Содержание
Кастор (англ. caster angle или castor angle) — угол продольного наклона оси поворота колеса автомобиля.
Кастор измеряется в градусах и представляет собой угол в продольной плоскости автомобиля между вертикальной линией и линией, проходящей через центры поворота колеса.
Существует очень немного регулировок в спортивной автомодели, которые вызывают столько затруднений, как кастер. Похоже, что в зависимости от источника информации, существуют весьма различные мнения о эффекте регулировки кастера. Для целей этой статьи, объяснения были взяты из различных источников, и я постараюсь нарисовать ясную картину того, как работает кастер.
Что такое кастер?
Кастер является углом, под которым наклонена ось поворота колеса. Основной целью наличия кастера является получение самоцентрирующейся рулевой системы. Угол кастера влияет на поворачиваемость при накате, торможении и при ускорении, так как это наклоняет шасси больше или меньше в зависимости от величины угла кастера.
Для спортивных автомоделей, в основном рекомендуется использовать крутой угол кастера (более вертикальный) на скользких, нестабильных и неровных поверхностях, и использовать пологий угол кастера (более наклонный) на ровных поверхностях с высоким сцеплением.
Развал против кастера
Развал имеет отношение к пятну контакта шины — его задачей является поддерживать максимально возможную площадь контакта шины с поверхностью. Развал и кастер соотносятся в том, что кастер может обеспечивать ЭФФЕКТИВНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ РАЗВАЛА, когда передние колеса поворачиваются в поворот.
Кастер оказывает эффект прогрессивного наклона передних колес в сторону поворота. Чем больше величина угла кастера (больше наклон), тем больше эффективное изменение развала при повороте колес. Это происходит потому, что верхняя часть колес НАКЛОНЯЕТСЯ в сторону внутренней стороны поворота, колеса лучше цепляются за поверхность, противодействуя центробежной силе, которая выталкивает автомодель в сторону внешней стороны поворота.
Сравните это со статическим развалом, который регулируется на автомодели, стоящей на горизонтальной поверхности и колесах направленных прямо вперед. Статический развал главным образом влияет на внешние колеса, которые несут основную нагрузку во время поворота.
Поэтому, величина переднего развала, требуемого для поддержания максимальной площади контакта шины с поверхностью, в большой степени зависит от величины кастера. Крутой угол кастера (более вертикальный) требует большей величины развала, а пологий угол кастера (более наклонный) требует меньшей величины развала.
Все это зависит от вашей точки зрения…
"Большая величина кастера увеличивает поворачиваемость при накате и торможении" или "меньшая величина кастера увеличивает поворачиваемость при накате и торможении". Откуда такое различие во мнениях? Будет ли одно правильным, а другое неверным? Нет, они оба правильные… просто это зависит от вашей точки зрения.
Первое утверждение относится к крутизне угла кастера, поэтому БОЛЬШИЙ кастер означает более вертикальный угол. Второе утверждение относится к различию между углом кастера и вертикальной линией (смотри рисунок выше), поэтому МЕНЬШИЙ кастер также означает более вертикальный угол. Одна и та же вещь, сказанная различными способами, но оба утверждения корректны. Поэтому, когда ваши приятели будут говорить о кастере, спросите их, что они подразумевают под "больше" или "меньше".
Крутой угол кастера (более вертикальный)
Увеличивает поворачиваемость при накате и торможении на входе в поворот.
Почему? Представьте, что угол кастера является вертикальным. Теперь представьте, что вы поворачиваете, колеса поворачиваются на сторону. Чем более вертикальный угол кастера, тем больше колеса отклоняются на сторону, обеспечивая вам более крутой заход в поворот.
Увеличивает эффективность подвески.
Почему? Внутренние шарниры подвески, для целей дискуссии, расположены параллельно шасси (горизонтально), это означает, что рычаги подвески перемещаются вверх и вниз вертикально. Теперь, представьте, что угол кастера вертикален, это означает, что ось поворота колеса параллельна направлению движения рычагов подвески. И наконец, допустим, что амортизаторы выровнены в вертикальной плоскости (верхняя часть не выступает вперед или назад относительно нижней части), расположены перпендикулярно продольной оси автомодели. Поскольку неровности на поверхности трассы вызывают вертикальное отклонение колес, чем более вертикально ориентирован узел поворота колес, тем лучше передняя подвеска поглощает ухабы без излишнего трения в подвеске.
Уменьшает поворачиваемость при ускорении на выходе из поворота.
Почему? Когда вы увеличиваете мощность на выходе из поворота, происходит перенос веса от передних колес к задним колесам. Чем более вертикален угол кастера, тем меньше эффективное изменение развала колес, поэтому ТОЛЬКО статический развал внешних колес определяет насколько хорошо колеса цепляются за поверхность. Поскольку колеса не могут эффективно цепляться за поверхность, снижение веса спереди вызывает более легкую потерю сцепления, вызывая недостаточную поворачиваемость автомодели.
Снижает самоцентрирование колес.
Почему? Представьте, что угол кастера вертикален. Теперь представьте, что вы держите передний край колеса и перемещаете его из стороны в сторону. Колесо отклоняется отклоняется пропорционально тому, как вы перемещаете его руками. Вертикальный кастер крайне нестабилен, так как отсутствует сила, которая принуждает колеса поддерживать прямое направление.
Пологий угол кастера (более наклонный) уменьшает поворачиваемость при накате и торможении на входе в поворот.
Почему? Представьте, что угол кастера настолько велик, что он является горизонтальным (хотя это невозможно). Теперь представьте, что вы поворачиваете, колеса не будут поворачивать на сторону, но скорее верхняя часть колес будет наклоняться из стороны в сторону. Чем больше наклонен угол кастера, тем меньше колеса отклоняются на сторону, обеспечивая менее крутой заход в поворот.
Увеличивает поворачиваемость при ускорении на выходе из поворота.
Почему? Чем больше наклонен угол кастера, тем больший эффективный развал вы получите, когда поворачиваете передние колеса. Когда вы увеличиваете мощность на выходе из поворота, происходит перенос веса от передних колес к задним колесам. Обычно это будет вызывать потерю сцепления передних колес и недостаточную поворачиваемость. Однако, поскольку присутствует больший эффективный развал из-за более наклонного угла кастера, "наклоненные" передние колеса могут более эффективно цепляться за поверхность, позволяя автомодели лучше сопротивляться центробежной силе, и обеспечивают большую величину контроля при выходе из поворота.
Увеличивает самоцентрирование колес, но снижает стабильность на прямых участках.
Почему? Представьте передние колеса магазинной тележки (которые обладают очень наклонным кастером).
Толкните тележку вперед, передние колеса будут всегда стремиться самоцентрироваться. Чем больше наклон угла кастера, тем больше рулевое управление будет стремиться вернуть себя в среднее положение. Однако, чем больше наклон угла кастера, тем больше величина силы, которая стремиться выровнять колеса. В конце концов, сила становится настолько большой, что колеса начнут вибрировать (колебаться), снижая стабильность на прямых участках.
Это еще не все
Однако, эти разъяснения не полностью описывают управляемость автомодели. Кастер сам по себе не определяет, как ваша автомодель управляется при накате, торможении и ускорении, но он определенно вносит свой вклад.
Управляемость автомодели является сложным взаимодействием множества факторов: кастер, развал, стабилизаторы поперечной устойчивости, амортизаторы и пружины — это только небольшой перечень. Поэтому, имейте в виду, что не существует одной "главной" настройки, которая позволит вашей автомодели управляться, как автомобиль "Formula 1", настройка автомодели является предметом компромиссов.
Поэтому, делайте небольшие регулировки по одной за один раз. Ваша магическая комбинация находится где-то там.
Автор статьи: Glenn Cauley.
Автор перевода: Владислав Ярополов.
Также немного материала из википедии и картинок из яндекса.
А что меня подтолкнуло на написание такого количества буков в блог — можете прочитать >>> тут 4 y
Угол продольного наклона (кастер) — угол между осью поворота колеса и вертикалью на виде сбоку. Считается положительным, если ось наклонена назад относительно направления движения.
Развал — наклон плоскости колеса к перпендикуляру, восстановленному к плоскости дороги. Если верхняя часть колеса наклонена наружу автомобиля, то угол развала положительный, а если внутрь — то отрицательный.
Схождение — угол между продольной осью автомобиля и плоскостью, проходящей через центр шины управляемого колеса. Схождение считается положительным, если плоскости вращения колес пересекаются перед автомобилем, и отрицательным, если они, наоборот, пересекаются где-то сзади.
