Исследования перемещений точек опоры передних колес карта при повороте руля показали, что в этом случае возникает перекос рамы, который приводит к разгрузке заднего внутреннего колеса при повороте. Этот перекос используется при настройке управляемости карта и является одним из важнейших настроечных параметров. Однако
в конечном итоге при настройке карта необходимо знать, какую степень влияния при изменении настроечных параметров передней оси будут оказывать эти параметры на перемещение (приподнятие) внутреннего заднего колеса.
Чтобы определить эти зависимости рассмотрим, какими образом можно описать перемещение заднего внутреннего колеса через перемещение передних колес карта при повороте руля (рис. 48).
Мы уже знаем, что при повороте рулевого колеса центр цапфы внутреннего колеса Св опускается, а центр цапфы наружного колеса Сн поднимется. Соответственно пускаются и поднимаются точки опоры этих колес Ов и Он.
Если провести линию через эти точки опоры, то между ней и линией, параллельной опорной поверхности, образуется угол τ, который будем называть углом закрутки рамы карта. Угол закрутки возникает вследствие перемещения при повороте руля точки опоры управляемых колес (правого и левого) так, что внутреннее опускается, а наружное поднимается относительно плоскости рамы карта.
Совершенно очевидно, что этот угол будет зависеть от геометрических параметров карта (ширины передней оси, длин цапф колес, углов поворота колес) и разницы перемещений точек опоры колес при их повороте, которые в свою очередь зависят от настроечных параметров передней оси карта — углов наклона шкворня и длины цапфы.
*Следует отметить, что на угол закрутки рамы будет также оказывать влияние и наклон колеса при повороте руля, следствием которого является перемещение центра физического пятна контакта ближе к краю колеса по его образующей. Это в свою очередь приведет к увеличению высоты перемещения рамы карта относительно поверхности трека. Однако значение приращения этой высоты в большой степени определяется жесткостью колеса, зависящей как от свойств самой шины, так и от давления воздуха в ней, от ширины шины, что отобразить функционально пока не
представляется возможным.
На данной стадии исследования предположено, что смещение пятна контакта колеса относительно поверхности трека с центра шины ближе к ее боковой грани уменьшит
площадь контакта и, как следствие, приведет к большему сминанию самой шины. Это увеличит прогиб шины и частично компенсирует увеличение перемещения за счет наклона колеса. По этой причине влияние наклона колеса при повороте руля не учитывалось.
Именно угол поворота плоскости рамы интересует нас как угол кинематической закрутки. Почему кинематической? Потому, что рама не является абсолютно жесткой.
Под воздействием приложенных к ней сил, она может скручиваться так, что заднее колесо не будет приподниматься на расчетную величину, а в некоторых случаях вообще не будет приподниматься. В дальнейшем, при исследовании динамики карта, это обстоятельство будет учтено и дополнительно исследовано.
Величина угла закрутки определяется следующим образом. Если известна разница перемещений точек опоры передних колес (суммарное перемещение) Δhn, то отношение Δhn к величине А будет тангенсом искомого угла τ (рис. 48), а значение угла Δ определится как:
τ = arctgΔhn/А (20)
Значение величины А как расстояния между точками опоры каждого колеса при их повороте определяется следующим образом (рис. 49).
Учитывая, что расстояние А зависит от углов поворота колес, его можно определить по следующей зависимости:
А = В + Сφв + Сφн (21)
Где: В — межшкворневое расстояние передней оси карта;
Сφ — проекция длины цапфы колеса
(С). Определяется как катет прямоугольного треугольника с гипотенузой С:
— для внутреннего колеса Сφв = С cosφв;
— для наружного колеса Сφн = С cosφн.
*Строго говоря, проекции центров вращения колес и центры пятен контакта при развале и завале колес не совпадают (рис. 50).
В некоторых случаях ΔА может достигать 2—3 мм, однако установлено, что их влияние при исследовании характеристик карта не оказывает существенного влияния на
соотношение характеристик и не превышает искажения от деформации шин, рам, оси и т.д.
Тогда, определив значение А, можно определить и значение угла закрутки:
τ = arctgΔhn/А = arctgΔhn/(В + С(cosφв + cosφн)) (22)
Иначе говоря, угол закрутки — это угол, на который поворачивается плоскость абсолютно жесткой рамы карта относительно опорной поверхностипри повороте рулевого колеса на заданный угол ψ при условии, что передние колеса будут
находиться в контакте с опорной поверхностью трека. Если отобразить это состояние, когда оба передние колеса находятся в контакте с опорной поверхностью трека, то задние колеса при абсолютно жесткой раме будут повернуты на тот же самый угол закрутки — τ (рис. 51).
Для наглядности точки опоры переднего и заднего наружных колес совмещены и с точкой опоры переднего внутреннего колеса образуют плоскость, совпадающую с плоскостью опоры колес карта.
Теперь, зная количественное значение угла закрутки τ, достаточно просто определить главный искомый параметр настройки рамы карта — значение высоты кинематического поднятия внутреннего заднего колеса карта при повороте руля — hз.
Из рис. 51 очевидно, что искомый параметр hз является катетом треугольника ООзвОн и его можно определить через тангенс угла закрутки и колею задних колес, которая обозначена D.
hз = Dtgτ (23)
Таким образом, кинематическая высота поднятия заднего внутреннего к повороту колеса карта (без учета жесткости рамы карта) зависит от колеи задних колес — D и
угла закрутки рамы — τ. В свою очередь угол закрутки зависит от межшкворневого расстояния и настроечных параметров передней оси карта — углов наклона оси
шкворня и колеи передних колес. При этом длина цапфы передних колес карта входит в формулу (21) как составляющая, определяющая колею карта, также входит в формулы, определяющие плечо обкатки, через которые определяются вертикальные перемещения передних колес при повороте рулевого колеса.
РЕЗЮМЕ:
1. Перекос точек опоры передних колес при повороте рулевого колеса количественно может быть оценен введением угла закрутки рамы карта.
2. Его значение может быть определено через геометрические параметры рамы, включающие межшкворневое расстояние, длину цапфы колеса, углы наклона шкворней и углы поворота управляемых колес, которые в свою очередь зависят от параметров рулевой трапеции и угла поворота рулевого колеса.
3. При определении угла закрутки развал колес может не учитываться по причине его незначительного влияния.
4. Используя угол закрутки рамы с учетом колеи задней оси, можно определить количественное значение кинематической высоты поднятия заднего внутреннего колеса при повороте рулевого колеса, принимая допущение, что рама карта имеет абсолютную жесткость.
Источник: Статья из книги «Управляемость карта: Теория и практика»