Продольный наклон шкворня на что влияет

Об углах установки колес

Углы установки колес — одна из самых интересных и загадочных тем в машинах. На нее накручено столько домыслов, что перед ними меркнет даже великий срач «мощность или крутящий момент». Причина беды — литературы по ней практически ноль. Раймпель, да переводы с английского разного качества. Как переводов, так и первоисточников.

Обращаю особенное внимание: без исключений всё, что написано по этой теме в наших (советских) учебниках, не имеет отношения к действительности. Нынче мало кто читает советские учебники, а читают интернет. И может сложиться ложное впечатление, что сейчас написано всё правильно. Хрен там плавал. Любая статья на тему углов подвески — суть перепечатка тех же советских учебников. Как говорил Мюллер, ясность — одна из форм полного тумана.

Передо мной не стоит задача написать новый учебник. Поэтому я только покажу пару примеров. И только про один параметр. А именно, про угол продольного наклона шкворня.
Пример 1. Простой
Многие презрительно относятся к восьмерочной платформе на том странном основании, что угол наклона шкворня на ней нулевой. Заметим, что к платформе ГАЗ-24 они не относятся презрительно, хотя там этот угол вообще отрицательный. Спишем это на простое незнание сего примечательного факта.
Околонулевой угол — это скучно, говорят они. Околонулевой угол — это плохая устойчивость, говорят они. Околонулевой угол — это немодно, говорят они.
При этом они не понимают от слова «совсем», что это такое — устойчивость. А особенно — что такое чрезмерная устойчивость.

Но при излишнем наклоне шкворня возникает, при прочих равных, именно чрезмерная устойчивость. Вопреки широко распространенному, но ошибочному мнению, это вовсе не приводит к тому, что транспортное средство сидит на дороге «как влитое». Ибо физическое понятие устойчивости не имеет ничего общего с тем, что вкладывается в него на бытовом языке. Однако, на дороге мы будем иметь дело именно с физическим явлением, а не его бытовой интерпретацией.

Так вот. Устойчивость — это способность системы генерировать силы, направленные против сил возмущающих, пытающихся отклонить колеса от прямолинейного движения. При чрезмерной устойчивости величины этих сил настолько велики, что вызывают инерционные явления, усугубленные всегда имеющейся упругостью системы. Которые заключаются в том, что от незначительных возмущающих сил повернутое колесо стабилизируется так активно, что пролетает положение равновесия, сила меняет знак и процесс превращается в колебательный. У особенно везучих — в колебательный с увеличивающейся амплитудой. Заканчивается это обыкновенно так:

Вовсе необязательно разбиваться насмерть, чтобы увидеть избыточную устойчивость. Более того, не обязательно даже садиться за руль. Достаточно зайти в любой магазин, взять продуктовую тележку и покатить ее. При достижении определенной скорости можно увидеть, что одно или несколько колесиков часто и сильно колеблются вокруг положения равновесия. Вот это она и есть — избыточная устойчивость.

Пример 2. Посложнее.
Продольный наклон шкворня действительно отвечает за динамическую стабилизацию колес в режиме «прямо». Да только вот этот наклон нежизнеспособен сам по себе. Ибо при любом отклонении колес от прямого направления пятно контакта колеса с дорогой будет подниматься, а машина, соответственно, опускаться.
Это приведет к чрезмерной неустойчивости — руль сам будет стремиться полностью до упора выкрутиться в сторону при малейшем отклонении от положения для езды прямо. То есть ни о каких стабилизации и устойчивости не будет и речи.

Что при этом происходит увидеть несколько посложнее, чем увидеть избыточную устойчивость, но тоже можно. Для этого надо взять велосипед со свободным рулем (без тросов) — типа Камы, Десны, Суры и прочих великих рек современных Стелсов похожего формата. Любой, лишь бы можно было руль повернуть на 180°. И в этом положении руля прокатиться. Полноценные ощущения от большого продольного наклона шкворня гарантированны.

Чтобы компенсировать пагубное действие продольного наклона шкворня, на машинах ввели поперечный наклон шкворня. Поперечный наклон ликвидирует опускание передней части машины при повороте руля за счет продольного угла и даже, при определенном соотношении поименованных углов, приводит к ее подъему при верчении рулем. Поперечный наклон компенсирует побочное действие наклона продольного. Именно для этого он служит, а не для того, что написано в учебниках. Там, за давностью и нафталином, причину и следствие перепутали местами. А про взаимосвязь этих углов, про правильный диапазон их соотношений вообще нигде не будет ни слова.

А теперь, читатель, проведи эксперимент и попробуй найти хоть оду статью, которая бы опровергла мой пессимизм.

Техническая малограмотность населения в вопросе геометрии подвески приводит к двум вещам:
— повышенная настороженность народа к этим углам (всё непонятное пугает)
— процветание как сервисов по регулировке колес, так и производителей всякого рода говна для подвески, сработанного в мрачных подвалах из водопроводных труб и сортового проката.
Действительно, на форумах и в сервисах часто можно услышать вопросы:
— Вот, распечатка со стенда — у меня всё плохо, доктор?

— Да, всё красное. Надо скорее регулировать. А то резину сжует, руль отвалится, приключится простатит и вообще. Как ты можешь жить с такими углами?

Сообщаю, что на обеих картинках показаны совершенно нормальные углы. Они не вызовут никаких проблем. С ними эксплуатировать машину можно долго и успешно.
А как же так? — спросите вы. Вот же, всё за пределами допусков! Всё плохо!
Отвечаю. Стенд — он дурак. Чем его начинили, то он и пишет. Что намерил, то и оценивает. А оценивает он, напоминаю, углы установки колес. Которые так малы, что допуски на них почти всегда больше, чем сам оцениваемый параметр. Классическое: 0°30′ плюс-минус 30′. Это как сказать — набулькай мне, друг, грамм стописят. Можно триста. А можешь вообще не наливать.
Это всё происходит от того, что такие малые величины с трудом поддаются точному измерению и точной регулировке. И, в силу своей малости, практически не оказывают влияния на свойства автомобиля. А чтобы оказывали, их отклонения должны быть не на единицы минут, да еще и непонятно кем и как измеренных, а в несколько раз.

Вот на этих фотографиях действительно всё нехорошо. Даже можно предположить почему. На японском старичке явно меняли рулевые тяги. А на Фиесте не менее явно не дотянули правую сторону. Либо дева любит парковаться по звуку удара колеса об бордюр. Это не Калина, девушка, а пластмассовая Фиеста: будь акккуратнее!
А может быть всё и куда проще. Разные колеса. Не выравненное давление. Кривой стенд. «Непрожатая» подвеска или лопнувшая правая передняя пружина. И так далее.

В общем, дорогой читатель, посыл понятен. Образование и грамотность позволит не только очаровывать девушек на Фиестах, но и сэкономит немало денег. Которые лишними, как известно, не бывают.
Спасибо за внимание, доклад окончен.

Продольный наклоны шкворня

наклон оси поворота

При наклоне поворотного шкворня наружу в нижней его части ведет к появлению угла между центральной линией поворотного шкворня и вертикалью, который известен как угол наклона поворотного шкворня или угол наклона оси поворота (рис. 16.3). В большинстве конструкций угол наклона шкворня, необходимый для получения требуемой величины сдвига, составляет от 5° до 10°.

Больший угол получается в том случае, если конструктор перемещает колесо в сторону от поворотного шкворня, чтобы оставить место для деталей тормозного механизма, подшипников и т. д.
Когда колесо поворачивает, оно будет перемещаться в плоскости АА и приподнимать переднюю часть автомобиля: это вызывает самоцентрирующее действие. Если используются вертикальные поворотные шкворни, на каждом конце поперечной рулевой тяги могут применяться простые конструкции из вилки со шкворнем или поворотного шарнира. Наклон поворотного шкворня вынуждает шарнир перемещаться в плоскости ВВ, вверх на одном конце поперечной рулевой тяги и вниз на другом ее конце. Для обеспечения этого перемещения на каждом конце поперечной рулевой тяги необходим шаровой шарнир.

выпуклое колесо

Поперечный и продольный наклоны шкворня

Действие этого угла геометрии колес можно лучше понять, если рассмотреть работу простого мебельного ролика (рис. 16.7а). Когда к ролику прикладывается сила, он движется в направлении действия силы. Эффект действия этой силы на castor изображен на рисунке: сила F действует на точку поворота, а сила сопротивления, действующая на колесо, производит пару сил, которые вращают castor к позиции, в которой колесо следует по линии осевой нагрузки.
У автомобиля центральная линия точки поворота обычно проходит так, чтобы задевать поверхность дороги впереди центра контакта колеса. В этом случае колесо будет следовать по пути, определяемому центральной линией поворотной точки, которая всегда находится впереди автомобиля.

Продольный наклон шкворня может быть получен путем установки вертикального поворотного шкворня впереди колеса (рис. 16.7Ь) или путем наклона поворотного шкворня вперед в его нижней части (рис. 16.7с). Последнее выполнить проще, и большинство производителей пользуются этим способом. Угол обычно выбирается в диапазоне от 2° до 5°, но при регулировке этого угла необходимо следовать рекомендациям производителя (допуски обычно составляют (1/2° для всех углов геометрии колес).
Наклон оси поворота или наклон поворотного шкворня может быть выполнен одним из следующих способов:
1. Верхние детали независимой подвески крепятся немного позади нижних деталей.
2. Наклон балки моста легкого грузовика путем установки уголков между мостом и пружиной, или крепления моста ближе к передней части листовой рессоры
На рис. 16.7 изображена центральная линия, проходящая через точку поворота и касающаяся дороги впереди пересечения центральной линии колеса с дорогой, это называется положительным castor. Такая геометрия является обычной для заднеприводных автомобилей, но не пригодна для передне- и полноприводных автомобилей. Это происходит потому, что условия, изображенные на рис. 16.7, становятся обратными. На большинстве переднеприводных автомобилей применяется отрицательный castor, но это только общее правило, при проверке углов геометрии колес всегда следует обращаться к рекомендациям изготовителя.

Гидравлические усилители рулевого управления могут иметь конструкцию, основанную на использовании постоянного давления или на использовании постоянного потока — в первой конструкции применяется гидравлический аккумулятор для сохранения давления, а во второй конструкции жидкость течет непрерывно в течение всего времени функционирования усилителя рулевого управления.
На рис. 17.11 изображены основные детали, необходимые для работы системы постоянного потока. Кроме обычных деталей рулевого управления в системе имеются насос, регулировочный клапан и плунжерный цилиндр.

Это обычно бывает эксцентриковый роторный насос (рис. 26.4), приводимый при помощи клинового ремня от коленчатого вала двигателя. Соединенный с насосом бачок для жидкости обычно содержит минеральное масло низкой вязкости, наподобие того, которое используется в автоматических коробках передач. Предохранительный клапан (клапан ограничения давления) ограничивает максимальное давление величиной 7 МПа, а когда это давление достигается, масло через выходное отверстие насоса возвращается в бачок.

Рулевое управление: содержание

Продольный наклоны шкворня
Рулевое управление аккермана
Угол увода колеса
Угол поворота колес
Схождение колес
Система Mazda 4WS
Передние ступицы
Механизм рулевого управления
Контроль движения автомобиля
Угол наклона оси поворота
Конструкция руля
Гидравлическая система руля.

Развал Сходжения Кастер

1. Зачем нужно делать сход-развал.
2. Теория «сход-развала» (он же развал-схождение).
3. Углы установки колес , определяемые с помощью стендов «развал-схождение».
4. Углы, определяющие расположение элементов подвески на задней оси автомобиля.
5. Развал (CAMBER).
6. Продольный наклон шкворня (или оси поворота) (CASTER).
7. Поперечный наклоан шкворня (KING-PIN)(на рисунке β ).
8. Смещение оси (SET-BACK).
9. Линия осевого давления (THRUST LINE).

Зачем нужно делать сход-развал

Развал-схождения необходимо делать по нескольким причинам. Во-первых, автомобиль после сход-развала будет обладать лучшей курсовой устойчивостью, то есть машину не будет уводить в сторону. Во-вторых, машиной будет легче управлять, она станет более манёвренной и менее склонной к заносам. В-третьих наличие правильных параметров сход-развала даёт экономию топлива и увеличивает ресурс покрышек колес.

Теория «сход-развала» (он же развал-схождение)

Наверное, всем известно, что любое вмешательство в ходовую часть автомобиля влечет за собой изменения углов установки колес. Эти параметры также зависят и от других факторов (давление в шинах, износ покрышек, люфты в ходовой части и т.п.) . Для обеспечения хорошей устойчивости и управляемости автомобиля передние колеса установлены под определенными углами относительно элементов кузова и подвески. Конструкция передней подвески большинства автомобилей мира позволяет отрегулировать: схождение (Toe), развал (Camber) и продольный наклон шкворня (Caster). Угол поперечного наклона шкворня, как правило, задан геометрией поворотного рычага и не регулируется, но по нему опытный развальщик может определить была ли машина в аварии.

Углы установки колес , определяемые с помощью стендов «развал-схождение».

Углы, определяющие расположение элементов подвески на передней оси автомобиля:

— схождение колес (Toe)
— развал (Camber)
— Продольный наклон оси поворота (Caster)
— поперечный наклон оси поворота (King pin)
— смещение оси (Set-back)
— прилежащий угол

Углы, определяющие расположение элементов подвески на задней оси автомобиля:
— схождение колес (Toe)
— наклон или развал колеса (Camber)
— смещение оси (Set-back)
— линия (угол) движения (Thrust line)

Схождение или сход (TOE) — угол между плоскостью вращения колеса и продольной осью автомобиля. Схождение способствует правильному положению передних колес при различных скоростях движения и углах поворота автомобиля. В большинстве случаев схождение регулируется изменением длины боковых рулевых тяг. Признаки отклонения схождения от нормы: сильный пилообразный износ шин (даже при небольших отклонениях), визг шин в повороте, повышенный расход топлива из-за большого сопротивления качению передних колес (выбег автомобиля намного меньше положенного).

Развал (CAMBER) (на рисунке a -альфа)— угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса в положении прямолинейного движения. Он способствует правильному положению катящегося колеса при работе подвески. При значительном отклонении развала от нормы также возможен увод автомобиля от прямолинейного движения и односторонний износ протектора.

Продольный наклон шкворня (или оси поворота) (CASTER) — угол между вертикалью и проекцией линии, проходящей через центры шаровых опор, на плоскость, параллельную продольной оси автомобиля. Он способствует стабилизации передних колес в направлении прямолинейного движения. Ось шаровых или стойки должны стоять под углом как вилка на мотоцикле. Характерные признаки отклонения величины угла от нормы: увод автомобиля в сторону при движении, разные усилия на рулевом колесе при левом и правом поворотах, односторонний износ протектора, визг шин на поворотах.

Поперечный наклона шкворня (KING-PIN ) (на рисунке β ) — это угол наклона оси поворота (шкворня) колеса (a-b) в поперечной плоскости при виде спереди. Задается конструкцией поворотного кулака(на рисунке зеленый) и не регулируется.

Прилежащий угол (на рисунке α + β ) — суммарный угол развала и поперечного наклона шкворня.

Плечо обкатки (на рисунке А) — это расстояние от линии пересечения центральной плоскости вращения колеса с опорной поверхностью до точки пересечения оси поворота колеса с этой же поверхностью. Если точка пересечения оси поворота колеса с дорогой лежит с внутренней стороны от плоскости вращения колеса, то плечо обкатки положительное, с наружной — отрицательное.

Смещение оси (SET-BACK) — это угол, образованный линией, перпендикулярной продольной линии симметрии автомобиля и линии, проходящей через (переднюю или заднюю) ось, соединяющую центры колёс. Например, на передней оси оно возникает при неверной регулировке продольного угла наклона оси колёс (Caster-а).

Смещение оси положительно, когда правое колесо впереди (согласно направлению движения) относительно левого колеса. Оно отрицательно, когда правое колесо позади (согласно направлению движения) относительно левого колеса. Смещение заднего моста вы могли наблюдать на «Волгах», машина едет как бы боком (кстати на «Волге» это происходит когда ослабевает одна стремянка и мост одной стороной перемещается по рессоре вперед или назад).

Линия осевого давления (THRUST LINE)- линию осевого давления (направление тяги) можно упрощенно понимать, как перпендикуляр к задней оси. Это несколько упрощённое понятие, так как не принимаются во внимание углы установки самих задних колёс.
Угол осевого давления или угол движения – это угол между осью симметрии автомобиля и направлением тяги. Направление усилия на заднюю ось, называемое осевой нагрузкой, определяется схождением задних колес. Линия осевого давления определяется разницей между продольной осью симметрии автомобиля и осевыми нагрузками. Если угол осевого давления не равен «0», то передние колеса стремятся поворачиваться в одинаковом направлении, как и задние колеса, стремясь выправить траекторию движения автомобиля в прямую линию. Как следствие, кузов будет направляться под углом к направлению движения.
Угол осевой нагрузки отрицателен, когда осевая нагрузка направлена влево к водителю, и положителен – при направлении вправо от водителя.
Угол движения должен быть равен «0» для автомобилей с правильно отрегулированными углами установки задних колёс. Угол движения (более 20′) может также о нарушении геометрии кузова.

Liniy_osevogo_davleniy_THRUST LINE.jpg

Клиренс — высота дорожного просвета.

Рекомендуется перед посещением сход-развала убедиться, что давление в шинах соответствует норме (на иномарках- табличка на левой двери или стойке), износ протектора на левом и правом колесах примерно одинаков, отсутствует люфт в подшипниках и рулевом управлении, колесные диски не деформированы.

Наше современное профессиональное оборудование.

Регулировка углов установки колес развала схождения и кастера, с технологией 3D для всех типов подвеск и.

1. СТЕНД СХОД-РАЗВАЛ» 3D HOFMANN GEOLINER 790 AC400 | HOFMANN (видео описание)

Подвижные камеры (техника XD), расположенные на двух стойках, точно и быстро перемещаются в зависимости от высота подъема автомобиля. Идеальное решение для проездного поста сход-развал.

Беспроводная передача данных (по Bluetooth) между камерами и стойкой управления.
Требуется малое расстояния для прокатки при позиционировании.
Простое управление и быстрое получение точных результатов измерений.
Трехмерное представление на экране всех результатов измерений.
Полные и актуальные данные от производителей автомобилей (глубина охвата — за последние 25 лет).
Программа помощи с трехмерной анимацией. Самодиагностика.
РС с операционной системой Windows, программное обеспечение версии Pro 42 Platinum (русифицировано).
Регулировка схождения даже при полностью повернутых колесах (программа EZ-Toe) – обеспечивается удобный доступ к регулируемым элементам.
Измерения при снятых колесах (программа EZ Access) (требуются опциональные адаптеры).
. Регулировки автомобилей с А-образными рычагами подвески (A-arm adjust).
. Программа FrameCheck – измерение угла положения рамы лёгких грузовиков.
. Регулировка задней оси при помощи специальных прокладок.
. Измерение максимального угла поворота колес.
. Специальная мишень измерения высоты посадки автомобиля TIP
. Совместимость с сетью ASA.
. Специальные программы производителей (ОЕМ).
. Измерение радиуса качения – информация о несоответствующих размерах шин.
. 4 легкие компактные, эргономичные XD мишени. 4 легких (из магниевого сплава) быстро устанавливаемых колесных адаптера АС400 — надёжно крепятся на шине, не касаясь диска и не повреждая его.
. Удобная перестановка стенда с использованием мобильного комплекта (опция).
. Противооткатное устройство. Фиксаторы руля и тормозной педали. Пульт ДУ.

2. Механические поворотные круги «Premium» (2 шт.) Hofmann

Механические поворотные круги «Premium» (2 шт.) Hofmann. Улучшенное покрытие. Защита от попадания влаги и грязи. Габаритные размеры: 470мм ширина (вдоль трапа подъемника), 520мм глубина (поперек трапа подъемника), высота 50мм (регулируется при помощи проставок). Диамет р круга 358,55мм. Максимальная нагрузка на 1 круг =1.6 т.

3. Комплект выравнивающих пластиковых вставок для поворотных кругов Hofmann арт. 33260

4 Распорка для передних колес Hofmann

5. Электронный инклинометр Артикул: 913 009 024.

Инклинометр для электронных систем измерения углов установки колес

Для многорычажной подвески автомобилей Mercedes требуется производить сход развал с инклинометром. Инклинометр для сход развала Mercedes Benz (Мерседес) предназначен для измерения и регулировки углов положения колес. Это простое в использовании электронное устройство измеряет необходимые углы, которые затем вносятся в программу стенда сход-развала. Инклинометр Haweka прост и понятен в работе. Позволяет обойтись при работе с многорычажной подвеской некоторых автомобилей Мерседес без дорогостоящих инклинометров других производителей.

Подробности Вы можете узнать по телефону:

8 (800) 350-69-83, 8(930)-730-20-00

К вопросу об углах установки управляемых колес автомобилей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УГЛЫ УСТАНОВКИ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС / ALIGNMENT ANGLES OF STEERING WHEELS / УГОЛ РАЗВАЛА / CAMBER ANGLE / УГОЛ СХОЖДЕНИЯ / ПРОДОЛЬНЫЙ И ПОПЕРЕЧНЫЙ УГОЛ НАКЛОНА ШКВОРНЯ / LONGITUDINAL AND TRANSVERSE ANGLE OF A KINGPIN / TOE ANGLE

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Портнягин Евгений Михайлович, Портнягина Наталья Константиновна

Приведены общие сведения об основных углах установки управляемых колес автомобиля. Даты теоретические предпосылки их назначения. Обобщены результаты литературного анализа по теме выбора углов установки управляемых колес и их влияния на эксплуатационные свойства автомобиля: устойчивость, управляемость, расход топлива и прочие, а также износ шин. Поставлена задача по разработке статистического метода определения величин углов установки управляемых колес автомобиля.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

TO VEHICLE STEERING WHEEL ALIGNMENT ANGLES

The article gives general information about the main alignment angles of vehicle steering wheels and explains theoretical background of their purposes. It provides a literature review on the problem of selection of alignment angles of vehicle steering wheels and their influence on vehicle performance characteristics such as stability, steering response, fuel consumption, tire wear and others. The goal is set to develop a statistical method for determining the values of alignment angles of vehicle steering wheels.

Текст научной работы на тему «К вопросу об углах установки управляемых колес автомобилей»

Полученные оценочные шкалы характеризуют лишь один из показателей оценки качества функционирования городских интермодальных узлов пассажирского транспорта. В дальнейшее развитие методики авторы планируют включить дополнительно следующие показатели:

1. Условия осуществления пешеходного движения при пересадках (наличие конфликтов с уличным транспортом, сте-

пень удобности пешеходных коммуникаций);

2. Наличие автомобильных паркингов в радиусе пешеходной доступности;

3. Наличие велосипедных паркингов в радиусе пешеходной доступности.

С учетом добавляемых характеристик также планируется выполнить классификацию узлов на основе применения кластерного анализа.

Статья поступила 25.11.2015 г.

2. Матвеева М.А., Ковалева Т.С., Шаров М.И. Повышение качества функционирования интермодальных узлов пригородного железнодорожного пассажирского транспорта иркутской агломерации // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2014. № 6. С. 115-122.

3. Михайлов А.Ю., Копылова Т.А. Классификационные характеристики интермодальных узлов городского пассажирского транспорта на примере г. Вены // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Не-

движимость. 2015. № 1. С. 137-145.

4. Михайлов А.Ю., Копылова Т.А. Система критериев оценки транспортно-пересадочных узлов // Вестник ИрГТУ. 2015. № 7 (102). С. 168-173.

5. Никитина Т.А. Принципы планировки интермодального узла как элемента городского транспорта и городской среды: дис. . магистра градостроительства. Иркутск, 2012. 121 c.

6. Шаров М.И., Левашев А.Г.. Развитие критериев оценки качества обслуживания на городском пассажирском транспорте // Вестник ИрГТУ. 2015. № 7 (102). С. 174-178.

7. Charles R. Rivasplata. Intermodal transport centers: towards establishing criteria. 20th South African Transport Conference. Meeting the Transport Challenges in Southern Africa. Conference Papers. South Africa, 16-20 July 2001. 408 p.

К ВОПРОСУ ОБ УГЛАХ УСТАНОВКИ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС АВТОМОБИЛЕЙ

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Ключевые слова: углы установки управляемых колес; угол развала; угол схождения; продольный и поперечный угол наклона шкворня.

TO VEHICLE STEERING WHEEL ALIGNMENT ANGLES E.M. Portnyagin, N.K. Portnyagina

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

1Портнягин Евгений Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: 89501206161, e-mail: ewpo38@gmail.com

Portnyagin Evgeniy, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automobile Transport, tel.: 89501206161, e-mail: ewpo38@gmail.com

2Портнягина Наталья Константиновна, магистрант, тел.: 89041110540, e-mail: rukodelochka38@gmail.com Portnyagina Natalia, Master’s Degree Student, tel.: 89041110540, e-mail: rukodelochka38@gmail.com

Keywords: alignment angles of steering wheels; camber angle; toe angle; longitudinal and transverse angle of a kingpin.

Углы установки управляемых колес автомобиля являются одними из наиболее важных его регулировочных параметров. От правильности и точности установки схождения колес, их развала, углов продольного и поперечного наклонов шкворня зависит не только быстрота износа шин, но и такие важнейшие показатели, как устойчивость и управляемость автомобиля.

Различают следующие основные углы установки управляемых колес и их назначение.

Углом развала колеса называется угол а (рис. 1) между средней плоскостью колеса (плоскостью симметрии, или плоскостью вращения) и вертикальной плоскостью, перпендикулярной к поверхности дороги. Угол развала считается отрицательным, если колесо наклонено своей верхней стороной внутрь к продольной плоскости автомобиля, и положительным — если верхней стороной наружу.

Существует несколько мнений о назначении угла развала колеса:

— при наличии развала на колесе создается боковая сила, прижимающая его к внутреннему ступичному подшипнику;

— развал позволяет уменьшить плечо обкатки h (см. рис. 1) и, следовательно, уменьшить момент, необходимый для поворота управляемых колес;

— при износе цапфы исключается отрицательный развал управляемых колес;

— развал позволяет уменьшить сопротивление боковому уводу.

Угол схождения колеса £ (рис. 2) -угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса.

Рис. 1. Схема установки управляемого колеса

Рис. 2. Схема установки управляемых колес со схождением

Как правило, схождение колес положительно, то есть точка пересечения линий плоскостей вращения колес одной оси расположена спереди автомобиля. Иногда схождение колес определяется разностью расстояний между колесами спереди и сзади (рис. 3). В этом случае схождение измеряется в миллиметрах.

