий момент при этом распределяется между осями поровну (50:50), так как между ними вводится жесткая связь. Такой режим допустимо использовать только В ПРЕДЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ:
- скользкий подъем (передние колеса разгружены);
- сильно пересеченная местность, когда вероятно вывешивание одного из колес;
- трогание с места при условии, что колеса одной из осей находятся на покрытии с более низким коэффициентом сцепления, чем другого.
От Ведущего FAQ. В рассуждениях о моменте при включенной блокировке и без нее у Сергея Мишина серьезная ошибка. Незаблокированный симметричный дифференциал делит крутящий момент ровно пополам - 50/50. При этом не имеет значения: стоит колесо или вращается. При включении блокировки момент передается в сторону наибольшего сопротивления, а поровну распределяется движение, т. е. вращение. Подробно этот вопрос рассмотрен в статье Привод Нивы.
Поэтому не следует использовать блокировку дифференциала при движении по сухим твердым дорогам. Помните, что это средство повышения проходимости. При наличии жесткой связи между осями на твердой сухой дороге будет происходить интенсивный износ шин и деталей трансмиссии. Тем, кто сомневается в сказанном, рекомендую провести эксперимент. Выверните у "Нивы" передние колеса до упора в любую сторону и попробуйте прокатить ее руками по асфальтированной площадке (на нейтрали в коробке передач) сначала с выключенной блокировкой, а затем с включенной. Во втором случае вам не удастся сделать и четверти круга.
Возможны случаи, когда даже на первой передаче силы тяги не хватает. Это может быть на крутом подъеме (как правило, сегодняшние автомобили повышенной проходимости способны преодолеть подъемы с уклонами от 30 до 45 градусов), при движении в вязких, сыпучих грунтах. Например, при движении по сухому песку требуется приложить силы в 20 (!) раз больше, чем на ровном асфальте. Для того чтобы обеспечить возможность движения ) в таких условиях, в дополнение к основной коробке передач на "Ниве" как и на всех автомобилях повышенной проходимости, применяют раздаточную коробку (далее в тексте - РК).
Это, по сути, дополнительная двухступенчатая коробка передач, поставленная последовательно с основной. Использование РК дает возможность "удвоить" ряд коробки передач. Передаточные числа РК "Нивы": 1.20 - повышенная передача и 2,13 - пониженная. В итоге вместе с коробкой передач которая сегодня выпускается с рядом передаточных чисел 2107, суммарные передаточные числа: с "верхним" рядом РК: 4,40 - 2,52 -1,63 -1,20 - 0,98; с "нижним" рядом: 7,82 - 4,47 - 2,90 - 2,13 - 1,75. Практически это суммарный ряд из девяти передач, так как "первая верхняя" (4,40) почти равна "второй нижней" (4,47).
Грамотное использование водителем "Нивы" всей гаммы передач позволяет подобрать наиболее подходящую для конкретных дорожных условий. Например, если 1-й "верхней" "много", а 2-й такой же "мало", то следует включить 3-ю или 4-ю "нижнюю", которые находятся между ними.
Как правило, необходимость использования "нижнего" ряда РК возникает при нехватке крутящего момента на первой передаче "верхнего" ряда, когда двигатель "задыхается" и автомобиль "не едет". Такое может случиться при движении в песке, снегу, глубокой грязи, на крутых подъемах.
Но кроме этого, целесообразно применение "нижнего" ряда РК в некоторых условиях, позволяющее облегчить жизнь вашего автомобиля даже на сухих твердых дорогах. Это буксировка машины или тяжелого прицепа, начало движения на холодном автомобиле в зимнее время (последнее возможно даже на непрогретом двигателе) и даже просто маневрирование в стесненных местах, где требуется движение с очень маленькой скоростью.
