Рулевое управление_учебное пособие. Учебное пособие для студентов факультета механизации сельского хозяйства (направление Агроинженерия 35. 03. 06) Ставрополь 2018
 Скачать 1.54 Mb.
|
|
А цилиндра, воздействуя на поршень, а из полости Б масло вытесня- ется на слив в бак. Поворот направляющих колес трактора будет продолжаться до тех пор, пока водитель вращает рулевое колесо. Причем скорость поворота передних колес пропорциональна скорости вращения ру- левого колеса. Как только вращение рулевого колеса прекратится, золотник под действием пружин плунжеров и силы, действующей на зубья червяка со стороны сектора цилиндра, за счет продолжаю- щейся подачи масла в одну из его полостей, возвратится в ней- тральное положение. Давление в рабочей полости цилиндра возрастает с повыше- нием сопротивления поворота колес. При этом увеличивается и давление на реактивные плунжеры, которые стремятся вернуть чер- вяк и золотник в нейтральное положение и пропорционально воз- растает сопротивление повороту рулевого колеса. Это увеличение сопротивления повороту рулевого колеса с увеличением усилия по- ворота колес создает «чувство дороги» у водителя, что способст- вует лучшему его ориентированию в дорожных условиях. 14 Если сопротивление повороту направляемых колес незначи- тельно, то поворот осуществляется практически без участия гид- равлической системы. В этом случае осевая сила на червяке, возни- кающая при повороте трактора, меньше усилия предварительного сжатия центрирующих пружин 13 и плунжеров 12. При этом пружины не сжимаются, червяк вместе с золотником в осевом направлении не перемещается, а масло в распределителе переливается из на- гнетательной полости в сливную, не действуя на поршень цилинд- ра. Нормальное давление жидкости в системе составляет 2...4 МПа. Если давление будет выше (при больших сопротивлениях по- вороту), то срабатывает предохранительный клапан 14 и жидкость, минуя цилиндр, поступает в бак на слив. Предохранительный кла- пан регулируется на давление 8...9 МПа. Датчик автоматической блокировки дифференциала (АБД) управляет действием исполнительного механизма муфты блокиров- ки 2 дифференциала 1. Когда маховичек золотника 4 установлен в положение «Вкл.», то при движении трактора по прямой масло сжи- мает диски муфты 2 – дифференциал блокируется. Когда управ- ляемые колеса повернутся на угол более 8°, то напорная магистраль и полость диафрагмы сообщаются со сливной магистралью и дифференциал будет разблокирован. В положении золотника «Выкл.» – дифференциал будет разблокирован, а в положении «Принудительная блокировка» – дифференциал будет разблокирован независимо от положения управляемых колес. Редукционный клапан 9 не регулируется и поддерживает дав- ление масла в системе автоблокировки в пределах 0,7...0,9 МПа. положение рулевого колеса привода можно изменять по углу накло- на и по высоте, а также оно может откидываться вперед для удоб- ства выхода тракториста из кабины и входа в нее. 15 2.2. Тракторы ЮМЗ-6Л/М Рулевой механизм тракторов ЮМЗ-6Л/М (рис. 2) монтируется в корпусе, который установлен с правой стороны корпуса сцепления. Масляный насос шестеренчатого типа прикреплен с правой стороны двигателя на крышке распределительных шестерен и приводится в действие от шестерни распределительного вала через промежуточ- ную шестерню. Распределитель золотникового типа, расположенный на пути потока масла от насоса в силовой цилиндр двустороннего действия, управляет работой цилиндра. С обеих сторон золотника 12 находят- ся шайбы, в которые под давлением пружин упираются плунжеры 11. Плунжеры с помощью пружин и шайб удерживают золотник в нейтральном (среднем) положении, когда водитель не поворачивает рулевое колесо, и трактор движется в определенном направлении. При этом золотник 12 соединяет нагнетательную магистраль со сливной, и масло, подаваемое насосом 10, сливается в бак 7 по сливной магистрали, не поступая в силовой цилиндр 1. При повороте рулевого колеса поворачивается и червяк 4, ко- торый упирается в зубья двойного сектора 3, смещается в осевом направлении вместе с золотником, и нагнетательная магистраль насоса соединяется с одной из полостей силового цилиндра. Масло, нагнетаемое насосом в эту полость цилиндра, перемещает пор- шень, а вместе с ним и шток с рейкой, поворачивая с помощью сек- тора вертикальный рулевой вал, который через тяги и рычаги со- единен с направляющими колесами. При этом другая полость ци- линдра через золотник соединяется со сливной магистралью и мас- ло из этой полости вытесняется поршнем в бак. Если прекратить вращение рулевого колеса, то масло, про- должая поступать в нагнетательную полость силового цилиндра, продолжает перемещать поршень и через рейку 2 и сектор 3 смещает червяк 4, а следовательно, и золотник 12 в нейтральное положение. Подпружиненные реактивные плунжеры 11 распределителя, способствуя возвращению золотника в нейтральное положение, удерживает его в этом положении. Работа усилителя заканчивается и трактор движется в выбранном направлении. 