Коливання керованих коліс відносно шворнів.

Керовані колеса з-за пружності деталей кермового приводу і зазорів в ньому можуть повертатися при нерухомому кермовому колесі. Ці повороти мають, зазвичай, коливальний характер. Причинами виникнення коливань керованих коліс є неврівноваженість керованих коліс; взаємодія коліс з нерівностями дороги, особливості взаємодії кермового приводу і передньої підвіски.

Рис. 48. Статична та динамічна неврівноваженість колеса

Якщо центр маси колеса не співпадає з віссю обертання, то порушується статичне врівноваження (рис. 47, а). Його зручно оцінювати неврівноваженою масою, зосередженою в одній точці цілком врівноваженого колеса. При обертанні колеса ця маса утворює відцентрову інерційну силу Р_j, яка постійно змінює своє положення відносно осі шворня. Її горизонтальна складова Р_jx, яка перпендикулярна осі шворня, створює момент, який намагається повернути колесо відносно осі шворня. Позначимо:

m – неврівноважена маса;

r– радіус цієї маси;

– кутова швидкість колеса.

Відцентрована сила

Поворотний момент, створений неврівноваженою масою

,

де l_ц– довжина поворотної цапфи (точніше – віддаль від осі шворня до площини обертання колеса).

З одержаної формули видно, що в результаті статичної неврівноваженості при обертанні колеса виникає поворотний синусоїдний момент, що прагне повернути колесо відносно осі шворня. Частота коливань колеса, спричинена цим моментом, дорівнює частоті обертання колеса. а амплітуда пропорційна незбалансованій масі і квадрату швидкості колеса.

Якщо центр маси колеса співпадає з віссю симетрії, але не співпадає з площиною симетрії, то порушується динамічна врівноваженість (рис. 47, б). В цьому випадку можна вважати, що в цілком зрівноваженому колесі є дві однакові неврівноважені маси, зосереджені у двох точках, розміщених симетрично відносно осі обертання та площини симетрії. Поворотний момент при динамічній неврівноваженості

де s– віддаль між лініями дії відцентрових сил, створених неврівноваженими масами.

При наїзді колеса на нерівність дороги реакція R, перпендикулярна до поверхні, відхиляється від вертикалі (рис. 49). Її горизонтальна складоваR_Xспричиняє поворот керованих коліс. Частота цих поворотів та їх амплітуда залежить від розташування нерівностей на дорозі.

Рис. 49. Реакція дороги на колесо при наїзді на нерівність

Вертикальна складова R_Z, як до речі і вертикальна складова відцентрованої сили при неврівноваженні колеса, викликає коливальні зміни вертикального навантаження на колесо, внаслідок чого може зменшуватися коефіцієнт опору відводу, що погіршує керованість.

При русі нерівною дорогою повороти керованого колеса можуть виникати також тому, що воно має з кузовом подвійний зв’язок – через деталі підвіски і через деталі кермового приводу (рис. 50).

Рис. 50. Неспівпадання кінематики підвіски і кермового приводу

Згідно з кінематикою підвіски вісь моста переміщується по траєкторії а – а. Згідно з кінематикою кермового приводу кінець поворотного важеля, який жорстко з’єднаний з колесом, переміщується по дузі b–b, радіус якої рівний довжині поздовжньої тяги. Оскільки траєкторіїa–aib–bне співпадають, то при відносному переміщенні осі колеса щодо кузова поздовжня тяга кермового приводу також переміщується, зумовлюючи поворот колеса.