Вывешивание заднего внутреннего колеса в повороте

Рассмотрим подробнее вертикальное кинематическое перемещение заднего внутреннего колеса. Это перемещение прямо пропорционально тангенсу угла закрутки рамы. Он в свою очередь зависит от разницы перемещений колес передней оси — ∆h_n, которая определяется соответствующими настроечными параметрами. Рассмотрим их влияние на перемещение заднего колеса.

Если в формулу h_з = Dtgτ (23) для определения высоты перемещения заднего колеса подставить значение угла τ, определяемое через разницу перемещения передних колес h_n, получим следующую зависимость, отражающую связь перемещения передних и задних колес:
h_з = Dtg(arctg∆h_n/А) = D∆hп/А = ∆h_nD/А (24)
или
h_з = ∆h_nD/(В + С(cosφ_в + cosφ_н)) (25)
Из формулы (25), а также из формул, определяющих суммарные перемещения передних колес (19), следует, что настроечными параметрами являются:
— угол продольного наклона шкворня — β;
— угол поперечного наклона шкворня — γ;
— длина цапфы колес — С, (изменяется перестановкой втулок передних колес), которая в свою очередь изменяет плечо обкатки L и приводит к изменению колеи передних колес — А;
— колея задних колес — D.

Исследуем влияние каждого из перечисленных параметров на величину кинематического перемещения заднего колеса карта при повороте рулевого
колеса.

Влияние углов наклона оси шкворня

На рис. 1 представлены графики, отражающие зависимость вертикального перемещения заднего внутреннего колеса от угла поворота руля для разных значений продольного угла наклона шкворня.

Шаг изменения продольного угла наклона принят равным +/-2 градуса, что соответствует конструктивно возможным пределам изменения этого параметра при регулировке.

Анализ кривых на графике позволяет установить, что с увеличением продольного наклона шкворня наблюдается значительное увеличение максимально возможной высоты поднятия заднего колеса для заданного угла поворота руля. Причем влияние изменения продольного угла наклона шкворня начинается уже на малых
углах поворота рулевого колеса — 10—15 градусов.

Совершенно иная картина наблюдается при изменении поперечного угла наклона шкворня (рис. 2). Для оценки степени влияния поперечного угла наклона шкворня
на высоту кинематического подъема заднего колеса были проведены расчеты с изменяемыми значениями поперечного угла наклона шкворня. Пределы изменения углов наклона также приняты в пределах возможных регулировок +/-2 градуса.

В результате установлено, что изменения поперечных углов наклона шкворня в этих пределах очень слабо влияют на изменение перемещения заднего колеса при повороте руля, то есть почти отсутствует.

Более наглядно влияние углов наклона оси шкворня может быть оценено относительным изменением перемещения заднего внутреннего колеса для разных углов наклона шкворня. Для этого рассчитаны относительные перемещения для становленных 10 градусов для поперечного наклона шкворня и 14 градусов для продольного. Это относительное изменение, выраженное в процентном отношении, представлено на рис. 3.

Изменение продольных углов наклона (для фиксированных углов поворота рулевого колеса — 45 и 80 градусов) значительно влияет на изменение перемещения заднего колеса при повороте руля. Так изменение угла продольного наклона шкворня на 2 градуса приводит к изменению перемещения колеса примерно на 10 %.

В то же время изменение поперечного угла наклона шкворня на те же 2 градуса приводит к изменению перемещения всего на несколько процентов.

Проанализировав характер приведенных зависимостей, можно сделать вывод, что поперечный угол наклона шкворня почти не влияет на изменение высоты поднятия заднего колеса и поэтому не может рекомендоваться к использованию при воздействии на высоту перемещения внутреннего заднего колеса. Это очень важно еще и потому, что конструктивно поворотный узел карта устроен так, что развал колес можно регулировать только за счет изменения поперечного угла наклона шкворня. При этом установка требуемых углов развала колес при настройке не будет влиять на изменение высоты подъема заднего колеса и, следовательно, не будет вносить изменения в настройку этого параметра.

Продольный угол наклона оси шкворня — параметр регулировки, оказывающий существенное влияние на изменение высоты подъема заднего внутреннего колеса. Поэтому он может успешно применяться в процессе настройки управляемости карта.

Влияние колеи передних и задних колес

Рассмотрим влияние колеи передних колес на высоту поднятия заднего внутреннего колеса при повороте руля карта.

Изменение колеи передних колес карта проводится за счет перестановки регулировочных втулок с внутренней стороны ступицы на наружную и наоборот или перемещением ступиц колес.

Толщина втулок для большинства картов — 10 мм основных втулок и 5 мм — дополнительной втулки. Такая комбинация позволяет менять длину цапфы колеса с шагом 10 мм и более точно с шагом минимум 5 мм.

