Устройство автомобилей
Устойчивость движения автомобиля во многом зависит от того, насколько стабильно держат управляемые колеса заданный курс движения автомобиля.
Если на управляемые колеса будет действовать какой-нибудь мгновенный боковой импульс (наезд колеса на местную микронеровность), то под действием этого импульса колеса повернутся на небольшой угол. После исчезновения импульса положение колес должно автоматически восстановиться.
Стабилизацией управляемых колес называется их свойство сохранять нейтральное положение, заданное им при прямолинейном движении и автоматически возвращаться в него.
Стабилизация управляемых колес достигается упругостью резины шин (упругая стабилизация) или путем наклона шкворней рулевой трапеции.
Упругая стабилизация
Упругий стабилизирующий момент шины создаётся при повороте управляемого колеса вследствие смещения результирующей боковых сил, действующих в месте контакта шины с дорогой, относительно центра контактной площадки.
Во время увода колеса к передней части контакта с дорогой приближаются элементы шины, менее деформированные в поперечном направлении.
Из контакта с дорогой элементы шины выходят в более деформированном состоянии. Поэтому элементарный составляющие поперечной реакции Rу в передней части контакта меньше, чем в задней, и эпюра элементарных поперечных реакций имеет форму, близкую к треугольнику (рис. 1).
Боковая реакция Rу , являющаяся равнодействующей элементарных боковых реакций, прикладывается на расстоянии е от центра контактной площадки и создает упругий стабилизирующий момент шины:
Стабилизирующий момент шины достигает значительной величины у легковых автомобилей, которые имеют высокоэластичные шины и перемещаются с большой скоростью.
Упругий стабилизирующий момент шины резко уменьшается на скользких, обледенелых дорогах.
Стабилизация наклоном шкворней
Стабилизирующий момент Мст не всегда в результате упругости шин и не при всех условиях движения оказывается достаточным для обеспечения оптимальной стабилизации колес. Он значительно снижается на скользкой дороге и при действии на колесо продольных сил.
Дополнительно стабилизирующие моменты получают в результате наклонного расположения осей шкворней. Осью шкворня условно называют ось, относительно которой поворачивается поворотная цапфа управляемого колеса.
У большинства современных автомобилей каждый шкворень наклонен как в продольной, так и в поперечной плоскостях.
Если ось шкворня пп (рис. 2, а) наклонить в вертикальной плоскости поперек качения колеса на угол β , то при повороте колеса под действием случайного возмущающего импульса оно должно опуститься ниже плоскости дороги (на рисунке штрихпунктирной линией показан условный поворот колеса вокруг шкворня на угол 180˚), приподнимая автомобиль над поверхностью дороги.
При этом сила тяжести автомобиля, приходящаяся на переднюю ось на плече а образует стабилизирующий момент, называемый весовым . Плечо а и плечо обкатки – расстояние между точкой пересечения с дорогой центра беговой дорожки колеса и точкой пересечения с дорогой оси шкворня.
Для облегчения управления автомобилем (чаще всего переднеприводных) плечо обкатки делают отрицательным (рис. 2, б). При малых углах поворота стабилизирующее действие от поперечного наклона шкворня невелико, поэтому при движении автомобиля с высокими скоростями весовой стабилизирующий момент практически не возникает.
Поэтому чтобы добиться стабилизации управляемых колес в этих условиях шкворни наклоняют и в продольной плоскости колеса на угол γ (рис. 3).
Если возмущающий импульс вызовет увод колес автомобиля и он станет поворачиваться, то на автомобиль начинает действовать поперечная составляющая Ру центробежной силы, которая вызовет боковую реакцию дороги Rу в точке контакта колес с дорогой. Сила же Ру на шкворне, возникшая вследствие действия центробежной силы, будет приложена перпендикулярно плоскости качения колеса и совместно с реакцией Rу создаст пару сил с плечом с, которая будет стремиться вернуть колесо в нейтральное положение.
Так как на величину стабилизирующего момента оказывает влияние центробежная сила, которая зависит от квадрата скорости движения, то этот стабилизирующий момент также будет зависеть от скорости движения, поэтому он называется скоростным стабилизирующим моментом.
При очень эластичных шинах, создающих эффективную упругую стабилизацию колес, угол продольного наклона шкворня делают равным нулю, чтобы не усложнять управление автомобилем.
Развал и схождение управляемых колес
На управляемость автомобиля также оказывают влияние наклоны управляемых колес: развал колес и их схождение.
Шарнирное соединение управляемых колес с балкой моста или кузовом автомобиля подразумевает наличие зазоров в местах этих соединений. В результате при нагрузке автомобиля или по мере износа шкворневых соединений (шаровых опор и т. п.) плоскость качения колеса при движении автомобиля может оказаться наклоненной к плоскости дороги внутрь.
