В оригиналната версия на такова окачване, разработена от самия Макферсън, сферичната става беше разположена върху продължението на оста на амортисьора - по този начин оста на амортисьора беше и оста на въртене на колелото. По-късно, например, при Audi 80 и Volkswagen Passat от първите поколения, сферичната става започна да се измества навън към колелото, което направи възможно получаването на по-малки и дори отрицателни стойности на рамото за работа.
По този начин, навлизане в рамото (радиус на измиване)е разстоянието по права линия между точката, в която оста на въртене на колелото се пресича с пътното платно, и центъра на контактното петно между колелото и пътя (когато превозното средство не е натоварено). При завъртане колелото се "търкаля" около оста на своя завой по този радиус.
Тя може да бъде нула, положителна или отрицателна (и трите случая са показани на илюстрацията).
В продължение на десетилетия повечето превозни средства са използвали относително голям положителен ливъридж при преобръщане. Това направи възможно намаляването на усилието върху волана при паркиране в сравнение с нулевото рамо на взлома (тъй като колелото се търкаля при завъртане на волана, а не само при завъртане на място) и освобождава място в двигателен отсекпоради изваждането на колелата "навън".
С течение на времето обаче стана ясно, че положителното преобръщане на рамото може да бъде опасно - например, когато колелата от едната страна се ударят в участък от бордюр, който има различен коефициент на триене от главния път, спирачките от едната страна отказват, една от гумите е спукана или воланът не се регулира." Същият ефект се наблюдава при голямо положително рамо при настъпване и при преминаване през всякакви неравности по пътя, но рамото все още е направено достатъчно малко, така че да остане незабележимо по време на нормално шофиране.
Започвайки от седемдесетте и осемдесетте години, с нарастването на скоростта на превозните средства и по-специално с разпространението на окачването тип MacPherson, което лесно позволява това с техническа страна, масово започнаха да се появяват автомобили с нулево или дори отрицателно разтърсване. Това ви позволява да сведете до минимум опасните ефекти, описани по-горе.
Например, при „класическите“ модели на VAZ, рамото за работа беше голямо положително, на Niva VAZ-2121, благодарение на по-компактен спирачен механизъм с плаващ шублер, той беше намален почти до нула (24 mm), и на фамилията LADA Samara с предно задвижване рамото за пускане стана по-тясно отрицателно. Mercedes-Benz обикновено предпочиташе да има нулево рамо при счупване на техните модели със задно предаване.
Подвижното рамо се определя не само от конструкцията на окачването, но и от параметрите на колелата. Ето защо при избора на нефабрични "дискове" (според възприетата в техническата литература терминология тази част се нарича "колело"и се състои от централна част - диски външната, върху която се намира гумата - джанти) за превозното средство трябва да се спазват спецификациите на производителя. валидни параметри, особено офсетът, тъй като при монтиране на колела с неправилно избран офсет рамото на търкаляне може да се промени драстично, което има много съществен ефект върху управлението и безопасността на автомобила, както и върху издръжливостта на неговите части.
Например, при инсталиране на колела с нулево или отрицателно отместване с положително (например твърде широко) отместване, предоставено от фабриката, равнината на въртене на колелото се измества навън от оста на въртене на колелото, която не се променя при в същото време и рамото при натискане може да придобие ненужно голяма положителна стойност - воланът започва да се „откъсва от ръка“ при всяка неравност на пътя, усилието върху него при паркиране надвишава всички допустими стойности ( поради увеличаване на рамото на лоста в сравнение със стандартното отклонение) и износване колесни лагерии други компоненти на окачването се увеличава значително.
Защо се нуждаем от ъгли на наклон, пръсти и колело?
