Под стабилизацией управляемых колес понимается:
- а) стремление колес удерживаться в среднем («прямом») положении при движении автомобиля;
- б) стремление колес вернуться в среднее положение при выходе из поворота.
Известны случаи, когда, благодаря стабилизации управляемых колес, движение автомобиля по прямой и ровной дороге происходило даже при расцеплении рулевых тяг. Естественно, чем больше стабилизация управляемых колес, тем труднее управление (к рулевому колесу при повороте приходится прикладывать большее усилие).
Углов установки колес четыре: продольный (α) и поперечный углы наклона оси поворота, угол развала (β) и угол схождения колеса (γ). Все четыре угла во время эксплуатации автомобиля изменяются из-за изнашивания и деформации соответствующих деталей. Выпускались автомобили с регулировкой всех четырех углов (например, М-20 «Победа», ГАЗ-12 «ЗИМ»).
В настоящее время все больше появляется автомобилей, у которых углы установки управляемых колес в эксплуатации вообще не регулируются. Последнее обусловлено соответствующим «запасом» по углам и незначительным их изменением в эксплуатации за счет более рациональных конструктивных решений. У грузовых автомобилей и автобусов конструкцией предусмотрено регулирование только угла схождения. А вот у автомобиля ЗАЗ-1102 «Таврия» схождение задних колес заложено конструктивно (не регулируется). Углы схождения задних колес устанавливаются на заводе при сборке автомобиля и обеспечивают равномерное изнашивание шин в течение длительной эксплуатации (ступица заднего колеса установлена на двух конических подшипниках).
Углы наклона оси поворота стабилизируют управляемые колеса во время движения. Угол поперечного наклона оси поворота обеспечивает стабилизацию за счет того, что всякий поворот колеса вызывает подъем передней части автомобиля и вес этой части будет стремиться вернуть колесо в нейтральное (среднее) положение. При поперечном угле наклона оси поворота сокращается расстояние от средней точки площадки опоры колеса на дороге до точки пересечения продолжения оси с дорогой. За счет этого уменьшается нагрузка (уменьшается плечо силы) на детали рулевого управления при наезде колеса на препятствие, а также усилие, затрачиваемое при повороте управляемых колес.
Угол продольного наклона оси поворота (α) делается исключительно в целях повышения стабилизации управляемых колес. При продольном наклоне оси поворота точка пересечения ее продолжения с дорогой лежит впереди средней точки площади контакта колеса с дорогой. В результате при движении на повороте реакция от центробежной силы стремится вернуть колеса в нейтральное положение.
Развал компенсирует изнашивание и деформацию деталей (резинометаллических шарниров, шаровых опор, конических подшипников в ступицах и т. д.). Силы сопротивления качению заднеприводного автомобиля, действующие на управляемые колеса со стороны дороги, стремятся развернуть их наружу, так как точка пересечения оси поворота с дорогой смещена от средней точки опорной площадки колеса во внутрь (к продольной оси автомобиля). Поэтому схождение компенсирует также изнашивание и деформацию деталей, влияющих на изменение развала, плюс компенсация изнашивания и упругой деформации рулевых шарниров.
На автомобилях «Жигули», «Спутник» регулируются: угол продольного наклона оси поворота а (обозначение углов в порядке букв греческого алфавита с учетом очередности проверки и регулирования), угол развала колес β и угол схождения колес γ.
Регулирование угла наклона оси поворота α
Обычно угол а в «домашних» условиях не измеряют. Однако необходимость в его проверке возникает после ремонта кузова (стойки передка, лонжеронов, брызговиков) и замены поперечины.
Измерение проведите следующим образом. Установите автомобиль на ровной площадке, подберите подставку под нижний шаровой шарнир такой высоты, чтобы после снятия колеса и опирании автомобиля на подставку расстояние от нижней шаровой опоры до земли (пола) не изменилось. Сожмите подвеску, и к поворотному кулаку 1 (рис. 40,а) приложите линейку 2 длиной 164 мм. На защитном кожухе 3 тормозного диска закрепите отвес 5 (например, из пластилина) так, чтобы нить 4 (леска) касалась нижнего края линейки. Замерьте расстояние А и по табл. 14 найдите величину αизм. Если линейка параллельна, плоскости, проходящей через оси отверстий ∅10 мм, тогда αизм=α. Допустимая величина α=3,5°±0,5° (см. табл. 14) будет соответствовать размеру А=10±1,4 мм. Собственно длина линейки и взята равной 164 мм только для того, чтобы получить номинальную величину А=10 мм.
