3. Исследование зависимости изменения схождения управляемых колёс от упругости, зазоров в сопряжениях и усилия в рулевом приводе

Изменение схождения управляемых колёс происходит под действием среднеэксплуатационных нагрузок с интенсивностью, которая зависит от его первоначальной величины. Оно вызвано смещениями в кинематической цепи рулевого привода, которые формируются за счёт упругости деталей и подвижных сопряжении РП с одной стороны и зазорами, вызванными износом и деформацией элементов подвижных сопряжении, а также ослаблением креплений и потерей прочности деталей РП с другой. Изменение величины первоначального схождения колёс проявляется взаимными относительными смещениями звеньев кинематической цепи рулевого привода, которые могут быть приведены к приращению расстояния между дисками управляемых колёс. Процесс формирования смещений в РП рассмотрим в виде схемы, где изображена плоская модель рулевого привода автомобилей рассматриваемого класса. Исследуем вначале этот процесс при допущении, что в рулевом приводе действует усилие 30 даН, достаточное для выбора зазоров и начала деформации РП. При этом, изменение схождения происходит только под действием упругости и зазоров, остальные факторы можно считать постоянными. Тогда, согласно обозначениям (рис. 3) схождение, измеренное как разность расстояний между заокраинами дисков управляемых колёс впереди и сзади передней оси на высоте центров колёс, равно:

Угол схождение управляемых колес можно выразить:

где С_рп - суммарная упругость элементов рулевого привода, мм/даН; _рп - суммарная величина зазоров в сопряжениях РП, приходящаяся на единицу приложенного усилия при замере, мм/даН. - коэффициент приведения к высоте центров колёс, учитывающий измерение смещений на высоте РП. ВАЗ, АЗЛК - =1,25, ГАЗ- = 1,30; - коэффициент пропорциональности между величинами схождения, измеренными по разности расстояний и углу поворота управляемых колёс.

ВАЗ (АЗЛК) - = I4·I0^-4 рад = 0,08° = 4,8 мин; ГАЗ - = 13,2 I0^-4 рад = 0,075° == 4,5 мин.

Рис. 3 Схема формирования смещений в кинематической цепи рулевого привода автомобилей с независимой передней подвеской с обозначением подвижных сопряжении и зазоров в них.

Коэффициент показывает, что смещение в РП на I мм соответствует углу поворота одного управляемого колеса для моделей ВАЗ на 9,6 мин (0,16°) при условии, что второе колесо неподвижно. Величины обоих коэффициентов зависят от углов установки управляемых колёс, конструктивных особенностей рулевого привода и передней подвески, шин и давления воздуха в них.

В дальнейшем исследовании будет использована величина схождения, измеренная по разности расстояний между дисками колёс на высоте рулевого привода (представляет удобство для экспериментальных исследований), т.к. она изменяется на двойную величину смещений в РП:

Знак и величина второго слагаемого зависимостей (24) - (27) определяется величиной и направлением усилия в рулевом приводе, которое вызвано действием моментов на управляемых колёсах и может быть приведено к усилию, приложенному к дискам управляемых колёс в месте измерения величины схождения (рис.3). Подвижные сопряжения рулевого привода находятся на разном расстоянии от заокраин дисков управляемых колёс, между которыми измеряется схождение, поэтому смещения в них должны быть приведены к радиусу диска колеса. Методика приведения и ранжирование коэффициентов изложена автором

где, согласно обозначениям на схеме рулевого привода (рис. ):

Процесс изменения схождения управляемых колёс по зависимости (29) моделировался на ЭВМ "НАИРИ-2" путём перебора задаваемых значений упругости и зазоров в отдельных сопряжениях РП, допустимые величины которых взяты из инструктивных материалов автомобильных заводов, а также работ и приведены в таблице 2. Моделирование показало, что суммарное действие допустимых величин перечисленных параметров при усилии в РП до 50 даН может вызвать смещение в кинематической цепи рулевого привода до 10,68 мм, т.е. изменить схождение на величину, в 3-5 раз большую начального значения, и вызвать поворот управляемых колёс до 150·10^-4 рад (0,85°) каждое. Однако линейный характер зависимости (29) вносит существенную погрешность в оценку влияния зазоров в сопряжениях, упругости и усилия в РП на изменение схождения и поворот управляемого колеса. Поэтому, на основании анализа физической сущности процесса формирования смещений в РП и результатов экспериментальных исследований достаточно представительной выборки (105 автомобилей) путём совместного моделирования процесса изменения схождения и его влияние на изменение эксплуатационных свойств автомобилей было подобрано аппроксимированное выражение зависимости изменения схождения, т.е. смещений в РП от перечисленных факторов с допустимой погрешностью.

Таблица 2 Исходные данные для моделирования величины изменения схождения

При этом принято допущение, что усилие в РП сжимает рулевую трапецию, т.е. уменьшает начальное схождение (имеет место в большинстве режимов движения). Разделение диапазона усилий в РП до и более 30 даН вызвано наличием двух экстремумов этой зависимости с учётом результатов дорожных и стендовых испытаний автомобиля ВАЗ. Однако при моделировании достигнуто удовлетворительное совмещение этих зависимостей, позволяющее описать процесс в диапазоне усилий до 150 даН.

В результате моделирования процесса изменения схождения управляемых колёс по зависимостям (30, 31) получены номограммы (рис.4) зависимостей изменения схождения от усилия в рулевом приводе, упругости и уровня его технического состояния, удобные для практического применения при регулировке и оптимизации характеристик и состояния РП и ПМ.