Висулка без ъгли
Ако изобщо не се правят ъгли, колелото ще остане перпендикулярно на пътя по време на компресия и отскок, в постоянна и надежден контактс нея. Вярно е, че е структурно доста трудно да се съчетаят централната равнина на въртене на колелото и оста на неговото въртене (по-долу говорим за класическото окачване с два лоста). кола със задно предаване, например "Жигули"), тъй като и двете сферични стависвързан с спирачен механизъмколелата не влизат вътре. И ако е така, тогава равнината и оста се "разминават" на разстояние А, наречено рамо на търкаляне (при завъртане колелото се търкаля около оста ab). В движение силата на съпротивление при търкаляне на незадвижващото колело създава осезаем момент върху това рамо, който се променя рязко при преминаване през неравности. В резултат на това воланът постоянно ще се разкъсва от ръцете ви.
В напречната равнина позицията на колелото се характеризира с ъглите α (наклон) и β (ос на накланяне)
В допълнение, мускулната сила ще трябва да преодолее този много важен момент в завоя. Следователно положителни (в този случай) е желателно да се намали подвижното рамо или дори напълно да се намали до нула. За да направите това, можете да наклоните оста на въртене ab. Тук е важно да не прекалявате, така че при изкачване колелото да не пада много навътре.
Търкалянето на наклонено колело наподобява търкалянето на конус
На практика те правят това: чрез леко накланяне на оста на въртене (β), желаната стойност се получава чрез накланяне на равнината на въртене на колелото (α). Ъгълът на осите е колапсът. Под този ъгъл колелото лежи на пътя. Гумата в контактната зона е деформирана.
Оказва се, че колата се движи като на два конуса, стремейки се да се търкаля настрани. За да се компенсира този проблем, равнините на въртене на колелата трябва да бъдат събрани заедно. Процесът се нарича корекция на конвергенцията. И двата параметъра са тясно свързани. Тоест, ако ъгълът на наклон е нула, не трябва да има конвергенция, отрицателна - необходимо е отклонение, в противен случай гумите ще „изгорят“. Ако наклонът е настроен различно на колата, тя ще бъде издърпана към колелото с голям наклон.
При положително вкарване на рамото, завъртането на колелото е придружено от повдигане на предния край на тялото
Другите два ъгъла стабилизират управляваните колела - с други думи карат колата да върви направо с отпуснат волан. Ъгълът на напречния наклон на оста на въртене (β) отговаря за стабилизирането на теглото. Лесно е да се види, че с тази схема (фиг.), В момента, в който колелото се отклони от „неутралното“, предният край започва да се издига. И тъй като тежи много, когато воланът се освободи под въздействието на гравитацията, системата има тенденция да заеме първоначалната си позиция, съответстваща на движение по права линия. Вярно е, че за това е необходимо да се поддържа същото, макар и малко, но нежелано положително подвижно рамо.
Колело - ъгъл на наклон
Надлъжен ъгълнаклонена ос на въртене - ролка - дава динамична стабилизация. Принципът му е ясен от поведението на колелото на пианото - в движение то се стреми да бъде зад крака, тоест да заеме най-стабилната позиция. За да получите същия ефект в автомобил, точката на пресичане на централната точка с пътната настилка (c) трябва да е пред центъра на контактното петно между колелото и пътя (d). За да направите това, оста на въртене и наклон по протежение на ...
Ето как работи кастера
Сега, когато завивате, страничните реакции на пътя, приложени отзад... (благодарение на колелото!) се опитват да върнат колелото на място.
Освен това, ако колата е подложена на странична сила, която не е свързана със завой (например, карате по наклон или при страничен вятър), тогава колелото осигурява случайно освободен волан плавен завоймашината „надолу“ или „под вятъра“ и я предпазва от преобръщане.
Положителни (a) и отрицателни (b) напречни рамена
IN кола с предно предаванес окачването MacPherson ситуацията е съвсем различна. Този дизайн ви позволява да получите нулево и дори отрицателно (фиг. b) рамо на търкаляне - в края на краищата само опората на единичен лост трябва да бъде „натисната“ вътре в колелото. Ъгълът на свиване (и, съответно, конвергенция) е лесен за минимизиране. Така е: VAZs от "осмото" семейство имат наклон от 0 ° ± 30 ", наклон от 0 ± 1 mm. Тъй като предните колела сега дърпат колата, динамична стабилизацияпо време на ускорение не се изисква - колелото вече не се търкаля зад крака, а го дърпа. Малък (1 ° 30 ") ъгъл на надлъжен наклон на оста на въртене се запазва за стабилност по време на спиране. Значителен принос за "правилното" поведение на автомобила има отрицателното рамо - с увеличаване на съпротивлението при търкаляне на колелото, той автоматично коригира траекторията.
