Кастор (угол) — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 ноября 2014; проверки требуют 12 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 9 ноября 2014; проверки требуют 12 правок. У этого термина существуют и другие значения, см. Кастор.
θ — кастор, красная линия — ось поворота колеса. На рисунке кастор положительный (угол отсчитывается по часовой стрелке, перед автомобиля находится слева)
Мотоцикл: благодаря положительному углу колонки (и на велосипедах),руль стремится занять центральное положение.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.
Эта линия проходит через шаровые опоры верхнего и нижнего рычагов подвески («классическая» двухрычажная подвеска), либо через верхнюю и нижнюю точки крепления амортизаторной стойки (подвеска типа «Мак-Ферсон») либо по оси шкворня (шкворневая подвеска) в продольной плоскости автомобиля. Кастор может быть как положительным, так и отрицательным.
Влияние кастора на управляемость автомобиля[править | править код]
Кастор влияет на стабилизирующий момент и на изменение развала колес при повороте руля. Чем больше кастор, тем больше стабилизирующий эффект при вывернутых колёсах.
Из-за того, что точка контакта колеса (при положительном касторе) с поверхностью лежит несколько позади оси поворота, при отклонении колеса от прямолинейного движения возникают боковые силы, стремящиеся вернуть колесо в начальное положение.
Кроме того, если в начальный момент отклонения колес от нейтрального положения при прохождении поворота только внешнее колесо имеет необходимый отрицательный развал, то по мере увеличения отклонения колес в сторону поворота внешнее колесо приобретает ещё больший отрицательный развал, а отрицательный развал внутреннего колеса уменьшается или даже становится положительным. Таким образом, кастор благоприятно влияет на сцепление управляемых колес в поворотах.
При повороте в одну из сторон одно из колес стремится приподнять шасси, другое же само приподнимается. Таким образом, для поворота колес необходимо не только преодолеть силы трения, но и затратить некоторое количество энергии на приподнимание шасси. Благодаря этому и выше описанным боковым силам водитель может «чувствовать» автомобиль[1].
При дефектах кузова, после ударов, этот угол обычно изменяется неодинаково. Разница между этими углами на левом и правом колёсах обычно приводит к уводу автомобиля с прямой линии даже при идеально отрегулированных остальных углах и качественной резине.
Параметры кастора для легковых автомобилей (производства СССР)[править | править код]
| Автомобиль | Значение кастора[2] |
|---|---|
| ЗАЗ-965, ЗАЗ-965А | 2°31’ |
| ЗАЗ-966, ЗАЗ-966В | 2°30’ |
| ЗАЗ-968, ЗАЗ-968А, ЗАЗ-968М | 5°30’ |
| ЛуАЗ-969, ЛуАЗ-969М | 5°30’ |
| Москвич 407 | 1°…3° |
| Москвич-403, −408, −412, −2140, −2138, −2137, −2136 | 0°20’…1°20’ |
| ВАЗ-2101, −2102, −2105 | 3°30’…4°30’ |
| ВАЗ-2103, −2106, −2107 | 3°40’…4°20’ |
| ВАЗ-2121 | 3°00’…4°00’ |
| ГАЗ-21 | 1° |
| ГАЗ-24 | 0°…1° |
| ГАЗ-3110 | 3°…6° |
| ГАЗ-13, ГАЗ-14 | 0°…1° |
| ГАЗ-69, ГАЗ-69А | 3°30’±30’ |
| ЗИЛ-114, ЗИЛ-117, ЗИЛ-41047 | 0°45’±30’ |
| УАЗ-469, УАЗ-469Б | 3°30’ |
Параметры кастора для грузовых автомобилей (производства СССР)[править | править код]
| Автомобиль | Значение кастора[2] |
|---|---|
| ГАЗ-51 | 2°30’ |
| ГАЗ-52-03, ГАЗ-52-04 | 3° |
| ГАЗ-53, ГАЗ-53А | 2°30’ |
| ЗИЛ-164 | 1°30’ |
| ЗИЛ-130 | 2°30’ |
| ЗИЛ-157 | 2°30’ |
| МАЗ-500, −503, −504, −5335, −6422 | 2°30’ |
| Урал-375, Урал-377 | 2°10’ |
| КрАЗ-256, −257, −258 | 0° |
| КрАЗ-255Б, КрАЗ-260 | 5° |
Угол кастера
Один из важнейших параметров настройки подвески автомобиля – угол кастера. От него напрямую зависит то, как будет вести себя машина на дороге. Немалые затруднения выбор оптимального угла вызывает у инженеров при настройке спортивных автомобилей.
