Рулевое управление_учебное пособие. Учебное пособие для студентов факультета механизации сельского хозяйства (направление Агроинженерия 35. 03. 06) Ставрополь 2018
 Скачать 1.54 Mb.
|
|
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВО Ставропольский государственный аграрный университет А. К. Кобозев, И.И. Швецов, В.С. Койчев, И.И. Газизов РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В АПК Учебное пособие для студентов факультета механизации сельского хозяйства (направление «Агроинженерия» 35.03.06) СТАВРОПОЛЬ 2018 2 УДК 629.3(075) ББК 39.33/.34я73 Р858 Пособие по рулевым управлениям тракторов и автомобилей, используе- мых в АПК, разработали сотрудники кафедры «Машины и технологии АПК» Ставропольского государственного аграрного университета профессором Ко- бозев А.К., доценты Швецов И.И., Койчев В.С., ст. преподаватель Газизов И.И. и рекомендовано к изданию методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства (протокол № 3 от 22.10.2018 г.). Авторский коллектив: профессор А.К. Кобозев, доценты Швецов И.И., Койчев В.С., ст. преподаватель Газизов И.И. Рецензенты: д-р с.-х. наук, старший научный сотрудник СНИИСХ Ю.А. Кузыченко канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВО «Ставропольский ГПУ» А.А. Кожухов Рулевое управление тракторов и автомобилей, используемых в АПК: учебное пособие / А.К. Кобозев, И.И. Швецов, В.С. Койчев, И.И. Газизов ; Ставропольский государственный аграрный университет. Ставрополь, 2018. – 62 с. РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В АПК В учебном пособии приводятся принципиальные и условные гидравли- ческие схемы рулевых управлений современных и перспективных сельскохо- зяйственных тракторов и автомобилей с их описанием. Пособие предназначено для студентов факультета механизации с.х. оч- ного и заочного форм обучения направления «Агроинженерия» 35.03.06 при изучении конструкций тракторов и автомобилей. Могут быть использованы для инженерно-технических работников агропромышленного комплекса. Рис. 15. ФГБОУ ВО Ставропольский государственный аграрный университет, 2018 3 С О Д Е Р Ж А Н И Е ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................... 3 1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ РУЛЕВЫХ УПРАВЛЕНЙ............. 4 2. РУЛЕВЫЕ УПРАВЛЕНИЯ ТРАКТОРОВ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ И ГИДРОУСИЛИТЕЛЕМ.......................................................... 9 2.1. Тракторы МТЗ-80/82..........................................................................9 2.2. Тракторы ЮМЗ-6Л/М .......................................................................15 2.3. Тракторы Т-40М/АМ.........................................................................18 2.4. Трактор Т-150К ................................................................................23 2.5. Трактор К-701...................................................................................27 3. ОБЪЕМНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РУЛЕВЫЕ УПРАВЛЕНИЯ ТРАКТОРОВ................................................................................................. 31 3.1. Тракторы МТЗ-100/102....................................................................32 3.2. Трактор К-701М................................................................................35 3.3. Трактор Т-16М..................................................................................41 4. РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ АВТОМОБИЛЕЙ.......................................... 45 4.1. Автомобили ЗИЛ-130, -4331 ...........................................................45 4.2. Автомобиль МАЗ-5335 ....................................................................50 4.3. Автомобиль КамАЗ-5320 ................................................................54 4.4. Автомобиль ГАЗ-66 .........................................................................60 4.5. Автомобили УРАЛ-375Д, -4320 ......................................................65 5. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ РУЛЕВЫХ МЕХАНИЗМОМ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ УСИЛИТЕЛЕМ ........................... 66 Л И Т Е Р А Т У Р А...................................................................................... 71 ВВЕДЕНИЕ Качество работы и безопасность движения колесных тракто- ров и автомобилей во многом зависят от работоспособности их составных частей, в том числе и рулевого управления. В настоя- щее время рулевые управления большинства с.