Статьи про сход-развал - Угол зрения на углы установки колес

          

 

 

 

Угол зрения на углы установки колеса

  У наших автотранспортников бытует мнение, что углы установки колес грузовых автомобилей и автобусов контролировать, в общем-то, надо, но, с другой стороны, вроде бы и не обязательно. Это ведь не легковой автомобиль с его скоростями и требованиями к комфорту. Однако такой подход и убыточен, и небезопасен. А организовать контроль и регулировку геометрии положения автомобильного колеса - легко решаемая технологическая задача. 
    От чего страдает протектор?  Есть шинная аксиома. На технически исправном автомобиле шина, даже не лучшего качества, износится быстро, но характер износа будет в основном равномерным. И наоборот, шина самой последней разработки на автомобиле плохого технического состояния приобретет какой-либо необычный вид износа протектора.
  Логика нашептывает: если неравномерный износ протектора на шине не проявляется, то с углами установки колес ничего делать не надо, даже если при контроле оказалось, что они не соответствуют так называемым нормативам (почему «так называемым» - вопрос отдельного обсуждения). Но такое бывает, к сожалению, нечасто. Уж очень наши дороги могут активно воздействовать на колесные узлы автомобиля и все, что с ними связано.
  Протектор страдает от множества  факторов. В приведенной таблице лишь основные из них. Дополнительно могут быть: овальный износ тормозного барабана, люфт шкворневого соединения, люфт рулевой сошки и т.д. 
  Причины (факторы), которые вызывают повышенный износ протектора, можно условно разделить на две группы. 

 Первая - это внешние факторы, которые воздействует на автомобиль, в том числе и особенности его управления.       Вторая - техническое состояние ряда элементов и узлов автомобиля.
  Если в шасси автомобиля что-либо не в порядке, если службы диагностики и ремонта сработали плохо, то, пусть водитель будет хоть суперпрофессионал, жди неприятностей с темпом и характером износа протектора.
Большинство неисправностей устраняется текущим ремонтом после визуального контроля подвески автомобиля (здесь и далее под подвеской будут пониматься колесный узел, элементы его крепления, рулевые тяги и пр. как легкового, так и грузового автомобиля). Углы установки колес имеют тенденцию менять свои значения в процессе эксплуатации, что сказывается на темпе износа протектора, курсовой устойчивости и расходе топлива. 
   Развал-схождение 
  Наверное, словосочетание  «развал-схождение» известно многим. Почему только этим углам уделяется внимание, правильно ли это? Поэтому для «непосвященных» - небольшой ликбез.

Всего углов установки колес, о которых заявляет производитель в технической документации, не два, а пять:
Схождение колес
Продольный наклон оси поворотов (шкворня)
Соотношение углов поворотов
Развал колес
Поперечный наклон оси поворота (шкворня).

  Но поскольку отдельно от угла развала практически ни в одной конструкции автомобиля регулировка поперечного угла поворота не предусмотрена, то на него иногда обращают внимание только при решении вопроса о выбраковке балки переднего моста или рычагов подвески.
  По теории качения, для шины при прямолинейном движении автомобиля наилучшее положение колеса - это когда оно находится абсолютно вертикально и прямолинейно. Только в таком состоянии у шины  наилучшее сцепление с дорогой и наименьший износ. Если шина отклонена от указанных положений, особенно от прямолинейного положения (пониженное давление, дисбаланс и прочие факторы сейчас не рассматриваем), то происходит дополнительная деформацияэлементов протектора, их проскальзывание относительно дороги. Возникает повышенный износ, в большинстве случаев неравномерный, ухудшается сцепление с дорогой. Все рекомендации по эксплуатации и обслуживанию шин и колес направлены на то, чтобы предотвратить такие ситуации.
В большинстве инструкций по эксплуатации указанные углы установки колес отличаются от нулевых значений. В чем причина?  Рассмотрение углов установки колес начнем с угла схождения передних управляемых колес. Это самый значимый параметр. Самый высокий темп износа протектора - при отклонении этого угла от требуемой величины. В процессе эксплуатации он больше всего подвержен изменению. 
  У грузовых автомобилей и автобусов угол схождения единственный, который предназначен для регулировки. 
Многие производители легковых автомобилей и угол развала, и угол продольного наклона шкворня уже сделали не регулируемыми: современная конструкция элементов подвески и хорошие дороги позволяют этим углам долгое время оставаться в пределах заводских значений. 
  При необходимости заменяют элементы подвески. Но угол схождения у подавляющего числа легковых автомобилей остался регулируемым.
  Зачем нужно схождение? Технически правильно говорить «угол схождения». Для простоты изложения каждый угол будем называть только «по имени».
  В старых технических публикациях можно найти такие определения «схождение нужно, чтобы компенсировать развал», «развал нужен, чтобы компенсировать схождение». Кто-то, возможно, из-за незнания перепишет это и сейчас. Забудем эти определения как самые вредные, которые только могут быть касательно темы углов установки колес.
  Чтобы понять физику процесса, рассмотрим следующие ситуации: заднеприводный автомобиль движется по ровной дороге. Вдруг «срезает» палец рулевой тяги. Переднее колесо вывернется наружу, потому что сила сопротивления дороги относительно шкворневой оси всегда создает поворачивающиймомент.На колеса автомобиля в движении всегда действуют такие моменты. Они выбирают зазоры всочлененных узлах, деформируют резиновые втулки (сайлент-блоки) в рычажных подвесках, сжимают (на доли миллиметра, но сжимают) рулевые тяги.
В итоге передние колеса расходятся в разные стороны. Чтобы при движении колеса заняли прямолинейное положение, они первоначально должны быть установлены с некоторым схождением. Лучше - индивидуальным для каждого автомобиля.  Переднеприводной автомобиль, та же аварийная ситуация с рулевым пальцем. Передние колеса отталкиваются от дороги и тянут за собой автомобиль. Колеса стремятся сойтись внутрь. Деформация деталей будет, но уже с противоположным знаком. Чтобы при движении колеса заняли прямолинейное положение, они первоначально должны быть установлены с некоторым расхождением. На практике это называют отрицательным схождением.
Измерение и регулировка угла схождения

  По техническим регламентам контроль и регулировка углов установки колес должны проводиться при каждом ТО-2. Это примерно через 12-16 тыс. км в зависимости от типа подвижного состава. 
  На практике при интенсивной эксплуатации, особенно на магистральных маршрутах, угол схождения желательно регулировать через 6-8 тыс. км. Остаточная деформация от выше рассмотренных сил (моментов) быстро изменяет первоначальные установки.
  На рынке присутствует большой спектр диагностического оборудования. Различного по удобству применения, точности, его мобильности и стоимости.
Последний фактор играет не последнюю роль. Разброс цен здесь от нескольких тысяч (не рублей, естественно) до двух-трех десятков тысяч. Любая выставка по автомобильной тематике по перечнюпредлагаемого оборудования (читай - и технологий) для контроля углов установки подтвердит сказанное. Высокая цена, как часто бывает, определяет новизну модели, престиж, дизайн, но частобез явных новых преимуществ самого оборудования.
Все большую популярность завоевывают лазерные стенды из-за мобильности их применения.

  Ранее уже упоминалось, что все углы установки колес (регулируются три), которые существуют на автомобиле, взаимосвязаны. Изменяется в процессе эксплуатации один угол - свое влияние оказывает на другой. При регулировке какого-то конкретного угла иногда надо учитыватьфактические величины углов других. Но это уже высший пилотаж так называемого «развальщика». 
  Развал - это отклонение продольной плоскости колеса от плоскости вертикальной.Положительный развал по отношению к автомобилю - это когда плоскости двух колес условно образуют букву «V», отрицательный - букву «Л».  

