Автомобілі ЧКТКТ

Рульове керування




ЛЕКЦІЯ  № 33-35 (6 год.) 

 

ТЕМА:  Рульове керування 

МЕТА:  

навчальна: вивчити загальну будову  рульового керування  

розвиваюча:  розширити знаня матеріалу для різних моделей автомобілів

виховна: виховати повагу та розуміння важливості знань вивченого матеріалу  

 

ОБЛАДНАННЯ: схеми, плакати, макети

 

ПЛАН

1 Рульовий механізм, його будова й робота

2 Рульові приводи залежної і незалежної підвісок

3 Рульовий гідропідсилювач

 

ЗМІСТ ЛЕКЦІЇ

 

1 Рульовий механізм, його будова й робота

Рульове керування призначається для зміни напряму руху автомобіля повертанням передніх керованих коліс і складається із рульового механізму і рульового привода. На вантажних і деяких моделях легкових автомобілів в рульовому керуванні застосовують підсилювач, який полегшує керування автомобілем, зменшує поштовхи на рульове колесо і підвищує безпеку руху.

 

 

Рисунок 5.1 – Схема повороту автомобіля

1 – балка; 2, 4 – в

ідповідно правий та лівий поворотний важіль; 3, 6 – відповідно поперечна й повздовжня тяги; 5 – поворотна цапфа.

Рульовий механізм перетворює обертання рульового колеса на поступальне переміщення тяг привода, що повертає керовані колеса. При цьому зусилля, що передається водієм від рульового колеса до коліс, які повертаються, зростає в багато разів. Цього можна досягти збільшенням передаточного числа рульового механізму. Однак передаточне число обмежене частотою обертання рульового колеса. Якщо вибрати передаточне число з кількістю обертів рульового колеса понад 2 – 3, то істотно збільшується час, потрібний на повертання автомобіля, а це недопустиме за умовами руху. Тому передаточне число в рульових механізмах беруть у межах 20 – 30, а для зменшення зусилля на рульовому колесі в рульовий механізм або привід вмонтовують підсилювач.

Обмеження передаточного числа рульового механізму також пов'язане із властивістю оборотності, тобто здатністю передавати зворотне обертання через механізм на рульове колесо. В разі великих передаточних чисел збільшується тертя в зачепленнях механізму, властивість оборотності зникає, й самоповертання керованих коліс  після повернення в прямолінійне положення виявляється неможливим.

Рульовий привод разом із рульовим механізмом передає керуюче зусилля від водія безпосередньо до коліс і забезпечує цим поворот керованих коліс на заданий кут.

 При повороті автомобіля кожне колесо рухається по колу різного радіуса. Щоб колеса при цьому котилися без просковзування, необхідно щоб продовження осей усіх коліс перетиналися в одній точці – в центрі повороту автомобіля. Зовнішнє переднє колесо під час повороту описує дугу більшого радіусу, а внутрішнє – меншого, тому внутрішнє колесо необхідно повертати на більший кут, а зовнішнє – на менший. При однакових кутах повороту коліс внутрішнє колесо мало б котитися з більшим ковзанням.

Таким чином, для зменшення підвищеного зносу шин передніх коліс при поворотах відбувається начебто «неповорот» зовнішнього переднього колеса по відношенню до внутрішнього, що забезпечується конструкцією рульового приводу.  При цьому для забезпечення рівномірного зносу шин розміри «неповоротів» лівого і правого коліс повинні бути приблизно однакові, що забезпечується регулюванням співвідношення кутів  поворотів при перевірці і регулюванню кутів встановлення передніх коліс.

Конструкція рульового керування визначається типом підвіски керованих коліс.

Рульові механізми залежно від типу рульової передачі бувають:

- черв'ячні;

- гвинтові;

- шестеренчасті.

