Поперечный наклон шкворня что это
Теория «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, определяющие расположение элементов подвески на передней оси автомобиля:
Углы, определяющие расположение элементов подвески на задней оси автомобиля:
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.
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.
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.
Установка управляемых колес. Поперечный и продольный наклон шкворня.
Углы установки передних колес и шкворней поворотных цапф.
Передние колеса автомобиля должны иметь определенные углы установки, что необходимо для облегчения управления автомобилем, сохранности шин и уменьшения износа деталей переднего моста благодаря снижению действующих на них динамических нагрузок.
Важным фактором повышения устойчивости является стабилизация управляемых колес, т. е. стремление их вернуться после поворота в положение, соответствующее прямолинейному движению автомобиля. Это достигается наличием продопьного и поперечного наклона шкворня.
Установка передних колес и шкворней поворотных цапф определяется следующими параметрами.
Угол развала а, т.е. угол между вертикальной плоскостью и плоскостью переднего колеса, наклоненного в наружную сторону. Этот угол необходим для того, чтобы при движении автомобиля колесо занимало вертикальное положение, которое может быть нарушено вследствие прогиба передней оси и наличия зазоров в подшипниках и втулках шкворней. Силы, действующие на колесо при положительном угле развала, позволяют выбрать эти зазоры и занять колесу вертикальное положение.
Схождение колес, т. е. такая установка передних колес, при которой расстояние между их ободами впереди меньше, чем сзади. Схождение колес необходимо для того, чтобы обеспечить их параллельное качение. Сила сопротивления качению, возникающая при движении автомобиля, стремится повернуть колеса наружу. При таком поворачивании колес, установленных с положительным схождением, выбираются имеющиеся зазоры и оба колеса катятся параллельно друг другу без бокового проскальзывания.
Величина схождения колес определяется как разность расстояний (Л—Б) между ободами колес (или шинами) сзади и спереди.
Угол продольного наклона шкворня у измеряется между вертикалью и осью шкворня, верхняя часть которого отклонена назад. При положительном угле продольного наклона шкворня точка пересечения его оси с дорогой лежит впереди точки касания колеса с дорогой. Благодаря этому при повороте колеса появляется стабилизирующий момент, стремящийся возвратить колесо в плоскость его качения, особенно заметный при средних и повышенных скоростях движения. Тем самым управление автомобилем значительно облегчается.
Угол поперечного наклона шкворня р, измеряемый между вертикалью и осью шкворня, верхняя часть которого отклонена внутрь, также содействует улучшению стабилизации передних колес автомобиля, в особенности при небольших скоростях движения.
Благодаря поперечному наклону шкворня при повороте автомобиля происходит небольшой подъем его передней части. Масса поднятой части автомобиля стремится вернуть колесо после поворота в положение, соответствующее
Рис. 1. Углы установки передних колес автомобиля: а — углы развала колес и поперечного наклона шкворня, б — угол продольного наклона шкворня, в — схождение колес, г – плечо стабилизации; углы: а — развала колес, Р—поперечного наклона шкворня, у— продольного наклона шкворня—
Для облегчения управления автомобилем и улучшения его устойчивости, а также для большей сохранности шин и устранения их неравномерного износа передние колеса должны иметь определенные углы установки.
К этим углам относятся:
— угол развала, определяемый разностью расстояний между нижней и верхней частями обода и вертикальной плоскостью (Н — В);
— угол поперечного наклона шкворня, определяемый установкой шкворня в бобышке балки переднего моста;
— угол продольного наклона шкворня, зависящий от положения передней рессоры по отношению к раме автомобиля;
— угол схода, но эта величина дается не в угловом, а в линейном измерении, носит название схождения передних колес и представляет собой разность расстояний (А — Б) между ободами колес (спереди Б и сзади А).
Рис. 2. Установка шкворня передней оси на автомобиле МАЗ-500А:
1 — шкворень; 2 — упорный шариковый подшипник; 3 — опорная шайба; 4 — балка переднего моста
Углы поперечного и продольного наклона шкворня необходимы для стабилизации управляемых колес автомобиля, т. е. их способности к автоматическому возвращению в положение, соответствующее прямолинейному движению.
Значение поперечного наклона шкворня заключается в том, что он вызывает подъем балки переднего моста при всяком повороте управляемых колес от нейтрального положения. Однако масса, приходящаяся на передний мост, препятствует этому повороту, а следовательно, поперечный наклон шкворня способствует возврату колес в положение, соответствующее прямолинейному движению.
Продольный наклон шкворня создает плечо между его осю и точкой приложения боковой реакции. В связи с этим при отклонении колеса от нейтрального положения создается стабилизирующий момент, равный произведению величины боковой реакции на это плечо, который и стремится вернуть колесо в первоначальное положение. Продольный наклон считается положительным, когда нижний конец шкворня вынесен вперед относительно вертикали, проходящей через середину шкворня, а точка пересечения его оси с дорогой лежит впереди точки касания колеса с дорогой.
Оба эти угла создают хорошую стабилизацию управляемых колес автомобиля, но у грузовых автомобилей они не регулируются и определяются устройством самого переднего моста. Но в случае повреждения отдельных деталей (например, прогиб балки передней оси) эти углы будут нарушены и восстановление их потребует соответствующего ремонта. В частности, продольный угол наклона шкворня может быть нарушен вследствие изменения наклона передней рессоры относительно рамы. Восстановить его можно установкой клиновой прокладки между рессорой и площадкой для ее крепления на балке переднего моста.
Угол развала предотвращает увеличение наклона управляемых колес в результате износа поворотных цапф. Тем самым уменьшается плечо обкатки без увеличения поперечного наклона шкворня, благодаря чему снижается усилие, затрачиваемое на поворот передних колес. Угол развала предусмотрен соответствующей установкой поворотных цапф. Угол развала считается положительным при наклоне колеса в наружную сторону. Он также не регулируется, но требует периодической проверки, так как на нем сказывается износ шкворня и его втулок, равно как и увеличенные зазоры в подшипниках передних колес.
Рис. 3. Схема установки передних колес:
а — углы развала передних колес и поперечного наклона шкворня; б — угол продольного наклона шкворня; в — схождение передних колес
Схождение колес вызывается необходимостью обеспечить их параллельное качение строго в продольной плоскости, поскольку наличие угла развала вызывает их стремление катиться по расходящимся дугам. Поэтому величина схождения зависит от угла развала колес. Нарушение установленного схождения вызывает повышенный износ шин. Схождение колес регулируют изменением длины поперечной рулевой тяги,
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Поперечный наклон шкворня вызывает подъем центра тяжести автомобиля при повороте управляемых колес. В действительности поворачиваемое колесо, опираясь на дорогу, вызывает соответствующий подъем передней оси и центра тяжести автомобиля. Если отпустить рулевое колесо, то передняя часть автомобиля опустится вниз, и передние колеса возвращаются в положение, соответствующее прямолинейному движению. Стабилизирующий момент, действующий на управляемые колеса, с увеличением угла наклона шкворня и веса, приходящегося на переднюю ось, возрастает. [2]
Поперечный наклон шкворня р применяется для облегчения поворота колес путем приближения точки пересечения оси шкворня с дорогой к середине контакта шин, а также обеспечивает стремление колес всегда сохранять нейтральное положение. [3]
Поперечный наклон шкворня вызывает подъем центра масс автомобиля при повороте управляемых колес. В действительности поворачиваемое колесо, опираясь на дорогу, вызывает соответствующий подъем передней оси и центра масс автомобиля. Если отпустить рулевое колесо, то передняя часть автомобиля опустится вниз и передние колеса возвращаются в положение, соответствующее прямолинейному движению. [4]
Поперечный наклон шкворня на угол р ( рис. 121, в) также сокращает плечо т и тем самым уменьшает момент, требуемый для поворота колеса. Кроме того, при повороте колеса относительно шкворня с поперечным наклоном р происходит небольшой подъем передней оси и всей передней части трактора. При этом накапливается потенциальная энергия, которая используется для последующего возврата управляемых ние. [6]
Поперечный наклон шкворня внутрь под углом к вертикали повышает устойчивость колес. Продольный наклон шкворня назад также повышает устойчивость колес в среднем положении, так как при повороте в местах соприкосновения колес с почвой на плече возникает момент сил, стремящийся вернуть колесо в нейтральное положение. [8]
Положительный поперечный наклон шкворня ( верхняя часть шкворня отклонена внутрь) вызывает небольшой подъем передней части автомобиля при повороте передних колес. Под действием веса передней части автомобиля передняя балка стремится опуститься и возвратить колесо в исходное положение. [9]
Угол поперечного наклона шкворня или стойки р, измеряемый между вертикалью и осью шкворня, верхняя часть которого отклонена внутрь, также содействует улучшению стабилизации передних колес автомобиля, в особенности при небольших скоростях движения. [11]
Угол поперечного наклона шкворня ( см. рис. 84, а) также способствует улучшению стабилизации передних колес автомобиля. [12]
Угол поперечного наклона шкворня р, измеряемый между вертикалью и осью шкворня ( верхняя часть которого отклонена внутрь), также содействует улучшению стабилизации передних колес автомобиля, в особенности при небольших скоростях движения. [13]
Благодаря поперечному наклону шкворня при повороте автомобиля происходит небольшой подъем его передней части. Вес поднятой части стремится вернуть колесо после поворота в положение, соответствующее прямолинейному движению. Стабилизирующий эффект, вызываемый поперечным наклоном шкворня, зависит от величины угла р, веса, приходящегося на переднюю ось, и расстояния от оси колеса до оси шкворня. [14]
Благодаря поперечному наклону шкворня при повороте вид автомобиля происходит небольшой подъем его передней части. [15]
Теория Регулировки и Измерения Развала и Схождения
Подвеска — совокупность подвижных соединений рычагов, которые соединяют колеса автомобиля. Их задача смягчать удары, вызванные неровной дорогой с одной стороны и жестко контролировать вращение шин по поверхности дороги с другой. Подвеска определяет степень комфорта, надежности управления и поведения автомобиля на дороге.
Регулировка углов развала и схождения подвески — геометрическое изменение состояния механических элементов, которые помогают определить положение колес на поверхности дороги вне зависимости от направления движения автомобиля вперед или под углом. Измерение и изменение углов возможно только тогда, когда автомобиль находится в статическом состоянии, а не в движении. В динамическом состоянии, когда автомобиль находится в движении установленные углы могут измениться по нескольким причинам: нагрузка автомобиля, состояние подвески, механическая структура, давление в шинах и т.п. Данные по углам установки рассчитываются производителями для регулировок в статическом положении, но они принимают во внимание динамические изменения. Также стоит принимать во внимание разные условия эксплуатации автомобиля: водитель один, два или несколько пассажиров, тяжелый багаж, движение в основном по ровным дорогам, бездорожью, горным дорогам. Поскольку подвеска имеет подвижную структуру, невозможно оптимально отрегулировать ее для всех типов условий. Однако оператор стенда должен принимать во внимание такие факторы и иметь опыт применения их в процессе регулировки углов в пределах обозначенного производителем диапазона регулировок.
Углы, измеряемые в передней подвеске:
— Внутреннее схождение колес (Wheel toe-in)
— Развал колес (Wheel camber)
— Поперечное отклонение осей (Set-back)
— Продольный наклон амортизатора (Caster angle)
— Поперечный наклон амортизатора (King Pin или SAI)
— Наклон шкворня (Included Angle)
— Максимальный поворот колеса внутрь (Max internal steering angle)
— Максимальный поворот колеса наружу (Max external steering angle)
— Симметричность колес (Steering symmetry)
Углы, измеряемые в задней подвеске:
— Внутреннее схождение колес (Wheel toe-in)
— Развал колес (Wheel camber)
— Поперечное отклонение осей (Set-back)
— Положение задних колес относительно продольной линии автомобиля (Thrust angle)
Внутреннее схождение колес (TOE IN)
Для выражения угла в миллиметрах необходимо знать разницу между измерениями А и В на ступице автомобиля. Если значение схождения выражено в миллиметрах, то это значит, что тот же угол прямо пропорционален размеру колеса.
Как и угол развала, угол схождения меняется в зависимости от скорости автомобиля, поскольку аэродинамические силы меняют высоту подвески. Геометрия рулевых механизмов также меняется по отношению к геометрии подвески на скорости. Поэтому схождение рассчитывается таким образом, чтобы быть как можно ближе к нулю на скорости 90-110 км/час. Пока не использовались радиальные шины, внутреннее схождение компенсировало биение шин на высокой скорости.
