Отрицательный развал! Почему он так важен и как это работает.
Данная статья подготовлена для канала MUSTANG TRACK DAYS
Подписывайтесь, следите за обновлениями и присоединяйтесь к трек-дням!
Заходи на наш сайт https://mustangtrackdays.com подписывайся на соц сети.
Магическое действо - отрицательный развал!!! Колеса домиком. Зачем? Как?
Так много вопросов и так мало ответов. Давайте разбираться, буду пытаться объяснять простыми словами.
Развал, он же camber, он же угол наклона колес по отношению к поверхности дороги.
Практически все автомобили спускаемые с конвейера сегодня имеют отрицательный развал. Он минимальный, но все таки он отрицательный, исключение - грузовые машины. Все дело в том что чем больше грузят машины тем ниже опускается корпус, больше нагрузки на подвеску - отрицательнее становится развал. Почему - объясню ниже.
Задача конструкторов при проектировании подвески автомобиля - обеспечить максимальное по площади пятно контакта шины с дорожным полотном.
Чем больше заниженижается автомобиль от заводского исполнения тем больше становится отрицательный развал
Когда автомобиль находится в прямолинейном движении - все предельно просто на обе шины оси распределяется равномерно масса автомобиля и соответственно, загрузка. Подвеска отрабатывает неровности, но в целом - покрышки работают одинаково. Все меняется когда автомобиль входит в поворот.
В повороте центр тяжести смещается, автомобиль наклоняется в сторону поворота внутреннее колесо разгружается внешнее наоборот загружается.
Принято считать что на каждый градус наклона кузова в повороте нагруженное колесо получает +1 градус положительного развала. При этом колеса с внешней стороны поворота поднимаются относительно кузова, то есть подвеска нагруженного внешнего колеса сжимается.
В подвеске любого современного автомобиля заложена "компенсация развала". Инженеры закладывают ее специально для того чтоб при подъеме колеса по отношению к кузову отрицательный развал увеличивался. Большинство современных автомобилей спроектированы так что компенсация развала в цифрах выглядит так. На ~50мм изменения высоты колеса приходится 1 градус компенсации развала. И если уж совсем быть дотошным, а сколько это 50мм на колесе, скажу что примерно это ~3 градуса крена автомобиля у которого колея примерно 1.6 метра. Мы должны понимать, все это относительно и рассчитывается от конкретного автомобиля и конкретной подвески.
Компенсация развала подвески уменьшает влияние крена кузова на развал колеса.
Ровно для этого же инженеры при проектировании используют отрицательный развал "с конвейера" и цифры эти примерно от -0.5 до -1 по передней оси и от -1 до -2 по задней.
Резонно будет спросить - эй инженер, а чего не настроить подвеску так чтоб она ПОЛНОСТЬЮ компенсировала любой крен и развал НЕ МЕНЯЛСЯ!!! Было бы круто и это даже возможно, однако только под определенный узкий диапазон работы.
В повседневной жизни вариантов и условий эксплуатации современного автомобиля огромное количество а неизвестных нагрузок на подвеску в них столько же, начиная от массы вещей и количества людей в салоне заканчивая рельефом местности и износом шин. Инженеры пытаются их усреднить и получить базовую конфигурацию. Чтобы все характеристики, в том числе динамика разгона и торможения были оптимальными.
С гоночными автомобилями все проще. Подвеска жестче, угол крена меньше, компенсации минимальные. Так зачем им вообще большой отрицательный развал то?
И тут вступает в игру магия шины. Когда шина стоит под углом то она стремится повернуть в сторону наклона. По простому если шина наклонена влево - она будет стремиться повернуть влево, если вправо - будет стараться сместиться в этом направлении. В нейтральном развале рисунок пятна контакта представляет собой квадрат или прямоугольник. Он симметричен. По мере возрастания угла наклона развала пятно контакта меняет свой паттерн, так как внутренняя к наклону часть шины имеет большую нагрузку по отношению к внешней.
Немного физики. Для того чтоб это работало нужны Момент и Сила.
Предположим что у нас есть 2 крайние точки на шине. Точка К(красный) и точка С(синий) вид в профиль.
Наложим эти точки на профиль пятна контакта.
При отрицательном развале точка К будет иметь меньшую силу прижима и более позднее соприкосновение нежели точка С. В области точки С шина будет растягиваться а в области точки К сжиматься. Так как шина не хочет деформироваться и сопротивляется получается что часть шины которая растягивается пытается толкнуть шину вовнутрь а часть которая сжимается пытается толкнуть шину наружу. При отрицательном развале мы видим что форма пятна контакта НЕ СИММЕТРИЧНА а значит силы не равны и сила которая пытается повернуть шину внутрь - выигрывает. Это есть момент.
Сила. Любой автомобиль имеет массу. Масса давит вниз на колесо. И есть сила сопротивления покрышки которая стремится вверх от дороги. Когда развал нейтральный, обе силы направлены строго параллельно друг на против другу. Когда же у нас развал отрицательный сила отталкивающая колесо от дороги начинает работать под углом этого развала так как работает всегда в строгом направлении покрышки
Ита, если попытаться найти нашу силу осевой нагрузки (боковая сила) то ее можно представить на картинке желтой стрелочкой и размер будет напрямую зависеть от угла развала. Чем угол больше тем сила больше.
Теперь у нас есть Момент который пытается повернуть шину в сторону наклона и Сила которая толкает шину в направлении угла наклона.
При прямолинейном движении обе шины под одинаковым углом компенсируют силы стремящиеся повернуть каждое колесо в направлении друг друга. Так же при прямолинейном движении силы действующие на левую и правую боковину шины равны.
Как только автомобиль начинает поворачивать силы действующие на внешние к повороту колесам под смещенным в их сторону весом автомобиля увеличиваются а на на внутренних колесах они уменьшаются. Тяга от внешних колес становится больше и это способствует повороту автомобиля.
Добавление отрицательного угла на колесах автомобиля делает его более маневренным и быстрым в поворотах.
Есть еще одна заметка. В повороте форма пятна контакта определяется угловой силой поворота а не весом автомобиля. А начальный угол наклона используется как стартовая тяга для более резкого и быстрого поворота. Вот почему на гоночных автомобилях такой большой отрицательный угол.
Загруженная шина на большом отрицательном развале дополнительно к рулевому управлению сама пытается повернуть себя в сторону угла развала, в нашем случае в поворот. Начальный отрицательный угол способствует более быстрому и резкому и более точному входу в поворот.
Данная статья подготовлена для канала MUSTANG TRACK DAYS
Подписывайтесь, следите за обновлениями и присоединяйтесь к трек-дням!
Заходи на наш сайт https://mustangtrackdays.com подписывайся на соц сети.