Стабилизация управляемых колес.

Действующие на колеса силы и моменты приводят к упругим деформациям деталей и биениям в зазорах рулевого привода, в результате чего колеса отклоняются от установленного водителем положения.

Эти отклонения могут быть причиной неустойчивого положения автомобиля на дороге.

Стабилизацией управляемых колес называется их способность сохранять нейтральное положение и автоматически возвращаться в него без участия водителя.

Стабилизация управляемых колес обеспечивается углами (продольными и поперечными) наклона оси шкворней и упругими свойствами шины, которые создают три основных стабилизирующих момента:

1. Весовой (силовой) стабилизирующий момент.

2. Скоростной стабилизирующий момент.

3. Шинный стабилизирующий момент.

Весовой стабилизирующий момент возникает вследствие поперечного наклона оси шкворня под углом β_ш. при повороте управляемого колеса на угол Θ (см. рис.) точка А его контакта с дорогой перемещается по дуге А₁ А₂ радиуса r на величину h.

Рис. Схема вертикального перемещения управляемого колеса

Поскольку перемещение колеса ниже поверхности дороги невозможно, поворот колеса вызывает подъем части автомобиля, связанной с этим колесом на высоту h. При этом вес автомобиля стремится вернуть колесо в исходное состояние.

Величину стабилизирующего момента без учета податливости шины можно приближенно рассчитать по формуле:

М_ст.В. = G_к · l_ц · sin β_ш · sin Θ

где G_к – вес автомобиля, приходящийся на колесо;

l_ц – длина цапфы;

β_ш – поперечный угол наклона шкворня;

Θ – угол поворота управляемого колеса.

Угол β поперечного наклона оси шкворня принимают в пределах 5…8º. При увеличении угла β_ш стабилизирующий момент увеличивается, но при этом возрастает усилие на поворот управляемых колес.

Рис. Схема условного поворота управляемого колеса на 180º

Весовой стабилизирующий момент не зависит от скорости движения автомобиля.

Скоростной стабилизирующий момент увеличивается с ростом скорости движения автомобиля. Он создается продольным углом λ_ш наклона оси шкворня (оси поворота управляемого колеса).

Рис. Продольный наклон оси поворота управляемого колеса

Продольный угол наклона оси шкворня создает плечо а между осью шкворня и точкой О пересечения вертикальной оси колеса с поверхностью дороги (для эластичной шины – центром пятна контакта).

У жесткого колеса к точке О приложена поперечная реакция дороги R_у.

Боковая сила Р_у, действующая на колесо, приложена к центру колеса и направлена вдоль оси его вращения. Силы R_у и Р_у образуют пару, плечо которой а образуется углом наклона шкворня λ_ш и радиусом качения колеса. Момент этой пары стремится возвратить колесо в нейтральное положение. Приближенно скоростной стабилизирующий момент можно вычислить по формуле

М_ст.с. = R_y · a = R_y · r_к · sin λ_ш

Для эластичной шины в результате ее деформации поперечная реакция R_y смещается назад на величину е

В этом случае

М_ст.с. = R_y (r_к · sin λ_ш + е)

Величину λ_ш обычно принимают в пределах 0…3,5º. При больших величинах λ_ш усложняется управление автомобилем.

В связи с тем, что величины R_y и е возрастают с увеличением скорости движения автомобиля, скоростной стабилизирующий момент также увеличивается со скоростью.

Шинный момент.

Шинный или упругий стабилизирующий момент возникает вследствие качения эластичного колеса с уводом.

При уводе эластичной шины реакция R_y от действия боковой силы Р_у смещается вместе с пятном контакта на величину…….. в продольном направлении и на величину …….. в поперечном.

Шинный стабилизирующий момент определяется как

М_ст.с. = R_y · с_ш – R_х · В_ш

Стабилизирующие моменты изменяются в зависимости от угла поворота управляемых колес (см. рис.)

При λ_ш = 6º, γ_ш = 3,5º

Из рисунка видно, что наибольшее влияние на стабилизацию управляемых колес оказывают шинный и скоростной стабилизирующий моменты, т.е. продольный угол наклона шкворня и поперечная эластичность шины.

На рулевой привод также действуют моменты:

- создаваемый силой водителя М_вод.;

- момент трения во рулевом управлении М_тр.

При прямолинейном движении М_тр помогает стабилизации колес в нейтральном положении. При выходе из поворота М_тр препятствует стабилизации колес.

Стабилизирующий момент шины достигает значительной величины у легковых автомобилей, которые имеют высокоэластичные шины и движутся с большой скоростью. Он может составлять 200…250 Н · м при углах увода колес 4…5º. Поэтому при очень эластичных шинах угол продольного наклона шкворня делают равным нулю, чтобы не усложнять управление автомобилем. Однако при небольшой скорости движения стабилизирующий момент шины не обеспечивает надежной стабилизации управляемых колес. Кроме того, упругий стабилизирующий момент шины резко уменьшается на дорогах с небольшим коэффициентом сцепления (скользких, обледенелых).

Стабилизация управляемых колес неразрывно связана с установкой управляемых колес автомобиля.

Поиск по сайту: