16. Стабилизация управляемых колес поперечным наклоном шкворней

Стабилизацией управляемых колес автомобиля называется их способность сохранять положение, соответствующее прямолинейному движению, и возвращаться к нему после отклонения, вызванного поворотом руля или действием других сил.

Стабилизация управляемых колес происходит под действием моментов танценциальных X, боковых Y и вертикальных Z реакций на колесах относительно шкворней поворотных цапф.

Стабилизация управляемых колес улучшается при наличии продольного наклона шкворней (угол γ), бокового наклона шкворней (угол β) и боковой эластичности шин.

Параметрами, характеризующими стабилизацию управляемых колес, являются:

а)  стабилизирующий момент М_с, стремящийся возвратить колеса в первоначальное положение;

б)  угловая скорость ω самовозврата   колес в нейтральное положение;

в)  фактор стабилизации Ф_с — обратная величина минимально возможного угла поворота колес от нейтрального положения при их самовозврате.

Стабилизирующий момент при отклонении управляемых колес от нейтрального положения определяется по уравнению

  (37.4)

где М_zβ — момент от вертикальных реакций, вызванных боковым наклоном шкворней;

M_Yγ —момент от боковой реакции, вызванной продольным наклоном шкворней;

M_Yэ—момент от боковых реакций, вызванных боковой эластичностью шин;

М_хэ— момент от тангенциальной реакции, вызванной боковой эластичностью шин;

M_тр — момент трения в механизмах рулевого управления.

Рис. 37.2. Наклоны шкворней: а — боковой;  6 — продольный

При боковом наклоне шкворня {рис. 37.2), когда осуществляется поворот колеса относительно шкворня, колесо отклоняется от положения устойчивого равновесия и приподнимает переднюю часть автомобиля.

Масса, приходящаяся на колесо, стремится вернуть его в нейтральное положение. Стабилизирующий момент, возникающий при этом, может быть определен так:

  (37.5)

где Z— вертикальная реакция па колеса;

L — расстояние между осями колеса и шкворня;

β — угол бокового наклона шкворня;

Θ — угол отклонения колеса от нейтрального положения.

Реакция Z, (рис. 37.2, а) раскладывается на две составляющие: Zсоs β, параллельную оси шкворня, и Zsin β, перпендикуляную ей, последняя на плече L создает стабилизирующий момент М_Zβ.

При малых углах Θ поворота этот момент оказывает небольшое влияние на стабилизацию управляемых колес. Основное значение стабилизирующего момента М ´_Zβ заключается в автоматическом самовозврате управляемых колес после их поворота.

Если шкворень цапфы наклонен в продольном направлении так, что продолжение его оси с полотном дороги образует острый угол (рис. 37.2, б), то между продолженной осью шкворня и точкой О приложения боковой реакции создается плечо

и в связи с деформацией пневматической шины колеса r_квозникает боковая реакция, вызывающая другой стабилизирующий момент

Равнодействующая, возникающая в месте контакта шины с дорогой, в результате боковой деформации шины смещается назад, поэтому стабилизирующий момент М´´´_Yγ имеет место даже при вертикальном положении шкворня (γ = 0°).

Стабилизирующий момент М´´´_Yγ, возникающий в результате боковой деформации шины, суммируется с моментом М´´´_Yγ увеличивая стабилизацию управляемых колес.

В некоторых случаях момент М´´´_Yγ возрастает настолько, что затрудняет управление автомобилем. Во избежание этого шкворням придают обратный продольный наклон. Возникающий при этом момент стремится отклонить управляемые колеса от нейтрального положения,уменьшая величину стабилизирующего момента М´´´_Yγ.