Ниже приведены эксперимены, позволяющие уяснить, как влияют регулировки колес на поведение автомобиля.
Для тестов выбран «Самара» ВАЗ-2114 — большинство современных иномарок не обременяет владельца диапазоном и выбором регулировок. Там все параметры заложены заводом-изготовителем и повлиять на них без конструктивных переделок достаточно сложно.
У нового автомобиля — неожиданно легкий руль и невнятное поведение на дороге. Углы схода-развала находятся в поле допуска, за исключением продольного угла наклона оси поворота левого колеса (кастера). Применительно к передней подвеске отечественного переднеприводного автомобиля установка углов всегда начинается с регулировки кастера. Именно этот параметр, с одной стороны, служит определяющим для остальных, а с другой — в меньшей степени сказывается на износе шин и прочих нюансах, связанных с качением автомобиля. Более того, данная операция наиболее трудоемка — думается, именно поэтому о ней «забывают» на заводе. Только потом, разобравшись с продольными углами, грамотный мастер начинает регулировать развал, а затем и схождение колес.
Содержание
Вариант 1
Мастер максимально сдвигает углы продольного наклона стоек, уведя их в «минус». Мы как бы сдвигаем передние колеса назад, к брызговикам колесных ниш. Ситуация, довольно часто встречающаяся на старых и сильно «уезженных» машинах либо после установки проставок, поднимающих заднюю часть автомобиля. Результат: легкий руль, быстрые отклики на его малейшие отклонения. Однако «Самара» стала излишне нервной и вертлявой, что особенно заметно при скорости после 80-90 км/ч и выше. У автомобиля нестабильны отклики при входе в поворот (необязательно быстрый), норовит рискнуть в сторону, требуя от водителя постоянного подруливания. Ситуация осложняется при выполнении маневра «переставка».
Вариант 2
"Правильное" положение стоек (наклонены в «плюс»), выставлены в «ноль» и углы схождения и развала. Рулевое колесо стало упругим и информативным, и немного более "тяжелым". Автомобиль едет четко, понятно и правильно. Исчезли вертлявость, невнятные взаимосвязи и траекторные рыскания. На «переставке» ВАЗ легко опередил предыдущий вариант.
Вариант 3
Излишне "положительный" развал. Изменять его без коррекции схождения нежелательно, посему вводится еще и положительное схождение.
Опять "полегчал" руль, стали ленивее отклики на входе в поворот, увеличилась боковая раскачка кузова. Но катастрофических ухудшений в характере нет. Однако при моделировании экстремальной ситуации "чувство руля" теряется. С появлением скольжений неожиданно рано осложняется попадание в заданный коридор на "переставке" и машина начинает скользить слишком рано. В быстрых поворотах доминируют сильнейшие проскальзывания передней оси.
Вариант 4
Вариант со спортивными амбициями: всё в "минус"», за исключением кастера. Автомобиль с такими настройками повороты проходит увереннее и быстрее, как и маневр "переставка". Отсюда и лучший результат.
Итак, есть масса простых и весьма эффективных способов менять характер автомобиля, не прибегая к дорогостоящим заменам узлов и деталей. Главное, не пренебрегать регулировками — зачастую они оказываются очень важными.
Какому из вариантов отдать предпочтение? Для большинства приемлемым окажется второй. Он наиболее логичен для повседневной езды, причем как с частичной, так и с полной нагрузкой. Надо лишь учитывать, что, увеличивая продольный наклон стойки, вы не только улучшаете поведение машины, но и повышаете стабилизирующее (возвратное) усилие на руле.
Последний, наиболее «быстрый» вариант настройки больше подходит околоспортивной публике, любящей поимпровизировать с автомобилем. Отдавая предпочтение данным регулировкам, надо учитывать, что с увеличением нагрузки значения углов схождения и развала будут возрастать и могут выйти за допустимые рамки.
В прошлой статье о регулировке развала и схождения на автомобиле, мы разобрались для чего нужны эти углы, как и чем их настроить (читаем здесь), и если развал-схождение в норме, а машину уводит в движении, то проверьте кастер — угол продольного наклона оси поворота колеса. Но как измерить этот самый кастер?, во многих СТО лишь разводят руками.
