Стабилизация управляемых колес

Управление машиной значительно облегчается, если управляемые колеса обладают хорошей курсовой стабилизацией, то есть способностью сохранять (само устанавливаться) нейтральное положение, соответствующее прямолинейному движению, и возвращаться к нему после отклонения. Благодаря стабилизации уменьшаются колебания управляемых колес и нагрузки, действующие на рулевое управление. Стабилизации управляемых колес способствуют следующие три фактора:

1. боковой наклон шкворней поворотных цапф (весовая стабилизация);

2. продольный наклон шкворней поворотных цапф (скоростная стабилизация);

При боковом наклоне шкворней поворотных цапф (рис.15) всякое отклонение управляемых колес вызывает некоторый подъем передней оси. Будучи выведенным из нейтрального положения, колесо стремиться само установиться, то есть занять исходное (нейтральное) положение под действием веса части автомобиля (отсюда и появление термина «весовая стабилизация»), приходящегося на переднюю ось, что способствует сохранению положения управляемых колес, соответствующего прямолинейному движению автомобиля.

При повороте колеса стабилизирующий момент, вызванный наклоном шкворней поворотных цапф, будет противодействовать повороту и потребует некоторого увеличения усилия на рулевом колесе. Величина бокового наклона шкворней поворотных цапф для современных автомобилей варьируется в пределах 0…8⁰. Например, для автомобилей «Волга» и М-2140 угол наклона шкворней составляет 6⁰, для грузового автомобиля ГАЗ-51 – 8⁰.

α Рис. 15. Схема весовой стабилизации управляемого

колеса за счет поперечного наклона

шкворня.

При продольном наклоне шкворня (рис.16) кинематика управляемого колеса аналогична рояльному колесу.

γ

v Рис. 16. Схема скоростной стабилизации управляемого

колеса за счет наклона шкворня в

продольной плоскости.

r_к

а R_z

При движении автомобиля на повороте возникает момент от боковой силы R_z, который всегда стремиться вернуть его в нейтральное положение:М_стаб. = R_zа=R_zr_кsinγ(скоростная стабилизация).

Угол продольного наклона шкворней поворотных цапф γобычно не превышает 2,5⁰, а для многих современных автомобилей равен 0.

Развал и сходимость управляемых колес автомобиля

Сами колеса машин также имеют установочные углы, называемые углами развала β и схода.

Угол развалаβпереднего управляемого колеса предназначен:

1. предотвратить возможность обратного наклона колеса под действием весовой нагрузки за счет выборки зазоров и деформаций в деталях передней оси и передней подвески;

2. создать осевую составляющую от силы веса для удержания колеса на оси поворотной цапфы (поджатие колеса к опорному коническому подшипнику);

3. снизить нагрузку в рулевом приводе и уменьшить усилие на рулевом колесе за счет уменьшения плеча с₁(рис.17-а).

Угол развала βуправляемых колес для современных автомобилей не превышает 1,5…4⁰(рис.17-а). Однако наклон колеса к поверхности качения вызывает боковой увод его в сторону наклона (по аналогии качения детского обруча): левый наклон вызывает увод налево, правый наклон – направо. При этом происходит частичное проскальзывание наклоненных к вертикальной плоскости колес, сила сопротивления качению увеличивается, а износ шин возрастает.

Наличие угла схода(сходимость колес в горизонтальной плоскости) снижает напряжения в зоне контакта колес с опорной поверхностью, вызванные развалом. Наличие угла сходимости колес вызывает их качение с боковым уводом, причем угол увода равен углу сходимости.

Рис.17. Развал (а) и схождение (б) управляемых колес.

Установлено, что наименьшие напряжения в зоне контакта шины с опорной поверхностью будут иметь место в том случае, если угол сходимости составляет 0,15…0,20 от угла развала. Для современных автомобилей степень сходимости управляемых колес оценивается разностью расстояний сзади Ви впередиАколес по отношению к направлению вектора скоростиvдвижения автомобиля (рис.17-б):В – А= 1…4мм.

Автомобиль, имеющий хорошую стабилизацию управляемых колес, автоматически сохраняет прямолинейное движение в заданном направлении без затраты усилий со стороны водителя. Отклонение колес от нейтрального положения, вызванное дорожными неровностями, у этих автомобилей быстро гасятся в результате автоматического возвращения колес к нейтральному положению.

Предусмотренные для каждой конструкции углы установки шкворней и колес должны строго выдерживаться, иначе неизбежно ухудшение управляемости и повышенный износ шин.

Контрольные вопросы.

1. Что такое коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью? От чего он зависит и что определяет?

2. Как зависят опорно-сцепные свойства автомобиля от характера распределения его веса по осям?

3. Как влияют конструктивные параметры шины на проходимость автомобиля?

4. Что такое опорно-сцепная проходимость автомобиля? Перечислите параметры, её определяющие.

5. Что такое профильная проходимость автомобиля? Перечислите параметры, её определяющие.