16 Усилие водителя, прикладываемое к рулевому колесу, исполь- зуется только для перемещения золотника, т.е. для включения уси- лителя. Повышенное сопротивление повороту управляемых колес сопровождается повышением давления в нагнетательной магистра- ли, которое, воздействуя на реактивные плунжеры, создает у води- теля «чувство дороги». 17 Рисунок 2 – Схема гидравлического усилителя рулевого управления тракторов ЮМЗ-6Л/М: а) принципи- альная; б) условная: 1 – силовой цилиндр; 2 – рейка; 3 – сектор; 4 – червяк; 5 – дренажная гидролиния; 6 – фильтр масляного бака; 7 – масляный бак; 8 – рулевая тяга; 9 – рулевая сошка; 10 – масляный насос; 11 – реактивный плунжер распределителя; 12 – золотник распределителя; 13 – предохранительный клапан 18 Если гидроусилитель неисправен, поворот трактора рулевым колесом возможен, однако сопровождается повышенным сопро- тивлением рулевого колеса. Наличие предохранительного клапана 13, отрегулированного на давление 7,5...8,0 МПа, предотвращает аварийное повышение давления в системе. 2.3. Тракторы Т-40М/АМ Гидравлический усилитель тракторов Т-40М/АМ (рис. 3, 4) облегчает поворот трактора за счет снижения необходимого уси- лия на рулевом колесе. Работает усилитель следующим образом. Когда рулевое колесо неподвижно и нагрузки от управляемых ко- лес не передаются через сектор 6 на поршень-рейку 2, вся систе- ма находится в нейтральном положении. Подаваемое насосом 18 масло делится клапаном 16 на два потока: один – направляется к распределителю 11 гидронавесной системы, второй – гидроуси- лителю 5 рулевого управления. При малой частоте вращения вала двигателя практически все масло подается через дроссельное отверстие золотника 17. При возвращении частоты вращения вала двигателя, а следовательно, и производительности насоса золотник 17 перемещается вверх. При этом открывается отверстие к распределителю 11, через который направляется большая часть масла. Таким образом клапан 16 автоматически обеспечивает подачу постоянного количества масла (10...12 л/мин) в гидравлический усилитель для различных скоростных режимов работы двигателя. Золотник 13 пружинами 12 и 15 устанавливается в среднее положение, и поступающее от насоса 18 масло через клапан по- тока 16 равномерно распределяется по обе стороны через отвер- стия В и Г и попадает в полости А и Б гидроусилителя. Поршень- рейка 2 находится в среднем положении относительно правой 7 и левой 3 гаек. Благодаря образующимся при этом зазорам между торцами гаек и поршнем масло свободно сливается из обеих по- лостей через каналы Д и Е в бак гидросистемы 19, проходя через фильтр 1. 19 Рисунок 3 – Принципиальная схема рулевого управления тракторов Т-40М/АМ: 1 – фильтр; 2 – поршень–рейка; 3, 7 – гайки; 4 – винт; 5 – корпус усилителя; 6 – сектор; 8 – стакан–поршень; 9, 12, 15, 20 – пружины; 10 – гидравлический цилиндр; 11 – распределитель гидравлической системы; 13 – золотник; 14 – предохранительный клапан; 16 –клапан деления потока; 17 – золотник клапана; 17 – золотник клапана; 18 – насос; 19 – 20 гидравлический бак; 21 – пружинная щайба; А, Б – полости гидроусилителя; В, Г, Д, Е – каналы поршня 21 При повороте рулевого колеса, например влево, поворачива- ется и винт 4 гидроусилителя. Гайки 3, 7, связанные с поршнем штифтами, не вращаются, а перемещаются вдоль винта. Левая гайка 3 перемещается к поршню 2 и перекрывает в нем сливное отверстие Д, правая гайка 7 отходит от поршня. Вследствие по- вышения давления масла в полости А и усилия более сжатой пру- жины 15, золотник 13 переместится вправо и перекроет отверстие Г подача масла в полость Б. Масло будет поступать через отвер- стие В только в полость А и создавшийся в полостях А и В пере- пад давлений переместит поршень 2 вправо. При этом вытесняе- мое из полости Б масло через канал Е будет сливаться в корпус гидроусилителя, а затем в бак 19 гидросистемы. 