Ъглите за всеки модел автомобил се определят след много проби, довършителни работи и повторни проби. На стара, износена кола еластичните деформации на окачването (предимно гумени елементи) са много по-големи, отколкото на нова - колелата се разминават забележимо от много по-малки сили. Но си струва да спрете, тъй като в статиката всички ъгли отново са на мястото си. Така че регулирането на разхлабено окачване е загуба на време. Първо трябва да го поправите.
Можете да обезсмислите всички усилия на разработчиците по други начини. Например, отхапете добре обратнокола. Гледаш - колелото е сменило знака си и динамичната стабилизация е оставила спомени. И ако по време на ускорението „спортистът“ все още може да се справи със ситуацията, тогава с аварийно спиране- едва ли. И ако добавите нестандартни гуми и джанти с различен офсет, тогава е просто невъзможно да се предвиди какво ще се случи в крайна сметка.
Шофьорът кара кола. Предстои препятствие. Забавя се, но спирачките "поемат" малко по-различно. В повечето случаи тази разлика е практически незначителна. Но при много рязко спиране(фиг. 1) колата се хвърля настрани, може би само половин метър, или се подхлъзва и ... инцидент. Често се случва и поради факта, че по време на спиране колелата от едната страна на автомобила са били върху лед, кал или вода.
Какво е общото между тези случаи? Обичайното е, че колелата на дясната и лявата страна са влезли различни условиявърху силите на съпротивление при движение. И, разбира се, тези различни условия „провокираха“ плъзгане или спонтанен завой на автомобила, който водачът не винаги имаше време да коригира навреме.
"Самозащита" срещу приплъзване
всичко модерни моделизадължително има две независими вериги в задвижването на хидравличната спирачка (виж). За да се гарантира, че спирачната ефективност и следователно безопасността се поддържат, е необходимо поне едно предно колело да бъде спирано в случай на неизправност. Поради тази причина най-евтиният и прост от двойната верига - диагоналната схема на отделното хидравлично задвижванеспирачки. Но преходът към него принуди дизайнерите да вложат "мерки за самозащита" в геометричните съотношения на параметрите на предното окачване и кормилната уредба. Тази мярка е отрицателното вкарване.
Няколко думи за самия термин. Рамото за вработване (фиг. 2) е разстоянието между точка G на контакта на гумата с пътя и точка B. Означава пресечната точка с пътя на продължението на въображаема ос, минаваща през центровете на горната и долната сферични шарнири на двулостовото предно окачване. Ако GV сегментът е разположен вътре в коловоза на превозното средство (фиг. 2а), той се счита за положителен. Ако поради определена комбинация от размери на частите в предното окачване, GV сегментът е извън коловоза, тогава рамото r се счита за отрицателно (фиг. 2b).
Сега нека да видим какво се случва, когато кола с диагонална отделна хидравлична спирачна верига се спира. Да предположим, че един от контурите (да речем, обслужване на спирачкитепредни десни и задни леви колела) не работи. Натискането на педала спира предната лява и задна дясно колело(фиг. 3). В точките на контакта им с пътя възникват спирачни сили съответно Ftp и Ftz.
