Содержание [скрыть]
- Что такое кастер и важность его регулировки
- Как контролируется значение кастера
- Вариант первый – непосредственное измерение
- Вариант второй – измерение и вычисление величины кастера по тангенсу угла
- Вариант третий – сложный, требующий навыков и знаний
- Как значения кастера влияют на работу подвески и управляемость автомобиля
О том, что поведение машины на дороге в значительной степени зависит от правильной регулировки углов положения колес подвески, знают все любители и почитатели автомобильного дела. Хорошо известно, сколько времени посвящается проверке углов развала и схождения колес, рекомендации ведущих специалистов требуют выполнять их каждые 5-7 тыс. км. Наиболее важную роль в обеспечении устойчивости колеса играет так называемый угол кастера. О нем часто забывают не только автолюбители, но и мастера-специалисты на станции техобслуживания.
Что такое кастер и важность его регулировки
Слово кастор, или кастер, является русифицированным звучанием англоязычного термина caster angle – угол отклонения. Легче всего представить геометрическое расположение угла на двухколесном транспортном средстве – велосипеде или мотоцикле. В данном случае углом кастора, или углом наклона кастера, будет угол наклона рулевой колонки. Для автомобиля принципиальной разницы нет, только величина кастера будет меньше и не так явно и наглядно выражена.
Вклад кастера в механизм стабилизации колес
Схема образования стабилизирующего воздействия угла кастера очень схожа по механизму со стабилизирующим эффектом флюгера. Если обратить внимание на упрощенное изображение подвески Мак-Ферсон, становится понятна приведенная аналогия.
В случае с флюгером стабилизацию положения обеспечивает давление воздушного потока, для автомобильного колеса подобную работу выполняет сила трения сопротивления колеса о дорожное покрытие. Точка ее приложения будет совпадать с пятном контакта шины с дорогой, и в случае положительного значения угла будет находиться позади оси вращения на небольшом расстоянии. Любое отклонение колеса от прямой линии движения вызывает появление компенсирующего момента от силы трения, возвращающего колесо в прежнее положение. С увеличением угла наклона кастера до определенной величины растет значение сил компенсации и стабилизации – руль становится тяжелее, поворачиваемость автомобиля ухудшается. Большинство моделей автомобилей выходят с заводского конвейера с несколько завышенным значением угла кастера.
Причины:
При освоении новой для себя модели водителю проще и безопаснее иметь дело с машиной, не страдающей излишней способностью рыскать по курсу движения; Положительная величина угла кастера значительно уменьшает угрозу внезапного и резкого изменения направления движения с возможным заносом и опрокидыванием автомобиля под действием боковых сил инерции.
С накоплением небольших деформаций подвески под нагрузкой в ходе первых месяцев эксплуатации, величина кастера несколько уменьшается и приходит в пределы рекомендованной нормы.
Стабилизация, обусловленная углом кастера, имеет ярко выраженный динамический характер – с увеличением скорости движения увеличивается сила сопротивления и момент стабилизации. Эффект сохраняется даже при минимальном положительном значении кастера. Как правило, для переднеприводных автомобилей величина угла кастера меньше рекомендованной производителем и может составлять 1-2о. Для задних колес в стабильность удерживаемого курса движения добавляется вынос ведущих тянущих колес перед центром тяжести.
Классическая модель с задним приводом имеет на передних колесах значение кастера, достигающее 4о. Большие усилия стабилизации увеличивают нагрузку на узлы рулевого механизма, вызывают больший износ втулок поворотных тяг. Поэтому величину угла не стараются излишне завышать, среднее значение угла кастера у современных легковых автомобилей не превышает 6°. Если управляемые колеса имеют большую нагрузку на ось, величину кастера уменьшают до 2о для снижения усилий, необходимых для управления рулем.
Причина – желание обеспечить высокую маневренность машины при относительно больших габаритах кузова. Дело в том, что завышенное значение кастера или продольного наклона, кроме стабилизирующего эффекта, увеличивает угол развала колеса при его повороте вдоль оси. Возрастание наклона колеса благоприятно сказывается на способности машины выполнять глубокие повороты без заноса.
Как контролируется значение кастера
Как и все углы, в геометрии величину угла кастера получают расчетным путем или непосредственным измерением с помощью специального приспособления.
Вариант первый – непосредственное измерение
Наиболее точным назвать подобный способ сложно. Но он прост и доступен для использования в условиях гаража. В первом варианте необходимо изготовить и установить на точки измерения специальные хомуты с опорными штифтами. Устанавливая хомуты, необходимо добиться, чтобы центры штифтов точно совпадали с виртуальной линией, проходящей:
- через точки – центры шаровых опор верхнего и нижнего рычагов, в случае классической двухрычажной подвески;
- сквозь верхнюю и нижнюю точки крепления стойки амортизатора для «Мак-Ферсон»;
- по оси шкворня в продольной плоскости в шкворневой подвеске.
Между центрами измерительных штифтов натягивают нить или тонкую медную проволоку. К верхнему штифту дополнительно подвешивают нить с отвесом и крепят измерительный прибор – можно использовать геодезический транспортир. Прелесть такого способа измерения в простоте и наглядности, минус – просто чудовищная погрешность измерения, позволяет увидеть величину угла с точностью в долях градуса.
Вариант второй – измерение и вычисление величины кастера по тангенсу угла
Способ измерения уже обладает достаточно высокой точностью, но предполагает наличие начальных знаний геометрии. Как и в первом случае, необходимо установить штифты в точках измерения и натянуть нити. Для расчета величины угла кастера нам необходимо максимально точно измерить три расстояния:
- L1 – кратчайшее расстояние по нити, натянутой между штифтами, через точки креплений шаровых опор или амортизаторной стойки, в зависимости от конструкции подвески;
- с помощью строительного указателя уровня и линейки измеряем расстояние L2 – от центра нижнего измерительного штифта до вертикальной нитки с отвесом. Измерение необходимо выполнить строго по показаниям указателя уровня. Зафиксируйте маркером точку, в которой линейка с указателем уровня пересечется с вертикальной ниткой с отвесом;
- L3 – расстояние по длине нитки с отвесом от центра верхнего измерительного штифта до точки, отмеченной вами маркером в п.2.
Далее, выполняя несложные подсчеты по формуле tgA=L2/L3 или sinA=L3/L1, по известной таблице значений Брадиса можно получить точную величину кастера.
Вариант третий – сложный, требующий навыков и знаний
В условиях СТО или ремонтных мастерских, обслуживающих и ремонтирующих подвеску автомобилей, очень часто используется метод, при котором величину кастера определяют с помощью расчета, измеряя развал колеса в двух положениях – максимальном повороте влево и вправо на один и тот же определенный угол.
Большинство измерений выполняется с помощью специализированных стендов и приспособлений. При определенных навыках можно измерить величину развала с помощью линейки и отвеса, но точность подобных измерений будет не выше предыдущего варианта.
Как значения кастера влияют на работу подвески и управляемость автомобиля
При отрицательных значениях углах кастера автомобиль неожиданно легко маневрирует, руль легкий и практически не позволяет чувствовать дорогу. С увеличением скорости появляется непредсказуемое рысканье, водителю приходится прилагать максимум усилий для своевременного выравнивания направления движения. При 70-80 км/ч машина теряет управляемость.
При небольших положительных значениях кастера машина легко управляется, и до 80 км/ч значительных проблем с удержанием курса не возникает.
При увеличенных положительных величинах кастера автомобиль также легко управляется, но значительно хуже прогнозируется скоростное вхождение в повороты, на малых скоростях неплохая маневренность.
Регулировка угла кастера осуществляется путем установки необходимого количества регулировочных шайб под опоры рычагов для многорычажной системы или в точках крепления растяжки подвески для системы «Мак-Ферсон».
Видео:
