Эффект шимми что это такое
Шимми, мать его… часть первая.
Вобблинг, шимми (англ. wobbling, wobble, «шимми», в народе — расколбас) — эффект возникновения автоколебаний в системах управления транспортных машин, возникающий на больших скоростях и приводящий к потере контакта с опорой и/или к разрушению конструкции. Название «шимми», принятое в отечественной литературе, происходит от популярного в начале XX в. танца, для которого характерно быстрое покачивание плечами вправо-влево. Частота и амплитуда колебаний в каждом конкретном случае зависят от конкретных характеристик элементов конструкции.
Кусочек Вики, для тех, кто как и я думал, что Шимми — это что-то между Джимми-Джимми-ача-ача и Мишки Гамми
Одолела меня данная зараза. Возникла пару недель назад перед переобувкой с лета на зиму. Думал решится балансировкой колес, а вот фигушки…
На 80 км\ч руль вырывало из рук.
Сделал еще раз балансир, по гарантии и заменил разбитые в хлам нижние сайлентблоки амортизаторов. Рузультат: стало лучше, но скорее «а вот фигушки…»
Вывесил колеса передние, подергал, постучал. Чутка люфт на межколесной тяге и легкое отжатие сайлентблоков лыж присутствует все таки. Вертикального люфта на шкворневых подшипниках не нащупал…
Хочу отметить, что демпфера у меня нет уже два года и проблем не было.
Есть идеи?
Пока поменяю шаровые на межколеске, дальше будет видно. Если не пройдет, на панаре сменю сайленты, затем на лыжах…
Борьба с дядькой Шимми
В предыдущем посте рассказывалось о проделанной работе, которая привела к появлению эффекта Шимми.
Кратко: изменен угол кастора до 8 градусов, заменены заводские шкворни с углепластиковыми втулками на «подшипниковые». В результате на фоне ультра-легкого руля и опупенской управляемости получили злостный расколбас на скорости 90 км/ч.
Что сделано было далее.
1. На всякий случай еще раз проверил балансировку колес. Колеса — 275/65 на родном 7-дюймовом диске R18 возможно не самое лучшее сочетание. На двух колесах поменяли положение шины на диске, и добились (надеюсь!) идеальной балансировки. Самые лучшие колеса были поставлены на передок, естественно.
2. Поскольку эффект Шимми это прежде всего резонансное явление в подвеске, следует идти по пути исключения любых люфтов в ней и созданию дополнительной жесткости и узлов, могущих оказать хоть какое-то трение.
Сразу же были выкинуты родные уазовские необслуживаемые наконечники, поскольку небольшой люфт был выявлен с помощью ломика (покачивание вверх-вниз рулевой тяги и стабилизатора). Заменили все четыре. Вместо них поставлены наконечники АДС обслуживаемые. В свое время камрад Полевоз на дружественном форуме рекомендовал проблему эффекта Шимми решать путем затягивания до усрачки рулевых наконечников. ОК, поставили, затянули (не до усрачки, но затянули). Проверка с помощью ломика люфты не выявила. Поехал на кольцевую на тест драйв.
Ну что можно сказать, Полевоз был прав. Затяжка наконечников реально помогает. И если дядька Шимми не ушел, то уже стало можно ездить. То бишь при прохождении отметки 90 км/ч наблюдается биение в руль (не жуткий расколбас, а именно биение). Биение более сильное при торможении. Вернулся на базу. После тест-драйва кстати, наконечники потребовали дополнительной затяжки!
3. Покурили, почесали репу и поставили рулевой демпфер в качестве узла, создающего доп.жесткость. Не забойный по деньгам демпфер Ранчо и пр. по 8.10 килорублей, а обычный штатный от мерседеса (артикул не знаю, знаю, что все его ставят) стоимостью чуть более тыщи.
Стало лучше процентов на 3…5)))
Кое-какие выводы по результату проделанной работы, рассуждений (все имхо, конечно):
1. Демпфер не решает проблему Шимми. Это все равно что пить анальгин при фимозе головного мозга. Башка болеть немного перестает, но болячка не лечится. С демпфером комфортней — руль становится более ватным и привычным (кому как), без него как-то уж очень чувствительно и слишком легко.
2. Могу предположить, что условия для появления Шимми есть на всех уазах. Шкворни на подшипниках не являются причиной появления Шимми, а только позволяют ему вылезти во всей красе из-за практически нулевого трения в шкворневом узле. На заводе об этом знают (наверное), и ставят углепластиковые безсмазочные втулки, которые создают неебической трение, исключающее проявление Шимми. При этом рулевые наконечники могут быть в говно разболтаны, Шимми на стоке не будет.
3. Следствие из п.2 — установка бронзы от ваксойла это не решение проблемы Шимми, вернее не слишком рациональное решение — не стоит рубить больную руку и пришивать новую, нужно искать далее люфты и думать, хотя бы ради затраченных денежных средств.
4. Управление на подшипниковых шкворнях очень и очень комфортное. Риск получить Шимми и ковыряться с его выявлением стоит того. Кто не хочет рисковать — ставим бронзу от Ваксойла.
Что будем делать далее:
— пока ничего. Ездить можно с относительным комфортом. Через 500 км нужно планово подтянуть подшипники, может быть наконечники. Может быть, поставим другие колеса (есть мысль что большие колеса не смотря на балансировку косвенно как-то влияют на появление Шимми). О результатах доложу.
Что не нужно было делать:
— менять угол кастора вместе со шкворнями. Нужно было вначале поставить подшипники, поездить и понять — следует ли менять кастор и только потом менять. Ну что поделать, поторопились.
ЗЫ: фотки паршивые, ну что поделать. жаль нет возможности выложить коротки видео, демонстрирующее выявление люфта в наконечниках с помощью ломика.
Рулевой демпфер как причина возникновения шимми
Приветствую всех любителей тяжёлого металла в своём блоге. Как не сложно догадаться, речь сегодня пойдёт о развенчании очередного мифа из жизни джиперов, а именно об одной из причин возникновения резонансных колебаний в передней подвеске. Более известны эти колебания под названием «шимми», мотоциклисты знают это явление под именем «вобблинг». О шимми уже писано-переписано, просторы интернетов завалены криками о помощи и громадным количеством обсуждений и советов. И одним из самых популярных и, на мой взгляд, ошибочных советов является замена рулевого демпфера.
Я не хочу сказать, что менять рулевой демпфер всегда неправильно. Но рулевой демпфер на то и рулевой, что он гасит не все колебания подвески, а лишь то, что возникает между рулевыми тягами и мостом. Погасить колебания всего моста в сборе он в принципе не в состоянии. Я хочу внести ясность в то, как это обычно «диагностируется». Сидят на форуме чувачки, делятся друг с другом информацией в стиле «всё поменяли, ничего не поменялось». Или клиенты встречаются на СТО, и один другому говорит (реальный пример из моей практики): «Это демпфер, точно тебе говорю». Само собой разумеется, что никто ничего (за исключением, в лучшем случае, владельца) своими культяпками не щупал, в глаза не видел, не шатал и не пробовал. Но советы дают. Конечно же, зачем вникать в устройство подвески, вникать в предназначение каждой её отдельной части, узла, если можно просто принять волшебную пилюлю и, словно в рекламе — все симптомы снимет как рукой. Ну так правильно, симптомы и снимет. А болезнь останется. И нового рулевого демпфера хватит на месяц-другой. А затем — снова визит к врачу.
В передней подвеске предостаточно узлов, которые могут оказаться причиной возникновения шимми. К примеру, рулевой наконечник может выглядеть нормальным, даже пыльник у него может быть в порядке, но нужно уметь правильно шатать машину для диагностики, чтобы понять, что тут что-то не так:
По американской статистике, которая так же подтверждается и моими личными наблюдениями, самой распространённой причиной возникновения колебаний переднего моста является выход из строя тяги панара:
Что интересно: по моим личным наблюдениям за тремя кузовами — Чероки XJ, Гранд ZJ и Гранд WJ — чаще всего шимми посещает именно владельцев WJ, в котором панара выполнена с двумя сайлентблоками, к чему так стремятся многие владельцы XJ и ZJ. Ненавистный шаровый наконечник панары кирпичей и зеток хоть и подвержен излому, тем не менее, очевидно, позволяет панаре выполнять свои функции при некотором продольном смещении моста относительно кузова, что неизбежно при работе продольных рычагов. При этом, почему-то, на кирпичах шимми я вообще встречал в единичных случаях, хотя конструктивных различий у них с зетками по передней подвеске по сути и нет.