Контроль за величиной изменения колеи за счет перемещения ступиц передних колес обеспечивается наличием меток на чулке с заданным шагом.

Для исследования влияния колеи принят шаг изменения длины цапфы колеса — 10 мм. Колея карта при этом будет именяться с шагом 20 мм.

На рис. 4 приведены графики, отражающие зависимость вертикального перемещения заднего внутреннего колеса от изменения угла поворота руля для разных значений
длины цапфы передних колес.

За начальное значение колеи передних колес принято 982 мм (на графике рис. 4 кривая, соответствующая этому значению, обозначена «0»). Увеличение колеи по 10 мм
на каждую сторону приводило к увеличению колеи с шагом 20 мм. Максимальное значение колеи составило 1012 мм.

Установлено существенное влияние изменения колеи передних колес на высоту поднятия заднего внутреннего колеса при повороте руля. Так при максимальном угле поворота руля 80 градусов изменение колеи от минимального до максимального
значения приводит к увеличению высоты поднятия заднего колеса примерно на 15 мм. Это влияние начинает проявляться уже при средних углах поворота руля.

В результате исследования на модели установлено, что изменение колеи задних колес менее существенно влияет на высоту перемещения заднего колеса карта. Это хорошо
иллюстрируется характером кривых, отражающих изменение значений перемещения заднего колеса при повороте руля для разных значений колеи задних колес (рис. 5).

Почти все известные практические рекомендации по настройке управляемости картов предлагают начинать настройку при максимально допустимой ширине задней колеи, поэтому за начальное значение колеи задних колес принято 1260 мм (на графике рис. 5 кривая, соответствующая этому значению, обозначена «0»).

Незначительное отличие кривых на рис. 5 позволяет утверждать, что при уменьшении колеи задних колес карта с шагом 20 мм (по 10 на каждую сторону) значение высоты вертикального перемещения заднего внутреннего колеса от поворота руля изменяется незначительно.

Для более наглядной оценки степени влияния изменения колеи передних и задних колес карта на рис. 6 приведены графики, отражающие относительное перемещение (в процентах) заднего внутреннего колеса для углов поворота руля 45 и 80 градусов от изменения колеи передних и задних колес.

С каждым шагом увеличения колеи передних колес высота вертикального перемещения заднего внутреннего колеса увеличивалась примерно на 8 %.

Изменение колеи задних колес проводилось также с шагом 10 мм на каждую сторону. Реакция высоты перемещения заднего колеса при этом наблюдалась меньшей примерно в 5 раз, т. е. результирующий параметр намного менее чувствителен
к такому изменению.

Отсюда следует, что колея задних колес не относится к параметрам, изменение которых существенно влияет на изменение высоты подъема заднего внутреннего колеса карта, а определяется как следствие изменения иных влияющих на настройки условий, которые будут рассмотрены при исследовании динамического баланса карта в повороте.

РЕЗЮМЕ:

1. Высота подъема заднего внутреннего колеса при повороте руля является главным результирующим кинематическим параметром настройки карта при заданных углах увода колес и постоянной жесткости рамы. Она является определяющей при оценке избыточной либо недостаточной поворачиваемости карта.
2. Количественно эта высота определяется через параметры перемещения передних колес карта при повороте руля и геометрические параметры рамы карта — базы, колеи передних и задних колес.
3. Математические модели, отражающие зависимость относительного перемещения заднего внутреннего колеса, положены в основу исследований по определению функциональных зависимостей величины подъема внутреннего заднего колеса карта
от возможных изменяемых параметров.
4. Результаты этих исследований, выраженные графически, позволили установить степень влияния исследуемых параметров на результирующую характеристику — высоту подъема заднего внутреннего колеса карта при повороте руля.
5. Продольный угол наклона шкворня оказывает значительное влияние на изменение величины вертикального перемещения заднего внутреннего колеса при повороте руля карта.
6. Поперечный угол наклона шкворня имеет на порядок меньшее влияние, то есть влияния его почти отсутствует.
7. Изменения колей передних и задних колес также по-разному влияют на изменение количественной зависимости величины перемещения заднего колеса от поворота руля. Наиболее значительное влияние оказывает изменение колеи передних колес.
8. Изменение колеи задних колес вызывает изменение высоты подъема заднего колеса примерно в 5 раз меньшее, чем изменение колеи передних колес. Такая высокая чувствительность изменения высоты подъема заднего колеса к ширине передней
колеи связано с тем, что длина цапфы колеса, за счет которой изменяется колея передних колес, влияет также и на плечо обкатки, которое в свою очередь оказывает существенное влияние на перемещение передних колес.

Источник: Статья из книги «Управляемость карта: Теория и практика»