Кастер можно измерить с помощью специального приспособления и в этой статье будет описано как его изготовить и как им пользоваться на примере классических Жигулей, но по этому принципу приспособу можно изготовить для любой машины, нужно лишь поменять расстояние крепёжных отверстий для крепления к ступице.
Кастер классических Жигулей задаётся геометрией подвески и составляет без нагрузки 3°30′±30′ и под нагрузкой 4°±30′. Кастер можно отрегулировать меняя регулировочные шайбы, установленные между осью нижнего рычага и балкой и более подробно увидеть где эти шайбы находятся, смотрите на рисунке в этой статье. Чтобы изменить кастер, необходимо просто переставить нужное количество шайб с переднего болта на задний или наоборот. Для тех, кто будет это делать поможет таблица слева, но не забывайте, что регулировка наклона оси (кастера) приведёт к изменению развала, и с помощью этой же таблицы нужно будет откорректировать и его.
Приспособление для измерения кастера не сложно изготовить, так как оно очень простое и состоит из двух швеллеров (см. фото). Сейчас можно найти алюминиевые швеллера, а не тяжёлые стальные и лучше естественно использовать швеллера и из более лёгкого металла, шириной 100 мм (см рисунок). Отрезав швеллера по размерам приведённым на рисунке, сверлим отверстия под болты М6х20 и затем соединяем швеллера этими болтами 2 через прокладки или шайбы 3, толщиной 1 мм. С одной стороны прорезано отверстие (желательно выбрать фрезой, но можно и корончатым сверлом) под колпак ступицы диаметром 64 мм. Там же сверлим отверстия диаметром 13 мм для крепления приспособления к ступице колеса штатными колёсными болтами с конусными головками, которые и центрируют приспособление относительно ступицы. Но эти отверстия должны быть высверлены очень точно, поэтому советую здесь не спешить, тщательно произвести разметку и начинать сверлить сначала тонким сверлом, затем перепроверить и только затем сверлить сверлом на 12,9 — 13 мм.
На другой стороне приспособления закреплён транспортир с отвесом и в нижней части транспортира, на расстоянии 14,7 и 12,8 мм от вертикальной оси нужно нанести риски, они понадобятся для точной регулировки кастера. Риска 12,8 мм соответствует углу наклона 3,5°, а риска 14,7 мм — углу в 4°.
Удобнее всего перед началом работ провести нулевую линию по центру устройства, приняв её за базу. Теперь, чтобы начать регулировку, осталось лишь прикрепить лампу. Лучше всего для этих целей подходит подкапотная лампочка от грузовика ЗИЛ-130, плафончик можно закрепить к полкам швеллера пружиной с крючками (см. фото).
Можно приступать. Ставим автомобиль на горизонтальную площадку, снимаем колесо и опускаем нижний рычаг подвески на подставку высотой около 180 мм. Далее отворачиваем на ступице установочные штифты, так как они будут мешать.
Закрепляем приспособление на ступице колеса, а так же лампу с плафоном на швеллере. Плафончик надо слегка подвигать и добиться того, чтобы луч света, проходящий между швеллерами, был чётким и ярким.
Затем поворачиваем ступицу, направляем луч на центр верхней шаровой опоры и фиксируем положение ступицы штатным тормозом с помощью помощника. Затем переставляем плафон вниз и направляем луч света на центр нижней шаровой опоры.
Если он не попадает на центр опоры (на опору прикрепляем магнитом стрелку для удобства — см. фото), то значит деформирован поворотный кулак, а может ещё и рычаги подвески. Естественно негодные детали нужно заменить.
Проверив таким образом точность установки приспособления, с помощью транспортира, отвеса и рисок далее измеряем угол продольного наклона оси поворота колеса, то есть кастер. При необходимости добавляем или убираем регулировочные шайбы оси нижнего рычага, пользуясь таблицей.
В теории многим эти регулировки могут показаться сложными, но поверьте, попробовав всё на практике, вы поймёте, что ничего тут сложного нет, и отрегулировать кастер будет не сложнее регулировки развала-схождения.
Так же советую почитать вот эту статью, в которой описывается как изготовить своими руками очень точный лазерный стенд (для всех углов установки колёс), и который будет очень полезен в вашем гараже. Удачи всем!
