No Image

Продольный угол наклона оси поворота колеса

СОДЕРЖАНИЕ
0
960 просмотров
20 августа 2019

Ось, вокруг которой поворачивается колесо при повороте автомобиля влево или вправо, называется "осью поворота”. Эту ось можно мысленно представить как линию, проведенную между вершиной верхней опоры амортизатора и шаровым шарниром нижнего рычага подвески (в случае, когда подвеска стоечного типа).

Эта линия наклонена вовнутрь, если смотреть спереди автомобиля, и этот наклон называется "поперечным наклоном оси поворота”.

Угол этого наклона измеряется в градусах. Кроме того, расстояние от точки пересечения оси поворота с поверхностью дороги до точки пересечения оси колеса с поверхностью дороги называется "смещением”.

Тип подвески и ось поворота

1. Жесткая подвеска

В жестких подвесках деталь, называемая шкворнем, установлена с каждой стороны передней оси. Ось шкворня эквивалентна оси поворота подвесок другого типа.

2. Подвеска двухрычажного типа

У подвески двухрычажного типа линия, соединяющая верхний шаровой шарнир и нижний шаровой шарнир, образует ось поворота.

НАЗНАЧЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО НАКЛОНА ОСИ ПОВОРОТА

СНИЖЕНИЕ УСИЛИЯ ПОВОРОТА

Поскольку колесо поворачивается вправо и влево вокруг оси поворота со смещением от оси, представляющим собой радиус его поворота, большое смещение будет создавать большой момент относительно оси поворота из-за сопротивления перекатыванию шины, что увеличивает усилие, необходимое при повороте.

Это смещение можно уменьшить для снижения усилия поворота.

• Поперечный наклон оси поворота = нуль

Чтобы сделать смещение небольшим, можно использовать любой из двух способов:

1. Придать колесам положительный развал.

2. Наклонить ось поворота в поперечном направлении.

Момент, или точнее, момент силы – это стремление силы заставить предмет поворачиваться относительно его оси.

Момент Т выражается в виде произведения силы F, действующей на предмет, и расстояния между осью вращения (а) и точкой (О) приложения силы:

В автомобиле точка приложения О находится на цапфе, тогда как ось вращения а является точкой на поворотном кулаке, вокруг которой поворачивается цапфа. Расстояние называется смещением.

Если к точке О прилагается постоянная сила F, то момент, действующий на точку, будет уменьшаться пропорционально уменьшению расстояния . Это означает, что усилие поворота можно уменьшить путем уменьшения смещения.

УМЕНЬШЕНИЕ ОБРАТНОГО УДАРА И УВОДА В ОДНУ СТОРОНУ

Если смещение слишком велико, реактивные силы, действующие на колеса при движении или торможении, будут создавать момент относительно соответствующей оси поворота, заставляя колесо уходить в ту сторону, где реактивная сила больше. (Также и любой удар от дороги, воздействующий на колесо, будет вызывать толчки или обратные удары на рулевом колесе.). Этот момент пропорционален величине смещения. Когда смещение приближается к нулевому значению, относительно оси поворота создается меньший момент при приложении к колесу силы и рулевое колесо испытывает меньшее воздействие при торможении или от дорожных ударов.

УЛУЧШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ

Как объяснено ранее (См. ’’Зависимость устойчивости прямолинейного движения от угла продольного наклона оси поворота”), поперечный наклон оси поворота заставляет колеса автоматически возвращаться в положение прямолинейного движения после окончания поворота.

В переднеприводных автомобилях с передним расположением двигателя смещение обычно сохраняется небольшим (нулевым или отрицательным) для предотвращения передачи на рулевое колесо ударов от шин, при торможении или при наезде на препятствие и для сведения к минимуму момента, создаваемого относительно оси поворота приводным усилием во время быстрого трогания или разгона.

1. Развал колес (Camber) — угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Другими словами, если смотреть на автомобиль спереди, то верхняя часть колес будет наклонена либо внутрь, либо наружу в зависимости от модели автомобиля. Если верхняя часть колеса направлена внутрь, то развал называется отрицательным, если наружу – положительным. Развал колес измеряется в градусах, минутах и секундах.

Развал колес уменьшает сопротивление при повороте колеса и снижает толчки от неровностей дорогина рулевом колесе. Одновременно уменьшается нагрузка на подшипник(и) ступицы колеса и шарниры подвески. Величина и знак схождения зависят от типа подвески, рулевого управления и привода автомобиля. Положительный развал применяется в спортивных автомобилях и в автомобилях с типом подвески «Макферсон». В остальных случаях, включая Ниву Шевроле Ниву, развал устанавливается отрицательным.

Признаки нарушения углов развала колес: увод автомобиля от прямолинейного движения и односторонний износ протектора. Развал левого и правого колеса не должен отличаться более, чем на 30 минут.

При развале колес, ось переднего колеса наклонена и наружная часть шины при контакте с дорогой деформируется больше, т.е. наружный радиус качения шины получается меньше, чем внутренний. Передняя ось автомобиля как бы опирается на два вращающихся конуса, которые стремятся разъехаться в разные стороны. Чтобы компенсировать это, плоскости вращения колес нужно свести так, чтобы они образовали некоторый угол. Такое сведение колес называется схождением.

2. Схождение колес (Toe) – установка передних колес автомобиля под углом к его продольной оси. При положительном схождении, колеса повернуты внутрь, а при отрицательном – наружу. Схождение, помимо компенсации увода из-за развала колес, служит для компенсации отклонений системы крепления колес, возникающих при движении автомобиля вперед. Угол схождения, который необходимо получить при регулировке – это такое схождение, которое становится равным нулю градусов при движении автомобиля.

Чаще всего, схождение измеряется в градусах, минутах и секундах, но иногда и в миллиметрах (разность В-А) со знаком плюс (для положительного схождения), или минус (для отрицательного схождения). Схождение всегда регулируется в последнюю очередь.

Признаки нарушения углов схождения колес: сильный пилообразный износ шин, визг шин в повороте на небольшой скорости, повышенный расход топлива из-за большого сопротивления качению передних колес (накат автомобиля намного меньше положенного). При схождении всего на несколько миллиметров больше или меньше нормы, покрышка может придти в негодность менее чем за 1.000 км.

Теперь понятно, что углы развала и схожденияпараметры взаимосвязанные и угол схождения нужно устанавливать в зависимости от угла развала. Если угол развала равен нулю, то и схождения не должно быть; развал отрицательный — должно быть расхождение, а не схождение, иначе будут «гореть» шины. Чем угол развала больше, тем больше угол увода колеса. При неравенстве углов развала левого и правого колес автомобиль уводит в сторону большего угла.

3. Кастер – продольный угол наклона оси поворота колеса (Caster). Угол кастера – это угол между вертикалью и проекцией оси поворота

колеса на продольную плоскость автомобиля. Наклон оси поворота необходим для самовыравнивания передних колес автомобиля при движении. Если в конце поворота отпустить руль, то он будет самостоятельно стремиться принять центральное положение – так проявляет себя кастер. Более наглядно угол наклона оси (кастер) можно представить, вспомнив велосипед и мотоцикл: передняя вилка установлена под углом, благодаря чему на них можно ездить, не держась за руль.

Чем больше продольный угол наклона передних колес, тем лучше автомобиль сопротивляется центробежной силе в повороте. Это происходит из-за того, что колесо немного наклоняется боковой частью в сторону поворота, увеличивая сцепление с дорогой. Наглядный пример такого наклона – на фото слева. Меньший угол кастера (более вертикальный) обеспечивает меньший радиус поворота автомобиля. Нулевой угол кастера для лучшей поворачиваемости устанавливают, например, на погрузчиках.

Признаки нарушения угла кастера: увод автомобиля в сторону при движении, разные усилия на рулевом колесе при левом и правом поворотах, односторонний износ протектора, визг шин на поворотах. Разность наклонов осей поворота левого и правого колес не должна превышать 30 минут.

4. Поперечный наклон оси поворота ( kingpin ) – это угол отклонение верхней точки поворотного кулака от вертикали (угол α на рисунке). Угол наклона оси поворота измеряют между истинной вертикалью и линией, проходящей через центр стойки и нижний шаровой шарнир, если смотреть на автомобиль спереди.

Поперечный наклон оси поворота заставляет автомобиль удерживать прямолинейное движение, помогает возвращать колесо в этом направлени, и обеспечивает весовую стабилизацию передних колес. Задается конструкцией поворотного кулака и не регулируется. Измеряется в градусах, минутах и секундах.

5. Включенный (прилежащий) угол ( camber+kingpin ) – суммарный угол развала и поперечного наклона оси поворота (на рисунке – угол α + β).

Другими словами, это угол, измеряемый от угла развала до линии, проходящей через центр стойки и нижний шаровой шарнир, если смотреть на автомобиль спереди.

Прилежащий угол вычисляют в градусах, минутах и секундах. На большинстве стендов, предназначенных для регулировки углов установки колес (стендов сход-развал), прямое измерение прилежащего угла не выполняется. Чтобы определить прилежащий угол, нужно вычесть отрицательный развал из наклона оси поворота, или прибавить к наклону оси поворота положительный развал.

