Тайни на окачването - (UUK - Заключение)
Говорейки за ориентацията на оста на въртене на управляваните колела, не може да се пренебрегне ъгълът на напречния наклон (SAI - Steering Axis Inclination). Този параметър на окачване понякога се нарича вторична група. Страничният наклон на оста обаче оказва значително влияние върху поведението на автомобила. Контролът му е много важен при диагностиката на окачването.
Осите на въртене на колелата на пианото и мотоциклета лежат в централната равнина на въртене. На пръв поглед това е добър вариант. Защо не използвате същия принцип на автомобил? Широко разпространено е мнението, че производителите на автомобили не тръгват по този път единствено поради сложността на дизайна. Всъщност при съществуващите схеми на окачване е по-лесно да поставите оста на въртене на колелото отстрани на него. И все пак, ако обещаваше големи предимства, със сигурност щеше да се намери решение.
Например такъв, който е внедрен от френски дизайнери на автомобил Citroen D през 50-те години и е използван до средата на 70-те години. Те поставиха двата шарнира на окачването с двойни носачи вътре в джантата, в централната равнина на търкаляне на колелото. За да направим това, трябваше да преместим спирачните механизми към основната предавка. Оста на въртене на колелото имаше малък надлъжен ъгъл на наклон, а напречният ъгъл, ходовото рамо, както и наклонът бяха равни на нула. Какво излезе от това?
Според рецензиите, колата при скорост уверено пресича локви, кал, киша и пътни неравности (дори ако се натъкнат на пътя на едно от колелата) без забележима реакция на волана и без отклонение от права линия. Безразличието към препятствията, които са неприятни за конвенционален автомобил, е разбираемо - всички сили, действащи в равнината на търкаляне на колелото, нямат никакъв ефект върху управлениетопоради липсата на рамене спрямо оста на въртене. Въпреки този безусловен плюс, схемата "Citroen" не получи разпространение. И не толкова поради известно влошаване на спирачната ефективност, причинено от промяна в местоположението на спирачките. Причината е, че този начин на завъртане на управляваните колела не позволява да се използва ефектът на стабилизиране на теглото на кормилното управление и да се осигури приемливата му чувствителност.
Пак ли стабилизация? Да, отново. В края на краищата стабилизацията, която се постига благодарение на колелото, е "високоскоростна" за това, защото работи само при достатъчно високи скорости. При движение и маневриране със скоростта на пешеходец "пиано ефектът" е незначителен. В този случай, за да се принудят управляваните колела да устоят на отклонението от неутралното положение и автоматично да се върнат в него след прекратяване на силите, предизвикали отклонението, се използва друг механизъм - стабилизиране поради тежестта на автомобила, падаща върху управляваното колело. Стабилизирането на теглото се дължи главно на наклона на оста на въртене в напречна посока. Защо "главно"? Защото „неосновно“ колелото също допринася за стабилизирането на теглото на колелата, но тук влиянието му е второстепенно.
Механизмът за стабилизиране на теглото работи по следния начин. Когато колелото се върти, неговата опора се движи по дъга от окръжност, чиято равнина е перпендикулярна на оста на въртене. Ако оста е вертикална, цапфата се движи хоризонтално. Ако оста е наклонена, траекторията на цапфата се отклонява от хоризонталата.
Дъгата, описана от цапфата, има връх и низходящи участъци. Положението на горната точка на дъгата се определя от посоката на наклона на оста на въртене на колелото. При напречен наклон върхът на дъгата съответства на неутралното положение на колелото. Така че, когато колелото се отклони от неутрално положениевъв всяка посока, цапфата (а с нея и колелото) ще има тенденция да падне под първоначалното ниво. Колелото работи като крик - повдига частта от колата над него. На „крика“ се противодейства сила, която пряко зависи от редица параметри: теглото на повдигнатата част на автомобила, ъгъла на наклона на оста, големината на страничното му изместване и ъгъла на въртене на колелото. Тя се опитва да върне всичко в първоначалното си, стабилно положение, т.е. завъртете волана на неутрално положение. Оказва се, че поради напречния наклон на оста на въртене, самата кола помага на водача да "излети".
Колалото също допринася за стабилизирането на теглото на кормилното управление. Ако оста на въртене на колелото е едновременно наклонена в напречна и надлъжна посока, дъгата, която цапфата на колелото описва, променя ориентацията си. Върхът му е изместен така, че цапфите на двете колела в неутрално положение са в низходящата част на дъгата. В резултат на това при завъртане на волана единият се движи по дъга нагоре, другият надолу. Резултатът е преобръщане на предната част на каросерията, увеличаване на натоварването на едно от колелата и увеличаване на стабилизирането на теглото му. Този ефект се използва и за оптимизиране на позицията на купето на автомобила в завой. Механизмът за стабилизиране на теглото винаги работи. На неподвижна или бавно движеща се кола той действа сам, с увеличаване на скоростта той все повече се придружава от динамична стабилизация.
Изборът на стойността на SAI е търсене на оптимума. С намаляване на напречния ъгъл ефективността на стабилизиране на теглото намалява. Прекомерният наклон води до прекомерна сила на управление при маневриране под големи ъгли, като например при паркиране. Чрез определяне на позицията на оста на въртене в напречната равнина (включително SAI), автомобилните производители, заедно със стабилизирането на теглотовземете под внимание условието за осигуряване на оптимално рамо при работа. Много недоразумения също са свързани с този параметър на окачването. Например, има погрешно схващане, че оптималното за бягащо рамо е липсата му. Твърди се, че с увеличаване на рамото усилието на кормилното управление се увеличава.
Всъщност рамото за разбиване не влияе на лекотата на управление. Наистина, при наличието на бегово рамо, надлъжните сили, действащи върху управляваните колела, създават моменти, които се стремят да ги завъртят около оста на въртене. Но в случай на равенство на силите на двете колела, моментите се оказват „огледални“, т.е. равни и противоположни посоки. Като се компенсират взаимно, те не влияят на волана. Моментите обаче натоварват детайлите на кормилния трапец със сили на опън или натиск (в зависимост от местоположението на беговото рамо). За да се ограничат тези натоварвания, рамото на взлома не трябва да бъде ненужно голямо. Въпреки това в повечето случаи "не може да бъде".
Рамото за взлом е един от параметрите, които влияят на чувствителността на кормилното управление. Благодарение на него воланът „сигнализира“ на водача за нарушаване на равенството на надлъжните реакции на управляваните колела, което може да е резултат от преминаване на препятствия и неравности на пътя, неравномерно разпределение на спирачните сили между десните и левите колела и др. В тези случаи внезапен дисбаланс на моментите на надлъжните сили се предава през волана към ръцете на водача. Основното е, че "сигналът" не е прекомерен и не намалява комфорта и безопасността на шофиране. Това важно условие се взема предвид при проектирането на автомобил и често се нарушава (по-често несъзнателно) по време на експлоатацията му. Факт е, че размерът на рамото за работа е значително повлиян от дизайна на колелото. Модна лудост с широки колелагумите с нисък профил, както и инсталирането на колела с необичаен офсет могат да причинят критична промяна в чувствителността на кормилното управление.
Бягащата ръка може да бъде положителна или отрицателна. Обикновено отрицателното рамо за сработване се използва при превозни средства с диагонална двукръгова спирачна система. Такава мярка ви позволява да стабилизирате поведението на автомобила в случай на авария - в случай на повреда или намаляване на ефективността на една от веригите. Дисбалансът на спирачните сили води до появата на момент, който има тенденция да завърти автомобила около центъра на масата. При отрицателно рамо при работа в същото време неравенството на спирачните сили кара управляваните колела да се въртят в посока на намаляване на завоя на автомобила. Подобен механизъм работи с внезапно увеличаване на надлъжната реакция на едно от управляваните колела. Например, когато гума се спука, което води до увеличаване на силата на съпротивление при търкаляне. Благодарение на отрицателното рамо за заработване, колелата в този случай също се въртят по такъв начин, че да парират спонтанното завъртане на автомобила.
Работното рамо обикновено се избира в рамките на плюс 50 минус 20 mm. За някои превозни средства с независимо окачване на предните колела може да достигне 60–80 mm, когато е разтоварено. При положително въведено рамо SAI в повечето случаи е 6-12°, при отрицателно - 11-19°. Както може да се види, отрицателните стойности на ливъридж се получават чрез увеличаване на SAI. Това ви позволява да постигнете желания резултат, без значително да намалите страничното изместване на оста и да осигурите приемлив стабилизиращ момент.
Напречният наклон на оста на въртене на управляваните колела, както разбрахме, влияе върху стабилизацията и чувствителността на кормилното управление. Затова ВОИ се проверяват особено внимателно, когато има проблеми с тези характеристики.кола. Ъгълът на страничния наклон също се препоръчва да се контролира в случай на странично отклонение на превозното средство, което не може да бъде коригирано чрез регулиране на колелото и наклона. Причината за това може да бъде забележима (повече от 1 °) разлика в SAI на дясното и лявото колело. Когато контролирате SAI, трябва да се има предвид, че този параметър зависи от ъгъла на наклона на колелото (с намаляване на наклона, SAI се увеличава и обратно), така че неговата проверка трябва да бъде предшествана от корекция на наклона. Отклонението на SAI от нормата показва изместване на координатите на една или двете точки на окачване, които определят позицията на оста на въртене. Причината за изместването може да бъде например деформация на шарнирния болт, монтажната чаша на амортисьора, рамото, предната подрама или неправилна настройка на последната, ако има такава. Можете да изясните причината, като анализирате едновременно три параметъра на окачването на предните колела: наклон, SAI и включен ъгъл.
Темата за реглажа на колелата е колкото интересна, толкова и обемна. Той, както и ремонтът на апартамент, не може да бъде завършен - може да бъде прекъснат само с усилие на волята. Което и правим. В заключение остава да изложа няколко съображения. Започвайки да разглеждаме основните UUK, очаквахме да идентифицираме недвусмислени модели, принципи или правила, които ръководят "строителите на окачване" при избора на параметрите за инсталиране на колела. За съжаление нашите изчисления не се оправдаха. Оказа се, че няма толкова много правила и дори тези, които съществуват, са пълни с голям брой изключения, което намалява значението на самите правила. Днес няма математически зависимости или компютърни алгоритми, които ви позволяват да заложите първоначалните данни (конструктивни параметри на автомобила и окачването) и да получите желания резултат на изхода - сближаване, наклон, колело и др. Сега е ясно какво е причинило сложносттаматематическа дефиниция на UUK. Параметрите за настройка на колелата се променят значително, когато режимът на шофиране и разпределението на теглото на автомобила се променят. Промяната на един параметър води до едновременна промяна в редица други. Всеки параметър влияе едновременно на няколко характеристики на автомобила. Подобряването на един от тях често е придружено от влошаване на другия. На коя характеристика да дадете предпочитание, какво да изберете като критерий за оптимизация? Още по-любопитно е как в този случай разработчиците на окачването определят UUK? Наистина ли е методът "мушкане"?
Изборът на CCA е сложна задача, насочена към намиране на оптимума и решена чрез метода на последователните приближения. Решението започва с кинематично изчисляване на позицията на колелата за различни условия на шофиране. Определянето на поведението на колело в окачвания със сравнително прост дизайн (двоен лост или MacPherson) не създава затруднения. Изчисляването на окачването с много връзки се извършва с помощта на методи за компютърна симулация. След това те анализират как промяната на ориентацията на колелата влияе на контактното петно и какви последствия ще има това върху критичните характеристики на автомобила: стабилност, управление, степен на износване на гумите и т.н. Променяйки кинематиката на окачването, "на хартия" те постигат приемлив резултат, който става отправна точка за най-важния етап - експериментална фина настройка.
По време на тестовете се извършват голям брой специални тестове (движение по права линия, в кръг, в завой, с „пренареждане“ и т.н.), записват се обективни показатели (ъгъл на въртене и усилие на управление, максимална скорост на маневра без отделяне на колелата, температура на различните зони на протектора и др.) И субективни усещания на тестовите пилоти. Често експериментите напълно зачеркват теорията и носят парадоксално от теоретична гледна точкарезултати. Това предполага, че оптималният UUK комплекс е вид хармония, която не може да бъде „проверена чрез алгебра“.