Оптический стенд для регулировки углов установки колес

Мне давно хотелось сделать свой стенд развал-схождения. Как-то увидев лазерную указку, нашлось подходящее решение.

Схема его представлена на рис.1. (Она близка к используемой в оптических стендах на СТО). Чтобы "оживить" схему, нужен ровный, более или менее горизонтальный пол в гараже, а также несколько приспособлений.

Первое-экран с излучателем (рис.2). Его крепят на подставке или на стене гаража. В последнем случае надо предусмотреть регулировку положения лазерной указки, закрепив ее, например, на гибком (рис.2,б). Расстояние от левого и правого экрана до отражателей может быть разным, что учитывается при вычислениях. Чем больше расстояние, тем крупнее будут измеряемые величины на экране, а следовательно, точность.

Вместо миниатюрных штатных элементов питания указки дешевле использовать внешний источник постоянного тока напряжением 4,5В (например, батарейки для карманного фонаря). Второе приспособление (рис.3) устанавливаем на колесо - это зеркало, отражающее луч указки.

Болты крепления 1 (рис.4) можно изготовить из стандартных колесных, ввернув в их головки шпильки.

Еще одно приспособление - центрирующие экраны 2 (рис.5).

Разумеется, конструкцию всех элементов можно усовершенствовать, сделать их более удобными. Все зависит от возможностей изготовления и частоты использования.

Прежде чем приниматься за работу, полезно подковаться в теории.

Горизонтальность опорных площадок достаточна в разумных пределах, лишь бы нагрузка не перераспределилась заметно с одного колеса на другое. Чтобы передние колеса при контроле углов легко поворачивались я ставлю каждое на две металлические пластины, между которыми заложена смазка.

Порядок работы таков.

Устанавливаем экраны на выбранном расстоянии от опорных площадок. Поверхности экранов должны быть параллельны продольно-вертикальной плоскости автомобиля, горизонтальная средняя линия на экране - параллельна горизонтальной плоскости. В противном случае в измеренных величинах углов появятся ошибки (особенно угла продольного наклона оси поворота, так как его показания снимаются с края экрана).

При стационарной установке (на стене, например) на экран можно нанести поля допустимых отклонений луча, соответствующие измеряемым углам: по ним вы быстрее и легче сориентируетесь, не прибегая к повторным измерениям.

Ставим центрирующие экраны на центры опорных площадок (см.рис.5).

Включаем излучатели-указки и поочередно регулируем лучи так, чтобы каждый из них проходил через отверстия в центрирующих экранах и падал на противоположный экран с излучателем.

Устанавливаем автомобиль передними колесами на опорные площадки и закрепляем отражатели, поочередно меняя штатные болты крепления диска на специальные.

Измеряем расстояние l от поверхностей зеркал отражателей до центров экрана.

Поднимаем одно из передних колес и включаем излучатель.

Прокручиваем колесо: на экране отраженный луч описывает окружность. Устанавливаем луч в верхней точке окружности. Отпускаем немного переднюю регулировочную гайку верхнего по положению болта и притягиваем пластину с зеркалом задней регулировочной гайкой. Повторяем эту операцию до тех пор, пока луч при вращении колеса не "замрет" в точке. Значит, поверхность зеркала параллельна плоскости вращения колес.

Опускаем колесо с отрегулированным отражателем, поднимаем другое колесо и так же регулируем отражатель на нем.

Прожимаем подвеску, нажав несколько раз не переднюю часть автомобиля, прокатываем его немного вперед-назад и вновь устанавливаем на опорные площадки.

Измеряем угол развала β, для чего поворачиваем колесо рулем так, чтобы луч падал на вертикальную среднюю линию или рядом. Отклонение луча от этой линии соответствует углу развала колес. Развал положительный, если луч отразился ниже горизонтальной средней линии, и отрицательный, если выше. Величину угла вычисляйте по формуле:

sinβ = a/2l, где a-отклонение луча от горизонтальной средней линии,

l – расстояние от поверхности отражателя до экрана, 

2 – коэффициент два угла – падения и отражения. 

ВАЗ-2101…-07 угол без нагрузки - 0˚5 ́ ±20 ́ , что для величины l = 1 м соответствует отклонению на экране: 

a = 2∙0,00145∙1000 = 2,9±11,6 мм.

Для контроля схождения колес (Сx) устанавливаем их так, чтобы на одном из экранов луч падал на вертикальную среднюю линию, а на втором экране измеряем отклонение (b) от нее. Поскольку величину схождения в руководствах по эксплуатации указывают как разность расстояний между передними и задними краями дисков передних колес, вычисляем отклонение по формуле: 

b = 2Cxl/D, гдеb - отклонение луча от вертикальной средней линии 

Сx – схождение, 

l – расстояние от поверхности отражателя до экрана, 

D– диаметр диска колеса (для ВАЗ-2101…-07 – 360 мм), 

2 – коэффициент два угла – падения и отражения. 

Например, при l = 1 м схождение в допуске (2-5 мм), если отклонение лежит в пределах 11-27,8 мм.

Схождение регулируем изменением длины обеих рулевых тяг, стараясь сохранить их примерное равенство.

Теперь определим угол продольного наклона оси поворота α – кастер. Поворачиваем колесо так, чтобы луч оказался на левой или правой границе экрана. Измеряем отклонение от горизонтальной средней линии. То же проделываем, повернув колесо в противоположную сторону (луч на другой границе экрана). Если отклонения оказались по одну сторону от средней линии, из большего нужно вычесть меньшее, если по разные стороны, их нужно сложить.

Угол вычисляется по формуле:

tgα = C/S, где C – сумма или разность отклонений,

S – ширина экрана (400 мм). 

ВАЗ-2101…-07 угол без нагрузки - 3˚30́ ±30́ , соответствует величине 

C = 24,4±3,5 мм.

При регулировке помните, углы продольного наклона оси поворота у обоих колес должны быть равными.

Эффективность стенда проверена измерениями на заводских стендах, показания идентичны.