6. Плечо обката (kingpin offset, scrub radius) – это расстояние расстояние от линии пересечения срединной плоскости колеса с поверхностью дороги, до точки пересечения оси поворота с этой же поверхностью. Ось поворота колеса – линия, проходящей через центр стойки и нижний шаровой шарнир (подвеска "Макферсон"), или центы шаровых шарниров (подвеска на поперечных качающихся рычагах). Если точка пересечения оси поворота колеса с дорогой лежит с внутренней стороны от плоскости продольной симметрии колеса, то плечо обкатки положительное (а), если с наружной – отрицательное (б). Плечо обката заложено в конструкцию подвески автомобиля и не регулируется.

Автомобили с подвеской на двойных рычагах имеют положительное плечо обката, т.к. рычаги с кулаком просто не помещаются внутри колесного диска. Автомобили с подвеской "Макферсон" имеют нулевое, а иногда и отрицательное плечо обката.

При положительном плече обката случайное повышение силы сопротивления одного из колес способно вызвать поворот руля в эту же сторону и нарушить курсовую устойчивость автомобиля. Разрабатывая конструкцию подвески, стремятся уменьшить положительное плечо обката, максимально приблизить его к нулю, или даже сделать отрицательным.

Плечо обкатки определяется не только конструкцией подвески, но и параметрами колёс. При установке дисков с нулевым или отрицательным вылетом, плоскость вращения колеса (срединная плоскость) сдвигается наружу, и плечо обкатки может приобрести большие положительные значения, руль начнёт вырыватся из рук на каждой неровности дороги, усилие на нём возрастет, а износ ступичных подшипников существенно увеличится.

При написании данной статьи я встретил много разночтений и толкований одних и тех же понятий. Допускаю также, что в статье могут присутствовать неточности и ошибки. Буду очень признателен за комментарии и поправки на почту Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , с пометкой "статья про сход-развал на сайте".

Современные автомобили имеют всё более сложные и качественные шасси, которые должны соответствовать как требованиям по комфортабельности и спортивности, так и, в особой степени, требованиям безопасности движения.

Для того, чтобы требования к ходовой части выполнялись в течение всей «жизни автомобиля», а также после возможных аварий, сегодня существуют отличные возможности по проверке геометрии ходовой части и корректировке неправильных настроек.

Ходовая часть является связующим звеном между автомобилем и дорожным полотном. Как силы, действующие на опорную поверхность колеса и силы тяги, так и возникающие при прохождении поворотов силы бокового увода передаются ходовой частью на дорогу через колёса автомобиля.

Ходовая часть подвергается воздействию множества сил и моментов. Увеличивающаяся мощность автомобилей, а также возросшие требования к их комфортабельности и безопасности ведут к постоянному росту требований к ходовой части.

По мере усложнения конструктивного исполнения кинематики ходовой части с течением времени трудоёмкость регулировки постоянно увеличивалась, а допуски при регулировке постоянно уменьшались.

Для проверки и, при необходимости, регулировки кинематики ходовой части необходимо проверить или отрегулировать ходовую часть на специальных измерительных стендах. При этом необходимо учитывать, что регулировать ходовую часть следует только после проведённого ремонта, или возникновения проблем в этой ходовой части.

К ходовой части автомобиля относятся:

  • подвеска колёс,
  • колёса,
  • пружины,
  • амортизаторы,
  • передняя/задняя подвески,
  • рулевое управление,
  • тормоза, включая элементы управления,
  • подрамник.
  • Точка опоры колеса — это расположенная в средней плоскости колеса точка пересечения перпендикуляра, проходящего через ось вращения колеса, с плоскостью дорожного полотна.

    Средняя плоскость колеса проходит перпендикулярно оси вращения колеса по центру шины колеса.

    Колёсная база — это расстояние между центрами колёс передней и задней оси.

    Ширина колеи — это расстояние между серединами шин колёс каждой оси.

    В случае независимой подвески колёс с поперечными или диагональными рычагами при сжатии и отбое упругих элементов подвески ширина колеи меняется.

    Геометрическая ось движения представляет собой биссектрису суммарного угла схождения колёс задней оси.

    Задняя ось является осью, определяющей курсовое направление автомобиля. Поэтому все измерения для колёс передней оси, а также некоторых вспомогательных систем водителя выполняются относительно геометрической оси движения. В оптимальном состоянии геометрическая ось движения лежит в продольной средней плоскости автомобиля.

