9.7.2 Момент опору повороту колеса під час руху

У загальному випадку під час руху кероване колесо котиться зі змінним кутом відведення, на нього додатково діють поздовжня і бічна сили, які викличуть моменти відносно вісі шворня. Окрім цього, якщо керований міст або кероване колесо буде повертатися під час руху відносно поздовжньої осі автомобіля, то відносно вісі шворня виникає додатково гіроскопічний момент.

З урахуванням викладеного момент опору повороту колеса під час руху запишемо:

, (9.40)

де М – момент опору повороту шини під час руху, який визначають за формулою (9.39);

М_ст – ваговий стабілізуючий момент;

М_тр – момент тертя в підшипниках шворневого вузла;

М_j – інерційний момент;

М_ш –стабілізуючий момент шини, що виникає при коченні колеса з відведенням;

М_Рб – швидкісний стабілізуючий момент, зумовлений рівнодіючою бічних сил відносно вісі шворня [12];

М_Рп – момент опору повороту, обумовлений рівнодіючою поздовжніх сил відносно вісі шворня [12];

М_гір – гіроскопічний момент, що виникає під час коливання керованого моста або керованого колеса відносно поздовжньої осі автомобіля [12].

Що стосується значимості складових М_Рб,М_Рп,М_гір у формулі (9.40), то їх вплив, як випливає з аналізу роботи [12], на величину моменту опору повороту колеса під час руху незначний. Таким чином, на величину моменту опору повороту колеса під час руху суттєво впливають складові М ,М_ст,М_тр,М_ш, а наведені вище залежності дозволяють визначити кожну з цих складових.

9.8 Стійкість керованих коліс проти коливань

9.8.1 Загальні положення

Існують два джерела, що викликають коливання керованих коліс:

• дисбаланс керованих коліс;

• гідравлічний підсилювач кермового керування.

Щодо коливань, викликаних гідравлічним підсилювачем кермового керування, то вони, на відміну від попередніх, можуть виникнути як під час руху автомобіля, так і при повороті керованих коліс на місці. Аналіз проведених автором досліджень на спеціальній експериментальній установці показав, що однією із основних умов виникнення таких коливань керованих коліс є наявність пружності гідравлічної системи кермового керування, а за її відсутності коливань не буде.

Слід зауважити, що пружність гідравлічної системи є необхідною, але недостатньою умовою виникнення коливань. Ця пружніть гідравлічної системи може бути зумовлена нерозчиненим повітрям у робочій рідині, яке потрапляє до гідравлічної системи кермового керування під час заміни мастила, й еластичними трубопроводами. У цьому випадку під час коливань у гідравлічній системі відбувається деформація пружних елементів, що викликає накопичення потенціальної енергії. За наявності зворотного зв’язку між керованими колесами і розподільником ця накопичена потенціальна енергія вивільнюється, перетворюючись на кінетичну енергію повороту керованих коліс. Такий процес накопичення потенціальної енергії та її перетворення на кінетичну енергію керованих коліс відбувається протягом одного періоду коливань.

На коливання, що викликані гідравлічним підсилювачем, крім пружності гідравлічної системи, впливають пружні та демпфувальні характеристики шин та механічної системи кермового керування, демпфувальні характеристики гідравлічної системи, моменти інерції керованих коліс відносно осей шворнів, ваговий стабілізуючий момент, що викликаний нахилами шворнів керованих коліс, момент тертя у підшипниках шворневих вузлів керованих коліс. Під час коливань на систему діє збурюючий момент, що створюється тиском рідини від насоса.

Оскільки ці коливання виникають тільки за певних уиов, які не завжди мають місце на автомобілях, обладнаних гідравлічним підсилювачем кермового керування, то у подальшому зупинимось більш детально на коливаннях, що викликані дисбалансом. Ці коливання найчастіше з’являються на повноприводних вантажних автомобілях, у шворневих вузлах яких установлені радіально-упорні підшипники кочення, а також на легкових автомобілях, що мають підвищений дисбаланс керованих коліс.

Щодо коливань керованих коліс, зумовлених дисбалансом, то вони виникають тільки під час руху. При цьому колесо з еластичною шиною під час коливання бере участь одночасно у двох рухах:

- повертається відносно вісі шворня на кут, який дорівнює куту коливань;

- котиться зі змінним кутом відведення, що дорівнює куту коливань, оскільки при коливаннях автомобіль, момент інерції якого відносно вертикальної осі значний, рухається прямолінійно.

У першому випадку виникає момент опору повороту колеса, аналогічний моменту опору його повороту під час руху. При цьому кутова швидкість повороту керованого колеса навколо вісі шворня є нічим іншим, як кутовою швидкістю коливань.

У другому випадку з'являються стабілізуючий момент шини і бічна сила, оскільки колесо котиться зі змінним кутом відведення, який дорівнює куту коливань відносно нейтрального положення (положення, що визначає прямолінійний рух автомобіля). Таке твердження правдиве, оскільки під час коливання остов автомобіля рухається прямолінійно, не реагуючи на частоту коливань керованих коліс. Це пояснюється великим моментом інерції автомобіля відносно центра мас щодо моменту інерції керованих коліс відносно вісей шворнів.