Углы развала и схождения. Непараллельность осей автомобиля

 

Рульове управління значно впливає на безпеку руху і безпечну участь в дорожньому потоці. Його функція - зміна траєкторії руху транспортного засобу відповідно до вимог водія. Справно працює рульове управління повинне забезпечити прямолінійний рух транспортних засобів, обертання керуючих коліс без ковзання при повороті і їх самостійне повернення в позицію, відповідну руху прямо після проходження повороту.

Установки коліс. Прочитай і запам'ятай!

Подібні вимоги можливо задовольнити, привласнюючи окремі елементи  рульового управління відповідні параметри, звані в цілому «геометрією установки коліс і осей автомобілів». Часто можна зустріти назву кутів розвалу і сходження. Під поняттям геометрії необхідно також розуміти сукупність явищ, що відбуваються в процесі руху автотранспортного засобу, що виникають через умови роботи підвіски і рульового управління. На конструкцію рульового управління машин істотно впливає еластокінематіка, яка описує сукупність процесів, пов'язаних зі зміною установки коліс, викликаних силами і моментами, які впливають між шиною і поверхнею дороги, а також поздовжнім переміщенням коліс, які протидіють кінетичним змінам їх установки. Простіше кажучи на рульове керування значно впливають характеристики встановлених шин і кути розвалу і сходження.

Конструкції рульового управління автомобілів визначають необхідні величини кутів установки (кути розвалу і сходження) разом з допустимими відхиленнями від цих величин, що забезпечують відповідні властивості при русі, здатність зберігати прямолінійний напрямок руху і протидіяти надмірного зносу шин. Ці вимоги стосуються передніх коліс всіх автомобілів і задніх деяких автомобілів.

Серед всіх параметрів установки найчастіше згадуються кути розвалу і сходження, але слід виділити дві групи параметрів Перша - регульовані. Друга - нерегульовані величини, які застосовані в процесі конструювання автомобіля. До регульованих величин необхідно віднести сходження, кут нахилу колеса і кут випередження осі обороту поворотного кулака. Серед нерегульованих величин, в свою чергу, відносяться кут нахилу осі поворотного кулака (кут нахилу шворня), радіус обертання, переміщення осі поворотного кулака щодо осі колеса, а також різниця кутів повороту внутрішнього і зовнішнього колеса.

Кути розвала і сходження, як і всі параметри геометрії коліс з першої, так і з другої групи повинні піддаватися ретельній перевірці під час періодичного техогляду. Величини кутів розвалу і сходження першої групи знаходяться за межами допуску відхилень параметрів виникають, перш за все, як з-за умов експлуатації автомобіля, наприклад перевантаження або погане дорожнє покриття, так і неякісного ремонту і регулювань. Величини, які не перебувають в межах допустимих відхилень другої групи параметрів виникають найбільш часто через значний  період експлуатації автомобіля і його поганого загального технічного стану, наприклад, ослаблення кріплень задніх мостів може викликати перекоси осей. Перш за все слід звернути увагу на автомобілі, що побували в ДТП, в яких сталася серйозна деформація елементів, відповідальних за збереження привласнених конструкторами величин монтажу та кріплення елементів підвіски. У таких автомобілях кути розвалу і сходження регулюються вкрай складно, а іноді виставити потрібні величини просто неможливо.

Основні параметри

Як вже зазначалося вище, кути розвалу і сходження не дають повної картини про стан ходової частини транспортного засобу. Слід також враховувати основні величини, які характеризують геометрію коліс і осей автотранспорту:

Розстановка осей - відстань від середини передньої осі до середини задньої осі. Велика розстановка осей забезпечує більший простір салону. Менша розстановка осей збільшує, в свою чергу, маневреність автомобіля. Зазвичай розстановка осей в разі легкових автомобілів знаходиться в межах 2160-3040 мм.
Розстановка коліс - відстань між центрами коліс даної осі. Рекомендується як найбільша розстановка по відношенню до ширини автомобіля. Розстановка коліс легкових автомобілів складає 1210-1600 мм.
Кут нахилу колеса α (рис. 1) - кут між площинами симетрії колеса і перпендикулярній площиною до поверхні дороги, коли колеса встановлені симетрично відносно поздовжньої площини симетрії автомобіля. Він приймає позитивну величину в разі, коли колесо нахилене назовні, а негативну, коли нахилене всередину. Для того, щоб забезпечити найкращі властивості шин керованих коліс при проходженні поворотів, для не завантаженою автомобілів передбачені негативні величини кутів нахилу коліс в діапазоні від 0 ° до 10 ° 20 '. Крім номінальної величини кута нахилу колеса дуже важливо також визначити його допуски, тобто допустимі відхилення від рекомендованих величин і допустимої різниці між кутами нахилу правого і лівого колеса. На практиці допускаються відхилення ± 30 ', а різниця кутів нахилу коліс не повинна перевищувати 30'. На практиці в конкретних умовах їзди виникають додаткові зміни кутів нахилу, що виникають із-за кінематики, поперечних кренів в момент проходження повороту і еластичності підвіски.

 

Углы развала и схождения. Угол наклона колеса
Малюнок 1 - Кут нахилу колеса, кут нахилу осі поворотного кулака, радіус обертання колеса.

 

  • Кут нахилу осі поворотного кулака β (мал. 1) - кут, що виник між проекцією осі поворотного кулака на вертикальній перпендикулярній площині до поздовжньої площини симетрії автомобіля і прямої вертикальної, що лежить на тій самій площині. Величина цього вузла знаходиться в межах 11 ° С до 15 ° 30 '.
  • Радіус обертання колеса - відстань між точкою перетину осі поворотного кулака з площиною дороги і лінією перетину середньої площині колеса з площиною дороги. Величина радіусу обертання колеса знаходиться в межах від 18 до + 20 мм. Для того, щоб досягти малий або негативний радіус обертання, необхідно застосовувати великі кути нахилу осі поворотного кулака.
  • Сходження - різниця відстаней між краями ободів коліс однієї осі (мал. 2), яка вимірюється спереду (b) і ззаду (а) в площині, паралельній до площини дороги і проходить через середину коліс, розставлених для руху прямо. Величина сходження позитивна (+), коли а> b і негативна (-), коли b> а. Негативне сходження також іноді називають «розвалом»

 

Углы развала и схождения. Угол схождения
Малюнок 2 - Сходження, кут сходження.

 

Кут сходження колеса (мал. 2) - кут, що виник між середньою площиною колеса і вертикальною площиною, паралельною до поздовжньої площини симетрії автомобіля, коли колеса встановлені для руху прямо. У разі, коли сходження лівого і правого колеса рівні, такий кут називається половинчастим кутом сходження. Сума кутів сходження лівого і правого колеса є повним сходженням, яке вимірюється в градусах. Крім номінальної величини сходження прийнятий також її допуск, який становить ± 5 'на колесо. Сходження для передніх коліс регулюється зміною довжини поперечного важеля. Середні величини сходження становлять для автомобілів з переднім приводом 0 ± 10 ', а для автомобілів із заднім приводом + 15' ± 10 '. У разі задніх коліс регулювання сходження можлива в підвісці з косими важелями шляхом регулювання осі обороту важелів, а в підвісці з подвійними поперечними важелями шляхом зміни довжини одного з важелів. Кут сходження задніх коліс легкових автомобілів складає від 10 'до 20'.
φ - кут між проекціями осі шворня поворотного кулака і вертикальної осі обертового колеса на поздовжню площину симетрії автомобіля.
Випередження осі поворотного кулака (мал. 3) - відстань між проекціями на вертикальну площину, паралельну до поздовжньої площини симетрії автомобіля наступних точок: перетинання осі поворотного кулака з площиною дороги і точки перетину вертикальної осі обертового колеса з площиною дороги. Даний параметр в більшості конструкцій рульового управління має позитивну величину, за винятком деяких автомобілів з переднім приводом, в яких застосовується негативна величина.

 

Углы развала и схождения. Угол опережения оси поворотного кулака
Малюнок 3 - Кут випередження осі поворотного кулака.

 

