Невнимание к установке и балансированию колес – прямой путь к большим проблемам

Почему так важны развал и схождение?

Геометрию подвески автомобиля характеризует большое число параметров, но к группе основных, определяющих настройку и свойства подвески, которые следует контролировать и регулировать в первую очередь, причем на всех четырех колесах, относятся схождение и развал. Для управляемых колес дополнительным важнейшим показателем являются углы наклона оси поворота, но об этом мы поговорим в другой статье.

Для движущегося прямолинейно автомобиля идеальным можно считать такое положение колес, когда плоскость вращения каждого колеса (эту плоскость еще называют плоскостью вращения) находится под углом в 90° к поверхности дороги, а плоскости вращения всех колес параллельны друг другу и оси симметрии кузова машины, а также траектории движения автомобиля. В такой идеальной ситуации потери мощности на трение протектора шины о дорожное полотно и, соответственно, износ протектора минимальны. Площадь контакта же с дорогой, наоборот, максимальна. Но это в идеале. На практике плоскости вращения колес располагаются совсем не параллельно друг другу.

Относительно продольной оси автомобиля положение колес обозначают термином «схождение». Если посмотреть на автомобиль сверху, то схождение представляется углом между плоскостью вращения колеса и осью автомобиля. Когда линия пересечения мысленно увеличенных плоскостей вращения колес оказывается впереди автомобиля, то такое схождение называют положительным, если же такая линия будет позади машины, то это отрицательное схождение.

Как известно, сила сопротивления движению зависит от скорости машины. Поэтому оптимальным вариантом была бы конструкция, в которой колеса могли бы менять схождение. Тогда колесо занимало бы, в зависимости от скорости, то или иное идеальное положение. Возможно, когда-то конструкторы решат эту задачу.

Но сегодня колеса предварительно «сводят», ориентируясь на минимальный износ шин при движении автомобиля с крейсерской скоростью. Выбору угла схождения автопроизводителем предшествует тщательный расчет, в котором учитывается не только компенсация продольных сил, действующих на колесо, движущееся с большой скоростью, но и многие другие параметры. Например, чрезвычайно важно установить такое схождение, чтобы обеспечивались максимальная маневренность, хорошая управляемость. В свете тенденций последних лет, когда заметно возросли и скорости движения, и динамичность автомобилей, фактор «высокочувствительного» управления приобретает существенное значение.

Также выбор схождения колес существенно влияет на стабилизацию прямолинейной траектории движения машины и уверенный ее вход в поворот. Поэтому те параметры схождения, которые рекомендует производитель машины и которые приводятся в технических характеристиках данной модели, являются возможностью, с одной стороны, достижения наиболее экономичной езды, с минимальным расходом топлива и незначительным износом шин, и, с другой стороны, получения высоких характеристик маневренности и управляемости. Кстати, последним показателям в последние годы автопроизводители уделяют даже больше внимания, чем экономичности.

Еще один важнейший параметр геометрического положения колеса – развал – отвечает за ориентацию колеса относительно дорожного покрытия, или относительно вертикали, представляющей собой угол между плоскостью, перпендикулярной поверхности дороги, и плоскостью вращения колеса. Если вершина колеса наклонена к кузову, то такое положение называют отрицательным развалом. Если же наклон вершины колеса сориентирован наружу, от корпуса машины, то мы наблюдаем положительный развал.

Как уже отмечалось, в идеальной ситуации поверхности дорожного покрытия и плоскости вращения колес должны располагаться под прямым углом, а это значит, что развал – это отрицательное явление. Однако в большей части автомашин колеса устанавливаются с развалом.

Дело в том, что с помощью положительного развала конструктор компенсирует смещение колес, возникающее при увеличении нагрузки на ось. Такая нагрузка возрастает при загрузке автомобиля, а также при выполнении резких маневров, ускорении либо торможении. По свойствам большей части современных подвесок с увеличением массы, воздействующей на колесо, угол развала уменьшается, поэтому, чтобы сохранялось максимальное сцепление с дорогой, колеса предварительно несколько «разваливают». К тому же по «дорожным» стандартам поперечное сечение качественно сделанной трассы должно иметь выпуклый профиль. Да и практика использования этого метода показывает, что небольшой предварительно заданный развал незначительно препятствует качению и почти не вызывает повышенного износа шин.

Однако сегодня отдельные компании используют в автомобилях и отрицательный развал колес. В автоспорте давно приняли на вооружение отрицательный развал, потому что такой конструкторский прием делает колеса очень «цепкими» при движении по криволинейным траекториям. Отрицательный развал прибавляет маневренности, хорошо удерживает машину на вираже, противодействуя центробежным силам. Поэтому многие автопроизводители сегодня переняли эту практику у спорткаров и применяют ее на легковом серийном транспорте, где все чаще можно встретить использование отрицательного развала.

Но при отрицательном развале крайне важно выбрать степень наклона. Наклон должен быть таким, чтобы шины при движении не подвергались повышенному износу внутренней части протектора. Кроме того, если наклон выбран неоптимальный, то сокращается площадь контакта шины с трассой при прямолинейном движении, а это автоматически отрицательно отражается на свойствах торможения и ускорения. Особенно проблемным становится управление машиной, если углы развала правого и левого колес не идентичны. В таком случае автомобиль будет стремиться к боковому «уводу».

Осматривать протектор и проверять геометрию колес надо часто!

Изменение геометрии колес, нарушение заводских регулировок происходят достаточно редко, и, как правило, являются следствием механических воздействий, таких как попадание на большой скорости в яму на трассе либо удар колеса при наезде на высокий бордюрный камень. Безусловно, более значительные ударные воздействия, такие как столкновения в ДТП на трассе и другие нештатные ситуации, существенно нарушают углы установки колес.