Моментът от инерционната сила Fн, приложен в центъра на тежестта на CG на автомобила върху рамо, равно на половината коловоз, ще завърти автомобила около предното ляво колело. Тя ще бъде неутрализирана само в малка степен от момента от силата Fтз, завъртаща колата в обратна посока около спирачното задно дясно колело. Нека разгледаме отделно силата Fтп. Той е много по-голям от Ftz (поради преразпределението тегло на захващанепри спиране), следователно, за да опростим схемата на действие на силите, условно ще приемем, че само една предно колело, а силата на инерцията завърта колата около него. Но приблизително същата ситуация възниква във всяка схема и дори ако задвижването работи напълно, но колелата от едната страна на автомобила падат върху повърхност с нисък коефициент на сцепление (заледена, снежна, мокра) по време на спиране или в случай на спукване на гума при движение на едно от предните колела. Спестете докато дадено направлениемного трудно и понякога невъзможно. В допълнение, тук управляваните колела са склонни да се въртят в посоката, където спирачната сила може да се реализира чрез по-висок коефициент на триене, рязко увеличавайки завоя на автомобила.
Нека се обърнем към фиг. 4. При спиране управляваното колело се върти спрямо „въртежа“, въображаемата ос AB, под действието на спирачната сила Ftp.
Усилието върху волана е намалено почти до нула
При традиционно, положително въведено рамо (разрез GV на фиг. 4а), възниква момент Mt, действащ в същата посока като момента Mi, образуван от инерционната сила Fn върху рамо, равно на половината на коловоза.
Ако обаче окачването на предните колела е проектирано така, че рамото за сработване да е отрицателно (сегмент VG на фиг. 4b), тогава произведението на това рамо и силата Ftp, приложена в точката на контакт Г на колелото с пътя ще даде момента Mt, действащ в посока обратна на момента Mi и ще го неутрализира.
По време на сравнителни тестове на превозни средства с отрицателни и положителни рамена при счупване, спирането се извършва от начална скорост 80 km/h при липса на блокиране на колелата и воланът се освобождава. Една от веригите на веригата на диагоналното задвижване беше изкуствено изключена. За модела с положително ходово рамо ъгълът на завъртане спрямо първоначалната посока на движение е 140-160° със значително странично изместване. А моделът с отрицателно рамо, вградено в дизайна, имаше ъгъл на завъртане в диапазона от 15-17 °, тоест практически не се отклони от първоначалната траектория. Това е ясно доказателство за несъмненото предимство на отрицателното рамо при асиметрично спиране на автомобила.
Особено интересни в това отношение са данните, получени по време на тестове за количеството сила или въртящ момент, които водачът трябва да приложи към волана, за да задържи колата на желаната траектория при спиране. Моментът на волана, необходим за това с положително рамо на счупване, достига приблизително 130 kgf * cm, т.е. с радиус на волана от 20-25 cm водачът трябва да приложи сила от повече от 5-6 kgf . При автомобил с отрицателно рамо за счупване въртящият момент на волана при същите условия е незначителен и се колебае около нула. В същото време регулирането на траекторията на волана не създава никакви затруднения на водача.
Плъзгане при спиране - 10 пъти по-малко
Такива положителен ефектотрицателното рамо за заработване, което повишава безопасността чрез поддържане на права траектория при спиране или когато колелата от едната страна се ударят в хлъзгава зонапътища.
И колко голямо може да бъде отрицателното навлизане? Твърде голямата му стойност може да доведе до влошаване на стабилизиращите свойства на кормилното управление, което ще трябва да бъде компенсирано чрез увеличаване на надлъжния наклон на цапфата. Но такава "компенсация" от своя страна ще увеличи силата върху волана, което е нежелателно. Следователно, за повечето автомобили, стойността на отрицателното рамо при работа варира от 2 до 10 mm, достигайки 18 mm в екстремни случаи (както е направено при Audi-80). Другата крайност са моделите с ходово рамо равно на нула ("Mercedes-Benz").
Правилното центроване на колелата е един от критични фактори, осигуряващи нормална управляемост, стабилност и стабилност на автомобила в права линия и при завой. Оптималните параметри на геометрията на окачването за всеки модел се задават на етапа на проектиране. Посочените стойности за подравняване на колелата подлежат на промяна и изискват периодична корекция поради естествено износваневъзли и елементи на ходовата част или след ремонт на окачване.
