СТАБІЛІЗАЦІЯ КЕРОВАНИХ КОЛІС

Стабілізацією керованих коліс називають їх властивість чинити опір відхиленню під дією зовнішніх сил від положення, відповідного прямолінійного руху автомобіля (нейтральне положення), і автоматично повертатися до цього положення після припинення дії зовнішніх сил.

Це властивість обумовлюється тим, що поряд з силами, що викликають моменти, які прагнуть відхилити колеса від нейтрального положення (дестабілізуючі моменти), завжди діють стабілізуючі моменти, які прагнуть повернути колеса в нейтральне положення, подібно до того, як при дії на пружне тіло зовнішніх сил, що викликають зміну його розмірів і форми, виникають пружні сили, які прагнуть відновити рівноважний стан. Відхилення керованих коліс від нейтрального положення можливе або в результаті повороту водієм рульового колеса для зміни напрямку руху автомобіля, або в результаті випадкових зовнішніх впливів, наприклад, сил взаємодії коліс з дорожніми нерівностями, сил, що викликаються неврівноваженістю коліс, і ін. В першому випадку дія стабілізуючих моментів кілька збільшує силу, необхідну для повороту рульового колеса, але зате для повернення до прямолінійного руху автомобіля по новому напрямку досить тільки відпустити рульове колесо. Під дією стабілізуючих моментів при ідеальної стабілізації керовані колеса повернуться в нейтральне положення без участі водія, що забезпечує зручність керування автомобілем.

В реальних умовах руху по ряду причин колеса можуть не повністю повертатися в нейтральне положення, або повертатися до цього положення недостатньо швидко, тоді водієві доводиться коректувати положення керованих коліс поворотами рульового колеса. Чим менша потреба в такій коригуванню, тим якісніше стабілізація і тим краще керованість автомобіля. Випадкові зовнішні сили викликають випадкові відхилення керованих коліс від положення, що задається водієм в результаті впливу на рульове колесо. У більшості випадків зовнішні сили, що діють на керовані колеса, змінні за величиною і напрямком і викликають коливання коліс щодо осей повороту. Наявність стабілізуючих моментів може істотно зменшити амплітуди цих коливань, що покращує керованість автомобіля.

Виникнення стабілізуючих моментів пов'язано з двома основними причинами: а) особливостями процесів, що відбуваються в контакті з опорною поверхнею еластичного колеса, що котиться з відведенням; б) похилим розташуванням осей повортах коліс.

При коченні колеса з відведенням в результаті дії бічної сили Р (рис. 54, а) його обід переміщається не тільки в напрямку площині кочення коліс, але і в бічному напрямку. Елементи контактної площадки при відсутності ковзання залишаються нерухомими відносно опорної поверхні. В результаті цього виникають бічні деформації елементів шини в області її контакту з опорною поверхнею, і елементарні бічні реакції будуть різними в різних точках контакту. У точках, що тільки входять в контакт, елементарні реакції дорівнюють нулю, а в міру наближення до виходу з контакту поступово зростають (див. Рис. 54, а).

Це пояснюється тим, що чим далі розташований елемент контактної площадки від її переднього краю, тим на більшу ВС

Стабілізуючий момент шини личину встигає зміститися обід колеса щодо зазначеного елемента і тим більшу пружну силу викликає пов'язана з цим зміщенням деформація

Мал. 54. Стабілізуючий момент шини личину встигає зміститися обід колеса щодо зазначеного елемента і тим більшу пружну силу викликає пов'язана з цим зміщенням деформація. Тому при відсутності ковзання елементів контактної площадки щодо опорної поверхні епюра елементарних бічних реакцій має форму, близьку трикутнику (див. Рис. 54, а). У задній частині контактної площадки, де бічні деформації найбільші, величина елементарних бічних реакцій може перевищити сили зчеплення з опорною поверхнею, в результаті чого епюра елементарних бічних сил прийме форму, показану на рис. 54, б.

Бічна реакція R , що є рівнодіюча елементарних бічних реакцій, прикладена на відстані е від центру контакту майданчики, в результаті чого реакція R створить момент М з ш, який називають пружним стабілізуючим моментом шини:

Як видно з рис. 54, б, пружний стабілізуючий момент шини спочатку збільшується зі збільшенням кута відведення 6, потім, досягнувши максимального значення при кутах відведення порядку З ... 6 °, починає зменшуватися. Таке протікання залежності Л / с ш = У (б) пояснюється тим, що зі збільшенням кута відведення, а отже, і бічної сили Р, зростає площа контакту, в якій елементарні бічні реакції досягають межі по зчепленню, в результаті чого зменшується плече е.

