Углы развала и схождения. Основные параметры геометрии

Рулевое управление значительно влияет на безопасность движения и безопасное участие в дорожном потоке. Его функция - изменение траектории движения транспортного средства согласно требованиям водителя. Исправно работающее рулевое управление должно обеспечить прямолинейное движение транспортного средств, вращение управляющих колес без скольжения при повороте и их самостоятельное возвращение в позицию, соответствующую движению прямо после прохождения поворота.

Подобные требования возможно удовлетворить, присваивая отдельным элементам рулевого управления соответствующие параметры, называемые в целом «геометрией установки колес и осей автомобилей». Часто можно встретить название углы развала и схождения. Под понятием геометрии необходимо также понимать совокупность явлений, происходящих в процессе движения автотранспортного средства, возникающих из-за условий работы подвески и рулевого управления. На конструкцию рулевого управления машин существенно влияет эластокинематика, которая описывает совокупность процессов, связанных с изменением установки колес, вызванных силами и моментами, воздействующими между шиной и поверхностью дороги, а также продольным перемещением колес, которые противодействуют кинетическим изменениям их установки. Проще говоря на рулевое управление значительно влияют характеристики установленных шин и углы развала и схождения.

Конструкции рулевого управления автомобилей определяют требуемые величины углов установки (углы развала и схождения) вместе с допустимыми отклонениями от этих величин, обеспечивающие соответствующие свойства при движении, способность сохранять прямолинейное направление движения и противодействовать чрезмерному износу шин. Эти требования касаются передних колес всех автомобилей и задних некоторых автомобилей.

Среди всех параметров установки чаще всего упоминаются углы развала и схождения, но следует выделить две группы параметров Первая - регулируемые. Вторая - нерегулируемые величины, которые применены в процессе конструирования автомобиля. К регулируемым величинам необходимо отнести схождение, угол наклона колеса и угол опережения оси оборота поворотного кулака. Среди нерегулируемых величин, в свою очередь, относятся угол наклона оси поворотного кулака (угол наклона шкворня), радиус вращения, перемещение оси поворотного кулака относительно оси колеса, а также разница углов поворота внутреннего и внешнего колеса.

Углы развала и схождения, как и все параметры геометрии колес из первой, так и со второй группы должны подвергаться тщательной проверке во время периодического техосмотра. Величины углов развала и схождения первой группы находящиеся за пределами допуска отклонений параметров возникают, прежде всего, как из-за условий эксплуатации автомобиля, например перегруз или плохое дорожное покрытие, так и некачественного ремонта и регулировок. Величины, не находящиеся в пределах допустимых отклонений второй группы параметров возникают наиболее часто из-за значительного периода эксплуатации автомобиля и его плохого общего технического состояния, например, ослабление креплений задних мостов может вызывать перекосы осей. Прежде всего следует обратить внимание на автомобили, побывавшие в ДТП, в которых произошла серьезная деформация элементов, ответственных за сохранение присвоенных конструкторами величин монтажа и крепления элементов подвески. В таких автомобилях углы развала и схождения регулируются крайне сложно, а иногда выставить нужные величины просто невозможно.

Как уже отмечалось выше, углы развала и схождения не дают полной картины о состоянии ходовой части транспортного средства. Следует так же учитывать основные величины, характеризирующие геометрию колес и осей автотранспорта:

• Расстановка осей - расстояние от середины передней оси до середины задней оси. Большая расстановка осей обеспечивает большее пространство салона. Меньшая расстановка осей увеличивает, в свою очередь, маневренность автомобиля. Обычно расстановка осей в случае легковых автомобилей находится в пределах 2160-3040 мм.
• Расстановка колес - расстояние между серединами колес данной оси. Рекомендуется как наибольшая расстановка по отношению к ширине автомобиля. Расстановка колес легковых автомобилей составляет 1210-1600 мм.
• Угол наклона колеса α (рис. 1) - угол между плоскостями симметрии колеса и перпендикулярной плоскостью к поверхности дороги, когда колеса установлены симметрично относительно продольной плоскости симметрии автомобиля. Он принимает положительную величину в случае, когда колесо наклонено наружу, а отрицательную, когда наклонено внутрь. Для того, чтобы обеспечить лучшие свойства шин управляемых колес при прохождении поворотов, для не загруженных автомобилей предусмотрены отрицательные величины углов наклона колес в диапазоне от 0° до 10°20′. Кроме номинальной величины угла наклона колеса очень важно также определить его допуски, то есть допустимые отклонения от рекомендуемых величин и допустимой разницы между углами наклона правого и левого колеса. На практике допускаются отклонения ±30’, а разница углов наклона колес не должна превышать 30′. На практике в конкретных условиях езды возникают дополнительные изменения углов наклона, возникающие из-за кинематики, поперечных кренов в момент прохождения поворота и эластичности подвески.

• Угол наклона оси поворотного кулака β (рис. 1) - угол, возникший между проекцией оси поворотного кулака на вертикальной перпендикулярной плоскости к продольной плоскости симметрии автомобиля и прямой вертикальной, лежащей на той самой плоскости. Величина этого узла находится в пределах 11° до 15°30′.
• Радиус вращения колеса - расстояние между точкой пересечения оси поворотного кулака с плоскостью дороги и линией пересечения средней плоскости колеса с плоскостью дороги. Величина радиуса вращения колеса находится в пределах от 18 до + 20 мм. Для того, чтобы достичь малый или отрицательный радиус вращения, необходимо применять большие углы наклона оси поворотного кулака.
• Схождение - разница расстояний между краями ободов колес одной оси (рис. 2), измеряемая спереди (b) и сзади (а) в плоскости, параллельной к плоскости дороги и проходящей через середину колес, расставленных для движения прямо. Величина схождения положительная (+), когда а>b и отрицательная (-), когда b>а. Отрицательное схождение также иногда называют «развалом».

• Угол схождения колеса (рис. 2) - угол, возникший между средней плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной к продольной плоскости симметрии автомобиля, когда колеса установлены для движения прямо. В случае, когда схождение левого и правого колеса равны, такой угол называется половинчатым углом схождения. Сумма углов схождения левого и правого колеса является полным схождением, которое измеряется в градусах. Кроме номинальной величины схождения принят также ее допуск, который составляет ±5' на колесо. Схождение для передних колес регулируется изменением длины поперечного рычага. Средние величины схождения составляют для автомобилей с передним приводом 0±10′, а для автомобилей с задним приводом +15'±10′. В случае задних колес регулировка схождения возможна в подвеске с косыми рычагами путем регулировки оси оборота рычагов, а в подвеске с двойными поперечными рычагами путем изменения длины одного из рычагов. Угол схождения задних колес легковых автомобилей составляет от 10' до 20′.
• ϕ - угол между проекциями оси шкворня поворотного кулака и вертикальной оси вращающегося колеса на продольную плоскость симметрии автомобиля.
• Опережение оси поворотного кулака (рис. 3) - расстояние между проекциями на вертикальную плоскость, параллельную к продольной плоскости симметрии автомобиля следующих точек: пересечения оси поворотного кулака с плоскостью дороги и точки пересечения вертикальной оси вращающегося колеса с плоскостью дороги. Данный параметр в большинстве конструкций рулевого управления имеет положительную величину, за исключением некоторых автомобилей с передним приводом, в которых применяется отрицательная величина.

