Установка управляемых колес

Изменение направления движения колесных ТС происходит вследствие поворота управляемых колес на тот или иной угол относительно продольной вертикальной плоскости. Поворот управляемых колес осуществляется за счет воздействия водителя на рулевое управление, но бывает и произвольным в результате наезда колес на неровности дороги, что может привести к нарушению устойчивости движения. Чтобы избежать этого, а также обеспечить во всех случаях автоматическое возвращение управляемых колес в положение прямолинейного движения, необходима хорошая стабилизация управляемых колес, достигаемая определенной их установкой, а также упругими свойствами шин.

Стабилизация колес обеспечивается наклоном их шкворней в поперечной и продольной плоскостях.

Угол В поперечного наклона шкворня обеспечивает автоматический самовозврат колес к прямолинейному движению после поворота. При повороте колеса относительно шкворня оно стремится опуститься ниже плоскости дороги. Так как это невозможно, происходит подъем передней части машины, а при выходе колеса из повороту под действием веса машины оно возвращается в исходное положение, соответствующее прямолинейному движению. Стабилизирующий момент зависит от угла наклона шкворня (у современных машин В = 6… 8°), веса машины, приходящегося на управляемые колеса, и не зависит от скорости движения.

Такой наклон шкворня также сокращает расстояние между точкой пересечения геометрической оси щкворня с дорогой и точкой центра контакта шины, т. е. уменьшает плечо А момента, который необходимо приложить при повороте колес автомобиля и, следовательно, облегчает управление автомобилем.

Рис. Схемы установки развала управляемых колес и поперечного наклона шкворня (а), продольного наклона шкворня (б) и схождения управляемых колес (в):
а — угол развала колес; В — угол поперечного наклона шкворня; у — угол продольного наклона шкворня; А — плечо момента при повороте колес; Б — плечо боковой силы, возникающей при повороте; В, Г — расстояние между колесами

Наклон шкворня в продольной плоскости (угол у на рис. б) выполняют таким образом, чтобы продолжение его оси пересекало опорную поверхность немного впереди центра площади контакта шины с дорогой, образуя плечо Б. Правильный выбор угла у обеспечивает сохранение прямолинейности движения при значительных скоростях. При криволинейном движении возникающая центробежная сила, пропорциональная скорости движения, вызывает действие боковых сил. Со стороны дороги на колеса. Действие этих сил в центрах контактов шин с дорогой на плече Б создает стабилизирующий момент, стремящийся повернуть колеса в положение прямолинейного движения. Угол у у современных машин составляет 1 …3,5°.

Соблюдение заданных углов установки шкворней оказывает существенное влияние на безопасность движения. Недостаточные углы наклона вызывают неустойчивость движения и требуют дополнительных усилий от рулевого привода. Чрезмерно большие углы затрудняют ввод машины в криволинейное движение.

Кроме углов наклона шкворней устанавливают развал и схождение управляемых колес. Угол а развала колес (рис. а) представляет собой угол между вертикальной плоскостью и плоскостью колеса. Его изменяют наклоном оси цапфы колеса. При соответствующем выборе угла а обеспечивается вертикальное положение колеса при движении независимо от возможных деформаций деталей переднего моста, наличия зазоров в подшипниках ступицы и втулках шкворней. Наличие развала управляемых колес облегчает их поворот (так как уменьшается расстояние между точкой пересечения продолжения оси шкворня и центром площади контакта шины с дорогой) и уменьшает нагрузку на внешний малый подшипник вследствие возникновения при развале осевой силы, прижимающей ступицу к внутреннему большому подшипнику. Угол а невелик и составляет 1 …2°.

В результате установки колес с наклоном плоскости качения появляются силы, вызывающие их движение с развертыванием в стороны от направления движения машины по прямой. Однако колеса, связанные с машиной, будут двигаться по прямой, но с некоторым боковым скольжением, приводящим к ускоренному износу шин и повышенному расходу горючего. Для устранения этого явления устанавливают схождение колес в горизонтальной плоскости (рис. в), оценивая его как разность расстояний Г и В между колесами, измеряемую на высоте их осей между краями ободьев, Эта разность составляет 2… 12 мм, что соответствует углам схождения, не превышающим 1°. Схождение колес обычно регулируют изменением длины поперечной рулевой тяги.