Рис. 40. Измерение угла продольного наклона оси поворота α: а - измерение угла продольного наклона оси поворота левого кулака; б - погрешности, возникающие при измерении; 1 - поворотный кулак (левый); 2 - линейка; 3 - задний кожух тормозного диска; 4 - нить; 5 - отвес (грузик из пластилина).
Описанное измерение угла а не представляет особого труда, однако в подавляющем большинстве случаев приложенная линейка оказывается непараллельной линии, проходящей через оси отверстий. Как правило, наблюдается картина, представленная на рис. 40,6. При этом разность размеров F=f1—f2 может достигать 3 мм, что в пересчете на угол ар равняется 2,8° или 80% от номинального значения угла α=3,5°.
Таким образом, соизмеримость углов αF и α делает бессмысленным контроль угла оси поворота без учета разности размеров F. Заметим, что замер величин f1 и f2 можно производить, как показано на рис. 40, б, т.е. перпендикулярно прямой, соединяющей центры отверстий. Размеры f1 и f2 можно измерять до плоскости линейки, касающейся фланца кулака, а можно и до внешней плоскости.
Замерить размеры f1 и f2 проще, когда поворотный кулак не установлен на автомобиль (т.е. у вас в руках). С какой стороны производить замеры и как отличить левый кулак от правого? У правого кулака резьба левая (М18х1,5LH), на бобышке нижнего шарнира профрезерован паз, бобышка верхняя более удалена от центра фланца; длинный паз по резьбе (для шайбы с усом) направлен вверх, противоположный паз (короткий) — вниз. Замер проводите спереди фланца.
У левого кулака (показан на рис. 40) резьба правая М18х1,5; (метки на нижней бобышке нет), более удаленная бобышка верхняя, длинный паз на резьбе сверху, короткий — внизу. Представив положение кулака на автомобиле, проведите замеры, приложив линейку к передней части фланца кулака.
Для определения угла α, замерьте f1 и f2 (см. рис. 40,6), найдите величину F=f1—f2, по табл. 14 (нижняя часть) и определите угол αF. Потом замерьте величину А (см. рис. 40,а) и по табл. 14 найдите угол αизм и угол α:
- при F > 0, α=αизм+αF;
- при F < 0, α=αизм-αF;
- при F = 0, α=αизм.
Полученные значения углов а сравните с допускаемыми (см. табл. 14 верхняя часть), одновременно обратив внимание на разность углов наклона осей левого и правого колес. Допустимая разность 0°30' (0,5°).
Регулирование угла а произведите шайбами согласно табл. 14 и рис. 41. При этом, если устанавливать или снимать шайбы переднего болта оси нижнего рычага передней подвески, то при изменении угла α угол β практически не измеряется. Если шайбы устанавливать и снимать у заднего болта), то одновременно с углом α будет изменяться и угол β (см. табл. 14, рис. 42). Может возникнуть вопрос: если регулируем углы α, то зачем трогать шайбы второго болта, изменяя и угол β. Представим, что угол α необходимо увеличить на 0,5°(30') для этого (см. табл. 14) из-под первого болта необходимо вынуть шайбу толщиной 0,8 мм. Если под первым болтом такой шайбы нет, то придется устанавливать шайбу под задний болт, изменяя и угол р (табл. 15, угол β уменьшается на величину 12,5'±1,5').
Рис. 41. Номограмма для регулирования угла продольного наклона оси поворота α (β=const, Δβ=0).
Рис. 42. Номограмма зависимости изменения угла развала β от изменения угла продольного наклона оси поворота α.
Регулирование угла развала колес β
Угол β проверяют различными способами. Более простым и точным представляется способ с использованием большого строительного угольника и уровня со шкалой, показывающей углы наклона (рис. 43).
Рис. 43. Измерение угла развала β: а — первоначальное измерение на наклонной опорной поверхности; б — повторное измерение при наезде на прежнее место тем же колесом, но с другой стороны.