Что такое угол кастера
Углом кастера, или просто кастером, называется отклонение оси поворота колеса от вертикали.
- при разгоне;
- торможении;
- движении накатом.
Для большей наглядности можно рассмотреть угол кастера на велосипеде. Как известно, ось вращения руля у него не вертикальна, а имеет наклон. Набрав некоторую скорость, велосипедист может отпустить руль, а велосипед при этом будет ехать прямо. Этот эффект достигается благодаря тому, что пятно контакта переднего колеса с поверхностью расположено позади пересечения оси вращения руля с землей.
Чем больше угол кастера, тем лучше центрируются колеса, однако при этом ухудшается поворачиваемость автомобиля, увеличивается радиус разворота и ухудшается сцепление с неровной или скользкой дорогой. С его уменьшением (чем меньше отклоняется от вертикали ось поворота колеса) сцепление передних колес с поверхностью улучшается, однако возникает такое явление, как избыточная поворачиваемость.
При настройке подвески гоночного автомобиля инженеры исходят из того, в каких дорожных условиях будет проводиться заезд. Если трасса неровная, медленная, с обилием шпилек, угол уменьшают, если же ехать предстоит по скоростной трассе с ровным покрытием, угол увеличивают.
Влияние угла кастера на управляемость
Величина пятна контакта шины с дорогой зависит от развала колес. Цель регулировки развала – добиться максимальной площади контакта. Развал колес влияет в основном на колеса, находящиеся с внешней стороны поворота, на которые приходится основная нагрузка. Угол кастера обеспечивает изменение развала колес в повороте. Колеса наклоняются внутрь поворота и лучше соприкасаются с дорогой, противодействуя выталкивающей центробежной силе.
Чем меньше отклонение оси поворота колеса от вертикали, тем сильнее выражена поворачиваемость автомобиля, максимально возможная поворачиваемость достигается при нулевом значении угла кастера. Это объясняется тем, что колесо при повороте руля поворачивается на больший угол. Подвеска при этом работает максимально эффективно, ведь все рычаги двигаются вверх-вниз в вертикальной плоскости. Амортизаторы также работают с максимальной эффективностью, лучше поглощая неровности дорожного полотна.
При маленьком кастере возникает вероятность сноса передней оси автомобиля при ускорении на выходе из поворота. Это происходит из-за того, что центр тяжести во время ускорения смещается назад, передняя ось разгружается, и колеса хуже держат дорогу. Также маленький угол кастера ухудшает самоцентрирование колес, поскольку уменьшается сила, вынуждающая колеса сохранять прямое направление.
Большой кастер грозит сносом передней оси при движении накатом или торможении на входе в поворот, поскольку колеса меньше отклоняются в сторону. На выходе из поворота, наоборот, поворачиваемость улучшается, т.к. колеса в большей степени наклоняются внутрь поворота, увеличивая пятно контакта с дорогой.
Самостоятельная регулировка
Многие автовладельцы, стремясь улучшить ходовые качества своих машин, самостоятельно изменяют угол кастера. Как показывает практика, зачастую этот шаг оправдан, особенно если речь идет об отечественных авто. Нередки случаи, когда на новом автомобиле марки ВАЗ углы слева и справа сильно отличаются друг от друга. Даже если расхождение находится в пределах допустимого, управляемость от этого сильно страдает.
На заднеприводных «Жигулях», например, ВАЗ-2105 или 2107, угол составляет 3 градуса 30 минут, плюс-минус 30 минут. На переднеприводных моделях, например, на «Приоре», ВАЗ-2109, ВАЗ-2110, этот угол меньше, всего 1 градус 30 минут, плюс-минус 30 минут. Если кастер одного переднего колеса ВАЗ-2105 составит 3 градуса ровно, а другого – 4 градуса ровно, что является нормой по заводским меркам, машину неизбежно будет уводить в сторону.
