چرخ و فواصل و زوایای چرخ ها و شاسی
چرخ و تایر
زوایای چرخ ها
فواصل مهم برای چرخ ها و شاسی
چرخ و تایر
مقدمه
چرخ ها یکی از اجزای ساده و حائز اهمیت در خودرو می باشند. زیرا هم وزن خودرو را تحمل می کنند و هم برقرار کننده ارتباط خودرو با زمین می باشند . تمام نیروهای وارده به خودرو به غیر از نیروهای آیرودینامیک و مقاومت هوا از طریق چرخ ها اعمال می شوند. چرخ ها توانایی جذب ضربات وارده به خودرو و تبدیل آن ها به ارتعاش را دارند، هم چنین اعمال سیستم فرمان دهی از طریق چرخ ها امکان پذیر است ، توان تولید شده در موتور توسط چرخ ها پس از عبور از سیستم انتقال قدرت نهایتا توسط چرخ ها اعمال شده و باعث به حرکت در آمدن خودرو می گردد، عمل ترمز گیری و شتاب گیری نیز از طریق چرخ ها امکان پذیر است.
وظایف چرخ
تحمل وزن خورو و سرنشینان
جلوگیری از انتقال مستقیم ضربات جاده به سرنشینان
جذب ضربات جاده
اعمال کلیه نیرو های رانشی و ترمزی
فراهم آوردن امکان فرمان پذیری و هدایت خودرو
تامین نیروهای جانبی وپایداری
اجزای چرخ
رینگ
تایر
Offset
فاصله وسط رینگ تا محلی که رینگ بر روی دیسک بسته می شود را Offset می گویند و بر سه نوع می باشد.
قسمت های لاستیک
انواع تایر
تایرها به لحاظ شکل ساختمانی به دو دسته تقسیم می شوند.
تایر بایاس
تایر رادیال
انواع تایر به لحاظ استفاده از تیوب
تایر تیوب دار
تایر تیوبلس
تفاوت تایرهای بایاس و رادیال
تفاوت تایرهای بایاس و رادیال در زاویه الیاف آن ها نسبت به محور چرخ است . که به آن زاویه آج میگویند . این زاویه در تایرهای بایاس در حدود 40 درجه است و جهت الیاف از هر لایه به لایه دیگر تغییر میکند . اما در تایرهای رادیال جهت الیاف 20 درجه و در اولین لایه عمود بر محیط تایر میباشد. یعنی الیاف در جهت شعاعی میباشند ولی در لایه های بعدی الیاف دارای زاویه 20 درجه است به طوری که جهت الیاف از هر لایه به لایه دیگر تغییر میکند.
تایرهای رادیال به دلیل انعطاف بدنه تایر دارای راحتی سفر مناسبی هستند ولی به لحاظ پایداری جانبی ضعیفتر هستند که برای رفع این عیب از زاویه آج روی لایه اصلی استفاده میشود. در تایرهای رادیال تلفات انرژی در حدود 60 درصد تایرهای بایاس است . به همین دلیل تایرهای رادیال باعث کاهش مصرف سوخت میگردند، چسبندگی لاستیکهای رادیال باسطح جاده بیشتر بوده عملکرد بهتری در جادههای خیس و عملکرد موثری در پیچ ها و به هنگام ترمز گیری دارند. همچنین عمر تایرهای رادیال بیشتر از تایرهای بایاس است.
تفاوت تایرهای بایاس و رادیال
جای پای لاستیک رادیال جای پای لاستیک بایاس
آج لاستیک
برای اینکه قدرت کشش تایر افزایش یابد و تماس بهتر بین لاستیک و سطح جاده برقرار شود بر روی سطح خارجی تایر در هنگام قالب ریزی دندانه هایی ایجاد می کنند که به آن آج میگویند.
استاندارد مشخصات تایر
P195/70R14
حرف P : نوع خودرو
عدد 195 پهنای تایر بر حسب MM
عدد 70 نسبت ارتفاع به پهنای تایر بر حسب درصد.
حرف R مشخصه تایر رادیال و خط تیره مشخصه لاستیک های بایاس
عدد 14 : قطر تایر
میزان بار مجاز
گاهی اوقات در ادامه علائم اعداد دیگری وجود دارد که بیان کننده میزان بار مجاز است .
C 295 / 80 R 22.5 152 148 M
عدد 152 شاخص مقدار بار مجاز قابل تحمل تایر است.
عدد 148 شاخص مقدار بار قابل تحمل توسط یک چرخ در حالتی که دو تایر در کنار هم استفاده شوند که معادل 3150 است .
بقیه اعداد مانند مثال قبل است.
میزان سرعت مجاز
حرف M نشانگر حداکثر سرعت مجاز است که معادل 130 کیلومتر بر ساعت است .
معادل سرعت برای سایر حروف مطابق جدول می باشد.
بالانس چرخ
اگر توزیع جرم چرخ نامتقارن باشد چرخ در هنگام گردش دچار لرزش می شود برای برطرف کردن این نقیصه وزنه هایی به چرخ اضافه می شود تا توزیع جرم یکسان شود .
بالانس به دو روش استاتیکی و دینامیکی انجام می شود.
بالانس استاتیکی
هنگامی که توزیع جرم رینگ به طور یکنواخت نباشد از این روش استفاده می شود. عدم یکنواختی باعث پرش چرخ در راستای قائم و کوبیدن چرخ می شود برای این نوع بالانس چرخ را روی یک تکیه گاه قرار می دهند که در صورت بالانس بودن چرخ باید کاملا افقی بایستد.
بالانس دینامیکی
اگر توزیع جرم در دو طرف خط مرکزی لاستیک یکنواخت نباشد به بالانس دینامیکی نیاز دارد .
زوایای چرخ ها
مقدمه
در هنگام طراحی اکسل لازم است تا زوایایی برای چرخ ها درنظر گرفته شود این زوایا در پایداری ، فرمان پذیری ، عملکرد سیستم تعلیق و به طور کلی بر روی پدیده های دینامیکی خودرو نقش بسزایی دارد.
این زوایا عبارتند از
زاویه کمبر(دید از جلو)
زوایه کستر(دید از جانب)
زاویه همگرایی یا واگرایی(دید از بالا)
کمبر
زاویه ای است که حاصل از امتداد خط عمود بر سطح جاده و امتداد تایر است را زاویه کمبر می گویند.
(با دید از جلو به خودرو)
کمبر صفر
کمبر منفی
کمبر مثبت
کمبر در چرخ ها
زاویه کینگ پین
به زاویه انحراف کینگ پین از راستای قائم زاویه کینگ پین می گویند .
نکته
کینگ پین نام یک پین در بعضی از خودروها (خودرو های امریکایی )است در مواردی که کینگ پین وجود ندارد به جای آن راستای اتصال سیبک های سگدست برای زاویه کینگ پین در نظر گرفته می شود.
دلایل استفاده از کمبر وکینگ پین
حذف لقی در کینگ پین و اتصالات سگدست به محور
بهبود پایداری خودرو در اثر اعمال نیروهای جانبی
جلو گیری از کشیده شدن خودرو به سمت کناره های جاده
اعمال راحت تر زاویه فرمان
هماهنگ نمودن چرخ با ناهمواری های جاده
تاثیر در میزان لاستیک سابی
افزایش پایداری خودرو در پیچ جاده
کستر
زاویه کستر
قسمت بالایی کینگ پین معمولا به سمت عقب متمایل است . به زاویه تمایل کینگ پین به سمت عقب خودرو با راستای قائم زاویه کستر می گویند.
(زاویه دید جانبی)
کستر مثبت – کستر صفر- کستر منفی
زاویه همگرایی یا واگرایی- Toe
برای حذف لقی ناشی از تلرانس های سیستم فرمان سر چرخ های جلو را کمی به سمت داخل متمایل می کنند .
به طوری که فاصله دو سر چرخ در قسمت جلوی چرخ کمتر از فاصله دوسر چرخ درقسمت عقب باشد در این حالت اختلاف فاصله بین دو قسمت جلو و عقب را زاویه سرجمعی می گویند.
زاویه دید از بالا
زاویه واگرایی Toe –out
گاهی اوقات ضرورت داردکه برای چرخ های جلو زاویه سربازی در نظر گرفته شود یعنی فاصله چرخ ها در قسمت جلو بیشتر از عقب است .
البته باید مد نظر داشت که ضرورت دارد در هنگام حرکت راستای چرخ ها باهم برابر باشند.
زاویه همگرایی Toe –in
گاهی اوقات ضرورت داردکه برای چرخ های جلو زاویه همگرایی در نظر گرفته شود یعنی فاصله چرخ ها در قسمت جلوی چرخ کمتر از عقب چرخ است .
البته باید مد نظر داشت که ضرورت دارد در هنگام حرکت راستای چرخ ها باهم برابر باشند.
دلایل استفاده از زاویه to
در حالت پایدار یا حالت بدون حرکت خودرو چرخ ها موازی خودرو و در امتداد اکسل می باشند.
چنانچه خودرو با شتاب (فلش سبز) سرعت گیرد نیروی مقاومی (فلش آبی ) به چرخ هاِ اعمال می شود که آنها را در وضعیت Toe-out قرار می دهد.
چنانچه خودرو با ترمزگیری مواجه شود باز نیروی ترمزی (فلش قرمز ) چرخ ها را در وضعیت Toe-out قرار می دهد.
To In
نیروی محرک( فلش سبز) در خلاف جهت نیروی مقاوم (فلش آبی ) و فلش قرمز است و در جهت مسیر خودرو می باشد. در سرعت ثابت معمولا این دو نیرو همدیگر را خنثی می کنند و چرخ ها در حالت پایدار قرار می گیرد.
زاویه لغزش
عبارت است از زاویه بین صفحه تایر و جهت آج های تایر در محل تماس تایر با زمین که همان جهت غلتیدن تایر می باشد .
هندسه آکرمن
در هنگام گردش خودرو چرخ های جلو به یک اندازه نمی چرخند بنابراین چرخ های جلو باید از هندسه خاصی تبعیت کنند تا بتوانند بدون لغزش و با غلتش ،مسیر حرکت خود را طی کنند به عبارت دیگر سازگار عمل کنند به این هندسه ،هندسه آکرمن می گویند.
فواصل مهم برای چرخ ها و شاسی
فاصله محوری
به فاصله مرکز تا مرکز دو محور جلو و عقب می گویند .
فاصله بین چرخ های یک محور Track
به فاصله بین مراکز دو چرخ روی یک محور می گویند.
فاصله معلق در جلو
فاصله معلق در جلو:
به فاصله مرکز محور جلو تا جلوترین نقطه خودرو می گویند.
فاصله معلق در عقب
فاصله معلق درعقب:
به فاصله مرکز محور عقب تا انتهایی ترین نقطه خودرو می گویند.
قطر دایره گردش
عبارت است از قطر کوچکترین دایره ای که خودرو می تواند به طور کامل درون آن با یک فرمان گردش کند. بدون آنکه خودرو از آن خارج گردد. یا به عبارتی دیگر کمترین فاصله بین دو دیوار که خودرو می تواند با یک فرمان در بین آن ها گردش کند.
زاویه شیب
حداکثر زاویه شیبی است که به یک سطح افقی منتهی می شود و بدون این که زیر خودرو گیر نماید خودرو می تواند از آن عبور کند.
زاویه نزدیک شدن
حداکثر زاویه یک شیب با سطح افق میباشد به گونهای که در هنگام رسیدن خودرو به این شیب بدون این که جلوی خودرو گیر کند، خودرو از آن شیب بالا برود.
زاویه دور شدن
حداکثر زاویه یک شیب با سطح افق می باشد به گونه ای خودرو پس از عبور از سطح شیب دار و رسیدن به یک سطح افقی بتواند به مسیر خود ادامه دهد بدون این که انتهای خودرو به آن شیب گیر کند.
لقی زمین
به پائین ترین نقطه مرکزی زیر خودرو از سطح زمین می گویند.
منابع
خرزان ،مهدی،سیستم های هدایت فرمان ،مشهد ،جهان فردا ،1389
سپاس از توجه شما