Стабилизация управляемых колес.

<15 16 17 18 19 2021>

Управление машиной значительно облегчается, если управляемые колеса обладают хорошей стабилизацией, то есть способностью сохранять (само устанавливаться) нейтральное положение, соответствующее прямолинейному движению, и возвращаться к нему после отклонения. Благодаря стабилизации уменьшаются колебания управляемых колес и нагрузки, действующие на рулевое управление. Стабилизации управляемых колес способствуют следующие три фактора:

1) боковой наклон шкворней поворотных цапф;

2) продольный наклон шкворней поворотных цапф;

При боковом наклоне шкворней поворотных цапф (рис.13) всякое отклонение управляемых колес вызывает некоторый подъем передней оси. Будучи выведенным из нейтрального положения, колесо стремиться само установиться, то есть занять исходное (нейтральное) положение под действием веса части автомобиля, приходящегося на переднюю ось, что способствует сохранению положения управляемых колес, соответствующего прямолинейному движению автомобиля.

При повороте колеса стабилизирующий момент, вызванный наклоном шкворней поворотных цапф, будет противодействовать повороту и потребует некоторого увеличения усилия на рулевом колесе. Величина бокового наклона шкворней поворотных цапф для современных автомобилей варьируется в пределах 0…8⁰. Например, для автомобилей «Волга» и М-2140 угол наклона шкворней составляет 6⁰, для грузового автомобиля ГАЗ-51 – 8⁰.

α Рис. 13. Схема стабилизации управляемого

колеса за счет поперечного наклона

шкворня.

При продольном наклоне шкворня (рис.14) кинематика управляемого колеса аналогична рояльному колесу. Момент от боковой силы R_z при повороте всегда стремиться вернуть его в нейтральное положение: М_стаб. = R_z а = R_z r_к sinγ. Угол продольного наклона шкворней поворотных цапф γ обычно не превышает 2,5⁰, а для многих современных автомобилей равен 0.

γ

v Рис. 14. Схема стабилизации управляемого

колеса за счет наклона шкворня в

продольной плоскости.

r_к

а R_z

Сами колеса машин также имеют установочные углы, называемые углами развала β и схода.

Угол развала β переднего управляемого колеса предназначен:

1) предотвратить возможность обратного наклона колеса под действием весовой нагрузки за счет выборки зазоров и деформаций в деталях передней оси и передней подвески;

2) создать осевую составляющую от силы веса для удержания колеса на оси поворотной цапфы (поджатие колеса к опорному коническому подшипнику);

3) снизить нагрузку в рулевом приводе и уменьшить усилие на рулевом колесе за счет уменьшения плеча с₁ (рис.15-а).

β

В

с А v

с₁

а) б)

Рис.15. Развал (а) и схождение (б) управляемых колес.

Угол развала β управляемых колес для современных автомобилей не превышает 1,5…4⁰ (рис.15-а). Однако наклон колеса к поверхности качения вызывает боковой увод его в сторону наклона (по аналогии качения детского обруча): левый наклон вызывает увод налево, правый наклон – направо. При этом происходит частичное проскальзывание наклоненных к вертикальной плоскости колес, сила сопротивления качению увеличивается, а износ шин возрастает.

Наличие угла схода (сходимость колес в горизонтальной плоскости) снижает напряжения в зоне контакта колес с опорной поверхностью, вызванные развалом. Наличие угла сходимости колес вызывает их качение с боковым уводом, причем угол увода равен углу сходимости. Установлено, что наименьшие напряжения в зоне контакта шины с опорной поверхностью будут иметь место в том случае, если угол сходимости составляет 0,15…0,20 от угла развала. Для современных автомобилей степень сходимости управляемых колес оценивается разностью расстояний сзади В и впереди А колес по отношению к направлению вектора скорости v движения автомобиля (рис.15-б): В – А = 1…4 мм.

Автомобиль, имеющий хорошую стабилизацию управляемых колес, автоматически сохраняет прямолинейное движение в заданном направлении без затраты усилий со стороны водителя. Отклонение колес от нейтрального положения, вызванное дорожными неровностями, у этих автомобилей быстро гасятся в результате автоматического возвращения колес к нейтральному положению.

Предусмотренные для каждой конструкции углы установки шкворней и колес должны строго выдерживаться, иначе неизбежно ухудшение управляемости и повышенный износ шин.

Контрольные вопросы и задания.

12. Что такое коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью? От чего он зависит и что определяет?

13. Как зависят опорно-сцепные свойства автомобиля от характера распределения его веса по осям?

14. Как влияют конструктивные параметры шины на проходимость автомобиля?

15. Что такое опорно-сцепная проходимость автомобиля? Перечислите параметры, её определяющие.

16. Что такое профильная проходимость автомобиля? Перечислите параметры, её определяющие.

Рекомендуемая литература

1. Чудаков Е.Д. Теория автомобиля. М.:Машгиз, 1940.

2. Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей / Под общей редакцией А.С.Орлина, М.Г.Круглова. – М.: Машиностроение, 1985.- 456 с.

3. Автомобильные двигатели / Под редакцией М.С.Ховаха.- М.: Машиностроение, 1977.- 591 с.

4. Основы теории и конструкции автомобиля / М.Д.Артамонов и др.- М.: Машиностроение, 1974.

5. Кутьков Г.М. Теория трактора и автомобиля. Учебное пособие М.: Колос, 1996.- 287 с.

6. Богатырев А.В., Корабельников А.Н., Чумаков А.В. Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы. Часть 1. Двигатели.-М.: МГАУ, 2000.-80 с.

7. Дипломное проектирование /. Под ред. В.В. Будько – М.: Высшая школа, 1985.

8. Чернышев В.А. Тягово-динамический расчет автомобиля. - Учебное пособие М.: МГАУ им.В.П.Горячкина, 1994.

9. Богатырев А.В., Корабельников А.Н., Чумаков А.В. Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы. Часть 1. Двигатели.-М.: МГАУ, 2000.-80 с.

Самостоятельные работы студентов

Тема:Поперечная устойчивость автомобиля.

Задание. Определить минимально необходимую ширину колеидля машины, при которой обеспечивается её статическая поперечная устойчивость на косогоре с углом 30⁰. Высота центра тяжести машины равна 700 мм.

Тема: Устойчивость автомобиля на повороте.

Задание. Спрогнозировать характер движения (штатное движение, боковое скольжение или опрокидывание) автомобиля массой 1,5 т, осуществляющего поворот на радиусе 100 м со скоростями 30 и 60 км/ч, если известно, что ширина его колеи В = 2 м; высота центра тяжести h_g = 650 мм; коэффициент сцепления шин с опорной поверхностью φ = 0,85 (сухое асфальтовое покрытие). Оценить характер движения автомобиля на этом же повороте в условиях мокрого асфальта (φ = 0,3).