    Продольная средняя плоскость автомобиля представляет собой рассекающую автомобиль неподвижную плоскость, перпендикулярную дорожному полотну и проходящую через середину колеи передних и задних колёс (плоскость X-Z).

    Угол тяги представляет собой угол между продольной средней плоскостью автомобиля (2) и геометрической осью движения (1). Он образуется из геометрической оси движения, бокового смещения и перекоса задней подвески. Если биссектриса угла направлена влево вперёд, то угол тяги называется положительным. Если она направлена вправо вперёд, то угол называется отрицательным.

    Положение прямолинейного движения. Это положение колёс является вспомогательным положением, при котором индивидуальные углы схождения колёс относительно продольной средней плоскости у обоих передних колёс одинаковые. В этом положении осуществляется измерение углов установки колёс задней оси.

    Оптимальный угол тяги. Индивидуальный угол схождения колёс задней оси представляет собой угол между продольной средней плоскостью автомобиля и секущей средней плоскости отдельного колеса.

    Угол тяги положительный (положительное схождение), когда передняя часть колеса обращена в сторону продольной средней плоскости автомобиля. Угол тяги отрицательный (отрицательное схождение), когда передняя часть колеса обращена в сторону от продольной средней плоскости автомобиля.

    Суммарное схождение получают путём сложения индивидуальных углов схождения левого и правого колёс одной оси, причём необходимо учитывать знаки значений индивидуальных углов схождения.

    Индивидуальный угол схождения колёс передней оси представляет собой угол между геометрической осью движения и секущей средней плоскости отдельного колеса.

    Отрицательное схождение. Он положительный (положительное схождение), когда передняя часть колеса обращена в сторону геометрической оси движения. Он отрицательный (отрицательное схождение), когда передняя часть колеса обращена в сторону от геометрической оси движения.

    Развал — это угол между средней плоскостью колеса и вертикалью к точке пересечения средней плоскости колеса с опорной поверхностью. Различают положительный и отрицательный развал:

  • положительный (+) — когда верхняя часть колеса наклонена от средней плоскости колеса наружу;
  • отрицательный (–) — когда верхняя часть колеса наклонена от средней плоскости колеса внутрь.
  • Поперечный наклон оси поворота — это наклон оси поворота (b) относительно перпендикуляра (a) (в плоскости, параллельной продольной средней плоскости автомобиля) к дорожному полотну. Благодаря поперечному наклону оси поворота при повороте управляемых колёс кузов автомобиля приподнимается, вследствие чего возникают силы, стремящиеся вернуть колесо в прямолинейное положение.

    Различают положительное (+), отрицательное (–) и нулевое плечо обкатки. Плечо обкатки определяется развалом, поперечным наклоном оси поворота и вылетом колёсного диска.

    Плечо обкатки — это расстояние между точкой опоры колеса и точкой пересечения продолжения оси поворота колеса (называемой также осью поворота) с опорной поверхностью колеса.

    Плечо обкатки — динамическая стабилизация автомобиля. При отрицательном плече обкатки колесо с большим коэффициентом сцепления сильнее отклоняется внутрь — колесо самостоятельно стремится повернуться в сторону, противоположную развороту, — водитель должен просто удерживать рулевое колесо. При нулевом плече обкатки предупреждается передача посторонних сил на рулевое управление при подтормаживании тормозов с одной стороны автомобиля и при повреждении шины.

    Продольный наклон оси поворота (кастер). Продольный наклон оси поворота — это наклон оси поворота в направлении продольной оси автомобиля относительно вертикали к плоскости дорожного полотна.

    Различают положительный и отрицательный угол продольного наклона оси поворота:

  • положительный — «точка опоры колеса следует за точкой пересечения оси поворота колеса с опорной поверхностью» — колёса стремятся к положению прямолинейного движения => динамическая стабилизация;
  • отрицательный — «точка опоры колеса опережает точку пересечения оси поворота колеса с опорной поверхностью» — колёса волочатся.
  • Обратное схождение в повороте представляет собой разницу углов поворота колеса, движущегося по внешнему радиусу поворота (меньший угол) и колеса, движущегося по внутреннему радиусу поворота (больший угол).

    Обратное схождение в повороте задаётся рулевой трапецией. Таким образом оно даёт представление о принципе работы рулевой трапеции при соответствующем повороте управляемых колёс — влево или вправо.

