Сход-развал.Типичные углы установки колес
Сход-развал.Полезная информация
Типичные углы установки колес и подвески, определяемые с помощью стендов "сход-развал".
Углы, определяющие расположение элементов подвески на передней оси транспортного средства:
- Схождение колес (toe-in)
- Наклон колеса или развал (Camber)
- Смещение оси (Set-back)
- Продольный наклон оси поворота (Caster)
- Поперечный наклон оси поворота (King pin или SAI)
- Включенный угол (Camber+King pin)
- Максимальный угол поворота (схождение) внутреннего колеса при полном повороте рулевого колеса налево и направо (Inner full steering lock)
- Максимальный угол поворота (схождение) внешнего колеса при полном повороте рулевого колеса налево и направо (Outer full steering lock)
- Рулевая симметрия (Steering symmetry) или расхождение колёс при повороте.
Углы, определяющие расположение элементов подвески на задней оси транспортного средства:
- Схождение колес (toe in)
- Наклон или развал колеса (Camber)
- Смещение оси (Set-back)
- Линия (угол) движения (Thrust line)
Схождение колес (TOE- IN)
Направление движения
Смотря на автомобиль сверху (см. рис.), схождение колеса можно определить как угол, получаемый между продольной осью и плоскостью, проходящей через центральную линию колеса. Схождение является положительным (закрытые колеса), если продолжение центральной линии колеса пересечется с продольной осью впереди транспортного средства, согласно направлению его движения. Схождение является отрицательным (открытые колеса), если продолжение линии симметрии колеса пересечется с продольной осью позади автомобиля, согласно направлению движения транспортного средства.
Схождение (toe-in) одного колеса называется раздельным схождением (PARTIAL TOE-IN)
Суммарное схождение (TOTAL TOE-IN)- это сумма левого и правого раздельных схождений колес на одной оси. Несмотря на то, что базовые определения схождения выражаются в градусах, производители автомобилей обычно выражают допустимые значения данного параметра в миллиметрах. Выражается раздельное схождение в миллиметрах разницей между двумя измерениями А и В (А-В) и должно быть рассчитано:
Направление движения
Раздельное схождение, выраженное в миллиметрах – это разница между измерением А и измерением В (А-В).
Общее схождение в мм рассчитывается как (D-C).
Реально, измерение схождения в мм не удобно т.к. расчет привязывается к определенным диаметрам колес, а измерение в градусах не связано с необходимостью знать диаметр колес. До середины 80 годов схождение в основном измерялось на передних колесах. В настоящее время для современных автомобилей необходимо учитывать схождение и задних колес т.к . при измерении схождения задних колес происходит определения и реальный продольной оси автомобиля. Продлевая средние линии, проходящие через середину задних колес (вид сверху) мы получаем угол суммарного схождения. Биссектриса, проведенная из этого угла, совместно с реальной продольной осью, проходящий через центры реально расположенных осей передней и задней, составляет угол тяги. Если угол тяги больше 20 мин. Необходимо регулировать схождение на задних колесах.
Схождение проверяется всегда и регулируется для передних колёс изменением длины рулевых тяг.
Развал колеса (Camber)
Развал колеса – это угол, образованный центральной осевой линией колеса и вертикальной линией, проведенной к земле при взгляде на фронтальную сторону автомобиля.
Развал положительный, когда верхняя внешняя сторона колеса повернута наружу по отношению к кузову транспортного средства.
Развал является отрицательным, когда верхняя внешняя сторона колеса повернута внутрь кузова транспортного средства и нулевым, когда ось колеса совпадает с вертикалью. То же относится и для задних колёс.
Развал колеса проверяется всегда. Регулировка развала колёс производится различными способами, в зависимости от марки автомобиля. Некоторые конструкции подвесок автомобилей не предусматривают возможность регулировки развала.
До середины 80 годов большинство автомобилей изготавливалось с положительным развалом, что уменьшало усилие на руле при поворотах автомобиля и упрощало конструкцию рулевого управления. Позже стали изготавливать автомобили с минусовым развалом т.к. отрицательный развал с каждой стороны уравновешивает тягу колеса к центру. Поэтому развал должен быть одинаков с каждой стороны (неважно отрицательный он или положительный). Разница развалов с каждой из сторон не должна быть более 30 мин. При очень большом развале шины сильно нагружаются, происходит нагрев края шины и её повышенный износ. При неодинаковом развале слева и справа, автомобиль тянет в ту сторону, где больший угол развала.
Смещение оси (set-back)
Смещение оси (передней или задней) – это угол, образованный линией, перпендикулярной продольной линии симметрии автомобиля и линии, проходящей через (переднюю или заднюю) ось, соединяющую центры колёс. Например, на передней оси оно возникает при неверной регулировке продольного угла наклона оси колёс.
Смещение оси положительно, когда правое колесо впереди (согласно направлению движения) относительно левого колеса. Оно отрицательно, когда правое колесо позади (согласно направлению движения) относительно левого колеса. Смещение оси также может выражаться в миллиметрах.
Продольный угол наклона оси (Caster)
Продольный угол наклона оси поворота (кастер) - это угол, образованный вертикальной линией, проходящей через центр колеса и перпендикулярный дорожному покрытию и осевой линии стойки.
Транспортное средство в плоскости симметрии автомобиля.
Кастер является положительным, если, продлевая осевую линию стойки к дорожному покрытию, пересекает его впереди колеса соответственно направлению движения (ось поворота наклонена в сторону водителя). Кастер является отрицательным, если продлевает осевую линию стойки по направлению к дорожному покрытию и перекрывает его в точке, находящейся позади колеса соответственно направлению движения (ось поворота наклонена от водителя) и нулевым, если ось полворота совпадает с вертикалью.
При положительном продольном угле наклона оси поворота при движении транспортного средства возникают силы, стремящиеся направить колёса в прямолинейное движение. Неотрегулированность данных углов приводит к неустойчивому движению автомобиля.
90% автомобилей кастер положительный. Приборы 3D единственные, которые могут измерять эти углы напрямую (головочные стенды вычисляют их после измерения развала). Продольный наклон всегда должен быть одинаковый с каждой стороны, чтобы автомобиль «не уводило», даже если он не в допуске. У некоторых автомобилей кастер регулируется, у некоторых нет, поэтому их нужно отрегулировать так чтобы они были одинаковы с двух сторон другими методами. При возможности регулировки обычно смещается колесо вперед или назад (вдоль продольной оси автомобиля) если кастер не регулируется так чтобы он был одинаков с каждой стороны – ищем гнутую тягу. Если автомобиль тянет, в какую либо сторону, при его движении, то его тянет в ту сторону, где меньший угол кастера.
Поперечный угол наклона оси (King Pin или SAI)
Поперечный угол наклона оси – это угол, образованный осевой линией стойки и вертикальной перпендикулярной линией, проходящей через точку пересечения осевой линии стойки с дорожным покрытием. Транспортное средство во фронтальной, поперечной плоскости.
Поперечный угол является положительным, если верхняя часть стойки расположена по направлению внутрь транспортного средства. Поперечный угол является отрицательным, если верхняя часть стойки расположена по направлению наружу транспортного средства.
Как правило, данный угол является положительным.
Поперечный и продольный наклоны шкворня отвечают за усилие на рулевом колесе. Для того чтобы рулевое управление работало нормально необходимо чтобы углы были одинаковые с каждой стороны. Регулировка поперечного наклона влияет на развал, поэтому необходимо выбирать приоритеты. Регулировка развала более важна, поэтому сначала регулируют развал в допуске, и только потом поперечный наклон. Таким образом, данная регулировка является компромиссной.
Совокупный угол (Included Angle)
Совокупный угол – это угол, образованный центральной осевой линией колеса и осевой линией стойки. Совокупный угол – это просто сумма поперечного угла оси поворота и развала колеса.
Не все производители дают нормирование совокупного угла, т.к. этот угол в основном диагностический.