 

У черв'ячному рульовому механізмі ( з передачею типу черв'як – рейка) за ведучу ланку править черв'як, який закріплено на рульовому валу, а ролик встановлено на роликовому підшипнику, на одному валу із сошкою. Щоб у разі

великого кута повороту  черв'яка зачеплення було повним, нарізку черв'яка виконують по дузі кола – глобоїду. Такий черв'як називають глобоїдним.

У гвинтовому рульовому механізмі обертання гвинта, зв'язаного з рульовим валом, передається гайці, яка закінчується рейкою, зачепленою із зубчастим сектором. Сектор встановлено на одному валу із сошкою. Такий рульовий механізм утворений утворений рульовою передачею типу гвинт – гайка – сектор.

У шестеренчастих рульових механізмах рульова передача утворюється циліндричними або конічними шестернями. До них належить також передача типу шестерня – рейка, в якій циліндрична шестерня зв'язана з рульовим валом, а рейка, зачеплена із зубцями шестерні, править за поперечну тягу.

Рейкові передачі й передачі типу черв'як – ролик як такі, що забезпечують порівняно невелике передаточне число, застосовують переважно на легкових автомобілях. Для вантажних автомобілів використовують рульові передачі типу черв'як – сектор і гвинт – гайка – сектор, обладнані або вмонтованими в механізм підсилювачами, винесеними в рульовий привід.

 

 

 

2 Рульові приводи залежної і незалежної підвісок

Конструкції рульового привода різняться розташуванням важелів і тяг, з яких складається рульова трапеція, відносно передньої осі. Якщо рульову трапецію розміщено спереду передньої осі, то така конструкція рульового привода називається передньою рульовою трапецією, а якщо позаду – задньою. На конструктивне виконання і схему рульової трапеції впливає конструкція підвіски передніх коліс.

Коли підвіска залежна, рульовий привід має простішу конструкцію, бо складається з мінімуму деталей. Поперечну рульову тягу в цьому разі виконано суцільною, а сошка хитається в площині, паралельній повздовжній осі автомобіля. Можна зробити привід із сошкою, що хитається в площині, паралельній передньому мосту. В такому разі повздовжньої тяги не буде, а зусилля від сошки передаватиметься на дві поперечні тяги, зв'язані з цапфами коліс.

 

 

 

Рисунок 5.2

 – Схеми рульового керування

а – залежна підвіска; 1 – рульова передача; 2 – рульовий вал; 3 – рульове колесо; 4 – поворотна цапфа; 5 – нижні важелі лівої та правої поворотних цапф;

8 – повздовжня тяга; 9 – сошка рульового приводу;

б – незалежна підв

іска; 1 – сошка; 2 – поворотні важелі; 3,6 – відповідно ліва й права бічні тяги; 4 – основна поперечна тяга; 5 – маятниковий важіль;

Якщо підвіска незалежна, схема рульового приводу конструктивно складніша: з'являються додаткові деталі привода, яких немає в схемі із залежною підвіскою коліс. Змінюється конструкція поперечної рульової тяги. Її роблять розчленованою, з трьох частин: основної поперечної тяги та двох бічних тяг – лівої і правої. Для опори основної тяги слугує маятниковий важіль, який за формою і розмірами відповідає сошці. Бічні поперечні тяги з'єднано з поворотними важелями цапф і з основною поперечною тягою за допомогою шарнірів, які допускають незалежні переміщення коліс у вертикальній площині. Розглянуту схему рульового приводу застосовують переважно на легкових автомобілях.

На передньопривідних автомобілях рульовий привід  складається із рульового колеса , вала і редуктора, розміщеного в картері  і складається із вала – шестерні і зубчатої рейки з прямозубим (на автомобілі ВАЗ – 2109) або косозубим (на інших автомобілях) зачепленням. На автомобілях із класичною схемою компоновки редуктор являє собою розміщену в картері черв'ячну передачу, яка включає глобоїдний червяк і двохгребневий ролик .