    Передняя подвеска, рычаги рулевых тяг и рулевой механизм с рулевыми тягами в совокупности образуют рулевую трапецию. С помощью рулевой трапеции обеспечиваются разные углы поворота управляемых колёс, необходимые для движения в поворотах. Поворотный кулак и рычаги рулевой тяги расположены относительно друг друга не под углом 90°. Из этого вытекают неравные расстояния перемещения концов обоих рычагов рулевой тяги при повороте управляемых колёс. Это приводит к повороту управляемых колёс на разные углы.

    Максимальный угол поворота — это угол средней плоскости колеса, движущегося по внутреннему радиусу поворота (B), и колеса, движущегося по внешнему радиусу поворота (A) относительно продольной средней плоскости автомобиля при повороте рулевого колеса влево-вправо до упора.

    Максимальные углы поворота в обе стороны должны быть одинаковыми. Это обеспечивает одинаковые диаметры разворота.

    Угол бокового увода колеса — это угол, образуемый плоскостью колеса к направлению движения (направлению движения колеса). Угол бокового увода возникает в том случае, когда на катящийся автомобиль действуют посторонние боковые силы, такие, как сила ветра и центробежная сила. При этом колёса меняют направление своего движения и движутся под определённым углом к прежнему направлению движения.

    Если угол бокового увода передних и задних колёс одинаков, автомобиль обладает нейтральной поворачиваемостью. Если угол бокового увода передних колёс больше, возникает недостаточная поворачиваемость. Если угол бокового увода больше у задних колёс, возникает избыточная поворачиваемость.

    Угол бокового увода зависит от нагрузки на колесо, посторонней силы, конструкции шины, профиля шины, давления воздуха в шине и силы трения сцепления.

    Угол смещения колеса представляет собой угол между линией, соединяющей точки опоры колёс, и линией, проходящей под углом 90° к геометрической оси движения. Различают положительный и отрицательный угол смещения колеса:

  • положительный — правое колесо смещено вперёд;
  • отрицательный — правое колесо смещено назад.
  • Разница колёсной базы — это угол между соединительными линиями точек опоры передних и задних колёс. Различают положительный и отрицательный угол:

  • положительный — колёсная база с правой стороны автомобиля больше колёсной базы с левой стороны;
  • отрицательный — колёсная база с правой стороны автомобиля меньше колёсной базы с левой стороны.
  • Боковое смещение — это угол между линией, соединяющей точки опоры переднего левого (правого) и заднего левого (правого) колёс и геометрической осью движения. Боковое смещение позволяет сделать вывод о возможных повреждениях кузова.

    Разница ширины колеи представляет собой угол между линией, соединяющей точки опоры левого переднего и левого заднего колёс и линией, соединяющей точки опоры правого переднего и правого заднего колёс. Разница ширины колеи определяется как положительная, когда ширина колеи задних колёс больше ширины колеи передних колёс.

    Смещение оси считается положительным, когда задняя ось, соотнесённая с геометрической осью движения, смещена относительно передней оси вправо. Смещение оси позволяет сделать вывод о возможных повреждениях кузова.

    Вылет колёсного диска — это расстояние от середины обода до внутренней плоскости прилегания колёсного диска к ступице («x»).

    Вылет колёсного диска влияет на ширину колеи и плечо обкатки. Различают три варианта вылета колёсного диска:

  • нулевой — когда внутренняя плоскость прилегания расположена точно посередине колеса;
  • положительный — когда внутренняя плоскость прилегания смещена к внешней стороне колеса относительно середины колеса — уменьшение ширины колеи;
  • отрицательный — когда внутренняя плоскость прилегания смещена к внутренней стороне колеса относительно середины колеса — увеличение ширины колеи.
  • Расчётное положение

    При разработке автомобиля вначале определяется расчётное положение. Это положение описывается системой осей координат X-Y-Z.

    При этом оси Z и X проходят через центр передней подвески, ось Y в большинстве случаев проходит точно через центры передних колёс. Расчётное положение соответствует положению автомобиля при номинальной установочной высоте расположения кузова.

    Все номинальные значения, указанные производителем автомобиля, относятся к расчётному положению.

    Таким образом, при определении и сравнении данных в процессе проверки углов установки колёс всегда учитывается расчётное положение — это касается и описываемых далее терминов и обозначений для ходовой части.

    Установочная высота

    Установочная высота, или высота уровня оказывает решающее влияние на результаты проверки углов
    установки колёс. На неё влияет загрузка, степень заправки топливного бака или других ёмкостей с жидкостью,
    а также перепад температур, вследствие чего могут изменяться такие параметры ходовой части, как развал,
    схождение и угол продольного наклона оси поворота управляемых колёс.

    Полная информация в .pdf доступна здесь.

    Комментировать
    0
    960 просмотров
    Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

    Это интересно
    Adblock
    detector