• Угол схождения колеса (рис. 2) - угол, возникший между средней плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной к продольной плоскости симметрии автомобиля, когда колеса установлены для движения прямо. В случае, когда схождение левого и правого колеса равны, такой угол называется половинчатым углом схождения. Сумма углов схождения левого и правого колеса является полным схождением, которое измеряется в градусах. Кроме номинальной величины схождения принят также ее допуск, который составляет ±5' на колесо. Схождение для передних колес регулируется изменением длины поперечного рычага. Средние величины схождения составляют для автомобилей с передним приводом 0±10′, а для автомобилей с задним приводом +15'±10′. В случае задних колес регулировка схождения возможна в подвеске с косыми рычагами путем регулировки оси оборота рычагов, а в подвеске с двойными поперечными рычагами путем изменения длины одного из рычагов. Угол схождения задних колес легковых автомобилей составляет от 10' до 20′.
• ϕ - угол между проекциями оси шкворня поворотного кулака и вертикальной оси вращающегося колеса на продольную плоскость симметрии автомобиля.
• Опережение оси поворотного кулака (рис. 3) - расстояние между проекциями на вертикальную плоскость, параллельную к продольной плоскости симметрии автомобиля следующих точек: пересечения оси поворотного кулака с плоскостью дороги и точки пересечения вертикальной оси вращающегося колеса с плоскостью дороги. Данный параметр в большинстве конструкций рулевого управления имеет положительную величину, за исключением некоторых автомобилей с передним приводом, в которых применяется отрицательная величина.
• Максимальный угол поворота вращающегося колеса - угол между проекцией оси симметрии автомобиля и краем пересечения средней плоскости колеса с поверхностью дороги. В конструкциях автомобилей с неповоротными задними колесами, углы поворота внутреннего и внешнего переднего колеса должны быть разные. Угол поворота внутреннего колеса должен быть большим от угла поворота внешнего колеса.
• Разница углов поворота колес (рис.4) - разница углов между передними колесами и осью симметрии автомобиля при повороте одного из колес на 20°. Разница углов поворота должна всегда иметь положительную величину.

Углы развала и схождения являются основными показателями состоянии ходовой части, однако при контроле и измерении геометрии установки колес и осей автомобилей важны еще другие параметры, к которым необходимо отнести:

• ось симметрии автомобиля - прямая линия, соединяющая середины передней и задней оси автомобиля;
• геометрическая ось движения - биссектриса угла полного схождения задних колес;
• отклонение геометрической оси движения от оси симметрии - угол между геометрической осью движения и осью симметрии автомобиля; угол имеет положительную величину (+), если геометрическая ось движения отклонена влево от оси симметрии автомобиля, а отрицательная (-), если ось движения отклонена вправо;
• непараллельность осей (разница расстановки осей) - разница между расстановкой осей колес с левой стороны автомобиля (LI) и расстановкой осей колес с правой стороны автомобиля (Lp);
• отклонение единичного следа (симметричность установки колес между правой и левой стороной) - боковое перемещение колес осей автомобиля относительно оси симметрии автомобиля, которая возникает из-за угла наклона геометрической оси движения от оси симметрии.

Все углы развала и схождения, заложенные автопроизводителем, а также отдельные параметры геометрии колес и осей необходимо соблюдать на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля. Они могут немного отличаться от заводских величин вследствие эксплуатации автомобиля и возникших люфтов в рулевом управлении и подвеске, но в целом углы развала и схождения должны находиться в допустимых пределах.

Для того, чтобы соответствовать всем этим требованиям, автомобили должны проходить периодический технический осмотр, который проводится на станциях технического контроля. Кроме того, углы развала и схождения и геометрия в комплексе, должны проверяться каждый раз после замены элементов рулевого управления, ремонтных работ после аварии, а также в случае возникновения различного рода признаков, которые свидетельствуют о неправильной установке рулевого управления (например, неравномерный износ шин или невозможность сохранять прямолинейное направление движения).

Углы развала и схождения можно считать основными показателями, однако не следует забывать, что есть еще масса геометрических показателей, которые имеют большое влияние на эксплуатационные свойства транспортного средства. Стенды развала схождения Hunter для измерения регулировки углов установки колес дают возможность получить механику весь спектр параметров геометрии диагностируемого транспортного средства.