 Рульовий привід призначений для передавання зусилля від рульового механізму переднім керованим колесам і повороту їх на різний кут. Він розміщений ззаду від передніх коліс і на передньопривідних автомобілях складається із рульових тяг із шаровими шарнірами і поворотних важелів, приварених до телескопічних стійок передньої підвіски. На автомобілях з класичною схемою компоновки рульовий привід складається із рульової сошки і маятникового важеля, з’єднаних за допомогою рульових тяг з шаровими шарнірами із важелями поворотних стійок. При повороті рульового колеса зусилля від вала колеса передається через редуктор до рульових тяг, які за допомогою поворотних важелів повертають передні колеса на необхідний кут.

Рульовий привід включає в себе складні рульові тяги, які за допомогою шарових шарнірів з’єднані з поворотними важелями  стійок. Довжина рульової тяги змінюється за допомогою трубчастої регулювальної тяги  з внутрішньою різьбою, яка накручується на кінцівки тяги і законтрюється гайками. Зміна довжини рульових тяг дозволяє регулювати сходження коліс.

В головці зовнішньої кінцівки тяги розміщені деталі шарового шарніра, який складається із шарового пальця і пластмасового вкладиша, притиснутих пружиною і закритих з одного боку завальцьованою в кінцівці шайбою, а з другого – гумовим захисним чохлом .

Поворотний важіль  приварений до телескопічної стійки і має отвір, в який вмонтована втулка з конічним отвором для встановлення пальця  шарового шарніра.

Рульове керування автомобіля ЗАЗ – 1102 відрізняється наявністю складного рульового вала. Верхня частина вала, до якої кріпиться рульове колесо, з’єднана з нижньою за допомогою муфти з гумовими втулками. Нижня частина рульового вала має шліцеве з'єднання з валом – шестернею рульового механізму. Вал – шестерня встановлений  у картері редуктора на двох однакових кулькових підшипниках. Опорами рейки рульового механізму з одного боку служать два упора, а з другого – втулка. Упори притискають рейку до шестерні за рахунок пружності пружини. Пружина притискається пробкою із стопорною гайкою і через підп’ятник тисне на упори. Регулювальні прокладки забезпечують регулювання осьового люфту вала – шестерні. Герметизація картера редуктора виконується манжетою і захисними чохлами.

До рейки редуктора болтом кріпиться кронштейн, до якого за допомогою гумовометалевих шарнірів приєднуються рульові тяги.

Рульове керування автомобіля ВАЗ – 2105 має рульовий механізм типу «глобоїдний черв'як – двохгребеневий ролик». Верхній рульовий вал обертається у двох радіально – упорних кулькових підшипниках, зовнішні обойми яких запресовані в трубу кронштейна, прикрученого до панелі кузова. Верхній вал з’єднаний з нижнім через проміжний вал, карданні шарніри 6 якого виконані на голчастих підшипниках і є нерозбірними.

Редуктор  рульового механізму закріплений на лонжероні  кузова. Він являє собою черв'ячну пару, розміщену в картері. Черв'як, напресований на вал, обертається в двох радіально – упорних кулькових підшипниках. Зазори в підшипниках регулюються підбиранням прокладок  товщиною 0,10 і 0,15 мм, які встановлюються між картером і піджимаються кришкою. Ролик, який знаходиться в зачепленні з черв'яком, встановлений на вісь і обертається в двохрядному кульковому підшипнику.

 

Вал рульової сошки обертається в корпусі картера в двох бронзових втулках. Положення вала по осі обертання фіксується регулювальним гвинтом, головка якого із спеціально підбираємою шайбою заведена у паз головки вала. Регулювальний гвинт вкручений у кришку  і застопорений контргайкою. Рульова сошка 1 встановлена на шліцах вала в чітко визначеному положенні завдяки здвоєному шліцу на валу. Виходи валів  і  із картера ущільнені самопіджимними сальниками.

Для мащення деталей редуктора в нього заливається трансмісійне мастило крізь отвір в кришці, і отвір закривається спеціальною пробкою.