Во всех случаях при замерах углов развала колес угольником с уровнем замеряется угол относительно вертикальной плоскости, а не относительно земли (пола). Вам же надо замерить углы относительно плоскости опоры колес автомобиля. Поэтому, если есть сомнения, что площадка с уклоном, замер углов развала произведите дважды, заезжая на то же место с другой стороны. Например, уклон угла δ увеличивает угол развала колеса β (см. рис. 43,а) — в этом случае уровень показывает угол λ=β+δ. Наезжайте этим же колесом на то же место, но с другой стороны (см. рис. 43,6). Теперь уровень покажет угол μ=δ—β. Вычтя углы λ и μ, определите угол β:
При проверке угла развала колес β с использованием угольника, последний можно прикладывать к краям обода. В этом случае угольник должен иметь такую длину прикладываемой стороны, чтобы она не касалась шины. На прикладываемой стороне угольника необходимо сделать выемки под колпак ступицы и выступ диска. Точность измерения повышается, если угольник прикладывать к краям обода, имеющим одинаковое боковое биение.
В случае, если угольник прикладывается непосредственно к шине, здесь, кроме «одинаковости» бокового биения, необходимо учитывать вздутие нижней части шины. Вздутие шины учитывается следующим образом. Замерьте расстояние от плоскости прилегания стороны угольника до края обхода вверху (Бв) и внизу (Бн). Зная диаметр D можно определить величину поправки (β’), которую прибавьте к измеренной величине угла β:
Зоны одинакового бокового биения края обода и шины определяются очень просто с использованием мела при вращении колеса приподнятого домкратом автомобиля.
Проверить развал колес можно и при помощи двух отвесов на одном шнуре. Установите колеса так, чтобы точки равного бокового биения располагались по вертикали. Перекиньте шнур с отвесами через капот и замерьте расстояние от шнура до краев обода вверху (Бв) и внизу (Бн). Для автомобиля без нагрузки с пробегом более 3000 км (Бн—Бв)=(—1,5)...(+2,5) мм (см. табл. 15). Если площадка с поперечным уклоном, тогда замеры углов 0 проводите дважды (на то же место заезжайте с разных сторон). Действительные углы развала колес будут равны половине суммы измеренных углов. Допускаемая разница в углах развала для правого и левого колес не более 0,3°(20').
Для регулирования угла β (рис. 44) используются шайбы толщиной 0,5 и 0,8 мм, однако можно применять и пластины (установите их прорезью вниз). Таким же образом регулируйте угол α. Ранее, если пакет шайб (пластин) получался довольно толстым, использовали установочные шайбы толщиной 3 и 5 мм. Гайки болтов осей нижних рычагов (М12х1,25; шестигранник 19 мм, момент затяжки 6,8-8,4 кгс·м) изготовляют из прочной стали. В случае срыва граней лучше временно воспользоваться этой же гайкой, но со спиленными гранями под ключ «на 17».
Рис. 44. Номограмма для регулирования угла развала β (α=Const, Δα=0).
Регулирование угла схождения колес γ
Схождение колес определяется не как угол, а как разность расстояний А и Б между колесами, которые замеряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Замер расстояний А и Б на грузовых автомобилях проводят раздвижной (телескопической) линейкой. У легкового автомобиля непосредственно замерить расстояния А и Б практически невозможно. Поэтому измерения проводят косвенно, используя рейку с двумя отвесами, перекатыванием автомобиля и перемещением рейки.
Проще всего проверить схождение при помощи нитки (лески) 4 (рис. 45) длиной примерно 3,5 м. На одном конце закрепите крючок 2 из проволоки, которую зацепите за стабилизатор поперечной устойчивости 1. Нитку, которая касается переднего колеса 3 примерно посередине высоты в передней части, натяните и приближайте к заднему колесу 7. Конец приближения — касание нитки переднего колеса в точке А. О моменте касания сообщает помощник. Операцию по приближению нитки можно выполнить и одному. В этом случае возьмите брусок 6 высотой примерно 270 мм, в край которого забивайте гвоздь (для крепления лески). Переставляя брусок, наблюдайте за приближением натянутой нитки к точке А переднего колеса.
Потом линейкой замерьте расстояние С от нитки до края обода заднего колеса. Далее, воспользовавшись формулой C=2244sinγ+22+B, и зная размер Б (подробнее см. ниже), вычислите величину С, соответствующую углу у (C=F+B, F приведено в табл. 16) и, сравнивая с измеренной величиной С, определите углы схождения колес. При замерах расстояния С управляемые колеса должны стоять в положении движения автомобиля по прямой, что проверяется по равенству расстояний С с левой и правой сторон автомобиля.
Разница углов схождения правого и левого колес при среднем положении руля (см. ниже) должна быть по размеру F (см. табл. 16) не более 1,5 мм.