Замітка Михайла, розкрила деякі питання щодо налаштування кутів керованих коліс.
Спільними зусиллями, постараємося розібратися.
Розвал (camber) - відображає орієнтацію колеса щодо вертикалі і визначається як кут між вертикаллю і площиною обертання колеса.
У болідів ф1 розвал негативний
Сходження (TOE) --характерізует орієнтацію коліс щодо поздовжньої осі автомобіля.
Вважається, що вплив негативного розвалу потрібно компенсувати, негативним сходженням і навпаки, через деформацію шини в плямі контакту «розвалену» колесо можна уявити як підставу конуса.
На зображенні позитивний розвал і позитивне сходження.
Одна з положітельнх сторін негативного сходження - збільшення швидкості реакції рульового управління.
Крім розвалу і сходження, які можна побачити "оком", присутній ще кілька параметрів, які впливають на керованість авто.
Плече Обкатился -один із параметрів, який впливає на чутливість рульового управління. Завдяки йому кермо «сигналізує» про порушення рівності поздовжніх реакцій на керованих колесах (нерівності покриття, нерівномірний розподіл гальмівних сил між правим і лівим колесом).
Позитивне (а) і негативне (6) плече Обкатился:
А, Б - центри кульових шарнірів передньої підвіски;
В - точка перетину умовної осі, «шкворня», з поверхнею дороги;
Г - середина плями контакту шини з дорогою.
Плече Обкатился не впливає на легкість рульового управління. При наявності плеча Обкатился діючі на керовані колеса поздовжні сили створюють моменти, які прагнуть розгорнути їх навколо осі повороту. Але в разі рівності сил на обох колесах моменти виявляються «дзеркальними», тобто рівними і протилежно спрямованими. Взаємно компенсуючи один одного, вони не впливають на рульове колесо. Однак моменти навантажують деталі рульової трапеції розтягують або стискають (в залежності від розташування плеча Обкатился) зусиллями.
(Негативний розвал збільшує положптельное значення плеча Обкатился)
Вагова стабілізація передніх коліс.
При повороті колеса піднімається передня частина авто, тому під дією ваги колесо прагне зайняти положення прямолінійного руху. Вагова, або статична, стабілізація передніх коліс (т. Е. Забезпечення їх повернення в напрямок прямолінійного руху) забезпечується позитивним плечем Обкатился і кутом поперечного нахилу осі поворотної стійки.
Поперечний нахил поворотної стійки.
SAI - кут поперечного нахилу осі повороту керованого колеса (зі зменшенням поперечного кута ефективність ваговій стабілізації знижується, надлишковий нахил призводить до надмірного зусилля на кермі)
IA - включений кут (незмінним конструктивний параметр авто, визначає взаємну орієнтацію осі повороту і цапфи колеса)
γ - кут розвалу колеса
r - плече Обкатился (в даному випадку, позитивне)
rц - поперечне зміщення осі повороту
У 2-важільної підвісці включений кут визначається тільки геометрією цапфи.
Механізм роботи ваговій стабілізації.
При повороті колеса його цапфа рухається по дузі кола, площина якої перпендикулярна осі повороту. Якщо вісь вертикальна, цапфа переміщається горизонтально. Якщо вісь нахилена, траєкторія цапфи відхиляється від горизонталі.
У дуги, яку описує цапфа, з'являються вершина і спадні ділянки. Положення верхньої точки дуги визначається напрямом нахилу осі повороту колеса. При поперечному нахилі вершина дуги відповідає нейтрального положення колеса. Значить, при відхиленні колеса від нейтрали в будь-яку сторону цапфа (а разом з нею і колесо) буде прагнути опуститися нижче вихідного рівня. Колесо працює як домкрат - піднімає знаходиться над ним частину автомобіля. «Домкрат» протидіє сила, прямо залежить від ряду параметрів: ваги піднятою частини автомобіля, кута нахилу осі, величини її поперечного зсуву та кута повороту колеса. Вона намагається повернути все в вихідну, стійку позицію, тобто повернути кермо в нейтральне положення
Динамічна стабілізація передніх коліс.