Рульовий привід автомобіля ВАЗ – 2105 включає рульову сошку, шарнірно з’єднані з нею середню тягу і ліву бокову тягу , маятниковий важіль і шарнірно з’єднану з ним праву бокову тягу, а також поворотні важелі.

Вісь маятникового важеля обертається у двох втулках, встановлених у кронштейні осі, який прикріплений до правого лонжерону підлоги кузова. Бокові тяги складаються із двох кінцівок, з’єднаних розрізаною регулювальною муфтою з двома хомутами, стягнутих болтами. Хвостовики обох кінцівок мають різьбу правого і лівого напрямків, що дозволяє, обертаючи регулювальну муфту, змінювати довжину бокової тяги і тим самим регулювати сходження коліс.

Для кріплення тяг до важелів і сошки використовується шість однотипних шарових шарнірів, які складаються із шарового пальця, вкладиша  з пружиною і опорною шайбою пружини. Палець своєю шаровою головкою разом із вкладишем вставлений в конусну розточку головки кінцівки тяги, а вкладиш притиснутий пружиною, що автоматично усуває зазор, який виникає по мірі зносу пальця і вкладиша. Від потрапляння вологи і бруду шарнір захищений гумовим чохлом 20 і при справному стані чохлів в процесі експлуатації мащення не потребує.

Поворот коліс автомобіля обмежується регулювальними болтами, в які впираються приливи на маятниковому важелі  (при повороті автомобіля вліво) і на рульовій сошці (при повороті автомобіля вправо).

Розглядаючи будову і конструкцію рульових механізмів, слід звернути увагу на рульові механізми вантажних автомобілів з гідропідсилювачами.

Рульовий механізм з передачею типу гвинт – гайка – рейка з підсилювачем застосовують у рульовому керуванні автомобіля ЗИЛ – 130. Підсилювач Підсилювач рульового керування конструктивно об'єднаний із рульовою передачею в один агрегат і має гідропривід від насоса, що приводиться в дію клиновим пасом від шківа колінчастого валу. Рульову колонку з'єднано з рульовим механізмом через короткий карданний вал, оскільки осі рульового валу і рульового механізму не збігаються. Це зроблено для зменшення габаритних розмірів рульового керування.

Основну частину рульового механізму становить картер, що має форму циліндра. Всередині циліндра поршень – рейку із жорстко закріпленою в ньому гайкою. Гайка має внутрішню різьбу у вигляді півкруглої канавки, куди закладено кульки. За допомогою кульок гайка входить у зачеплення з гвинтом, який в свою чергу, з'єднуються з рульовим валом. У верхній частині картера до нього кріпиться корпус 6 клапана керування гідропідсилювачем.  За керуючий елемент у клапані править золотник. Виконавчим  механізмом гідропідсилювача слугує поршень – рейка, ущільнений у циліндрі картера за допомогою поршневих кілець. Рейку поршня з'єднано різьбою із зубчастим сектором  вала  сошки.

Обертання рульового вала перетворюється передачею рульового механізму на переміщення гайки – поршня по гвинту. При цьому зуб'я рейки повертають сектор і вал із закріпленою на ньому сошкою, завдяки чому повертають керовані колеса.

 

 

3 Рульовий гідропідсилювач

Коли двигун працює, насос гідропідсилювача подає оливу під тиском у гідропідсилювач, внаслідок чого під час повертання підсилювач розвиває додаткове зусилля, що прикладається до рульового привода. Принцип дії підсилювача ґрунтується на використанні тиску оливи на торці поршня – рейки, який створює додаткову силу, що пересуває поршень і полегшує повертання керованих коліс.

Конструкція рульового механізму із вмонтованим гідропідсилювачем дає змогу здійснювати повертання коліс і тоді, коли двигун не працює. Проте в цьому разі водій має прикладати до рульового колеса набагато більше зусилля, яке затрачається на повертання коліс і на витіснення оливи з порожнини гідроциліндра через кульковий клапан.

Насос гідропідсилювача лопатевого типу приводиться в дію від шківа колінчастого валу двигуна клинопасовою передачею через шків, закріплений на валу насоса. Вал обертається на кульковому і роликовому підшипниках у корпусі  насоса. На шліцевому кінці вала закріплено ротор, який уміщено всередині статора. Статор затиснутий між кришкою й корпусом насоса за допомогою болтів. У порожнині статора ротор ущільнюється лопатями, закладеними   в його пази. Всередині кришки насоса вміщено розподільний диск, який своєю торцевою поверхнею  притискається за допомогою пружини перепускного клапана до статора. Всередині перепускного клапана встановлений кульковий запобіжний клапан, притиснути й пружиною до сідла запобіжного клапана. Зверху до корпусу й кришки прикріплено бачок, що має сапун і сітчасті фільтри для оливи.

Як тільки двигун починає працювати, ротор насоса також починає обертатися, й лопаті під дією відцентрових сил і тиску оливи щільно притискаються до криволінійної поверхні статора. Олива з корпусу потрапляє в простір між лопатями й витісняється ними через розподільний диск у порожнину нагнітання й далі до штуцера лінії високого тиску. За один оберт ротора відбувається два цикла всмоктування і нагнітання.

Перепускний клапан сполучений із порожниною нагнітання й штуцером лінії високого тиску й перебуває під різницею тисків оливи, оскільки жиклер знижує тиск перед штуцером. Перепад тисків зростає в разі збільшення кутової швидкості обертання ротора. При досягненні певної подачі перепускний клапан відкривається й починає перепускати частину оливи в порожнину всмоктування, регулюючи тим самим тиск у лінії.

Запобіжний клапан, встановлений у середині перепускного клапана, обмежує максимальний тиск у системі (650 – 700 кПа). Він спрацьовує, коли перепускний клапан з якихось причин не справляється з регулюванням тиску в потрібних межах.

 

Рисунок 5.3 – Будова рульового механізму

1 – картер; 2 – гвинт; 3 – гайка; 4 – кульки; 5 – рульовий вал; 6 – корпус клапана; 7 – золотник; 8 – вал сошки; 9 – зубчастий сектор; 10 – поршень гайка.

 

Рульовий механізм з винесеним гідропідсилювачем застосовують у автомобілях МАЗ – 5335 ,  Особливість цього типу рульового керування  полягає у введенні до схеми приводу гідропідсилювача, виконаного у вигляді гідроциліндра, що діє водночас на сошку і повздовжню рульову тягу. Для цього гідропідсилювач 1 штоком шарнірно закріплено на кронштейні рами, а циліндр також через шарніри з'єднано із сошкою  й повздовжньою рульовою тягою. Решта елементів рульового керування такі самі, як і на загальній схемі керування.

 

 

Рисунок 5.4 – Будова гідро підсилювача винесеного типу:

1 – гідроциліндр; 2 – шток; 3 – нагнітальний трубопровід; 4 – поршень;

5 – пробка; 6 – корпус кульових шарнірів; 7 – регулювальна гайка; 8 – штовхач;

9 – кульовий палець повздовжньої тяги; 10 – кульовий  палець рульової сошки;

11 – зливальний трубопровід; 12 – кришка; 13 – корпус розподільника;

14 – кришка гідроциліндра; 15 – золотник; 16 – стакан.

 

Схему роботи гідро підсилювача легкового автомобіля показано на рисунку 5

 

 

 

Рисунок 5.5 – Сема роботи гідропідсилювача

 

УЗАГАЛЬНЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ:

 

 ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ:

1 Вивчити й конспектувати необхідний матеріал з    [7] c.301-314, [9] c.231-242

 

ВИКЛАДАЧ – Колот П.Д.



Создан 28 мар 2016



  Комментарии       
Имя или Email


При указании email на него будут отправляться ответы
Как имя будет использована первая часть email до @
Сам email нигде не отображается!
Зарегистрируйтесь, чтобы писать под своим ником