21. Углы развала и схождения управляемых колёс. Оптимальное соотношение между ними.

Колебания и стабилизация управляемых колес автомобиля связаны с углами их установки, т. е. с углами развала и схождения.

Угол развала γ (фиг. 119) создается для того, чтобы в случае износа поворотных цапф управляемые колеса не наклонились бы в обратную сторону, что при наличии их схождения приводит к повышенному износу шин. Кроме того, развал позволяет уменьшить плечо обкатки α не увеличивая поперечного наклона шкворня. В результате этого касательные силы в контакте шины, достигающие в случае торможения или ударов о неровности дороги весьма значительной величины, не создают больших поворачивающих моментов. Если эти моменты на правом и левом колесах одинаковы, то они только нагружают поворотные цапфы и рулевой привод, тогда как при их неравенстве автомобиль может отклониться от заданного направления движения.

Таким образом уменьшение плеча обкатки является желательным, тем более что при этом затрудняется возникновение угловых колебаний и снижается сила, необходимая для поворота рулевого колеса. Однако уменьшение этого плеча снижает стабилизирующий эффект и может увеличить усилие на рулевом колесе при повороте управляемых колес на месте. Поэтому для каждого автомобиля имеется некоторое оптимальное значение плеча обкатки, обеспечивающее выполнение противоречивых требований в отношении легкости управления, износа шин, а также стабилизации и колебаний управляемых колес .При наличии развала возникает поперечная сила, удерживающая колесо на его оси, Что также является положительные фактором. Однако при тех небольших углах развала, которые имеются в современных автомобилях, эта сила весьма незначительна

Фиг.119 Схема развала

управляемых колес

Для уменьшения элементарных боковых сил, действующих в контакте, управляемым колесам, установленным с развалом, придается схождение в горизонтальной плоскости, вследствие чего они катятся с уводом, угол которого δ равен половине угла схождения (фиг. 121). При этом возникают силы Yδ, перпендикулярные к плоскостям колес, и моменты Мδ = Уδbδ, стремящиеся повернуть их в сторону, противоположную схождению Общая напряженность в плоскости контакта, созданная развалом и схождением управляемых колес, определяется взаимодействием сил и моментов Xγ Yγ Yδ, Мγ и Мδ. Вследствие того, что боковые реакции Yγ и. Yδ направлены в противоположные стороны, их действие в зависимости от соотношения между углами развала и схождения в той или иной мере взаимно нейтрализуется.

На фиг. 122 показаны эпюры элементарных боковых реакций на колесо, полученные экспериментально при его качении с развалом и схождением; при этом давление воздуха в шине, вертикальная нагрузка на колесо и угол его развала не изменялись.

Фиг. 122. Эпюры элементарных бо-

ковых реакций при развале и раз-

фиг. 121. Схема схождения колес. личных углах схождения колес.

а угол схождения увеличивался По мере увеличения схождения от нуля (левая схема) эпюры элементарных поперечных сил в контакте уменьшаются, достигая минимума при некотором угле, после чего вновь начинают расти, но в другую сторону. Таким образом, каждому углу развала соответствует определенный оптимальный угол схождения, при котором напряженность в плоскости контакта будет наименьшей. Исследования показывают, что оптимальный угол схождения составляет в среднем 12—18% от угла развала, в зависимости от параметров шин.

Улучшение конструкции, материалов и технологии изготовления изнашивающихся деталей поворотных цапф современных автомобилей позволяет уменьшить развал, а следовательно, и схождение управляемых колес. Это уменьшение, наблюдающееся в последнее время, объясняется тем, что даже при оптимальном .соотношении между развалом и схождением колес сопротивление 'качению и износ шин, а также силы в рулевом приводе оказываются больше, чем в случае, когда эти углы равны нулю вследствие того, что не возникают реакция Хγ и моменты Мγ и Мδ.

При наличии зазоров в рулевой трапеции касательные и боковые реакции, а также удары, действующие на колеса, стремятся вызвать отрицательное их схождение. Во избежание этого управляемым колесам часто придается схождение несколько большее, чем это необходимо для компенсации влияния их развала. Кроме того, в начале поворота управляемых колес, установленных со схождением, из нейтрального .положения боковая реакция на внешнем из них быстро возрастает. Это усиливает

Общий стабилизирующий эффект при малых углах поворота колес вследствие чего некоторое схождение является желательным вне зависимости от развала.