Задаване на ъгли на подравняване на колелата
Правилно настроената геометрия на окачването позволява на автомобила по-ефективно да възприема силите и моментите, възникващи в контактното петно на колелото с пътната повърхност по време на различни режимидвижение. Това гарантира предвидимо поведение на автомобила, а именно: стабилност в права линия, стабилност в завои, стабилизация при ускорение и спиране. Също така, поради липсата на прекомерно съпротивление при търкаляне на колелата, се получава по-равномерно износване на гумите, което позволява да се увеличи техният експлоатационен живот.
Стойностите за подравняване на колелата, посочени от производителя, са оптимални за конкретно превозно средствои отговарят на предназначението и характеристиките на настройка на окачването. Въпреки това, ако е необходимо, конструктивно е предвидена възможност за тяхната промяна или настройка. Броят на параметрите, които могат да се регулират за всеки автомобил е индивидуален.
Видове основни ъгли на подравняване на колелата на автомобила
| Параметър | ос на превозното средство | Регулируем параметър | Какво влияе |
|---|---|---|---|
| наклон (наклон) | Отпред отзад | да (в зависимост от автомобила) | Стабилност при шофиране в завой Преждевременно износванегуми |
| Ъгъл на пръстите на краката (пръстите на краката) | Отпред отзад | да | Стабилност по права линия Преждевременно износване на гумите |
| Roll Pivot (KPI) | Отпред | Не | |
| Ъгъл на наклон (колело) | Отпред | да (в зависимост от автомобила) | Стабилизиране на автомобила по време на движение |
| Счупване на рамото | Отпред | Не | Стабилност на автомобила при спиране Стабилизиране на автомобила по време на движение |
Камбър
наклон на колелото (английски) наклон) е ъгълът, образуван от средната равнина на колелото и вертикалата, минаваща през точката на пресичане на средната равнина на колелото и опорната повърхност. Правете разлика между положителен и отрицателен камбър:
- положителен (+) - когато горната част на колелото е наклонена навън (далеч от тялото на автомобила);
- отрицателен (-) - когато горната част на колелото е наклонена навътре (към купето на автомобила).
положителен и отрицателни ъглинаклон Структурно, наклонът се формира от позицията на възела на главината и осигурява максималната площ на контактното петно на гумата с пътя. При двоен лост независимо окачванепозицията на главината се определя от горната и долната част жлъчни кости. При формирането на ъгъла на наклона се влияе долната част на ръкатаИ амортисьор.
Отклонението на ъгъла на наклона от нормата засяга автомобила, както следва.
- добра стабилносткола в завои;
- сцеплението на колелата се влошава по време на праволинейно движение;
- повишено износване вътрегуми.
- добро сцеплениеколела с пътя;
- стабилността в завоите се влошава;
- повишено износване на външната страна на гумата.
реглаж на колелата
подравняване на колелата (английски) пръст на крак) - ъгълът между надлъжната ос на автомобила и равнината на въртене на колелото. Може да се определи и като разликата в разстоянието между предната и задната страна на джантите (на фигурата това е стойността A минус B). По този начин конвергенцията може да бъде измерена в градуси или милиметри.
Реглаж на колелата на автомобила Разграничете общата и индивидуалната конвергенция. Индивидуалната конвергенция се изчислява отделно за всяко колело. Това е отклонението на равнината на нейното въртене от надлъжната ос на симетрия на автомобила. Общото сближаване се изчислява като сбор от отделните ъгли на сближаване на лявото и дясното колело на една и съща ос. По същия начин се определя общата конвергенция в милиметри. С положителна конвергенция (англ. пръсти навътре) колелата са обърнати взаимно навътре по посока на движението, с отрицателна стойност (англ. пръсти навън) навън.
Положителна и отрицателна центровка на колелата Отклонението на стойностите на ъгъла на конвергенция от нормата засяга автомобила, както следва.
Твърде голям отрицателен ъгъл:
- повишено износване на гумите отвътре;
- остра реакция на автомобила към управлението.