  • Кут сходження колеса (мал. 2) - кут, що виник між середньою площиною колеса і вертикальною площиною, паралельною до поздовжньої площини симетрії автомобіля, коли колеса встановлені для руху прямо. У разі, коли сходження лівого і правого колеса рівні, такий кут називається половинчастим кутом сходження. Сума кутів сходження лівого і правого колеса є повним сходженням, яке вимірюється в градусах. Крім номінальної величини сходження прийнятий також її допуск, який становить ± 5 'на колесо. Сходження для передніх коліс регулюється зміною довжини поперечного важеля. Середні величини сходження становлять для автомобілів з переднім приводом 0 ± 10 ', а для автомобілів із заднім приводом + 15' ± 10 '. У разі задніх коліс регулювання сходження можлива в підвісці з косими важелями шляхом регулювання осі обороту важелів, а в підвісці з подвійними поперечними важелями шляхом зміни довжини одного з важелів. Кут сходження задніх коліс легкових автомобілів складає від 10 'до 20'.
    φ - кут між проекціями осі шворня поворотного кулака і вертикальної осі обертового колеса на поздовжню площину симетрії автомобіля.
    Випередження осі поворотного кулака (мал. 3) - відстань між проекціями на вертикальну площину, паралельну до поздовжньої площини симетрії автомобіля наступних точок: перетинання осі поворотного кулака з площиною дороги і точки перетину вертикальної осі обертового колеса з площиною дороги. Даний параметр в більшості конструкцій рульового управління має позитивну величину, за винятком деяких автомобілів з переднім приводом, в яких застосовується негативна величина.
    Максимальний кут повороту обертового колеса - кут між проекцією осі симетрії автомобіля і краєм перетину середньої площині колеса з поверхнею дороги. У конструкціях автомобілів з неповоротними задніми колесами, кути повороту внутрішнього і зовнішнього переднього колеса повинні бути різні. Кут повороту внутрішнього колеса повинен бути більшим від кута повороту зовнішнього колеса.
    Різниця кутів повороту коліс (мал.4) - різниця кутів між передніми колесами і віссю симетрії автомобіля при повороті одного з коліс на 20 °. Різниця кутів повороту повинна завжди мати позитивну величину.
Углы развала и схождения. Разница углов поворота
Малюнок 4 - Різниця кутів повороту.

 

Кути розвалу і сходження є основними показниками стані ходової частини, однак при постійному контролі й вимірі геометрії установки коліс і осей автомобілів важливі ще інші параметри, до яких необхідно віднести:

  • вісь симетрії автомобіля - пряма лінія, що з'єднує середини передньої і задньої осі автомобіля;
  • геометрична вісь руху - бісектриса кута повного сходження задніх коліс;
  • відхилення геометричної осі руху від осі симетрії - кут між геометричною віссю руху і віссю симетрії автомобіля; кут має позитивну величину (+), якщо геометрична вісь руху відхилена вліво від осі симетрії автомобіля, а негативна (-), якщо вісь руху відхилена вправо;
  • непаралельність осей (різниця розстановки осей) - різниця між розміщенням осей коліс з лівого боку автомобіля (LI) і розстановкою осей коліс з правого боку автомобіля (Lp);
  • відхилення одиничного сліду (симетричність установки коліс між правою і лівою стороною) - бічне переміщення коліс осей автомобіля щодо осі симетрії автомобіля, яка виникає через кута нахилу геометричній осі руху від осі симетрії.

 

Углы развала и схождения. Геометрические оси автомобиля
Малюнок 5 - Ось симетрії автомобіля, геометрична вісь руху, відхилення геометричної осі руху від осі симетрії

 

Углы розвала и схождения. Непараллельность осей автомобиля
Малюнок 6 - Непараллельнысть осей (Геометрична вісь руху).

 

Всі кути розвалу і сходження, закладені автовиробником, а також окремі параметри геометрії коліс і осей необхідно дотримуватися протягом усього терміну експлуатації автомобіля. Вони можуть трохи відрізнятися від заводських величин внаслідок експлуатації автомобіля і виникли люфтів в рульовому управлінні і підвісці, але в цілому кути розвалу і сходження повинні перебувати в допустимих межах.
Углы развала и схождения. Отклонение единичного следа Углы развала и схождения. Отклонение единичного следа
Малюнок 7 - Відхилення одиничного сліду. Малюнок 8 - Відхилення одиничного сліду

 

Для того, щоб відповідати всім цим вимогам, автомобілі повинні проходити періодичний технічний огляд, який проводиться на станціях технічного контролю. Крім того, кути розвалу і сходження і геометрія в комплексі, повинні перевірятися кожен раз після заміни елементів рульового управління, ремонтних робіт після аварії, а також в разі виникнення різного роду ознак, які свідчать про помилкове встановлення рульового управління (наприклад, нерівномірний знос шин або неможливість зберігати прямолінійний напрямок руху).

Кути розвалу і сходження можна вважати основними показниками, проте не слід забувати, що є ще маса геометричних показників, які мають великий вплив на експлуатаційні властивості транспортного засобу. Стенди розвалу сходження Hunter для вимірювання регулювання кутів установки коліс дають можливість отримати механіку весь спектр параметрів геометрії діагностується транспортного засобу.