Угол развала (CAMBER)
Угол развала, это угол между центральной вертикальной линией колеса и вертикальной осью автомобиля, если смотреть на автомобиль спереди. Угол развала позитивный, если колеса наклонены от центра автомобиля. Угол развала негативный, если колеса наклонены внутрь автомобиля. Если у автомобиля Развал колес не отрегулирован, то начинается усиленный износ шины с одной стороны. Например, если развал сильно негативный, то сильный износ проявится с внутренней стороны шины, как показано на рисунке выше. Если развал по разным сторонам колес разный, то это может быть выражено в том, что автомобиль тянет из стороны в сторону или в одну сторону, как правило, с более позитивным углом развала. Ранее на многих переднеприводных автомобилях задний развал колес не регулировался. Теперь развал колес регулируется почти у всех автомобилей и на задней подвеске тоже. Если развал не отрегулирован на таких авто, то это говорит о том, что какой-то элемент подвески изношен или поврежден во время аварии и требует замены.
Когда на стадии проектирования автомобиля определяется оптимальный угол развала, то в расчет конструкторы берут несколько факторов. Основной момент в том, что регулировку угла развала можно сделать только на неподвижном автомобиле, тогда как в процессе движения угол развала различается на разных скоростях. Причина в том, что аэродинамические силы меняют высоту подвески в момент движения. Поэтому важно проверять уровень высоты подвески перед началом регулировки. В спецификации на автомобиль заложено такое значение, которое дает оптимальный уровень развала при движении автомобиля на скорости 90-110 км/час. В течение многих лет тренд был такой, что развал устанавливался от нуля до немного позитивного значения с учетом нагрузки автомобиля. Однако в последнее время тренд в том, чтобы задавать немного негативный развал для более стабильного движения автомобиля на дороге и лучшей управляемости.
Поперечное отклонение осей (SET-BACK)
Проще говоря, Set BACK это смещение по осям.
Если стенд развала и схождения проводит измерение схождения только калькулируя расположение передних колес, то неравномерный Set-back приведет к эффекту повернутого рулевого колеса. Поэтому хороший стенд проводит измерение переднего схождения по показаниям задних колес для определения реального угла Set-back. Это угол не должен превышать 8мм. В идеале 1-2мм. Если разница больше, необходимо проверить геометрию всей подвески и износ деталей подвески.
Угол Кастера (Продольный наклон оси поворота)
Под углом кастера понимается угол между центральной вертикальной линией колеса и осью амортизатора. Если повернуть руль, то усилие на колеса передается через тягу рулевой рейки, которая через шаровую опору подсоединена к подвеске автомобиля и поворотному кулаку. Кастером называется угол наклона тяги и измеряется в градусах, если смотреть на колесо сбоку. Кастером также называется и наклон стойки переднего амортизатора. Угол кастера позитивен, если стойка амортизатора наклонена назад по отношению к вертикальной оси колеса. Угол кастера негативен, если стойка амортизатора наклонена вперед по отношению к вертикальной оси колеса. Если Кастер не отрегулирован, то это выражается в проблеме прямого движения автомобиля. Если Кастер разный между амортизаторами, то это выражается в заносе автомобиля в сторону более негативного Кастера. Если Кастер одинаковый, но очень негативный на обоих колесах, то автомобиль будет трудно удержать рулем по прямой. Он будет «рыскать». Руль будет очень «легкий». Если Кастер одинаковый, но слишком позитивный на обоих колесах, то управлять рулем будет трудно. Он будет «тяжелый» и поворачиваться на кочках. Кастер не имеет большого влияния на износ шин. Как и Развал колес, на многих переднеприводных автомобилях Кастер не регулируется. Если на таком автомобиле появляется симптом, похожий на проблему Кастера, необходимо проверить компоненты подвески на износ или повреждение по время аварии.
Поперечный наклон оси поворота (King Pin или SAI)
Поперечным наклоном амортизатора называют наклон амортизатора относительно вертикальной оси центра колеса. Он измеряется в градусах по углу наклона амортизатора от вертикальной линии колеса, если смотреть спереди от автомобиля. Если его значение прибавить к углу развала, то получится Включенный Угол (Included Angle). Этот угол заставляет автомобиль немного подниматься при отклонении колес от прямой линии. Используется вес автомобиля для автоматического возврата рулевого колеса в исходное положение, если автомобиль поворачивается в движении. Если угол SAI разный у правого и левого колеса, то будет чувствоваться тяга автомобиля в сторону даже на маленькой скорости. Угол наклона позитивный, если верхняя часть амортизатора наклонена внутрь автомобиля. Угол наклона отрицательный, если верхняя часть амортизатора наклонена от автомобиля наружу. Угол SAI, как правило, не регулируется специально. Проблема обычно решается путем замены изношенных деталей подвески. Термин наклона шкворня или King Pin применяется для коммерческих автомобилей и устаревших конструкций, где нет шаровых, а стоит поворотный кулак.
Наклон шкворня (Included Angle)
Симметричность колес и Радиус поворота.
Когда автомобиль входит в поворот, колеса двигаются по разным траекториям. На деле внутреннее колесо должно поворачиваться больше, чем внешнее, по большему радиусу, но в теории поворот колес должен быть симметричен и одинаков. Степень поворота колес измеряется следующим образом: При повороте влево проводится измерения угла поворота левого колеса в тот момент, когда правое (внешнее) повернуто на 20градусов. При повороте в правую сторону измеряется положение правого колеса, когда левое (внешнее) колесо повернуто на 20градусов. Рулевые рейки автомобилей сконструированы таким образом, что угол поворота внутреннего колеса на 1-1,30 градуса больше чем внешнего при повороте колеса на 20градусов. Иными словами, внутреннее колесо имеет более острый угол поворота. Центровка колес проводится при регулировке рулевой рейки или рулевой тяги. Убедитесь, что колеса стоят ровно прямо при ровном руле. Максимальный угол поворота измеряется при повороте колес вправо или влево на максимальную величину. Если найдена проблема в регулировке внешнего схождения, то необходимо проверить рулевой механизм на наличие износа или поломки.
Положение задних колес относительно продольной линии автомобиля (Thrust angle)или Угол Движения
Клиренс
При измерении углов подвески также важную роль играет клиренс автомобиля или высота задней части арки переднего колеса над поверхностью дороги. Клиренс автомобиля не должен различаться менее чем на 2 сантиметра между четырьмя сторонами автомобиля. Клиренс регулируется только на автомобилях с торсионом. Если клиренс неровный, то необходимо проверить пружины и заменить их, если необходимо. Пружины всегда меняются парами. Изменение в клиренсе подвески скажется на развале и схождении, поэтому всегда необходимо проверять развал и схождение автомобиля при замене пружин или торсионов. Иначе возможно стирание шин. Разница в клиренсе является единственным свидетельством изношенных пружин. Если разницы нет, то пружины хорошие.
Поперечное отклонение колес (Set-back)
Под термином Set-Back подразумевается неровное расположение пар колес по отношению к друг другу. Иными словами, это смещение по осям. Если стенд развала и схождения проводит измерение схождения только калькулируя расположение передних колес, то неравномерный Set-back приведет к эффекту повернутого рулевого колеса. Поэтому хороший стенд проводит измерение переднего схождения по показаниям задних колес для определения реального угла Set-back. Это угол не должен превышать 8мм. Если разница больше, необходимо проверить геометрию всей подвески и износ деталей подвески.
Прямое положение руля
Подсказки по измерению и регулироки развала и схождения колес
• Всегда начинайте проверку углов подвески с тест-драйва автомобиля.
• Всегда завершайте регулировку углов подвески тест-драйвом автомобиля.
• Перед началом регулировки проверьте износ на шаровых опорах и рулевых тягах. Если, например, на автомобиле шина с сильным износом по развалу колес, как показано на рисунке, и причина проблемы устранена, то у шины теперь будет только частичный контакт с поверхностью дороги.
• Проблемы тяги автомобиля на дороге в ту или иную сторону не всегда вызваны проблемами с углами подвески. Причиной могут стать: низкое давление в шинах, неисправности тормозной системы, системы усилителя руля. Необходимо сразу проверить автомобиль и устранить эти причины, если они обнаружены перед регулировкой углов развала и схождения.