Установка управляемых колес

        Установка управляемых колес на переднем мосту должна обеспечить устойчивое прямолинейное движение, легкость поворота автомобиля или трактора, а также качение колес с минимальной затратой мощности, минимальным износом шин и отсутствием колебаний.

Для удовлетворения указанных требований управляемые колеса и их поворотные цапфы устанавливают под определенными углами в продольной, поперечной и горизонтальной плоскостях машины (рис. 8.10).

Боковой наклон (развал) колес (рис. 8.10,а) выполняют в поперечной плоскости под углом  ¥  с целью:

-                    облегчения поворота машины, так как при этом уменьшается плечо а  обкатки и, следовательно, момент, необходимый для поворота колеса;

разгрузки малого наружного подшипника ступицы колеса и мест крепления подшипников, так как при такой установке колес возникает осевая сила, прижимающая ступицу колеса к внутреннему большому подшипнику;
компенсации износа в шарнирах и подшипниках, а также деформации деталей переднего моста,  не допуская при этом отрицательного развала.
в)г)

Рис. 8.10. Схема установки  управляемых колес:

а в  поперечной  плоскости; б в  продольной  плоскости; в в горизонтальной плоскости; г схема  сил, действующих на машину при повороте

В существующих конструкциях автомобилей угол ¥= 0...2о , а у тракторов ¥=1,5...5о.

Вместе с тем установка управляемых колес с развалом под углом γ  вызывает стремление колеса повернуться в сторону наклона. В результате этого колеса, связанные с остовом машины, будут двигаться по прямой, но с некоторым боковым скольжением, вызывающим ускоренный износ шин и увеличение расхода топлива.   

Для устранения этого явления применяют схождение управляемых колес в горизонтальной плоскости (рис. 8.10,в). Для этого их устанавливают с некоторым наклоном вперед под углом δ. Схождение колес определяют разностью расстояний В2 и В1, не превышающим 1…12 мм и соответствующим углу схождения  δ, не более 1о.

Боковой наклон шкворня поворотной цапфы (оси поворота управляемого колеса) в поперечной плоскости под углом β (рис. 8.10,а) уменьшает плечо  а  обкатки и улучшает устойчивость прямолинейного движения машины, так как при повороте колес действует стабилизирующий момент, возвращающий колесо в продольную плоскость. Стабилизирующий момент возникает вследствие подъема передней части машины при обкатывании колеса вокруг наклонного шкворня. Поэтому его очень часто называют весовым стабилизирующим моментом. При этом весовой стабилизирующий момент зависит от угла наклона β  шкворня, веса машины, приходящегося на управляемые колеса, и не зависит от скорости движения. У современных автомобилей β= 6...10о , а у тракторов β= 2...10о .

Наклон шкворня поворотной цапфы (оси поворота управляемого колеса) в продольной плоскости верхним концом назад под углом α (рис. 8.10,б). При этом продолжение оси шкворня пересекает опорную поверхность немного впереди центра поверхности контакта шины с дорогой, образуя плечо n. Назначение угла α - сохранение прямолинейности движения машины при высоких скоростях (обеспечение скоростной стабилизации управляемых колес). Это достигается тем, что при самопроизвольном повороте управляемых колес машины (рис. 8.10,г) на нее действует центробежная сила Рц , пропорциональная угловой скорости  тр поворота машины относительно центра О. Центробежная сила Рц вызывает действие боковых реакций почвы (дороги) Rз и Rу соответственно на задние и передние управляемые колеса машины. Действие реакций Rу в центрах контакта шин с опорной поверхностью на плече n (рис. 8.10,б) создает стабилизирующий момент, стремящийся управляемые колеса повернуть в положение прямолинейного движения. У современных автомобилей угол α= 0...3,5о, а у тракторов α=1...5о. Ряд ведущих тракторостроительных фирм мира увеличивает угол α  до 10...15о для увеличения угла поворота управляемых колес до 50...55о. Это позволяет уменьшить радиус поворота трактора.

У грузовых автомобилей и тракторов углы развала управляемых колес, поперечного и продольного наклона шкворня поворотной цапфы обеспечиваются конструкцией переднего моста и в условиях эксплуатации не регулируются. В процессе эксплуатации регулируют лишь сходимость управляемых колес путем изменения длины поперечных рулевых тяг.

У легковых автомобилей регулируют углы развала и схождения управляемых колес и наклон шкворня (оси поворота управляемых колес) в продольной плоскости.