Полный развал 

Автомобильному колесу развал не нужен. Исторически положительный развал колес иногда применялся на каретах, чтобы уменьшить попадание брызг с колес на седоков. У автомобиля ситуация другая. Шине лучше, когда она вертикально расположена к поверхности дороги, то есть когда колесо с нулевым развалом. Но большинство автомобилей выпускается с положительными значениями этих углов. 
  Рассмотрим балку грузового автомобиля. На нее опираются две рессоры. Через них на балку передается нагрузка автомобиля. Статическая нагрузка действует всегда, а при движении автомобиля по неровностям она превращается в переменную, ударную. 
  Даже у сверхпрочной балки постепенно возникнет прогиб. Развал колес уходит в отрицательные значения. Новые автомобили в основном выпускают с положительными значениями углов развала, если компоновка узлов переднего колеса не требует другого решения. 
  У малотоннажников с независимой подвеской передних колес, а тем более у легковых автомобилей ситуация более сложная. К изменению развала в зависимости от прогиба элементов автомобиля, к которым крепятся рычаги, добавляется изменение развала при деформации пружин.

  На приведенной схеме классической рычажной подвески верхний рычаг короче нижнего. Радиусы их поворотов относительно осей крепления различные. При сжатии пружины верхние рычаги поворачиваются на больший угол. Стойка, а, следовательно, и шкворневая ось изменяют свое первоначальноеположение. Угол развала изменяется в сторону отрицательных значений.При конструировании подвески её параметры задаются так, чтобы при стационарной нагрузке на автомобиль угол развала приблизился к нулевому значению. Затем при движении, при переменном сжатии пружины под действиемнеровностей дороги угол развала колеса будет в зоне нулевых значений. По мере старения автомобиля, его естественных износов и деформаций величины углов уходят в минусовые значения. Вот здесь и возникает потребность в диагностическом оборудовании, в регулировках. 
  Кстати, по взгляду на нижний рычаг порожнего автомобиля с достаточной достоверностью можно оценить, насколько интенсивно он эксплуатировался. Если рычаг горизонтален дороге, если его подвижный конец «смотрит вверх», то усталостная просадка пружины уже налицо.
  Углы развала, которые заданы разработчиками для большинства легковых автомобилей, не превышают +10 мин., для грузовых - до +30 мин. Для малотоннажников с независимой подвеской износ шаровых опор, резиновых втулок, сайлент-блоков приводит к изменению положения рычагов, а, следовательно, к изменению развала опять же в сторону отрицательных значений. 
  Понятно, что износы деталей возрастают, если узлы автомобиля имеют поврежденные грязезащитные резиновые чехлы. Скорость повреждения сильно зависит от качества сборочных работ. Если затяжка, например, конусного пальца шаровой опоры проводилась при вывернутых колесах, что удобнее для слесаря, то при установке колес в прямолинейное положение чехол окажется скрученным градусов на 35, а при дальнейшем повороте - еще больше. Резиновый чехол в таких условиях долго работать не будет. 

  В разрыв попадает вода с грязью, которая в соединении со смазкой образует абразив, быстро изнашивающий трущиеся поверхности. Новая смазка, вводимая, как правило, при технических обслуживаниях, выдавливает абразив. Некоторые узлы подвески автомобиля иногда целесообразнее смазывать и чаще. Эксперимент показал, что если, например, шкворневое соединение грузового автомобиля смазывать каждые 1000 км пробега, то ресурс соединения увеличится раза в четыре. Шаровые опоры облегченных автомобилей иногда имеют резьбовую пробку, вместо которой в эксплуатации устанавливают пресс-масленку. Смазывание опоры весной и осенью (в наиболее влажные периоды) при сохранности защитного чехла увеличивает ее ресурс в два раза. Деформации и износы вызывают изменения и по другим углам. Уменьшение расстояния между осями шаровых пальцев поперечной рулевойтяги грузового автомобиля на 0,5 мм за счет их износов и деформации самой тяги изменяет уголхсхождения примерно на 10 минут, а это 20-30% повышенного износа протектора. То, что поперечная тяга сжимается, доказано экспериментально. В обычных городских условиях на поперечную тягу легкового автомобиля действует сжимающая сила 400-600 Н. Здесь может возникнуть естественный вопрос: почему при рассмотрении параметра схождения колес размерность приводится в градусах. Миллиметры «пошли» от специальной линейки для измерения. Других средств не было. Хотя «в угоду потребителю» некоторые современные стенды тоже могут показывать схождение привычной размерности. Фактически почти на всех стендах положение колеса сопоставляется с вертикалью или горизонталью. А это уже угловая размерность. 
  Кто на свете всех нужней?
Конечно, угол схождения. На приведенной графической зависимости показано изменение темпа износа протектора при отклонении параметра от номинального значения. Посмотрим на школьный транспортир. «На глаз» и один-то градус трудно заметить. А у схождения сбой на 15 минут от номинальных величин вызывает 30-процентное увеличение темпа износа протектора. 

