Короткі теоретичні відомості. Керований містявляє собою балку з установленими по обох кінцях поворотними цапфами

Керований містявляє собою балку з установленими по обох кінцях поворотними цапфами. Балка 4 (рисунок 13.1) сталева, кована, має зазвичай двотавровий переріз.

Рисунок 13.1 – Передній керований міст вантажного автомобіля (ЗИЛ-130)

До поворотної цапфи болтами прикріплений опорний диск колісного гальмового механізму. На цапфі на двох конічних роликових підшипниках установлена маточина 10 переднього веденого колеса. Підшипники маточини закріплені гайкою 11, що фіксується замковим кільцем, шайбою і контргайкою 12. Ця гайка призначена також для регyлювання підшипників колеса під час експлуатації.

Зовнішні сили, що діють на автомобіль, відхиляють керовані колеса від положення, що відповідає прямолінійному руху. Щоб не допустити по­вороту коліс під дією випадкових сил (поштовхів від наїзду на нерівності дороги, поривів вітру і т. д.), керовані колеса повинні мати здатність зберіга­ти своє положення, що відповідає прямолінійному рухові, і мимовільно по­вертатися в нього після повороту без допомоги водія. Таку поведінку керованих коліс називають стабілізацією.

Стабілізація забезпечується нахилом шворня (осі повороту) в поперечній і подовжній площинах, а також створюється при коченні керованих коліс завдяки пружним властивостям пневматичних шин.

Поперечний нахилшворня (осі повороту колеса) створює так звану вагову або статичну стабілізацію керованих коліс. Поворот колеса, що спирається на жорстку опорну поверхню, викликає відповідний підйом передньої частини автомобіля і якщо відпустити кермове колесо, то складова вертикальної реакції опорної поверхні створює стабілізуючий момент, що повертає кероване колесо у попереднє положення, що відповідає прямолінійному руху. При цьому передня частина автомобіля опускається донизу.

При збільшенні ваги, що припадає на керовану вісь або кута поперечного нахилу шворня (осі повороту) стабілізуючий момент зростає. Кут нахилу шворня (осі повороту) вбік на більшості автомобілів складає 6 ... 10°.

Подовжній нахилшворня (осі повороту колеса) створює так звану швидкісну або динамічну стабілізацію керованих коліс. Кут подовжнього нахилу шворня (осі повороту) зазвичай вибирають таким, при якому нижній кінець шворня зміщений уперед відносно вертикалі. Унаслідок цього точка перетину продовження осі повороту колеса з дорогою виявляється розташованою перед центром контактної площадки шини. Під час руху автомобіля на повороті виникає відцентрова сила Р, яка прагне зрушити автомобіль від центра повороту. Цьому перешкоджають реакції, прикладені в центрі контактних площадок коліс і спрямовані до центра повороту. Реакції, які діють на плечі, створені в результаті нахилу шворня назад, прагнуть повернути керовані колеса в положення, що відповідає прямолінійному руху.

Величина динамічного стабілізуючого моменту пропорційна квадрату швидкості й тому їі називають швидкісним стабілізуючим моментом. Кут нахилу шворня (осі повороту) в подовжній площині дорівнює звичайно 1…3,5°.

Для створення найменшого опору руху, для зменшення зношування шин, а також для поліпшення стійкості автомобіля і зниження витрати палива колеса повинні котитися по паралельних траєкторіях при прямолінійному русі автомобіля, або по дугах концентричних окружностей під час його руху на повороті. Для виконання цієї умови при русі прямо всі колеса повинні обертатися у паралельних вертикальних площинах, що збігаються з подовжньою площиною симетрії автомобіля.

Взаємне розташування задніх некерованих коліс у більшості випадків (при залежній підвісці) не змінюється. У той же час передні керовані колеса, а особливо ті, котрі зв’язані з автомобілем незалежною підвіскою, через деформацію її деталей силою ваги можуть змінювати своє взаємне розташування – ставати непаралельними і тому котитися по розбіжних траєкторіях з бічним ковзанням шин по дорозі.

З метою виключення цих негативних наслідків керовані колеса необхідно встановлювати на автомобілі так, щоб площина обертання кожного з них складала деякий кут ά (рисунок 13.2, а) з вертикальною подовжньою площиною симетрїї автомобіля.

Рисунок 13.2 – Кути встановлення керованих коліс

Ці кути називають кутами розвалуколіс. Кут розвалу вважається додатним, якщо колесо нахилене від автомобіля назовні, і від’ємним при його нахилі всередину. Величина кутів розвалу зазвичай складає 1 ... 2°.

За наявності розвалу колесо прагне котитися в бік від автомобіля по дузі навколо центра 0 (рисунок 13.2, а), який являє собою точку перетину продовження осі колеса з площиною дороги. Такий рух коліс по розбіжних дугах супроводжувався б бічним ковзанням шин по дорозі з усіма його шкідливими наслідками. Для усунення цього явища керовані колеса встановлюють зі сходженням– під деяким кутом δ (рисунок 13.2, б) одне до одного у горизонтальній площині. При цьому кути розвалу і величина сходження взаємозалежні. Зазвичай оптимальний кут сходження керованих коліс складає в середньому 15 ... 20 % кута їх розвалу.

Кут сходження керованих коліс найчастіше визначається різницею відстаней А і Б між колесами, що заміряються позаду і попереду на висоті осей коліс. Кут сходження коліс зазвичай знаходиться в межах 0°20' ... 1°, а різниця відстаней між колесами позаду і попереду 2 ... 10 мм.

Оптимальне сходження коліс можна визначити за формулою

, (12.1)

де а – більша вісь контактного відбитка шини, для легкового автомобіля а= 0,2…0,25 м, для вантажного – а= 0,25…0,35 м; d_б – відстань між точками виміру; r_к – радіус кочення колеса; γ_ш – кут розвалу колеса.

Установка керованих коліс з одночасним розвалом і сходженням забезпечує їх кочення по дорозі без бічного ковзання. Періодична перевірка і регулювання кутів установки керованих коліс мають важливе значення, тому що ці кути впливають на стійкість автомобіля, витрату палива і зношення шин. У вантажних автомобілів із залежною підвіскою керованих коліс розвал коліс, як правило, установлюють при виготовленні і не регулюють у процесі експлуатації.