Твърде голям положителен ъгъл:
- поддържането на траекторията на движение се влошава;
- повишено износване на гумите отвън.
Напречният ъгъл на наклона на оста на въртене на колелото Напречният ъгъл на наклона на оста на въртене (англ. KPI) е ъгълът между оста на въртене на колелото и перпендикуляра към опорната повърхност. Благодарение на този параметър, когато управляваните колела се завъртат, тялото на автомобила се издига, в резултат на което възникват сили,
стремейки се да върнете колелото в права позиция. По този начин KPI оказва значително влияние върху стабилността и устойчивостта на превозното средство по права линия. Разликата в стойностите на ъглите на напречния наклон на дясната и лявата ос може да доведе до изтегляне на превозното средство встрани с голям наклон. Този ефект може да се прояви и ако другите ъгли на центровката на колелата съответстват на нормалните стойности.
Ъгъл на наклона
Надлъжен ъгъл на наклона на оста на въртене Надлъжният ъгъл на наклона на оста на въртене (англ. колело -ъгълът между оста на въртене на колелото и перпендикуляра на опорната повърхност в надлъжната равнина на превозното средство. Разграничаване на положителни и отрицателни ъгли на надлъжен наклон на оста на въртене на колелото.
Положително колело допринася за появата на допълнителна динамична стабилизация на автомобила при шофиране на средни и висока скорост. В резултат на това способността за обръщане се влошава. ниска скорост.
Счупване на рамото
В допълнение към горните параметри, друга характеристика е от голямо значение за предния мост - рамото за работа. Това е разстоянието между точката, образувана от пресечната точка на оста на симетрия на колелото и земята, и точката на пресичане на линията на напречния наклон на оста на въртене и земята. Разработваното рамо е положително, ако точката на пресичане на повърхността и оста на въртене на колелото лежи вдясно от оста на симетрия на колелото (нулево рамо), и отрицателно, ако е разположено вляво от то. Ако тези точки съвпадат, тогава навлизащото рамо е нула.
Стойност на лоста за счупване Този параметървлияе върху стабилността и управлението на волана. Оптималната стойност за модерни автомобилие нулево или положително напречно рамо. Знакът на рамото за вкарване се определя от наклона, напречния наклон на оста на въртене на колелото и изместването на джантата.
Производителите на автомобили не препоръчват инсталиране колела дисковес нестандартно заминаване, т.к това може да доведе до промяна на зададеното рамо за вработване на отрицателна стойност. Това може сериозно да повлияе на стабилността и управлението на автомобила.
Промяна на стойностите на ъглите на монтиране на колелата и тяхното регулиране
Ъглите на подравняване на колелата подлежат на промяна поради естествено износване на частите, както и след подмяна с нови. Без изключение всички кормилни щанги и накрайници имат резбова връзка, което ви позволява да увеличавате или намалявате дължината им, за да регулирате стойностите на ъглите на сближаване на колелата. Конвергенция задни колела, както и предните, се регулира на всички видове окачвания, с изключение на задната зависима греда или ос.
Бележката на Михаил разкрива някои въпроси относно регулирането на ъглите на управляваните колела.
Заедно ще се опитаме да го разберем.
колапс(camber)-- отразява ориентацията на колелото спрямо вертикалата и се определя като ъгъла между вертикала и равнината на въртене на колелото.
Колите във F1 имат отрицателен наклон
Конвергенция(TOE) - характеризира ориентацията на колелата спрямо надлъжната ос на превозното средство.
Смята се, че влиянието отрицателен наклонтрябва да се компенсира от отрицателен пръст и обратно, поради деформация на гумата в контактното петно, „сгънато“ колело може да бъде представено като основа на конус.
Картината показва положителен кембър и положителна конвергенция.
Едно от предимствата на отрицателния пръст е повишената скорост на реакция на кормилното управление.
В допълнение към колапса и конвергенцията, които могат да се видят с "око", има още няколко параметъра, които влияят върху управлението на автомобила.