На втором месте по американской статистике возникновения шимми — дефекты кузова, в основном различные трещины. Чаще всего лопаются места крепления домика панары на лонжероне:
При этом домик параны на кирпичах и зетках прикручивается болтами, а на вжиках он приварен на заводе, так что, по идее, должен быть более выносливым. Лонжерон в месте крепления домика панары принимает на себя все ударные нагрузки от панары, и не удивительно, что он может устать. Примерно в этом же месте крепится рулевой редуктор, который тоже воспринимает удары, ведь рулевые тяги связаны с поворотными кулаками, которые так же крепятся к мосту, который и резонирует во время шимми. Но рулевые тяги образуют более сложную геометрическую систему, чем тяга панара, плюс к этому при толчке моста рулевой редуктор способен поглотить значительную часть энергии удара, превратив её в движения руля. А вот кузов может гасить удары только сам в себя.
Вот с этого и следует начинать диагностику подвески на мостовых машинах, а не с бездумной замены рулевых демпферов. Но абсолютно списывать со счетов этого малыша нельзя. Кстати, хоть внешне рулевой демпфер напоминает амортизатор подвески, конструкция у них разная, и они не взаимозаменяемы. Но общие черты в работе у них есть, ведь есть у них, помимо различий в конструкции, и сходства. Например, и в амортизаторе, и в демпфере рабочий шток должен быть гладким и двигаться без провалов и рывков. Как только такие рывки возникают в амортизаторе, это может повлечь за собой плохой контакт колеса с поверхностью. А вот провалы в демпфере приводят к тому, что в подвеске элементы перестают двигаться плавно, и вот как раз в момент срыва из плавного движения в рывок может возникнуть резонанс, т.е. шимми. Чтобы не быть голословным, предлагаю посмотреть специально подготовленное для этого видео, в котором я демонстрирую неправильную работу демпфера. Как говорится, на пальцах это не описать — такое нужно только видеть:
Автомобилистов научили бороться со «смертельной дрожью» пикапов
Одна из горячих тем среди владельцев пикапов – так называемая «смертельная дрожь» рулевого колеса. Она возникает при езде на полном приводе и чаще всего проявляется на автомобилях с зависимой подвеской и двумя неразрезными мостами. Основные причины характерной болезни пикапов и способы их устранения назвали эксперты Four Wheeler.
«Смертельная дрожь» или, по-научному, эффект шимми – серьезная проблема владельца дизельного пикапа. Все начинается с небольшой вибрации на рулевом колесе, но проходит несколько секунд, и оно буквально вырывается из рук, а водитель с трудом пытается не уехать в кювет. Если у вашего пикапа есть такое свойство, вы его не спутаете ни с чем. Эффект шимми проявляется как серия внезапных и нередко сильных ударов в передней подвеске, которые возникают из-за неразрезного переднего моста. При независимой передней подвеске это проявляется намного реже.
Когда возникает эффект шимми, дрожь руля усиливается или уменьшается с изменением скорости. В зависимости от интенсивности, она передается всему кузову. В такой ситуации нужно отпустить педаль газа, чтобы автомобиль замедлился до прекращения вибрации. Затем стоит немедленно отправиться в сервис, где смогут диагностировать и устранить причину этой неисправности. Даже один случай «смертельной дрожи» способен вызвать опасные и необратимые повреждения в подвеске или рулевом управлении.
Важно понимать, что не существует какой-то одной причины этого эффекта. Скорее, любое сочетание таких причин, как несбалансированные колеса, ослабленные болты, изношенные втулки и даже неправильное давление в шинах, может привести к возникновению таких вибраций. Ликвидация «смертельной дрожи» – это нередко длительный и скрупулезный процесс исключения возможных причин. Первое правило – проверить элементарные вещи. Обратите внимание на давление в шинах, неравномерный износ протектора или люфт в рулевом управлении. Заберитесь под машину и посмотрите на затянутые болты, свежую ржавчину или разбитые отверстия крепления, уделяя особое внимание кронштейнам поперечной штанги. Вот одиннадцать самых распространенных причин эффекта шимми.