Якщо при прямолінійній русі автомобіля керовані колеса випадково повернуться, то у зв'язку з тим, що в першу мить автомобіль за інерцією буде продовжувати рух в колишньому напрямі (рис. 55), ці колеса будуть котитися з відведенням, і в їхньому контакті з опорною поверхнею виникнуть дотичні реакції R y , (рис. 55). Моменти М з ш, створювані цими реакціями, будуть прагнути повернути колеса в нейтральне положення. Таким же чином реакція R. виникає при повороті автомобіля, створить момент М з ш, що забезпечує стабілізацію коліс в цьому випадку. Зі сказаного випливає, що в якійсь мірі стабілізація керованих коліс забезпечується навіть без спеціальних конструктивних заходів за рахунок властивостей котяться з відведенням еластичних автомобільних коліс. Однак пружний стабілізуючий момент шини не завжди і не при всіх умовах руху виявляється достатнім для забезпечення оптимальної стабілізації. додаткові стабілізуючі

Схема стабілізації керованих коліс в результаті дії стабілізуючого моменту

Мал. 55. Схема стабілізації керованих коліс в результаті дії стабілізуючого моменту

моменти отримують в результаті похилого розміщення осей повороту коліс (шкворнів поворотних цапф).

У більшості сучасних автомобілів осі повороту керованих коліс нахилені як в поздовжньої, так і в поперечній площинах.

За рахунок позитивного подовжнього нахилу осі повороту (рис. 56) для бічної реакції R створюється додаткове плече е рівну відстані від центру контакту до осі повороту колеса. Це призводить до виникнення стабілізуючого моменту

де (З ш - кут нахилу шворня в поздовжній площині.

Схема виникнення стабілізуючого моменту в результаті поздовжнього нахилу шворня

Мал. 56. Схема виникнення стабілізуючого моменту в результаті поздовжнього нахилу шворня

Величина кута (З ш у різних автомобілів різна. Найчастіше Р ш призначається в межах 0 ... 4 0 . У деяких легкових автомобілів, у яких у зв'язку з особливостями кінематики підвіски нахил осей повороту коліс може змінюватися в залежності від навантаження, кут Р ш виконують значно більше (до

10 ... 12 °). Іноді для зменшення автоколивань керованих коліс у легкових автомобілів нахил осей повороту в поздовжній площині роблять негативним.

В результаті поперечного нахилу осі повороту на кут а ш (рис. 57), якщо колесо відхилене від положення, при якому вісь повороту і вісь поворотної цапфи знаходяться в одній площині (рівноважний стан колеса), нормальна реакція R_ створить момент щодо осі шворня, який прагне повернути колесо в рівноважний стан. Якщо вісь повороту колеса нахилена тільки в поперечній площині, рівноважний стан збігається з нейтральним. При цьому в нейтральному положенні момент Л / у кожного з керованих коліс дорівнює нулю, а при відхиленні в будь-яку сторону є стабілізуючим, т. Е. Прагне повернути колеса в нейтральне положення. Якщо вісь повороту нахилена одночасно і в поперечної і в поздовжній площинах, то рівноважний стан кожного з коліс розташоване

щодо нейтрального під кутом 0 Про = ^ L, де _ у Г0Л на

рш

клону шворня в поперечній площині. При цьому на кожне з коліс діє момент Мстремящійся відхилити колеса від нейтрального положення до рівноважного (дестабілізуючий момент). У нейтральному положенні моменти, що діють на кожне з коліс, рівні і спрямовані в протилежні сто-

Поперечний нахил шворня ку

Мал. 57. Поперечний нахил шворня ку. Сумарний момент, діючий на обидва керованих колеса, дорівнює нулю. Якщо колеса в цьому випадку повертаються щодо нейтрального положення, то сумарний момент виявляється стабілізуючим і приблизно може бути підрахований за формулою

де G, - вага, що припадає на передню вісь; / - довжина поворотної цапфи (див. Рис. 57).

Поперечні нахили осей повороту коліс, крім створення стабілізуючого моменту М ' виконують ще одну функцію. Оскільки зовнішні сили, які прагнуть повернути кожне з керованих коліс відносно осі повороту, діють на плечі С (див. Рис. 57), що дорівнює відстані від центру контакту до осі шворня (плече обкатки колеса), то чим більше кут нахилу шворня а ш , тим , при інших рівних умовах, менше плече обкатки і менше дестабілізуючі моменти, які прагнуть вивести керовані колеса з нейтрального положення. Це не тільки покращує стабілізацію керованих коліс, а й зменшує напруження в деталях рульового управління, що викликаються дією на керовані колеса зовнішніх сил. У більшості сучасних автомобілів кути а ш становлять 4 ... 10 °.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >