Праздничек неповиновения
«Автомобиль едет как по рельсам»… Сказано прекрасно – но тяга к броским сопоставлениям может увести от темы далее, чем боковой увод шин – от линии движения, данной рулем. Согласен: маневры локомотива – по последней мере, без вмешательства партизан! – верно заданы железными колесами и рельсами. Автомобиль же управляется поворотом колес, при этом его шины эластичны. Зависимо от внутреннего давления, нагрузки, скорости движения, фактической линии движения они деформируются – и это отражается на многих показателях. Сначала – на стойкости и маневренности, так что едет он совершенно не как по шпалам.
В этом несложно убедиться. На ровненькой асфальтированной площадке повернем руль до упора и развернемся на самой малой скорости. Отметим конечное положение 1-го из колес. Сейчас повторим опыт на чуток большей скорости. Автомобиль пойдет по другой дуге! Но скорости так малы, что на сносы-заносы и намека нет, – отчего же линии движения различные?
Дело в том, что под рабочей нагрузкой (вес плюс тяговый либо тормозной момент) шина очень деформируется – в особенности поблизости зоны контакта с дорогой и в самом контакте.
Если плоскость вращения колеса наклонена к дороге, деформация шины несимметричная. Интересно, что при всем этом она делает момент, стремящийся повернуть колесо в сторону наклона. Данный факт важен не только лишь для мотоциклистов! На проселке с косогором автомобиль не должен по собственному усмотрению сворачивать в гору – это угрожает опрокидыванием. Исправный – или нейтрален, или равномерно отклоняется под гору.
А сейчас вообразим другую ситуацию (рис.1): колесо крутится перпендикулярно к горизонтальной площадке и нагружено обычной и боковой силами – N и F. Откуда взялась боковая? К примеру, с боковой стороны дует ветер, – «парусом» служит машина, и только сцепные характеристики шин задерживают ее на дороге. С другой стороны, на шину действуют реакции дороги Fр и Nр. Принципиально держать в голове, что величины F и Fр равны только до момента, пока шина не заскользит в сторону. Так, на льду Fр изредка превосходит 10% веса машины, – ветер посильней просто утащит с дороги.
Нагрузка сбоку деформирует шину хитро: совместно с диском колеса она крутится в одной плоскости, а практически катится в другой – время от времени угол меж ними может достигать 4–5 градусов. Это и есть боковой увод. Выступы протектора – зависимо от размеров, формы, наличия ламелей, степени износа, параметров материала – дополнительно деформируются. Огромную роль играет давление воздуха снутри – при пониженном шина «заламывается» все сильней, – каждый это следил при проколе.
Чем выше скорость на данной линии движения, больше нагрузка на шину, ниже давление в ней, тем больше, при иных равных, боковой увод. Чем выше боковая твердость брекера, тем увод меньше. Резина зимних шин мягче, шашки выше – в сопоставлении с летними увод больше. Увод круговых шин меньше, чем диагональных. Увод новых больше, чем изношенных. Увод шин с металлокордным брекером меньше, чем с текстильным. Но все это общие положения. Если на машине стоят шины подходящего типоразмера, но различных производителей, то и боковой увод может быть значительно различным, а это сказывается на поведении автомобиля.
Поведение автомобиля охарактеризовывает поворачиваемость – недостающая, нейтральная либо лишная. Она, кстати, зависит не только лишь от шин, да и от конструкции подвески, загрузки авто и т.п. Лишная поворачиваемость для обыденного автомобиля нежелательна: машина нервно реагирует даже на легкое движение руля, дополнительно тянет передок вовнутрь поворота. По другому говоря, реакция на поворот руля лишная – отсюда и принятая терминология. Такая машина траекторно неустойчива (хотя в автоПодвескае многие употребляют конкретно такую настройку шасси).
С недостаточной поворачиваемостью все напротив: машина расслабленно реагирует на поворот руля, она устойчива. Шофер просто дозирует кривизну линии движения – для более резкого маневра необходимо только довернуть руль.
При нейтральной поворачиваемости устойчивость и маневренность, можно считать, стопроцентно согласованы. Но многим людям психологически поближе автомобиль с неким припасом стойкости – он более предсказуем, маленькие ошибки водителя исправляет вроде бы сам. При порывистом ветре либо на неровной дороге нет необходимости лихорадочно «ловить» его рулем на данном курсе, не позволяя выйти из подчинения. Порывы ветра автомобиль подергивают, но он им сопротивляется.
В большинстве случаев с неуввязками сталкивается тот, кто не смотрит за давлением в шинах. На неких авто, обычно, заднеприводных, хорошим оказывается различное давление в фронтальных и задних шинах (в задних – выше), его величины указаны в инструкциях. Броский представитель породы – универсал ВАЗ-2104: нагрузка на задние шины большая – давление в их должно быть, как минимум, на 0,4–0,5 кгс/см2 больше, чем в фронтальных. Если давление недостающее, они очень деформируются, а лишний увод угрожает заносом (рис. 2). Последнее в особенности реально на скользких дорогах.
В этом варианте даже на прямой трассе положение автомобиля неустойчиво, его то и дело приходится корректировать – если шофер не успевает, отличия машины угрожающе нарастают. Дело в том, что всякий «вилёк» рулем значит движение колес по кривым траекториям, а ведь центробежные силы дополнительно «подламывают» шины, делая их увод еще более – типичный заколдованный круг!
Для передне- и вэдовых авто обычно советуют однообразное давление во всех колесах. В большинстве случаев оно близко к 2–2,2 кгс/см2. Но в любом случае владельцу стоит хотя бы раз заглянуть в аннотацию! Но если такой нет, «опыты» по подбору рационального давления не стоит начинать с низкого в задних колесах. Помните это!
К шине приложены штатная нагрузка N и боковая сила F. Ответные реакции дороги – Np и Fp. ПК – плоскость качения колеса, ПВ – плоскость его вращения. Возьмем некоторый элемент 1 на середине протектора. Чем поближе к контакту, тем сильней шина деформируется – элемент займет положение 2. Войдя в контакт с покрытием, переместится в положение 3, потом 4 – касательные напряжения шины достигнули максимума по условиям сцепления. Шашки протектора срываются в скольжение – и шина стремительно восстанавливает свою форму. До выхода из контакта напряжения продолжают падать, в точке 5 элемент выходит из контакта и в точке 6 ворачивается на срединную плоскость колеса. Вот так «частичка» шины отработала один цикл нагрузки и разгрузки, возвратившись к начальной форме. Но ее линия движения на участке 1 – 4 указывает направление реального движения всей шины: вроде бы «переступая» элементами протектора, она за каждый оборот малость скатывается в сторону.
Если увод колес задней оси больше, чем фронтальной, а шофер немедля не вмешается, кузов в повороте начинает разворачиваться задком наружу (фазы 1 и 2). Это в особенности типично для заднеприводной машины, если шофер в самом начале «коллизии» не скинет газ. Машина вроде бы ввинчивается в поворот – у нее лишная поворачиваемость. Когда углы «набегания» покрытия на протектор превысят предельные по условиям сцепления – скольжение безизбежно. Центр массы ЦМ машины все далее от начальной линии движения ПТ. В фазе 3 шофер все таки выкрутил руль на право, пытаясь избежать заноса, но – поздно: боковое скольжение задних колес сходу не остановишь! Сделать это тем труднее, чем слабее сцепление шин с покрытием и чем подольше шофер «зевал», дав машине накопить лишнюю угловую скорость вращения ω вокруг вертикальной оси. Начинают скользить и фронтальные колеса. На льду машина может совершить по инерции не один оборот – фазы 4, 5 и т.д.
Чтоб избежать противных последствий увода, смотрите за давлением в шинах!