Даже небольшие отклонения в регулировках положения колес автомобиля могут вызвать серьезные проблемы. Прежде всего, нарушения в регулировках увеличивают вероятность попадания в ДТП, сокращают эксплуатационный ресурс шин, повышают расход топлива. Изменение регулировок отрицательно сказывается на плавности и комфорте езды.

Геометрия колес является одним из основных факторов, влияющих на износ и повреждение шин. Поэтому первое следствие нарушения установки колес – неравномерный износ шин. Несимметричный износ позволяет быстро установить диагноз «болезни»: если при проведении ладонью по протектору внутрь, к корпусу машины, возникает ощущение, что ладонь движется «против шерсти», это значит, что налицо отрицательная сходимость колес, значительно превышающая норму. Если же ладонь ощутит то же при движении наружу, это верный признак значительного превышения рекомендуемых производителем параметров положительной сходимости.

Выполнение работ по установке колес при известной сноровке на специализированном СТО может занять совсем немного времени. Величины углов установки колес, как правило, проверяются при помощи компьютерной техники, измерения производятся точнейшими приборами. Наиболее «продвинутые» автосервисы используют компьютерные инфракрасные стенды, на которых высокоточная регулировка положения колес займет не более 50 мин., а если на СТО имеются стенды с применением технологии изображения в формате 3D, то для выполнения всех проверок и регулировок потребуется не более 25 мин.

Проверять углы следует достаточно часто, при этом обязательно восстановить установки необходимо после сильных ударов колес о какие-либо преграды либо при обнаружении значительного неравномерного износа шин. Безотлагательно проверять геометрию колес рекомендуют специалисты, если автомобиль явно тянет влево либо вправо или же машина едет прямо при некотором повороте рулевого колеса. Также следует заняться проверкой установки колес, если при выходе из поворота рулевое колесо не возвращается автоматически в нейтральное положение. Восстановить параметры геометрии колес необходимо и после ремонта подвески либо механизма рулевого управления.

Не путайте геометрию колес и их биение

Часто понятия балансировки колес и геометрии их установки путают, хотя это совершенно различные характеристики колес. Как говорилось выше, «развал-схождение», как принято именовать геометрию колес в водительской среде, – это регулирование угла наклона колес по отношению к плоскости дороги и по отношению к положению остальных колес машины. В то же время балансировка колеса направлена на то, чтобы даже на большой скорости колеса не вибрировали и не «били».

Проблемы с балансировкой колес возникли с появлением колеса в глубокой древности, но всерьез о себе они заявили с ростом скоростей вращения и улучшением качества дорожных покрытий.

Вращающиеся неуравновешенные массы ступицы, тормозного барабана, покрышки создают дисбаланс, затрудняющий управление автомобилем. Дисбаланс отрицательно влияет на эксплуатационный ресурс шин, амортизаторов, подвески, рулевого управления, увеличивает вероятность ДТП.

Создать идеальное колесо без дисбаланса и биений сегодня невозможно, поэтому всем деталям колесного узла при производстве задаются определенные допуски, исходя из условий их работы и технологии производства. Но если при изготовлении металлических деталей благодаря качеству обработки легче добиться снижения дисбаланса и биения, то шина создает наиболее мощный вклад в дисбаланс всего колеса.

Шина наиболее удалена от центра вращения, имеет значительную массу. Конструкция шины сложна, в ее состав входят, кроме резины, различные материалы – ткань, стальная проволока, синтетические волокна и т.д., она имеет многокомпонентную структуру. И чем отдаленнее от центра вращения лишняя масса в материале шины, тем более значительный дисбаланс она вносит в работу всего колесного узла.

Специалисты рекомендуют при эксплуатации автомобиля дисбаланс колес в сборе с шинами проверять при первых признаках вибрации кузова или рулевого колеса. Но даже если признаков биения нет, перед сменой зимнего комплекта «резины» на летний, в случае если шины укомплектованы дисками, рекомендуется проверять в шиномонтаже балансировку: износ шин меняет прежние параметры балансировки, а о вреде использования неотбалансированного колесного узла говорилось выше.

Шины балансируют только в сборе с дисками. А новые диски, перед тем как установить на них шины, необходимо проверить на наличие биения при вращении. Сегодня используется несколько методов балансировки. Чаще других способов можно встретить выполнение балансировки на балансировочном станке. Суть процесса заключается в установке самоклеящихся либо набивных балансировочных грузиков из цинка или свинца в определенных местах обода колеса, с целью компенсации весового дисбаланса.

Финишная балансировка производится на колесах, установленных на автомобиле. Этот метод балансировки устраняет дисбаланс подвески в целом. Корректировка дисбаланса производится также грузиками, крепящимися к ободу колеса.

Существует и еще один метод, часто использующийся при балансировке колес внедорожников. На легковом транспорте этот метод, называемый внутренней балансировкой, практически не используется. Суть его заключается в том, что непосредственно в колесо засыпаются специальные гранулы либо мелкий песок. Во время движения центробежные силы распределяют материал внутри шины таким образом, что дисбаланс устраняется.

Установка колес в соответствии с требованиями конструкции автомобиля, а также своевременная балансировка приводят к минимизации преждевременного износа шин, предотвращению быстрого износа деталей подвески. Не только увеличивается срок службы покрышек, амортизаторов и других деталей ходовой части, но также заметно улучшается качество управления, в целом возрастает безопасность езды.

Кроме того, правильный выбор параметров «развала-схождения» и тщательно отбалансированные колеса увеличивают комфортные ощущения при вождении, повышают уверенность в своих действиях на дороге у водителя. Более того, положительные эмоции в этом случае возникают не только у водителя, но передаются и пассажирам.