Регулировка угла кастера осуществляется путем удаления или добавления шайб на растяжках подвески. Максимально допустимое количество шайб – две спереди и четыре сзади, при этом добавление или удаление одной шайбы изменяет угол кастера на 19 минут. Добавляя шайбы, необходимо переворачивать их фасками к упорному торцу растяжки.
Разумеется, в гаражных условиях проводить данную процедуру нельзя. Регулировка угла кастера производится только совместно с регулировкой развала и схождения колес, иначе настройки подвески будут нарушены, и машина может вести себя совершенно непредсказуемо.
Любители тюнинга для его увеличения снимают штатные опоры стоек и устанавливают вместо них опоры SS-20. на переднеприводных автомобилях ВАЗ, в том числе на «Приоре» такая замена вкупе с установкой максимального числа шайб позволяет увеличить угол до 3 градусов. Управляемость машины при этом заметно меняется, общий эффект оказывается положительным.
Нередко для улучшения управляемости достаточно просто заменить опоры стоек такими же. Несмотря на то, что угол кастера при этом сколько-нибудь значительно не изменится, результат будет, что называется, налицо. Все дело в физическом износе. Сигналом того, что опоры нуждаются в замене, являются негромкие глухие стуки, проявляющиеся при езде по неровной дороге на низкой скорости. Подтвердить диагноз можно, раскачав автомобиль и посмотрев, одинаково ли стойки гасят колебания с левой и правой стороны. Если нет – нужно менять опоры.
Выбирая новые опоры стоек, не следует брать самые дешевые. Лучше купить или штатные или SS-20. Последние стоят намного дороже, но и прослужат не в пример дольше, а ввиду того, что замена опор – дело сложное и трудоемкое, переплата может быть вполне оправданной.
Что такое кастор, и на что он влияет
Если процедура регулировки углов развала-схождения колес является традиционной и хорошо известной, то еще один угол, имеющийся в рулевом управлении, зачастую вовсе неизвестен – отчасти за счет отсутствия возможности его регулировки на большинстве автомобилей. Сам он, однако, играет весьма важную роль в формировании правильной управляемости автомобиля. Угол этот называется кастор (или кастер). Что это за угол, и на что он влияет?
1. Что такое кастор?
Кастор – это угол между осью поворота колеса и вертикалью. Практически во всех автомобилях управляющее колесо поворачивается не вокруг вертикальной оси, а вокруг оси, слегка отклоненной от вертикали. Если встать сбоку от автомобиля и мысленно провести две эти оси – вертикальную и ось поворота – то угол между ними и будет являться кастором. Невооруженным взглядом заметить угол кастора сложно, поскольку обычно он небольшой и составляет пару-тройку градусов, в целом не превышая 10 градусов.
Проще всего увидеть угол кастора на двухколесной технике – мотоциклах и велосипедах. У них кастор фактически совпадает с углом наклона вилки – чем больше «завалена» вилка относительно вертикали, тем больше кастор. Самый большой кастор демонстрируют выставочные образцы чопперов с очень длинной вилкой и колесом, сильно вынесенным вперед.
2. Каким бывает кастор?
Исходя из геометрической логики, кастор может быть положительным, нулевым и отрицательным. Кастор является положительным, когда ось поворота колеса пересекается с поверхностью дороги по ходу движения впереди пятна контакта колеса с дорогой – иными словами, ось поворота «завалена» назад. Кастор будет нулевым, если ось поворота колеса будет совпадать с вертикалью. Ну а отрицательный кастор создается, если ось поворота колеса «завалена» вперед, и ее пересечение с поверхностью дороги находится позади пятна контакта.
Во всех гражданских автомобилях кастор положительный – именно такой угол обеспечивает пресловутый эффект самовыравнивания колес и стабилизации автомобиля на прямой.
3. На что влияет кастор?