  Значимость регулярного контроля углов установки колес подтверждается фактами из «автомобильной жизни». 
ГАЗ-2410-такси с ГАЗа в Москву перегоняли своим ходом. Это что-то около 500 км. На ряде прибывших в таксопарк машин на передних шинах вместо первоначальной глубины протектора 9 мм оставалось 4-5 мм, а бензина было израсходовано на 10-15 л больше положенного. Когда «двадцать четверки» устанавливали на стенд контроля углов установки, то вместо номинального значения для нового автомобиля примерно 15 минут схождение «зашкаливало» за 1-1,5 градуса. 

  В таком техническом состоянии Волги иногда сходили с конвейера завода. Конвейер на последнем посту имел механическое приспособление, аналогичное тому, что приведено на рисунке. В изображенном положении данным приспособлением контролируется угол развала, при повороте на 90 градусов - схождение.

   Другой пример. НИИАТ в один из летних периодов снарядил заднеприводный Москвич в пробег Москва - Ленинград. Угол схождения сделали около 70 мм при номинале 1-2 мм. Взяли запасной комплект шин для безопасного возвращения. Но увлекательной командировки не получилось. Примерно через 50 км после МКАДа автомобиль пришлось разворачивать из-за полного износа протектора передних шин. Бензин не замеряли - бессмысленно. 
  А развал - каково его влияние? Различные испытания показали примерно одно: повышенный угол развала колес, особенно на шинах радиальной конструкции, почти не оказывает влияния на темп износа протектора. Фактическим доказательством могут служить задние колеса грузовика Tatra. Для сокращения сопротивления качению у порожнего автомобиля колеса устанавливаются с такой величиной развала, которую на передних колесах даже легкового автомобиля установить невозможно. И никаких особых односторонних износов задних шин. 
 Существующая точка зрения: причина односторонних износов в отклонении угла развала от норматива - давняя традиция, оставшаяся от диагональных шин.
  Если на обоих передних колесах углы развала по величине и знаку одинаковы, то никаких проблемс шинами не будет. Когда углы разные, то автомобиль будет уводить в сторону одного из них. Чтобы сохранить прямолинейное движение, водитель вынужден поворотом рулевого колеса корректировать этот увод. Каждое переднее колесо от этого получает принудительный сход (в одну сторону).Односторонний износ обеспечен. 
Измерение и регулировка развала
  Раньше развал измеряли с помощью обычного отвеса. Ведь нить отвеса - это всегда нулевой развал колеса. Применялось также измерение развала с помощью жидкостного уровня.
В любых измерительных приспособлениях, даже таких примитивных, как приведено выше, должна быть точка отсчета. В первом случае эту роль выполняла нить отвеса, во втором - жидкостный уровеь. 
  Позднее стали применять оптику, в которой роль отвеса выполнял зеркальный флажок, всегда располагающийся вертикально. 

  Корпус приспособления с источником света первоначально специальными приемами располагают в плоскости вращения колеса. Луч света, отраженный от зеркального отвеса, показывает величину угла развала. Эти приборы просты, недороги, но точность измерения их невысокая. Особо страдает информативность. Величину развала можно увидеть, только находясь перед прибором, а регулировкина ряде автомобилей надо выполнять снизу. 
  В настоящее время основное внимание уделяется диагностическим приборам, использующим электронику и лучи другой физической сущности.
  Наиболее доступны по условиям простоты применения, хорошей точности измерения, разумности цены (до 200 тыс. руб.) и технологичности применения лазерные стенды. 


  Спектр их применения обширен: автомобили легковые, любые грузовые - особенно многоосные - автопоезда, колесная тракторная и строительная техника. 

                                       Журнал "Коммерческий транспорт" №3/2007
"Угол зрения на углы установки колеса",
автор статьи В. Ячневский