9.4.2 Визначення впливу комбінованого нахилу шворня на ваговий стабілізуючий момент

Для визначення впливу комбінованого нахилу шворня на ваговий стабілізуючий момент розглянемо зв'язок між поперечним і поздовжнім нахилами шворня та кутом повороту керованого колеса. Припустимо, що шворень керованого колеса має тільки поперечний нахил _ш, а кероване колесо – можливість повороту навколо вісі шворня на кут 90⁰. У цьому випадку ваговий стабілізуючий момент від поперечного нахилу шворня можна визначити за формулою (9.11).

Проведемо розрахунок вагового стабілізуючого моменту від поперечного нахилу шворня, які відповідають автомобілю КрАЗ-260: R_z=27282 Н; l_ц = 0,225м; r_к = 0,6м; _ш=9⁰30^' ;_ш0= -0⁰ 30^'. Результати розрахунків моменту за формулою (9.11) у повному діапазоні кутів повороту цапфи для лівого керованого колеса зображено на рис. 9.8 кривою .

Як випливає з аналізу рис.9.8, при зміні кута повороту цапфи від нейтрального положення до 90⁰ ваговий стабілізуючий момент від поперечного нахилу шворня зростає від нуля до максимального значення. При подальшому повороті на кут 90⁰ ваговий стабілізуючий момент зменшується.

Якщо припустити, що шворень має тільки поперечний нахил, а кероване колесо відносно осі шворня повернути на кут 90⁰, і нове положення колеса взяти таким, що відповідає прямолінійному руху автомобіля, то у цьому випадку шворень буде знаходитись у площині паралельній вектору швидкості руху колеса. А це значить, що у цьому випадку кут поперечного нахилу шворня відносно колеса стане кутом поздовжього нахилу. Очевидно, що і ваговий стабілізуючий момент від поперечного нахилу шворня при повороті колеса на кут 90⁰ від нейтрального положення, з урахуванням проведених міркувань, дорівнюватиме ваговому стабілізуючому моменту від поздовжнього кута нахилу шворня при його куті повороту =0, за умови рівності кутів _ш = _ш.

Що стосується знака, то згідно із наведеного вище, ваговий стабілізуючий момент від поперечного нахилу шворня завжди повертає колесо до нейтрального положення, а тому, з урахуванням прийнятих допущень, буде додатним. Ваговий момент від поздовжнього нахилу шворня має різний знак залежно від напрямку повороту цапфи керованого колеса відносно нейтрального положення та нахилу шворня. Так, при додатньому значенні _ш (вісь шворня нахилена назад відносно руху автомобіля вперед) для правого керованого колеса він буде додатним при повороті вправо від положення, що відповідає прямолінійному руху автомобіля, а для лівого колеса – вліво. У протилежному випадку момент буде від'ємним.

З огляду на викладене на рис.9.8 наведена крива в діапазоні кутів повороту цапфи вправо і вліво на 30⁰. Вона отримана перенесенням кривої в діапазоні кутів повороту цапфи від положення 90⁰ вправо і вліво на 30⁰ . Заштриховані зони відповідають від'ємному значенню стабілізуючого моменту. Підсумувавши значення і при відповідних кутах повороту цапфи , отримаємо криву вагового стабілізуючого моменту від комбінованого нахилу шворня при .

З аналізу кривої видно, що для лівого керованого колеса при повороті вліво ваговий стабілізуючий момент додатний і повертає колесо до нейтрального положення. Однак при повороті вправо він має від'ємне значення, спрямоване вбік від нейтрального положення, і для розглянутого конкретного випадку досягає мінімального значення в правому крайньому положенні.

Наведений взаємозв'язок між впливом поздовжнього і поперечного нахилів шворня на величину і напрямок дії вагового стабілізуючого моменту дає можливість формули, отримані для визначення вагового стабілізуючого моменту від поперечного нахилу шворня, застосувати для визначення цього моменту від поздовжнього і комбінованого нахилів шворня.

У загальному випадку вектор вагового стабілізуючого моменту, зумовлений комбінованим нахилом шворня, визначимо за формулою:

, (9.14)

де – вектори вагових стабілізуючих моментів, зумовлені, відповідно, поперечним і поздовжнім нахилами шворня.

Беручи до уваги, що вектори і напрямлені вздовж осі шворня, абсолютне значення вагового стабілізуючого моменту при комбінованому нахилі шворня, з урахуванням напрямку їх дії, визначатиметься залежністю:

. (9.15)

Невідомою величиною в залежності (9.15) є момент . З огляду на взаємозв'язок між нахилами шворня, запишемо:

, (9.16)

де – ваговий стабілізуючий момент від поперечного нахилу шворня при повороті цапфи на кут (90⁰) .