Для забезпечення стабільності руху, т. Е. Прагнення автомобіля рухатися прямо, недостатньо тільки поперечного нахилу осі поворотної стійки колеса, особливо на великій швидкості. Пов'язано це і з появою додаткового опору коченню і з гіроскопічним ефектом, який може викликати вплив колеса при дії вимушених коливань. Для більшої стабільності вводять поздовжній нахил осі поворотної стійки колеса, завдяки якому точка перетину осі повороту з поверхнею дороги зміщена вперед щодо контакту шини з дорогою. Тепер колесо прагне зайняти положення позаду точки перетину осі колеса з дорогою, причому чим більше сила опору коченню, тим більший момент повертає колесо в положення прямолінійного руху. При такому зміщенні сила, що діє на колесо при повороті, також прагне випрямити колесо.
Головна функція кастера - швидкісна (або динамічна) стабілізація керованих коліс автомобіля. Стабілізацією в даному випадку називають здатність керованих коліс чинити опір відхиленню від нейтрального (відповідного прямолінійного руху) положення і автоматично повертатися до нього після припинення дії зовнішніх сил, що викликали відхилення.
Відхилення керованих коліс може бути викликано навмисними діями, пов'язаними зі зміною напрямку руху. В цьому випадку стабілізуючий ефект сприяє на виході з повороту, автоматично повертаючи колеса в нейтральне положення. А ось на вході в поворот і в його апексі «драйверу», навпаки, доводиться долати «опір» коліс, прикладаючи до керма певне зусилля. Виникає на рульовому колесі реактивна сила створює те, що називають інформативністю рульового управління.
Потрібний виліт осі повороту (його називають плечем стабілізації) найчастіше отримують за рахунок її нахилу в поздовжньому напрямку на кут, який і називають Кастером. При малих значеннях кастера, плече стабілізації виявляється невеликим по відношенню до розмірів колеса, а плече поздовжніх сил (опору коченню або тяги) - і зовсім мізерним. Тому вони не в змозі стабілізувати масивне колесо. "На допомогу приходить гума". У момент дії дестабілізуючих бічних сил в зоні контакту автомобільного колеса з дорогою генеруються досить потужні поперечні (бічні) реакції, що відображають обурення. Вони виникають внаслідок складних процесів деформації шини, що котиться з бічним відведенням.
Додаткова інформація про бічному відведенні, механізм утворення бічної реакції і стабілізуючого моменту наведена нижче.
В результаті відведення колеса під дією бічної сили (силового відведення) рівнодіюча елементарних бічних реакцій завжди виявляється зміщеною назад по ходу руху від центру контактної площадки. Тобто стабілізуючий момент діє на колесо навіть в тому випадку, коли слід осі повороту збігається з центром плями контакту. Виникає питання: навіщо взагалі потрібен кастер? Справа в тому, що стабілізуючий момент (МСТ) залежить від різних факторів (конструкції шини та тиску в ній, навантаження на колесо, зчеплення з дорогою, величини поздовжніх сил і т.д.) і не завжди виявляється достатнім для оптимальної стабілізації керованих коліс. На цей випадок плече стабілізації збільшують поздовжнім нахилом осі повороту, тобто позитивним Кастером. Дестабілізуючі сили, що діють на колесо автомобіля, що рухається, викликаються різними причинами, але, як правило, мають однаковий, інерційних характер. Відповідно, і бічні реакції, і стабілізуючі моменти з ростом швидкості збільшуються. Тому стабілізацію керованих коліс, в яку вносить вагомий внесок кастер, називають швидкісний. Зі збільшенням швидкості вона «рулить» поведінкою керованих коліс. На малих швидкостях вплив цього механізму стає несуттєвим, тут працює вагова стабілізація, за яку відповідає нахил осі повороту колеса в поперечному напрямку.
Установка осі повороту керованих коліс з позитивним Кастером корисна не тільки для їх стабілізації. Позитивний кастер усуває небезпеку різкої зміни траєкторії.
Ще одне сприятливе наслідок поздовжнього нахилу осі повороту призводить до істотної зміни розвалу керованих коліс при їх повороті.
Механізм залежності простіше зрозуміти, якщо уявити гіпотетичну ситуацію, коли вісь повороту колеса розташована горизонтально (кастер дорівнює 90 °). В цьому випадку "поворот" керованого колеса повністю трансформується в зміна його нахилу щодо дорожнього полотна, тобто розвалу. Тенденція така, що розвал зовнішнього колеса в повороті стає більш негативним, а внутрішнього - більш позитивним. Чим більше кастер, тим більше зміна кутів розвалу в повороті.
Нижче наведена роздруківка налаштувань боліда Ф1, Лотус Е20