Так же, как и в случае с развалом, существуют различные точки зрения относительно назначения угла схождения:

— угол схождения необходим для компенсации негативного влияния угла развала;

— компенсация тенденции управляемых колес к расхождению под действием силы сопротивления качению и, как следствие, устранение возможности качения колеса с отрицательным схождением;

— угол схождения позволяет повысить устойчивость прямолинейного движения машины;

— наличие схождения позволяет предотвратить возможность колебаний управляемых колес;

— угол схождения позволяет улучшить управляемость машины.

Рис. 3. Линейное измерение схождения управляемых колес

В отличие от случаев с развалом и схождением, мнение о назначении угла поперечного наклона шкворня (оси поворота колес) в (см. рис. 1) в настоящее время сложилось однозначное. Угол поперечного наклона шкворня предназначен для стабилизации управляемых колес.

Углом продольного наклона шкворня называется угол между вертикальной поперечной автомобилю плоскостью и проекцией линии, проходящей через центры шаровых опор, на плоскость, параллельную продольной оси автомобиля (рис. 4).

Угол продольного наклона шкворня Y считается положительным, если верхний конец шкворня наклонен в сторону задней части автомобиля.

Во мнении относительно назначения угла продольного наклона шкворня различные авторы тоже едины, как и в случае с углом поперечного наклона шкворня:

— угол продольного наклона шкворня обеспечивает стабилизацию управляемых колес;

— данный угол позволяет уменьшить радиус поворота машины.

Рис. 4. Продольный угол наклона шкворня (оси поворота колеса)

Анализ влияния углов установки управляемых колес на эксплуатационные свойства

Литературный обзор по теме исследования показал, что достаточное для проведения анализа количество научных трудов посвящено углам установки управляемых колес, а именно: их влиянию на стабилизацию колес, сопротивление движению автомобиля, износ шин и на прочие эксплуатационные свойства.

В процессе движения автомобиля большинство эксплуатационных свойств реализуется вследствие взаимодействия эластичного колеса с опорной поверхностью. В случае прямолинейного качения эластичного колеса по ровной горизонтальной опорной поверхности при условии, что плоскость качения колеса перпендикулярна плоскости опорной поверхности, на него действуют только продольные и вертикальные реакции. Однако при наклоне плоскости колеса или при его качении с уводом возникают поперечные реакции. Именно они главным образом и влияют на эксплуатационные свойства машины [10].

В результате анализа работ, посвященных углам установки управляемых колес, был сделан вывод, что в первую очередь данные углы влияют на величину со-

противления качению. В [9] отмечается, что с увеличением этих углов коэффициент сопротивления качению прогрессивно возрастает, и наиболее существенное влияние на данный параметр оказывает угол схождения. Результаты экспериментальных исследований, приведенные в [7], свидетельствуют о том, что при увеличении схождения с 2 до 20 мм путь выбега, напрямую зависящий от силы сопротивления качению, уменьшается в 2 раза, а расход топлива увеличивается при скорости 30 км/ч на 70%, при скорости 50 км/ч — на 100%.

В [7] приводится зависимость расхода топлива и износа шин от величины схождения управляемых колес. Расчеты и экспериментальные исследования показывают, что приведение нормативов к значениям, соответствующим минимуму энергетических затрат, позволит получить экономию топлива от 4 до 6% на каждую машину.

Анализ приведенных зависимостей показывает, что углы установки колес оказывают существенное влияние на износ пневматических шин и, как следствие, на их условия работы и срок службы. В [9] установлено, что из-за неправильной установки управляемых колес износ шин возрастает на 30% и более, причем основное влияние на величину износа оказывает величина боковой силы на колесе.

В.Ф. Платонов и Г.Р. Леиашвили [7] установили, что наибольшее влияние на изнашивание шин, так же как и на топливную экономичность, оказывает величина схождения передних колес. Причем отклонение этого параметра от оптимума на 2-3 мм для легкового автомобиля и на 15-30 мм для грузового увеличивает износ шин в 1,5-2 раза. Авторы отмечают, что неоптимальная установка управляемых колес влечет за собой не только увеличение их интенсивности изнашивания, но и изнашивания ведущих колес из-за роста сопротивления движению.

В [1] установлено, что наклон колеса за счет увеличения продольного наклона шкворня с 2° до 8°30′ вызывает уменьшение темпов изнашивания шин управляемых

Ю.А. Ечеистовым и М.М. Слуцкиным в [2] установлено, что минимальное сопротивление качению и, следовательно, минимальный износ шин и расход топлива имеет колесо, плоскость вращения которого совпадает с направлением вектора его скорости и перпендикулярна опорной поверхности, то есть при углах развала и схождения, равных нулю. Однако, как видно из результатов испытаний, приведенных в [7], данное утверждение не всегда соответствует действительности.

В работах В.А. Иларионова, Й. Рай-мпеля, Л.Л. Гинцбурга изучалось влияние углов установки управляемых колес на управляемость и устойчивость автомобиля. В результате выполненных исследований было установлено, что развал улучшает стабилизацию эластичных управляемых колес за счет возникающего при движении автомобиля увода. При этом стабилизирующий момент, обусловленный смещением результирующей боковой реакции относительно центра пятна контакта, стремится возвратить управляемые колеса в положение прямолинейного движения. Однако если колеса имеют отрицательный развал или получают его за счет крена кузова на повороте, то усиливается недостаточная поворачиваемость автомобиля и затрудняется управление им. В работе Й. Раймпеля утверждается, что желательным положен и-ем колеса на повороте является отрицательный развал относительно дороги наружного колеса и положительный развал внутреннего. Это приводит к направлению боковых сил снаружи внутрь и тем самым к более благоприятной характеристике сопротивления уводу шины и уменьшению возвратного момента.