Основная задача кастора – создание эффекта самовыравнивания колес при отпущенном руле и равномерном движении вперед. Этот эффект знаком каждому водителю: при выходе из поворота достаточно приотпустить руль, и он сам будет возвращаться в околонулевое положение. Такая настройка рулевого управления повышает безопасность и стабильность автомобиля при движении по прямой, а также обеспечивает более четкий ноль.
Еще одна роль кастора – изменение развала управляющих колес в поворотах. При положительном касторе развал колес в повороте меняется в отрицательную сторону, что благоприятно сказывается на положении колеса, пятне контакта и, как следствие, управляемости.
Регулировки кастора — Энциклопедия журнала «За рулем»
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.
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.
Понятие кастера для регулировки сход-развала
Кастером называется угол, под которым наклоняется ось поворота колеса по отношению к вертикали.
При проверке сход-развала учитывается влияние данного угла на поворачиваемость при торможении, накате и ускорении. Кастер вызывает эффект прогрессивного наклона колес передней оси в сторону поворота. От величины угла напрямую зависит величина переднего развала, необходимого для обеспечения максимальной площади контакта шины с поверхностью дороги.
На что влияет кастер?
- На стабилизацию автомобиля. Из-за наличия угла наклона возникают боковые силы, стремящиеся вернуть колеса в начальное прямое положение после поворота.
- На изменение развала колес при повороте руля. При увеличении отклонения колес в сторону поворота внешнее колесо приобретает еще больший отрицательный развал, а отрицательный развал внутреннего колеса уменьшается или даже становится положительным, что благоприятно влияет на сцепление управляемых колес в поворотах.
Чем опасно различие кастеров для левого и правого колес?
Если значения кастера для левого и правого колес передней оси отклоняются от допустимых, это приводит к уводу автомобиля в сторону колеса, имеющего меньший показатель кастера.
Узнать больше про регулировку схода-развала и углов кастера
Как углы кастера влияют на поведение автомобиля?
Крутой (малый) угол кастера
- Увеличивает поворачиваемость при накате и торможении на повороте. От степени вертикальности угла зависит резкость захода на поворот.
- Повышает эффективность подвески. Чем ближе к вертикали угол поворота колес, тем надежнее передняя подвеска защищена от излишнего трения при движении по неровной дороге.
- Уменьшает поворачиваемость при ускорении на выходе из поворота. Вертикально ориентированный угол вызывает меньшее изменение развала колес.
- Снижает самоцентрирование колес. Регулируя сход-развал, следует помнить, что вертикальный кастер нестабилен по причине отсутствия силы, заставляющей колеса поддерживать строго прямое направление.
Пологий (большой) угол кастера
- Снижает поворачиваемость при накате и торможении на входе в поворот. Чем больше угол, тем меньше отклоняются колеса.
- Увеличивает поворачиваемость при ускорении на выходе из поворота. Большой наклон угла кастера вызывает более эффективный развал при повороте передних колес. Если сход-развал предусматривает пологий угол кластера, повысится сопротивляемость центробежной силе.
- Увеличивает самоцентрирование колес. При этом увеличивается стабильность на прямых участках.
Что такое «кастер» и для чего он нужен?
Развал и схождение обычно ходят парой и в представлении начинающего автомобилиста, и в понимании отпетого профессионала. Однако в англоязычном изложении в эту компанию часто внедряется некто третий: toe, camber and caster. Что же это за «кастер» такой? И почему автопроизводители вспоминают о нем крайне редко, хотя услышать это иноязычное слово нередко можно из уст людей, увлеченных тюнингом или быстрой ездой.
По-русски этот параметр правильно называется «угол продольного наклона оси поворота колеса». Сразу можно сделать вывод, что на подавляющем большинстве автомобилей «кастер» можно обнаружить и измерить только на передних колесах. Увидеть этот продольный наклон проще всего, если речь идет о классической схеме подвески «мак-ферсон». Если снять одно из передних колес. мы увидим, что амортизатор расположен не строго вертикально, а под определенным углом. Этот угол — и есть тот самый «кастер».
На гоночных машинах кастер заметно больше, чем на серийных: раллийный VW Polo — один из многочисленных примеров. Обратите внимание, как сильно завален амортизатор.
Автопроизводители о нем редко упоминает, так как регулировка этого параметра предусмотрена разве что на гипер-экзотических машинах вроде британских спорткаров, выпускающихся тиражом 10 штук в год. Возня с кастером — удел создателей машин, предназначенных для быстрой езды.
Дело в том, что с увеличением «угла продольного наклона оси поворота колеса» будет усиливаться эффект самовыравнивания — стремление колес встать прямо. А при агрессивных маневрах на высокой скорости этот эффект должен быть ощутимо сильнее, чем на обычной машине. Поэтому при превращении серийной машины в гоночную инженеры часто заменяют стандартные верхние опоры стоек на продвинутые, с возможностью регулировки кастера.
Обычно комплект верхних опор дает возможность регулировать и развал, и кастер.
Регулировка кастера на дорожных машинах лишена смысла. Дело в том, что увеличение угла приводит к ощутимому увеличению усилия на руле и делает реакции машины на руль более резкими, дергаными.
Инженеры давно научились просчитывать компромиссные настройки, когда и эфффект самовыравнивания имеется, и усилие на руле остается приемлемым. Причем точки эти даже на принципиально разных машинах укладываются в весьма узкий диапазон. Поэтому по «углу продольного наклона оси поворота колеса» современные автомобили отличаются не слишком сильно.
Склонность машины быстро выпрямлять траекторию особенно ценится в дрифте — на так называемых перекладках, когда на коротком отрезке идущую в глубоком заносе машину надо резко переложить в столь же глубокий занос, но в противоположную сторону.
P.S. АвтоВести до сих пор не ответили на простой вопрос, интересующий лично вас? Тогда оставьте этот вопрос в комментариях. Но не забудьте перед этим свериться с полным списком материалов этой рубрики.
Что такое кастер в развал-схождении?
29.09.2017Кастер — один из углов установки колес, который может корректироваться при регулировке сход-развала. Он образован вертикальной плоскостью и линией наклона оси поворота колеса. Угол влияет на параметры переднего развала и при правильной установке обеспечивает максимально большую площадь контакта шины с дорожным полотном.
Каким может быть кастер?
Малый. При небольшом значении угла автомобиль становится более поворачиваемым при вхождении в поворот накатом или во время торможения. Эффективность работы подвески увеличивается, причем не только при выполнении поворотов, но и при езде по неровному покрытию.
Большой. Нежелательно, чтобы угол был слишком большим, так как из-за этого автомобиль может терять маневренность, хуже входить в повороты при торможении или движении накатом. Вместе с тем, на выходе из поворота, совмещенном с ускорением, при большом значении угла автомобиль становится более маневренным, эффективность развала увеличивается. Также растет сопротивление центробежной силе (автомобиль не сносит), на прямых участках он движется стабильнее.
Кастер — показатель, который напрямую влияет на то, насколько стабильным является автомобиль в управлении. За счет этого угла при выполнении маневров поворота на колеса действуют боковые силы, которые помогают вернуть их в исходное прямое положение после того, как автомобиль проходит изгиб.
Также этот показатель влияет на развал колес при повороте рулевого колеса. Увеличивая этого угол, можно улучшить сцепление ведущих колес с дорожным покрытием при прохождении поворотов.
При регулировке кастора необходимо помнить, что этот угол должен быть одинаковым для обоих колес. При появлении разницы автомобиль потеряет управление, его начнет уводить в сторону того колеса, которое меньше отклонено от горизонтали в момент поворота.
Регулировка кастера
При выполнении регулировки углов установки колес этот угол измеряется и регулируется далеко не всегда. Многие сервисы ограничиваются регулировкой развала и схождения. Работа с кастером считается более сложной.
Самостоятельно регулировать кастер, изменять его, устанавливать отличные от заводских значения нежелательно. Это может негативно сказаться на маневренности автомобиля, его управляемости при прохождении поворотов, а также при движении по прямой.
Современные стенды развал-схождения позволяют регулировать кастер с высокой точностью и практически без дополнительных затрат времени. Они используют базу данных, в которой для каждой модели и модификации авто указаны оптимальные значения всех углов установки колес. Ось наклона выставляется в соответствии с этой базой, за счет чего автомобиль приобретает оптимальную управляемость.