-х тракторов и ав- томобилей снабжены усилителями, которые являются не только средством облегчения управления, но и инструментом улучшения 4 ряда эксплуатационных характеристик машин. Обеспечение таких эксплуатационных свойств машин как управляемость, устойчи- вость, маневренность, безопасность, эргономичность во многом определяет эффективность использования тракторов и автомо- билей в сельском хозяйстве. Изучение конструкций рулевых управлений выпускаемых и перспективных моделей машин сопровождается определенными трудностями. Для более доступного и качественного изучения ма- териала в методических указаниях рассматриваются принципи- альные схемы устройства и принцип действия гидравлических ру- левых управлений тракторов и автомобилей, что облегчает про- цесс обучения при рассмотрении учебных плакатов и реальных объектов. 1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ РУЛЕВЫХ УПРАВЛЕНЙ Рулевое управление предназначено для изменения и под- держания направления движения трактора и автомобиля по тре- буемой траектории. Рулевое управление колесных машин должно обеспечивать: полную реализацию эксплуатационных свойств машин, заложенных в конструкцию; эффективное длительное движение в определенных условиях с минимальной утомляемо- стью водителя (легкость, удобство, минимальное усилие на руле- вом колесе и его угол поворота); заданный уровень показателей эксплуатационных свойств (управляемость, устойчивость движе- ния, маневренность); безопасность движения. Известны следующие способы управления колесными маши- нами: кинематический, динамический и комбинированный. Кине- матический способ управления связан с изменением взаимного положения колес, опор, осей и сочлененных звеньев. Динамиче- ский или силовой способ управления заключается в регулирова- нии величины и направления угловых скоростей колес при посто- 5 янном их взаимном расположении. Комбинированный способ управления - это воздействие на управляемые колеса и сочле- ненные звенья совместно с действием тормозных механизмов или специальных механизмов поворота. Наибольшее распространение получил кинематический спо- соб поворота. Основное условие поворота – качение направляю- щих колес без бокового скольжения. Кинематический способ по- ворота может быть реализован различными схемами рулевого управления сводящими к повороту: а) передних колес или осей относительно переднего моста (универсально-пропашные тракторы 4 4, 4 2, 3 2, все легко- вые и грузовые автомобили); б) передних и задних колес и осей (все колеса управляемые) относительно их мостов (тракторы 4 4 и автомобили высокой проходимости); в) сочлененных звеньев (полурам), образующих несущую систему машины, совместно с колесами относительно соединяю- щего их вертикального шарнира (тракторы 4 4 и автомобили специального назначения). Рулевое управление тракторов и автомобилей состоит из ру- левого механизма (с рулевым колесом и валом) и рулевого при- вода. Рулевое управление может оснащаться сервомеханизмами (усилителями руля). Рулевой механизм преобразует вращательное движение ру- левого колеса в ограниченный поворот рулевой сошки. Переда- точное число рулевого механизма выбирают с таким расчетом, чтобы отклонение управляемых колес от нейтрального положения на максимальный угол 35...40° происходило за 1,2...2,0 оборота рулевого колеса в каждую сторону. Чем больше передаточное число, тем меньше требуется окружное усилие для поворота, меньше угол отклонения управляемых колес за один оборот руле- вого колеса и больше время поворота. Последнее существенно влияет на безопасность дорожного движения. 6 Рулевой механизм должен обладать высокой износостойко- стью зацепления в средней зоне и иметь повышенный зазор в за- цеплении в периферийных зонах для возможности регулировки механизма и исключения его заклинивания. Рулевой механизм без усилителя должен эффективно гасить колебания, вибрацию от толчков и ударов, передаваемых от колес на рулевое колесо. При наличии усилителя роль рулевого механизма, как гасителя вибра- ции и колебаний, снижается. Рулевые механизмы классифицируются по ряду признаков. По типу рулевой передачи: а) червячные – с червячным колесом; – с зубчатым сектором (в том числе и боковым); – с роликом; – с цилиндрическим и гло- боидальным червяками; б) винтовые с парами скольжения и качения, включающими в себя гайку, кривошип или рычаг с передающими звеньями; в) шестеренчатые с подвижными (планетарные) и с непод- вижными осями валов, реечные и редукторные; г) комбинированные, содержащие несколько типов передач: винт-шариковая гайка-рейка- шестерня (сектор); червяк-шестерня- шестерня-рейка; винт-гайка-рейка-шестерня; винт-гайка-шатун- кривошип; шестеренчатый редуктор в сочетании с передачей винт-шариковая гайка-рейка-шестерня и т. п. По способу обеспечения пассивной безопасности: а) с безопасным рулевым колесом (деформирующим ободом, предохранительной накладкой и т. п.); б) с безопасным перемещением рулевого колеса и вала (за счет гибкости рулевого вала, его расчленения, наличия шарнир- ных сочленений и т. п.); в) с энергопоглащающими устройствами механического и гидравлического типов на рулевых валах, колесах и кронштейнах (резиновые или гидравлические амортизаторы, демпферы трения, деформирующиеся сильфоны и т. п.). 