Расхождение колёс при повороте или рулевая симметрия (Toe in)
Расхождение углов при повороте – разница углов, на которые поворачиваются передние управляемые колёса в поворотах. При повороте транспортного средства управляемые колеса на передней оси производят различную траекторию. Следовательно, внутреннее колесо (ближайшее к повороту) должно быть повернуто больше, чем внешнее. Кроме того, такие значения должны быть симметричны при поворотах направо или налево. Измерение расхождения колёс при повороте производится следующим образом: При повороте рулевого колеса налево измеряется угол, образованный осью внутреннего колеса (рис.слева угол +а) и линией, параллельной продольной оси симметрии автомобиля. При этом внутреннее колесо (левое) повернуто на фиксированный угол 20? (иногда по требованию некоторых производителей автомобилей на 10?) .
Аналогично, при повороте рулевого колеса направо измеряется угол, образованный осью внутреннего колеса (правого) и продольной осью автомобиля. При этом внутреннее колесо поворачивается также на 20? (10?). Обычно рулевой механизм транспортных средств сконструирован таким образом, чтобы внутреннее колесо поворачивалось при вращении рулевого колеса как минимум на 1?÷1?30? больше, чем внешнее колесо, при повороте последнего на 20? Данный параметр используется для оценки центровки рулевого механизма. Внутреннее колесо должно быть повёрнуто больше внешнего на строго определённый производителем автомобиля угол. В противном случае при поворотах транспортного средства наблюдается повышенный износ протектора шин. Нормированное расхождение углов колёс должно быть одинаковым при повороте рулевого колеса налево и направо.
Максимальный угол поворота (full steering lock)
Максимальные углы поворота управляемых колёс – наибольшие углы, на которые могут повернуться колёса при повороте влево или вправо.
Данный угол измеряется почти таким же способом, как и предыдущий угол: поворотом рулевого колеса до предела и измерением углов внутреннего и внешнего колёс. Сначала измерения производят при повороте рулевого колеса налево, затем при повороте направо.
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 транспортного средства 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.
Акерман
Рудольф Акерман изобрел четырехзвенную идеальную рулевую трапецию, которая позволяет знать идеальное соотношение углов управляемых колес при поворотах (при любом угле поворота управляемых колес). Данный принцип реализован в специальной программе стендов производства Jonh Bean PRO Ackerman.
Измеренный угол Акемана – это процентное отношение измеренного суммарного схождения к суммарному схождению, подсчитанному так, как если бы углы на внешнем колесе соответствовали 100% акерману на каждом градусе поворота рулевого колеса. Смысл функции акерман в том, что внешнее колесо поворачивается на неодинаковый угол с внутреннем колесом (внутреннее колесо поворачивается больше), т.к. оба колеса двигаются по разным радиусам. Идеальное соотношение между углами поворота двух передних колес обеспечивается идеальной трапецией акермана. Частично данное соотношение проверяется нормированием производителями автомобилей (расхождение углов при повороте 20°).
Подсчет теоретического 100% Акермана
Колесная база 2800
Колея 1500
Угол поворота внутреннего колеса 20°
Вычисленное расстояние от оси задних колес до осей проходящих через центры передних колес (при повороте внутренноего колеса на 20°) – 7692,9
Вычесленный угол поворота внешнего колеса арктангенс (2800(7692,9+1500)=16,9°
Подсчет измеренного акермана
Разница между внутреннем и внешнем углом поворота теоретического акермана 20°-16,9°=3,1°
Разница между внутренним и внешним углом поворота измеренных величин 20°-18,5°=1,5°
Вычесляем измеренный акерман 1,5°/3,1°х100%=48 акермана.
Плечо обкатки ( Scrub Radius )
Расстояние между точкой контакта колеса с дорожным покрытием и точкой, в которой ось поворота пересекает дорожное покрытие на виде спереди.
Плечо стабилизации ( Caster Trail )
Расстояние между точкой контакта колеса с дорожным покрытием и точкой пересечения оси поворота колеса с дорогой на виде сбоку. Влияет на курсовую устойчивость и на силы в рулевом управлении при совершении поворота.