Напречно рамо— един от параметрите, който влияе върху чувствителността на кормилното управление. Благодарение на него воланът "сигнализира" за нарушение на равенството на надлъжните реакции на управляваните колела (неравности на повърхността, неравномерно разпределение на спирачните сили между десните и левите колела).
Положителна (a) и отрицателна (6) раменна граница:
A, B - центровете на сферичните шарнири на предното окачване;
B - точката на пресичане на условната ос, "пивот", с пътната настилка;
D - средата на контактното петно на гумата с пътя.
Въртящото се рамо не влияе на лекотата на управление. При наличие на търкалящо рамо, надлъжните сили, действащи върху управляваните колела, създават моменти, които се стремят да ги завъртят около оста на въртене. Но в случай на равенство на силите на двете колела, моментите се оказват „огледални“, т.е. равни и противоположни посоки. Взаимно компенсирайки се, те не влияят волан. Моментите обаче натоварват детайлите на кормилния трапец със сили на опън или натиск (в зависимост от разположението на търкалящото се рамо).
(Отрицателният камбър увеличава положителната стойност на търкалящото се рамо)
Стабилизиране на теглото на предните колела.
Когато колелото се завърти, предната част на автомобила се издига, следователно под въздействието на теглото колелото има тенденция да заеме позиция на праволинейно движение. Теглото или статичната стабилизация на предните колела (т.е. осигуряването на връщането им в посоката на праволинейно движение) се осигурява от положително подвижно рамо и напречен ъгъл на наклон на оста на въртящата се маса.
Напречен наклон на въртящата се стойка.
SAI - ъгълът на напречния наклон на оста на въртене на волана (с намаляване на напречния ъгъл, ефективността на стабилизирането на теглото намалява, прекомерният наклон води до прекомерна сила върху волана)
IA - включен ъгъл (непроменен проектен параметър на автомобила, определя взаимната ориентация на оста на въртене и цапфата на колелото)
γ - ъгъл на наклон на колелото
r - входящо рамо (в този случай положителен)
rc - напречно изместване на оста на въртене
При окачване с 2 звена, включеният ъгъл се определя само от геометрията на цапфата.
Механизмът за стабилизиране на теглото.
Когато колелото се върти, неговата опора се движи по дъга от окръжност, чиято равнина е перпендикулярна на оста на въртене. Ако оста е вертикална, цапфата се движи хоризонтално. Ако оста е наклонена, траекторията на цапфата се отклонява от хоризонталата.
Дъгата, описана от цапфата, има връх и низходящи участъци. Позиция горна точкадъга се определя от посоката на наклона на оста на въртене на колелото. При напречен наклон върхът на дъгата съответства на неутралното положение на колелото. Това означава, че когато колелото се отклони от неутрално положение в която и да е посока, цапфата (и с нея колелото) ще има тенденция да падне под първоначалното ниво. Колелото работи като крик - повдига частта от колата над него. На „крика“ се противодейства сила, която пряко зависи от редица параметри: теглото на повдигнатата част на автомобила, ъгъла на наклона на оста, големината на страничното му изместване и ъгъла на въртене на колелото . Тя се опитва да върне всичко в първоначалното си, стабилно положение, т.е. завъртете волана на неутрално положение
Динамична стабилизация на предните колела.
За да се осигури стабилност на движението, т.е. желанието на автомобила да се движи направо, не е достатъчен само напречният наклон на оста на опората на въртящото се колело, особено на висока скорост. Това се дължи на появата на допълнително съпротивление при търкаляне и жироскопичния ефект, който може да предизвика влиянието на колелото под действието на смущаваща сила. За по-голяма стабилност е въведен надлъжен наклон на оста на кормилната колона на колелото, поради което точката на пресичане на оста на въртене с пътната настилка се измества напред спрямо контакта на гумата с пътя. Сега колелото има тенденция да заеме позиция зад точката на пресичане на оста на колелото с пътя и колкото по-голямо е съпротивлението при търкаляне, по-голям моментвръща колелото в положение право напред. При това изместване силата, действаща върху колелото при завъртане, също се стреми да изправи колелото.