1. Неправильное давление шин. Недостаточное и чрезмерное давление в равной степени может привести к возникновению вибрации. Правильные значения давления указаны на наклейке в дверном проеме или на стойке кузова.
2. Балансировка колес. Когда вы в последний раз делали балансировку? Тогда, когда меняли шины? В процессе эксплуатации и износа все показатели меняются, так что балансировку необходимо производить регулярно.
3. Регулировка установки колес. Еще одна обычная причина. При интенсивной эксплуатации крепления ослабляются, все элементы изнашиваются или даже ломаются. Нередко неправильный дорожный просвет также вызывает все эти проблемы: наборы для завышения или занижения машины изменяют заводские настройки и нужно правильно отрегулировать установку колес, чтобы биение прекратилось.
4. Поперечная штанга. Очень часто «смертельная дрожь» возникает на поперечной штанге. Ее назначение – удерживать передний мост, но поскольку она одним концом прикреплена к раме, а другим к мосту, она подвергается серьезным нагрузкам при езде. И если любая из ее деталей выходит из строя – болты, втулки, сварка кронштейнов или крепежные отверстия – она начинает вибрировать и создавать колебания, которые в один прекрасный момент превращаются в «смертельную дрожь». При установке набора для лифта подвески нелишне поставить регулируемую или специально доработанную рулевую тягу.
5. Рулевая тяга. Она соединяет поворотные кулаки и передает движение с продольной рулевой тяги на колеса. Большие колеса с шинами для бездорожья повышают нагрузку на заводскую тягу, а изношенная тяга приводит ко всем признакам «смертельной дрожи» – вибрации на рулевом колесе, вибрации на шасси и рысканью. Если вы часто ездите по бездорожью, замените стандартную тягу на модификацию для тяжелых условий эксплуатации.
6. Шаровые шарниры. Одни из самых уязвимых компонентов любой подвески. Они не просто связывают рулевое управление с подвеской, но и несут огромные нагрузки при ежедневной эксплуатации. Износ шаровых приводит к возникновению люфта, и, как следствие, вибрации. Нештатные диски и колеса большего диаметра еще больше загружают шаровые шарниры. Рекомендуется заменить заводские детали на специальные разборные модели для тяжелых условий эксплуатации. Они недешевы, но избавят вас от многих неприятностей на дороге. Чтобы проверить, изношены ли шаровые, поднимите один угол автомобиля, возьмитесь за колесо руками в положении «на шесть» и «на двенадцать» и покачайте его на себя и от себя. Никакого люфта быть не должно.
7. Демпфер (стабилизатор) рулевого управления подавляет нежелательные вторичные вибрации, способные привести к «смертельной дрожи». Это не идеальное решение, тем не менее, демпфер – важная часть рулевого управления, которую необходимо регулярно проверять. При покупке обратите внимание на то, что это должен быть именно демфер рулевого управления, а не просто буфер или амортизатор. Последние предназначены для вертикальной установки и при горизонтальном монтаже они могут испытывать перегрузки. Избегайте и демпферов, заполненных азотом, поскольку они могут перекосить кузов на одну сторону.
8. Рычаги управления или рессоры. Все штатные детали подвески, включая резиновые втулки, полиуретановые или сферические подшипники должны регулярно проверяться на предмет износа или повреждения, потому что они могут вызывать чрезмерный люфт в рычагах управления или рессорах. Ищите ослабленные болты и разбитые отверстия крепления. На пикапах с рессорной передней подвеской уделяйте особое внимание ослабленным или поврежденным U-образным зажимам, поскольку из-за них мост может свободно перемещаться под шасси.
9. Подшипники колес способны выдерживать массу автомобиля и при этом дают возможность колесам беспрепятственно вращаться. Однозначные признаки износа подшипников: колесо люфтит во всех направлениях, вибрация, скрежет или даже вой. На более старых автомобилях с обслуживаемыми подшипниками традиционной конструкции важно, чтобы они регулярно смазывались и правильно настраивались. На современных машинах с блок-подшипниками их нужно периодически проверять и заменять при износе. Чтобы проверить, изношены ли подшипники, поднимите один угол автомобиля, возьмитесь за колесо руками в положении «на три» и «на девять» и покачайте его на себя и от себя. Никакого свободного хода, не связанного с рулевым управлением, быть не должно.
10. Коробка рулевого механизма. Если все перечисленные выше обычные причины возникновения «смертельной дрожи» не помогли с ней справиться, возможно, дело в самом рулевом механизме. Изношенные части могут вызывать люфт, а погнутая или искривленная рулевая рейка повышает усилие на рулевом колесе и ограничивает диапазон движения, что, в свою очередь, увеличивает радиус поворота. Во многих рулевых коробках предусмотрена регулировка для уменьшения люфта между шестерней и рейкой.
11. Независимая передняя подвеска. Как вы заметили, все, что мы обсуждали выше, касается преимущественно автомобилей с зависимой передней подвеской. Как правило, «смертельная дрожь» поражает именно такие машины, что делает классические Ram и пикапы от Ford более уязвимыми, чем современные модели от GM. Это происходит из-за того, что в системе с неразрезным мостом оба колеса жестко закреплены на одной оси, в то время как в независимой подвеске вращающиеся массы изолированы друг от друга. Тем не менее, пикапы с независимой передней подвеской также могут быть подвержены эффекту шимми.
Если ваша машина с независимой передней подвеской и вы столкнулись со «смертельной дрожью», поищите причину по той же методике, что и для пикапов с зависимой передней подвеской: давление в шинах, балансировка, все регулировки, штанга, тяги, шарниры, демпферы, шаровые опоры и подшипники.
Вобблинг
4-10Гц) переднего колеса мотоцикла, велосипеда или шасси самолета относительно курсового направления. Другое название — «шимми» — происходит от популярного в начале XX в. танца, для которого характерно быстрое покачивание плечами вправо-влево.
Вобблинг опасен тем, что возникает только на больших скоростях движения. Он требует немедленных действий от водителя и даже они не гарантируют успех. Самые опытные гонщики могут попасть в такую ситуацию, что регулярно наблюдается в соревнованиях на трассах шоссейно-кольцевых мотогонок. В авиации были случаи разрыва колёс и излома стоек шасси.
Подробней в контексте управления мотоциклом.
Вобблинг — это явление, когда рулевое колесо после отрыва от дорожного покрытия приземляется уже под некоторым углом относительно курса движения мотоцикла. При этом, в результате наклона вилки, возникает импульс, толкающий руль в противоположную отклонению сторону, что на относительно малых скоростях способствует сохранению равновесия и направления движения. Но если скорость значительно превышает расчётную, то при определённой массе мотоцикла импульс получается достаточно сильным, чтобы руль отклонился дальше, чем курсовое направление. Следует учесть, что в момент получения импульса, толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии уходит в амортизатор и в раму, что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь, ведущая к нарастанию колебаний рулевого колеса относительно курса. Началом для такой реакции могут послужить: неровности дороги, состояние дорожного покрытия, качество протектора, динамика разгона и т. д.
Борьба с вобблингом
Способы пресечения шимми на самолётах ещё во время Великой Отечественной войны изучал М. В. Келдыш, за что в 1946 году получил Сталинскую премию.
С точки зрения ТАУ, шимми — это неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. — и действия водителя. Лучший способ бороться с вобблингом — не допускать его возникновения. Эффективна установка рулевого демпфера для компенсации колебаний. Крайне важны балансировка переднего колеса, качество покрышки, исправность вилки, правильно выбранная жёсткость амортизатора.
Возможности выхода из воблинга: на начальной стадии — открытие газа (ускорение), расслабление рук, перенос веса тела ближе к задней оси мотоцикла. В последующем (на «раскачке»): на прямых — резкий задний тормоз, на поворотах — общепринятой тактики не существует.