Анализ исследований влияния схождения на устойчивость движения и стабилизацию управляемых колес дает противоречивые результаты. Так, в некоторых работах отмечается незначительное влияние схождения, в то время как другие исследования свидетельствуют об обратном. Для исключения влияния указанных противоречий целесообразно использовать

опыт по изучению устойчивости и управляемости автомобиля в работах С.В. Бахму-това и его учеников, т.е. проводить оценку устойчивости и управляемости по достаточно большому количеству частных критериев или с использованием комплексных критериев.

Исследованиями, выполненными в лабораторных условиях НАМИ по вопросу распределения напряжений в контакте катящегося колеса, установленного с различными углами развала и схождения, определено, что качение колеса, как с развалом, так и со схождением, приводит к изменению распределения нормальных напряжений по ширине контакта. При этом развал увеличивает нормальные напряжения со стороны наклона колеса к дороге, а схождение — со стороны приложения боковой силы. Изменение развала у ведомого колеса до 2° и схождения до 5° приводит к увеличению продольных касательных напряжений до 20% по сравнению с нулевыми развалом и схождением. Основное же влияние углы установки управляемых колес оказывают на величину и характер распределения поперечных касательных напряжений, что предопределяет соответствующие показатели управляемости и устойчивости машины.

Угловая деформация (угол увода), согласно теории качения эластичного колеса, разработанной М.В. Келдышем, пропорциональна углу наклона колеса, то есть углу развала, что дает право сделать вывод об увеличении увода колеса (боковой силы) — как следствии увеличения развала. Это положение нашло подтверждение и в работах других авторов.

Таким образом, на основании анализа исследований влияния углов установки управляемых колес и шкворней поворотных цапф можно сделать вывод, что данные углы наиболее существенное влияние оказывают на следующие эксплуатационные показатели: сопротивление качению колес; износ шин; устойчивость при движении; управляемость.

Наибольшее влияние на износ шин оказывает схождение управляемых колес,

что вызывает необходимость особого контроля величины этого параметра и своевременной регулировки. При неправильной установке колес интенсивность износа шин возрастает в 5-10 раз [1]. Возрастают также износы деталей подвески и рулевого управления. Работа станций технического обслуживания и диагностических центров показывает, что 50-70% автомобилей нуждаются в регулировке углов установки колес, особенно схождения.

Проблема выбора углов установки управляемых колес

Повышение скоростных качеств автомобилей, возросшая сложность и интенсивность дорожного движения обусловливают актуальность правильной установки управляемых колес автомобилей и оперативного контроля ее параметров. Однако в большинстве рассмотренных случаев углы установки колес уже известны либо варьировались от заданного производителем значения.

Задача выбора углов установки управляемых колес при конструировании автомобиля полностью на сегодняшний день не изучена. Общепринятых методик расчета углов установки управляемых колес не существует. При проектировании и создании новых моделей автомобилей значения этих углов определяют по хорошо зарекомендовавшим себя близким аналогам с последующей экспериментальной доводкой. Как следствие, все сводится к увеличению затрат времени и средств на проведение такого рода экспериментальных исследований.

В связи с вышесказанным существует необходимость в аналитическом выборе либо расчете углов установки колес автомобиля еще на этапе его проектирования.

Исследования в данном направлении привели к нижеприведенным результатам.

В работах Ю.А. Ечеистова, М.М. Слуцкина [2] и В.А. Иларионова [4] приведены схожие зависимости между величинами углов развала и схождения управляемых колес автомобиля. Использу-

емые же в приведенных зависимостях коэффициенты не представляются известными без проведения множества экспериментальных исследований.

А.Я. Тарасов приводит в своей работе [9] зависимость между вышеназванными углами для конкретной модели автомобиля, что не дает возможности ее использования для других видов транспорта.

Зависимости, предложенные в работах В.Д. Каменева [5], В.Н. 3адворнова[3], а также в [8], связывают углы установки колес с параметрами шин и колес автомобиля, таких как ширина профиля шины, ее жесткость, сопротивление боковому уводу, длина пятна контакта с опорной поверхностью и прочими. На стадии проектирования автомобиля использование приведенных зависимостей достаточно сложно.

В исследовании И.А. Михайлина [6] разработана методика определения рациональных значений углов установки управляемых колес и шкворней поворотных цапф на примере проектирования тракторов. В основу методики автор заложил принцип интегральных критериев оптимизации работы тракторной техники — предложенные им коэффициенты эффективности качения, маневренности и управляемости. При проведении ряда экспериментальных исследований данной методики на автомобильной технике, возможно, применение ее будет целесообразно при проектировании автомобилей.