Основната функция на колелото е високоскоростна (или динамична) стабилизация на управляваните колела на автомобила. Стабилизацията в този случай е способността на управляваните колела да устоят на отклонение от неутралното (съответстващо на праволинейно движение) положение и автоматично да се върнат в него след прекратяване на външните сили, причинили отклонението.
Огъването на волана може да бъде причинено от умишлени промени в посоката. В този случай стабилизиращият ефект помага при излизане от завой чрез автоматично връщане на колелата в неутрално положение. Но на входа на завоя и на върха му "шофьорът", напротив, трябва да преодолее "съпротивлението" на колелата, прилагайки определена сила към волана. Реактивната сила, която възниква върху волана, създава това, което се нарича информационно съдържание на волана.
Необходимият обхват на оста на въртене (нарича се стабилизиращо рамо) най-често се получава чрез наклона му в надлъжна посока под ъгъл, който се нарича кастер. При ниски стойности на колелото стабилизиращото рамо се оказва малко по отношение на размерите на колелото, а рамото на надлъжните сили (съпротивление при търкаляне или сцепление) е напълно мизерно. Следователно те не са в състояние да стабилизират масивното колело. "Каучукът идва на помощ." В момента на действие на дестабилизиращи странични сили в контактното петно автомобилно колелос пътя се генерират достатъчно мощни напречни (странични) реакции, париращи смущението. Те възникват поради сложни процесидеформация на гума при търкаляне със странично приплъзване.
Допълнителна информация за страничното приплъзване, механизма на страничната реакция и стабилизиращия момент е дадена по-долу.
В резултат на приплъзване на колелото под действието на странична сила (мощно приплъзване), резултатът от елементарни странични реакции винаги се оказва изместен обратно в посоката на движение от центъра на контактната зона. Тоест, стабилизиращият момент действа върху колелото дори когато следата от оста на въртене съвпада с центъра на контактното петно. Възниква въпросът: защо изобщо имате нужда от колело? Факт е, че стабилизиращият момент (Mst) зависи от различни фактори (дизайн на гумата и налягане в нея, натоварване на колелата, сцепление с пътя, надлъжни сили и др.) и не винаги е достатъчен за оптимална стабилизация на управляваните колела. В този случай стабилизиращото рамо се увеличава с надлъжния наклон на оста на въртене, т.е. положителен заклинател. Дестабилизиращите сили, действащи върху колелото на движеща се кола, са причинени от различни причини, но като правило имат същия инерционен характер. Съответно, както страничните реакции, така и стабилизиращите моменти се увеличават с увеличаване на скоростта. Следователно стабилизирането на управляваните колела, за което колелото има значителен принос, се нарича високоскоростно. С увеличаване на скоростта той "управлява" поведението на управляваните колела. При ниски скорости влиянието на този механизъм става незначително, тук работи стабилизирането на теглото, за което е отговорен наклонът на оста на въртене на колелото в напречна посока.
Настройката на оста на въртене на воланите с положително колело е полезна не само за тяхната стабилизация. Положителният заклинател елиминира опасността от внезапна промяна на траекторията.
Друга благоприятна последица от надлъжния наклон на оста на въртене води до значителна промяна в наклона на управляваните колела, когато се въртят.
Механизмът на зависимостта е по-лесен за разбиране, ако си представим хипотетична ситуация, когато оста на въртене на колелото е хоризонтална (колелото е 90°). В този случай "завъртането" на волана напълно се трансформира в промяна на наклона му спрямо пътното платно, т.е. колапс. Тенденцията е, че наклонът на външното колело става по-отрицателен в завой, а наклонът на вътрешното колело става по-положителен. Колкото по-голямо е колелото, толкова повече промянаъгли на наклон в завой.
..................
По-долу има разпечатка на настройките на болида F1, Lotus E20
Източници.