З урахуванням формули (9.11) ваговий стабілізуючий момент від поперечного нахилу шворня _ш при куті повороту цапфи керованого колеса (90⁰) можна визначити так:

. (9.17)

Беручи до уваги викладений вище взаємозв'язок між поперечним і поздовжнім нахилами шворня і кутом повороту цапфи керованого колеса та враховуючи прийняті допущення відносно знаку моменту, формулу (9.17) запишемо в наступному вигляді:

. (9.18)

Підставивши до формули (9.15) вирази (9.17) і (9.18) та здійснивши нескладні перетворення, одержимо залежність вагового стабілізуючого моменту від кута повороту колеса при комбінованому нахилі шворня:

. (9.19)

Невідомою величиною у формулі (9.19) є – поточний кут розвалу керованого колеса, зумовленим комбінованим нахилом шворня. Його значення визначимо так:

, (9.20)

де – поточний кут розвалу при поперечному нахилі шворня. Його визначаємо за формулою (9.13);

– збільшення поточного кута розвалу, викликане поздовжнім нахилом шворня, який визначають так:

, (9.21)

де – поточні кути розвалу колеса, викликані поздовжнім нахилом шворня при кутах повороту цапфи відповідно  і 0⁰.

Використовуючи взаємозв'язок кутів нахилів шворня з кутом повороту цапфи керованого колеса, запишемо:

, (9.22)

де – поточний кут розвалу керованого колеса, викликаний поперечним нахилом шворня при повороті його цапфи на кут 90⁰  і рівності

Скориставшись залежністю (9.22), визначимо поточний кут розвалу від поздовжнього нахилу шворня при повороті цапфи на кут 0⁰ :

. (9.23)

Після підставлення (9.22) і (9.23) до виразу (9.18) отримаємо збільшення поточного кута розвалу від поздовжнього нахилу шворня при повороті цапфи на кут  від нейтрального положення:

. (9.24)

Остаточно поточний кут розвалу керованого колеса при комбінованому нахилі шворня визначають так:

. (9.25)

Зазначимо, що у формулах (9.19) і (9.25) знак «плюс» треба брати при повороті цапфи лівого колеса вліво від нейтрального положення, а правого- вправо при додатному значенні кута поздовжнього нахилу шворня. У протилежному випадку брати знак «мінус».

У розрахункових залежностях для визначення вагового стабілізуючого момента незалежним кінематичним параметром є кут повороту цапфи. На практиці користуються кутом повороту керованого колеса, оскільки експериментально визначити кут повороту цапфи важко. Різниця між цими кутами викликана поперечним та подовжнім нахилами шворня. При цьому кут повороту цапфи визначається в площині, перпендикулярній осі шворня, а кут повороту керованого колеса – в площині, паралельній опорній поверхні.

Разом з тим, аналіз проведених спеціальних досліджень показав, що при повороті цапфи керованого колеса на кут 30⁰ від положення, що відповідає прямолінійному рухові автомобіля, та практично недосяжних значеннях кутів поперечного та поздовжнього нахилів шворня різниця між кутами повороту колеса та цапфи не перевищує 3,47%, що складає 1,04⁰ .

Таким чином, з достатньою для практичних розрахунків точністю, у залежностях для визначення вагового стабілізуючого моменту можна прирівняти кут повороту колеса до кута повороту його цапфи.

Література

1. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль:Теория эксплуатационных свойств. – М.: Машиностроение, 1984. – 272 с. – С.151–155.

2. Солтус А.П., Кошарний Н.Ф. К вопросу о весовых стабилизирующих моментах. //"Автомобильная промышленность".– М.,1976. – № 8.

3. Солтус А.П. Основи теории рабочего процесса и расчета колесных управляющих модулей (монография). Деп.Укр.НИИНТИ.  501-Ук90 ВИНИТИ «Деп.науч.труды»,1990   7 (290),б/о 203. – 234с. – С. 85–115.

4. Солтус А.П., Черненко С.М. Визначення вагового стабілізуючого моменту, викликаного поперечним нахилом шворня. Машинознавство. – Львів: –2002  7(61), – С. 46–51.

5. Солтус А.П., Черненко С.М. Определение весового стабилизирующего момента от комбинированного наклона шкворня. Автомобильный транспорт. Сб. науч. тр. – Харьков: ХГАДТУ, 2003. Вып. 12. – С. 23–26.

6.Солтус А.П., Черненко С.М. О функциональной взаимосвязи углов поворота цапфы и управляемого колеса автомобиля //Вісник Кременчуцького державного політ. у–ту: Наукові праці КДПУ. – Кременчук: КДПУ, 2002. – Вип. 6(17). – С. 63–65.

Контрольні питання

1.Дати визначення поперечного, поздовжнього і комбінованого нахилів шворня.

2. Чим викликаний ваговий стабілізуючий момент?

3. Як називається ланка, що з'єднує кероване колесо зі шворнем?

4.Что таке поточний кут розвалу колеса?

5. 5. Як змінюється ваговий стабілізуючий момент від поперечного нахилу шворня залежно від кута повороту колеса?

6. 6.Який існує зв'язок між поперечним, поздовжнім нахилами шворня і кутом повороту колеса?

7. Що визначає знак вагового стабілізуючого моменту?

8 У яких площинах визначаються кути повороту керованого колеса та цапфи?