Однако, несмотря на обилие информации об углах установки колес и их зависимости от эксплуатационных факторов, на практике стоит задача определения углов установки управляемых колес автомобилей, находящихся в эксплуатации. То есть задача выбора указанных углов уже решена производителем, но их значения не всегда известны пользователю либо приведены в справочниках и базах данных специализированных стендов некорректно. Возникает вопрос определения заложенных производителем значений углов установки колес. Запрос данных у производителя займет время, а иностранный производитель не всегда ответит в частном

Практика эксплуатации автомобильного транспорта насчитывает массу примеров возникновения проблемных ситуаций, когда имеющееся для измерения углов установки управляемых колес оборудование не представляется возможным применять по причине отсутствия нормативных значений названных параметров для данного транспортного средства. Так, например, при замене силового агрегата автомобиля на более или менее мощный, нагрузка на переднюю управляемую ось изменяется. При этом меняют ход подвески, а углы установки колес оставляют прежними. Кроме того, интенсивно изнашиваются шины. А затраты на замену изношенных, в результате неправильно установленных регулировочных параметров шин, составляют значительную долю в сумме эксплуатационных затрат автомобиля. Нарушается его управляемость и устойчивость, что нередко ведет к ДТП.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Очевидно, что на величину углов установки управляемых колес влияет много факторов: тип подвески; вид привода ведущих колес (передний, задний, полный); нагрузка на управляемые колеса; тип рулевого привода и пр. Попытки подбирать величину углов установки колес эмпирическим путем очень трудоемки и малоэффективны, а зависимости, которые помогли бы рассчитать их величину, в настоящее время отсутствуют. В этой связи проведение научного исследования, направленного на выявление закономерностей, позволяющих определять величину углов установки управляемых колес автомобиля расчетным путем, с учетом наиболее значимо влияющих факторов, является актуальным.

Решением вышеуказанной проблемы может стать применение статистического метода определения неизвестной величины, тем более, что производители, не имея соответствующих методик, при выборе углов установки колес пользуются уже известными их величинами аналогичных проектируемому автомобилю моделей. Этот факт является доказатель-

ством возможности применения статистического метода.

Научной гипотезой предстоящего исследования является возможность определения величин углов установки управляемых колес автомобиля при отсутствии справочных данных расчетным

1. Балабин И.В., Кнороз А.В. О влиянии угла наклона плоскости качения колеса на износ шин при повороте автомобиля // Автомобильная промышленность. 1979. № 9. С. 13-14.

2. Ечеистов Ю.А., Слуцкин М.М. Влияние установки управляемых колес на сопротивление движению автомобиля // Автомобильная промышленность. 1958. № 7. С. 18-19.

3. Задворнов В.Н. Влияние параметров установки колес на износ шин в задней независимой подвеске легкового автомобиля: автореф. дис. . канд. техн. наук.: 05.05.03. М., 2000. 16 с.

4. Иларионов В.А. Стабилизация управляемых колес автомобиля. М.: Транспорт, 1966. 168 с.

5. Каменев В.Д. Исследование влияния углов установки управляемых колес на эксплуатационные свойства автомобиля: дис. . канд. техн. наук. М, 1970. 169 с.

6. Михайлин И.А. Выбор оптимальных углов установки управляемых колес и шкворней поворотных

путем с использованием модели множественной регрессии, учитывающей наиболее значимые факторы: тип подвески; вид привода ведущих колес (передний, задний, полный); нагрузка на управляемые колеса; тип рулевого привода и прочее.

Статья поступила 18.11.2015 г.

цапф трактора: дис. . канд. техн. наук.: 05.05.03. М., 2005. 175 с.

7. Платонов В.Ф., Леиашвили Г.Р. Повышение экономичности автомобилей за счет оптимизации углов установки управляемых колес // Автомобильная промышленность. 1983. № 4. С. 16-17.

8. Расчет оптимального развала и схождения управляемых колес / С.В. Редчиц, В.В. Редчиц,

B.И. Плотников [и др.] // Автомобильная промышленность. 2000. № 11. С. 15-16.

9. Тарасов А.Я. Исследование влияния углов установки передних колес автомобиля «Волга» на износ шин // Автомобильная промышленность. 1966. № 6.

10. Федотов А.И., Зарщиков А.М. Конструкция, расчет и потребительские свойства автомобилей: учеб. пособие для вузов по специальности «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования». Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 335 с.

РЕИНЖИНИРИНГ И МОДЕРНИЗАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ АВТОМОБИЛЬНОГО СЕРВИСА

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приведены результаты исследования рынка автосервисных услуг, которые зависят от увеличения парка автомобильного транспорта и влияют на объемы работ по техническому обслуживанию и ремонту. Выделены сегменты и модели предприятий автомобильного сервиса в России. Установлена зависимость реинжиниринга современного рынка автосервисных услуг и модернизации предприятий автомобильного сервиса посредством подъема инжиниринга на новый уровень, реализации технических и технологических решений, эффективного использования производственных мощностей и площади предприятия.

Ключевые слова: предприятие автомобильного сервиса; автосервисные услуги; техническое обслуживание и ремонт; реинжиниринг; модернизация; производственно-техническая инфраструктура.

REENGINEERING AND MODERNIZATION OF MODERN AUTOMOTIVE SERVICE ENTERPRISES O.A. Svirbutovich, V.S. Kolchin

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

1Свирбутович Ольга Александровна, кандидат социологических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: 89148706351, e-mail: zazetta77@mail.ru

Svirbutovich Olga, Candidate of Sociological sciences, Associate Professor of the Department of Automobile Transport, tel.: 89148706351, e-mail: zazetta77@mail.ru

2Колчин Василий Савельевич, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: 89500607406, e-mail: v02@istu.irk.ru

Kolchin Vasily, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automobile Transport, tel.: 89500607406, e-mail: v02@istu.irk.ru