Углы установки и стабилизация управляемых колес, их влияние на эксплуатационные свойства

Для создания наименьшего сопротивления движению, замедления изнашивания шин и снижения расхода топлива управляемые колеса должны катиться в вертикальных плоскостях, параллельных оси автомобиля. С этой целью управляемые колеса устанавливают на автомобиль с развалом в вертикальной плоскости и со схождением – в горизонтальной.

Угол развала управляемых колес – угол между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной продольной оси автомобиля (развал считается положительным, если верхняя часть колеса наклонена от автомобиля наружу). Развал необходим для того, чтобы при загрузке автомобиля управляемые колеса устанавливались перпендикулярно опорной поверхности. Развал обеспечивается конструкцией управляемого моста путем наклона поворотной цапфы и составляет 0…2⁰. У легковых автомобилей развал колес регулируют с помощью предназначенных для этой цели деталей подвески (эксцентриковых втулок, прокладок и др.). У грузовых автомобилей развал не регулируется, и его можно восстановить путем замены или правки соответствующих деталей.

При наличии развала колесо стремится катиться в сторону от автомобиля по расходящимся дугам, что привело бы к проскальзыванию колес относительно дороги и быстрому износу шин. Для устранения отрицательных последствий развала колеса устанавливают со схождением. Угол схождения определяется разностью расстояний сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Угол схождения у различных автомобилей находится в пределах 0⁰20^’…1⁰, а разность расстояний 2…12 мм. Угол схождения как легковых, так и грузовых автомобилей в эксплуатации регулируют изменением длины поперечной рулевой тяги.

Стабилизация управляемых колес – свойство этих колес сопротивляться отклонению от нейтрального положения (положения, соответствующего прямолинейному движению), и автоматически возвращаться к этому положению. Стабилизация осуществляется за счет трех стабилизирующих моментов: 1) упругого стабилизирующего момента (возникает из-за упругости шины); 2) скоростного стабилизирующего момента (возникает из-за продольного наклона шкворня); 3) весового стабилизирующего момента (возникает из-за поперечного наклона шкворня).

Упругий стабилизирующий момент шины вызван несимметричностью действия боковых реакций в контакте эластичного колеса, катящегося с уводом. Этот стабилизирующий момент не всегда оказывается достаточным для обеспечения оптимальной стабилизации, особенно у грузовых автомобилей, снабженных сравнительно жесткими шинами.

Дополнительные стабилизирующие моменты получают в результате наклонного расположения осей шкворней. У большинства современных автомобилей шкворень наклонен как в продольной, так и в поперечной плоскостях.

Положительный продольный наклон шкворня (верхний конец наклонен назад) обуславливает создание дополнительного плеча боковой реакции R_y. Это приводит к созданию скоростного стабилизирующего момента, так как боковые реакции дороги зависят от квадрата скорости автомобиля.

Для обеспечения стабилизации при движении с небольшими скоростями шкворни имеют наклон и в поперечной плоскости. При повороте автомобиля колесо из-за поперечного наклона шкворня стремится опуститься ниже уровня опорной поверхности на определенную величину. В действительности поворачиваемое колесо, опираясь на дорогу, вызывает соответствующий подъем передней оси и центра тяжести автомобиля. При отпущенном рулевом колесе управляемые колеса возвратятся в нейтральное положение за счет составляющей силы тяжести. Такой стабилизирующий момент называют весовым стабилизирующим моментом.

Соблюдение заданных углов установки шкворней оказывает большое влияние на безопасность движения и износ шин. Недостаточные углы наклона шкворней вызывают недостаточную курсовую устойчивость автомобиля и обуславливают необходимость дополнительных усилий от водителя; слишком большие – затрудняют ввод автомобиля в поворот.