В этом случае колеса будут стремиться катиться по сходящимся траекториям, и будет иметь место качение колес с некоторым боковым проскальзыванием, что вызовет повышенный износ шин и расход топлива.
Чтобы привести управляемые колеса к «чистому» качению их устанавливают с предварительным развалом, т. е. так чтобы их плоскости качения были отклонены в сторону от колеи на угол от 0˚30‘ до 2,5˚.
Тогда при движении автомобиля плоскости качения колес будут почти перпендикулярны плоскости дороги, и боковое скольжение колес уменьшится до минимума. Кроме того, установка колес с развалом уменьшает плечо обката (размер b на рис. 4, а), что облегчает поворот колес.
Однако предварительный развал вызывает стремление колес катиться по расходящимся траекториям, что также приводит к изнашиванию шин. Этот недостаток компенсируется установкой колес со схождением, т. е. установкой их под некоторым углом к продольной оси автомобиля так, чтобы плоскости их качения пересекались впереди автомобиля. Можно сказать, что схождение является следствием установки колес с развалом.
Схождение колес определяется разностью расстояний А и Б (рис. 4, б) спереди и сзади моста на уровне его оси.
Развал и схождение взаимно компенсируют друг друга. Однако встречаются автомобили и с завалом колес. Величину развала или завала колес определяют экспериментально. Чаще всего колеса имеют развал и схождение. Главное, чтобы колесо работало без бокового скольжения, т. е. имело «чистое» (или близкое к этому) качение.
В таблице 1 приведены значения параметров установки управляемых колес некоторых отечественных автомобилей.
Таблица 1. Значения параметров установки развала и схождения различных автомобилей
Продольный наклон шкворня на что влияет
1. Схождение
Схождением называют разницу расстояний, измеренных по передним и задним точкам диска колеса в горизонтальной плоскости. Если расстояние, измеренное по передним точкам меньше расстояния, измеренного по задним точкам (т.е. колеса повернуты к центральной линии автомобиля), то говорят о положительном схождении, если наоборот — об отрицательном (обратном) схождении.
До проведения измерений нужно убедиться в отсутствии биения дисков колес. Неправильная регулировка схождения отрицательно влияет на стабилизацию рулевого управления и комфортность управления автомобилем.
Схождение колес может быть выражено в линейных и угловых мерах, в зависимости от типа применяемого оборудования.
2. Обратное схождение в повороте
Обратное схождение в повороте — это разность углов поворота внешнего и внутреннего колеса, отсчитываемых от центральной оси автомобиля.
Рулевое управление сконструировано так, что внутреннее колесо катится по меньшему радиусу поворота (имеет больший угол поворота), что уменьшает проскальзывание колеса.
Разница углов поворота влево и вправо должна быть нулевой или в пределах, допускаемых заводом-изготовителем (угол А)
3. Угол развала
Если колесо отклонено от вертикальной плоскости наружу автомобиля, то говорят о положительном развале (В), если колеса отклоняются внутрь — то развал отрицательный (С). При этом направление взгляда — вдоль оси автомобиля спереди назад.
Влияние развала может быть рассмотрено на примере качения конуса А (стабилизация качения). Так, колеса, имеющие положительный развал, имеют тенденцию к качению по направлению от центральной оси автомобиля; колеса, имеющие отрицательный развал, катятся по направлению к центральной оси.
Развал измеряется в градусах, при этом колеса должны находиться в положении прямолинейного движения.
4. Угол наклона шкворня (поперечный) и дополнительный поперечный угол
Поперечный наклон шкворня отсчитывается от вертикали по направлению центральной оси автомобиля (А).
Многие системы подвески не имеют шкворня, в этом случае можно говорить о воображаемом наклоне шкворня, заменяемого осью, проходящей через центры шаровых опор.
Дополнительный угол складывается из угла развала и угла поперечного наклона шкворня (с учетом знаков). Оси угла развала и поперечного наклона шкворня пересекаются в некоторой точке. Если точка пересечения лежит ниже дорожного покрытия, то размер С представляет собой положительное плечо обкатки, если точка пересечения выше дорожного покрытия — плечо обкатки отрицательное.
Маленький радиус обкатки способствует стабилизации рулевого управления. На автомобилях с диагональным разделением контуров тормозов отрицательное плечо обкатки стабилизирует рулевое управление при неравном распределении тормозных сил на управляемых колесах.
5. Продольный наклон шкворня
Угол продольного наклона шкворня отсчитывается от вертикали при взгляде сбоку автомобиля.
Угол продольного наклона влияет на стабилизацию рулевого управления.
Для обеспечения тенденции к установке управляемых колес угол продольного наклона обычно делают положительным.
6. Максимальный угол поворота
Максимальный угол поворота — это угол, отсчитываемый от центральной оси автомобиля до плоскости вращения колеса при положении колеса в упоре (левом или правом).
Угол отклонения внутреннего колеса значительно больше угла отклонения внешнего колеса (А).
7. Задние управляемые колеса
В последнее время некоторые изготовители автомобилей вводят систему задних управляемых колес. В основном системы с задними управляемыми колесами сконструированы так, что при превышении скорости 30-50 км/ч задние колеса поворачиваются в ту сторону, что и передние (А). Более сложные системы обеспечивают поворот задних колес в противоположном направлении поворота передних на низких скоростях (В) и поворот в том же направлении на высоких.
Применение задних управляемых колес повышает управляемость автомобиля, способствует повышению скорости прохождения поворотов, улучшает маневренность при парковках.
До попыток отрегулировать рулевой привод задних управляемых колес, ознакомьтесь с руководством по обслуживанию вашего автомобиля.
8. Ось симметрии и отклонения осей
Осью симметрии называется линия, соединяющая центры передней и задней осей (А).
Неправильная установка схождения передних или задних колес может стать причиной отклонения движения автомобиля от заданного направления.
Нарушение симметрии называют отклонением осей.
9. Сдвижка колес
Сдвижка колес (Х) измеряется на колесах одной оси. Может измеряться в линейных и угловых мерах.
10. Установочная высота
Некоторые производители автомобилей требуют при проведении регулировочных работ обеспечения определенной загрузки автомобиля.
В зависимости от модели загрузка должна быть произведена на передних (А) и задних (В) сиденьях и багажнике (С).
11. Шины
Неправильная установка колес приводит к ускоренному износу шин. На рис. 11 показан характер износа шин при неправильной регулировке схождения: излишнее обратное схождение приводит к ступенчатому износу беговых дорожек (А) и износу внутренней части протектора (В)
12. Процедура регулировки
Подготовительные операции:
Проверьте:
1. Размер шин и давление в них.
2. Состояние пружин подвески (визуально по крену автомобиля)
3. Отсутствие излишних люфтов в рулевом механизме и тягах.
4. Регулировку подшипников колес.
5. Отсутствие биения колес (коробленые диски должны быть заменены).
6. Загрузить автомобиль, как это рекомендовано.
7. Покачайте автомобиль на подвеске при выключенном ручном тормозе.
8. Установите рулевой механизм в центральное положение.
Типы регулировки:
1. Схождение — обычно регулировка схождения может быть проведена изменением длины поперечной рулевой тяги после отпускания контргайки и зажима (рис.12).
Поворот наконечника должен быть одинаков с обеих сторон автомобиля.
2. Продольный наклон шкворня — регулируется изменением длины поперечной рулевой тяги (рис.13)
либо изменением толщины регулировочных прокладок под опорой рычага (рис.14).
3. Развал — в большинстве случаев развал регулируется:
а) изменением положения верхней опоры стойки Макферсона
б) изменением толщины прокладок под опорой рычага подвески (рис.14)
в) изменением положения шаровой опоры на рычаге (рис.15,А)
г) регулировкой кулачка внизу стойки (рис.15,В)
Ответы на часто задаваемые вопросы
Основные критерии, указывающие на необходимость проверки Углов Установки Колес(УУК) на автомобиле.
1. После ремонта ходовой части:
замена рулевых тяг
замена шаровых опор
замена маятникового рычага
замена рулевого редуктора
замена рычагов подвески
замена сайлентблоков и пружин (обязательна повторная проверка после 2−3 тысяч километров пробега)
2. После проведения работ по изменению клиренса автомобиля (осадки)
3. Появился увод или руль изменил свое положение при движении по прямой
4. Автомобиль плохо держит дорогу (рыскает)
5. Автомобиль «тупой» в управлении. Реакции на движения рулем запоздалые. Тугой руль.
6. При торможении автомобиль тянет в сторону или стремится развернуться на скользкой дороге (при отсутствии неисправности тормозной системы)
7. При жестком наезде на препятствия, сопровождавшимися погнутостью дисков, пробоем подвески до упоров (даже если не присутствует явных признаков перечисленных выше, нужно хотя бы провериться)
8. Повышенный износ резины.
9. Если у вас разный радиус разворота влево и в право и вы хотите выровнять его (иногда это сопровождается задеванием колес за подкрылки при вывернутом руле до упора)
10. Плохой самовозврат руля при выходе из поворота.
11. После обкатки нового автомобиля или если вы недавно купили автомобиль б/у.
Почему руль стоит неровно при движении по прямой?
Причин несколько:
1. Повышенный свободный ход рулевого управления. При движении свободный ход выбирается влево или вправо, что приводит к небольшому наклону руля.
2. Автомобиль имеет некоторую повернутость заднего моста(задней оси). Была выполнена регулировка «сход-развала» только передней оси без учета смещений задней оси.
3. Слишком большая разница в развале задних колес. Особенно, когда одно колесо имеет положительный развал ,а другое- отрицательный.
4. Большая разница в давлении передних или задних колес.
5. Имеются скрытые дефекты ходовой части, которые по какой-либо причине не были обнаружены перед регулировкой «сход-развала».
Примечание: Если помимо наклона руля на автомобиле одновременно присутствует увод в сторону, то сперва нужно найти и устранить причину увода, а затем уже смотреть истинное положение руля.
Почему автомобиль ведет в сторону при нормальном «сход-развале»?
1. Проверьте влияние резины на увод. Для этого поменяйте местами левое и правое передние колеса. Если увод при этом изменит свое направление, то причина в резине. Пустите колеса по кругу и ищите пару ,на которой машина поедет ровно. Затем нужно привести в соответствие направление вращения колес(если на покрышке имеется стрелка, указывающая направление вращения),т.е. перевернуть покрышки на дисках, если это необходимо. Данная причина увода в последнее время встречается очень часто(и, как не удивительно, даже на новой резине) Во всем виновато качество изготовления. Как говорят специалисты- это т.н. силовая неоднородность каркаса покрышки.
2. Повышенный дисбаланс колес. Кривизна колесных дисков.
3. Была проведена диагностика и регулировка только передней оси автомобиля. Нужно продиагностировать задний мост. Возможно причина кроется в нем (погнутости, деформация, нарушения регулировок).
4. Имеются скрытые дефекты ходовой части, которые не были обнаружены перед регулировкой «сход-развала».
До регулировки машину никуда не вело, но имел место повышенный износ резины. После регулировки «сход-развала» появился увод в сторону.
Скорее всего причина в резине (см. пункт выше). Автомобиль раньше ехал ровно потому, что увод создаваемый резиной был уравновешен уводом создаваемым неправильным «сход-развалом» в др.сторону. Устранили одну причину — появился увод.
Машину не ведет, резину не ест, но автомобиль тяжеловат в управлении («тугой» руль).
1. При ремонте установлены тугие шаровые опоры или рулевые тяги, перетянут маятниковый рычаг или рулевой редуктор (рулевая рейка).Со временем все может стабилизироваться само-собой, кроме перетяжек (их нужно привести в норму).
2. Неправильно отрегулирован «сход-развал».
3. Вылет дисков (параметр «ЕТ» указан на маркировке диска) не соответствует рекомендованному заводом-изготовителем.
4. Низкое давление воздуха в покрышках.
Почему со временем нарушается установка углов на автомобиле, даже если не было никакого ремонта ходовой части и автомобиль не попадал в аварийные ситуации ?
1. Как известно, УУК (углы установки колес) напрямую зависят от клиренса автомобиля (т.е. его осадки) А клиренс, в свою очередь, имеет особенность изменяться в зависимости от возраста машины .Это происходит из-за просадки упругих элементов подвески: пружины , сайлентблоки.
2. Появление и накапливание микроскопических зазоров в шарнирных соединениях подвески, которые складываясь между собой, дают ощутимые изменения УУК.
3. Естественное старение кузова (для автомобилей с несущим кузовом),ввиду того, что он испытывает в процессе эксплуатации постоянные изгибающие и крутящие моменты ,что приводит к постепенному изменению его «геометрии» и в свою очередь- к изменению УУК.
Продольный наклон шкворня на что влияет
Текущее время: 27.06.22, 11:54
продольный наклон шкворня
сегодня делал в сервисе сход развал, не смогли выставить продольный наклон обоих шкворней.
норма ОТ +1 градус 10 минут ДО +2 градуса 10 минут, так написано в бумаге что мне дали. щас справый -0 град. 10 мин.
левый +0 град 13 мин.
ждал 3 часа когда сделают и слушал как матюгается молодой механник.
в конце он сказал что выкручено до упора, дальше не куда, и он не знает что надо сделать чтоб стало нормально.
развал и схождение вывел хорошо ( так показал его компьютер).
хотелось бы знать, на что влияет этот наклон шкворня, и можетли из за него тянуть в право ?
На устойчивасть в поворотах и при торможении.
Тянуть в сторону-может.