7 Рулевой привод включает в себя элементы рулевого управ- ления, обеспечивающие кинематическую связь управляемых ко- лес между собой и с управляющим устройством. Рулевой привод должен иметь рациональные, с точки зрения управляемости, ус- тойчивости движения и маневренности, кинематические связи между управляемые колесами. Рулевые приводы классифицируются по нескольким призна- кам: а) типу используемых механизмов – механические, гидравли- ческие, гидромеханические, электромеханические; б) по типу конструкции и компоновке рулевой трапеции – с передним и задним расположением трапеции, с цельными и рас- члененными (для машин с независимой подвеской) поперечными тягами; в) по выполняемой функции – с командным и силовым при- водом. Исключение из рулевого привода функции силового воздействия на управляемые колеса позволяет значительно облегчить привод, повысить его надежность и точность. Механический привод получил наибольшее распространение в рулевых управлениях с.-х. тракторов и автомобилей. Хотя в со- временных конструкциях тракторов наиболее перспективным яв- ляется использование рулевого управления с гидромеханическим и гидравлическим приводами. В механических приводах широкое распространение получа- ют гидравлические усилители, которые предназначены для соз- дания дополнительного усилия с целью облегчения управления машиной. Гидроусилители рулевого механизма – статические, ре- версивные гидроприводы следящего действия. Следящее дейст- вие гидроусилителя рулевого механизма – это пропорциональ- ность угла поворота управляемых колес рулевым приводом углу поворота рулевого колеса водителем. Чувствительность гидро- усилителя считают достаточной, если окружное усилие на руле- вом колесе, необходимое для включения гидроусилителя, не пре- 8 вышает 20 ...30 Н, а холостой поворот рулевого колеса – 3...4°. Эффективность гидроусилителя характеризуют коэффициентом усиления, который определяется как отношение окружных усилий на рулевом колесе при повороте машины с выключенным и вклю- ченным гидроусилителем в одинаковых условиях. В тракторных гидроусилителях коэффициент усиления достигает 6, автомо- бильных – 15. К рулевым усилителям предъявляют следующие требования: а) снижение энергетических затрат водителя до допустимой величины при маневрировании с низкими скоростями или поворо- те управляемых колес на месте на поверхностях с высокими сцеп- ными свойствами; б) обеспечение оптимальных по энергетическим условиям нагрузочных и скоростных характеристик рулевого управления при движении со средними и высокими скоростями, т. е. таких усилий на рулевом колесе, которые обеспечивали бы «чувство дороги»; в) сохранение стабилизации колес, эффективное гашение толчков и ударов со стороны дороги, исключение возможных ав- токолебаний управляемых колес. Желательно использовать усилители для принудительного возвращения управляемых колес в положение прямолинейного движения при освобождении рулевого колеса. Гидравлические усилители разнообразны по конструкции, их различают по целевому использованию насоса, расположению аг- регатов и возможности применения механического привода в ка- честве дублерного. По целевому использованию насоса усилители делятся на: а) автономного действия – насос питает только гидравличе- скую систему усилителя (МТЗ-80/82, Т-150К, К-701, ЗИЛ-130/131, ГАЗ-66 и др.); б) совмещенного действия – насос питает не только усили- тель руля, но и другие потребители (Т-40М/АМ – гидроусилитель и навесная система). 9 В зависимости от размещения основных элементов усилите- ля – гидроцилиндра, распределителя и рулевого механизма вы- деляют четыре компоновочные схемы: а) интегрального (встроенного) типа – силовой цилиндр, ру- левой механизм и распределитель выполнены в едином блоке (МТЗ-80/82, КамАЗ-5320, ЗИЛ-130/131); б) полуинтегрального (полувстроенного) типа – рулевой ме- ханизм и распределитель представляют собой единый блок, а си- ловой цилиндр – автономный узел, устанавливаемый в приводе управляемых колес (Т-150К, К-701); в) объединенный – силовой цилиндр и распределитель – единый блок, а рулевой механизм – автономный узел (МАЗ-5335); г) раздельный - гидроцилиндр, распределитель и рулевой механизм представляют собой самостоятельные узлы (ГАЗ-66). По применению механического привода в качестве дублерно- го различают схемы, позволяющие использовать механический привод при неработающем двигателе или отказе усилителя (трак- торы и автомобили с передними управляемыми колесами) и ис- ключающие такую возможность (К-701, Т-150К). По виду движения золотника (поступательное или враща- тельное) выделяют осевые и роторные распределители. 2. РУЛЕВЫЕ УПРАВЛЕНИЯ ТРАКТОРОВ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ И ГИДРОУСИЛИТЕЛЕМ 2.1. Тракторы МТЗ-80/82 Рулевое управление тракторов МТЗ-80/82 (рис. 1) имеет ме- ханический рулевой привод с гидравлическим усилителем. Руле- вой механизм, распределитель, гидроцилиндр и датчик автомати- ческой блокировки дифференциала составляют общий узел. Рулевой привод выполнен в виде рулевой трапеции, состоя- щей из двух сочлененных поперечных рулевых тяг 19, сошки 20, 10 поворотных рычагов и поворотного вала рулевого механизма. Ос- нованием трапеции управления служит балка переднего моста. Рисунок 1 – Схема гидроусилителя рулевого управления тракторов МТЗ-80/82: а) принципиальная; б) условная: 1 – дифференциал; 2 – муфта блокировки дифференциала; 3 – золотник АБД; 4 – золотник крана управления; 5 – дроссель; 6 – силовой цилиндр; 7 – корпус усилителя; 8 – фильтр; 9 – редукционный клапан; 10 – масляный бак; 11 – насос; 12 – реактивный плунжер; 13 – центрирующая пружина; 14 – предохранительный клапан; 15 – золотник; 16 – рейка; 17 – сектор; 18 – червяк; 19 – поперечная рулевая тяга; 20 – рулевая сошка; А, Б – полости силового цилиндра; В – средняя нагнетательная выточка; Г, Д – крайние сливные каналы 12 Рулевой механизм представляет собой пару червяк 18 – сектор 17 с гидроусилителем. Вторая часть сектора 17 находится в зацеп- лении с рейкой 16, которая соединена со штоком поршня силового цилиндра 6. Обоймы подшипников червяка установлены в корпусе с некоторым зазором, что позволяет ему с прикрепленным к нему зо- лотников 15 гидроусилителя перемещаться вдоль своей оси. Для исключения совместного вращения золотника 15 с червяком 18 впе- реди и сзади золотника установлены упорные подшипники, которые прижимаются к золотнику гайкой. Гидроусилитель, позволяющий уменьшить усилие на рулевом колесе до 30...50 Н независимо от условий работы, имеет отдель- ную гидравлическую систему, состоящую из масляного резервуара 10 с фильтром 8, шестеренчатого масляного насоса 11, золотника 15, распределителя, силового цилиндра 6 с поршнем двухсторонне- го действия, шток-рейка которого воздействует на двойной сектор 17. В эту же систему входит датчик автоматической блокировки дифференциала заднего моста. Действием гидроусилителя управ- ляет золотник распределителя, размещенный в корпусе 7. При прямолинейном движении трактора золотник занимает нейтральное положение, фиксируемое тремя парами плунжеров 12, поджатых пружинами 13. Центрирующее действие плунжеров 12 по- зволяет удерживать внутренние обоймы упорных подшипников на одном уровне с торцами корпуса 7 гидроусилителя и крышки. Масло от насоса 11 поступает к центральному пояску золотника 15 и, про- ходя через зазор между его пояском и выточкой В, подходит к слив- ным каналам Г и Д, а затем, через редукционный клапан 9 и фильтр 8 сливается в бак 10 гидросистемы. При вращении рулевого колеса вправо одновременно повора- чивается и червяк 18. При этом от сопротивления колес повороту на червяк действует осевое усилие, которое при достижении опреде- ленного значения, превышающего осевое усилие пружин 13, пере- местит червяк вместе с золотником 15 вперед. Перемещаясь, зо- 13 лотник 15 средним буртом закрывает проход масла от насоса в сливную выточку Г, а крайним буртом - выход масла из полости В сливного цилиндра 6 в нижнюю сливную выточку Д корпуса 7. В этот момент противоположный крайний бурт золотника увеличивает про- ходное сечение для слива масла из полости А цилиндра 6. Масло из средней нагнетательной выточки В по сверлению в корпусе и трубопроводу поступает в полость Б цилиндра и своим давлением перемещает поршень вперед, передавая движение че- рез шток и рейку 16 сектору 17. Сектор вращает вертикальный вал, сошку 20 и через трапецию управления поворачивает колеса впра- во. При повороте трактора влево червяк вместе с золотником пере- местится назад, и бурты золотника станут в такое положение, когда масло от насоса, пройдя распределитель, поступает в полость |