22 Рисунок 4 – Условная схема рулевого управления тракторов Т- 40М/АМ (обозначения см. рис. 3) Перемещение поршня происходит до тех пор, пока водитель вращает рулевое колесо и тем самым прижимает гайку 3 к торцу поршня, перекрывая сливной канал Д со стороны полости А. При прекращении поворота рулевого колеса винт не вращается, пор- шень 2 под давлением масла и усилия пружинной шайбы 21, ус- танавливается в среднее положение относительно гаек. Золотник 13 открывает канал Г и масло сливается в корпус усилителя, а за- тем в бак 19. При повороте рулевого колеса вправо механизм работает аналогично. Срабатывание гидроусилителя происходит не только при по- вороте рулевого колеса, но и при езде по неровной дороге, когда от толчков колеса стремятся повернуть сектор и сдвинеть пор- шень в ту или другую сторону. Поскольку гайки неподвижны, сме- щение поршня, например вправо, вызывает перекрытие сливных каналов правой стороны, и масло, находящееся в этой полости воспринимает на себя толчки. Благодаря наличию пружинных шайб 21 некоторая незначи- тельная часть нагрузки передается на рулевое колесо, что позво- ляет водителю сохранить «чувство дороги» и более точно управ- лять трактором. Для улучшения «чувства дороги» дополнительно может ус- танавливаться механизм сопротивления повороту - имитатор. При повороте рулевого колеса поворачивается винт 4 и стакан- поршень 8, который прижимается к корпусу пружиной 9 и давле- нием масла. Возникающая сила трения (сопротивление повороту 23 винта 4) передается рулевому колесу, и водитель «чувствует руль-дорогу». Чем больше сопротивление колес повороту, тем больше давление масла в полостях А или Б и тем с большим дав- лением масло прижимает стакан 8 к корпусу. Следовательно, чем больше сопротивление колес повороту, тем больше и усилие, прикладываемое водителем к рулевому колесу. В результате чего возникает реальное ощущение производимого поворота. Предохранительный клапан 14 предотвращает аварийное повышение давления в гидролинии нагнетания. Этот клапан отре- гулирован на давление 7...8 МПа. 2.4. Трактор Т-150К Рулевое управление трактора Т-150К (рис. 5) служит для из- менения направления движения за счет взаимного углового сме- щения шарнирно-соединенных полурам трактора вокруг верти- кального шарнира рамы. Оно состоит из механической части и усилителя рулевого управления. К механической части относятся рулевая колонка 14, рулевой механизм 7, 8 и тяга обратной связи 2. В состав гидравлического усилителя входят шестеренчатый на- сос 24, клапан расхода 21, распределитель 13, гидрозамок 12, гидроцилиндры 3, 4, бак гидросистемы 20 и соединительные тру- бопроводы. Рулевой механизм имеет пару – двухзаходный червяк 8 и сектор 7, объединенную в одном узле с распределителем 13 и за- порным клапаном 12. Зубья на секторе нарезаны на торцевой 24 части венца, что позволяет регулировать зазор в зацеплении за счет изменения положения сектора относительно червяка. Тяга обратной связи 2 служит для установки золотника рас- пределителя в нейтральное положение после прекращения вра- щения рулевого колеса. Насос 24 шестеренчатого типа, автономный, получает вра- щение от вала привода независимого ВОМ. При неработающем двигателе насос может приводиться в действие от колес трактора через шестерни раздаточной коробки. Рабочее давление, созда- ваемое насосом в системе, составляет 7,0 МПа. Клапан расхода 21 (клапан постоянного потока) обеспечива- ет подачу постоянного количества масла к золотнику распредели- теля независимо от частоты вращения коленчатого вала двигате- ля. Это обеспечивает одинаковую скорость поворота при любом скоростном режиме работы двигателя. За счет золотникового кла- пана 22 с дроссельным отверстием 25 обеспечивается перепуск масла в сливную магистраль при повышении его расхода. Клапан обеспечивает постоянный поток в пределах 27 л/мин. Для предохранения системы от аварийного повышения дав- ления, служит предохранительный клапан 23, который регулиру- ется на давление 7,0...8,0 МПа. 25 Рисунок 5 – Схема рулевого управления трактора Т-150К: а) принципиальная; б) условная; 1 – полурама задняя; 2 – тяга обратной связи; 3, 4 – силовые цилиндры; 5 – полурама передняя; 6 – рулевая сошка; 7 – сектор; 8 – червяк; 9, 11 – запорные клапаны; 10 – плунжер; 12 – корпус запорных клапанов (гидрозамок); 13 – распределитель; 14 – рулевая колонка; 15 – золотник; 16 – центрирующая пружина; 17 – реактивный плунжер; 18 – предохранительный клапан фильтра; 19 – фильтр; 20 – масляный бак; 21 – клапан расхода; 22 – золотник клапана рас- хода; 23 – предохранительный клапан; 24 – насос; 25 – дроссель клапана расхода; А, Б – полости гидроцилиндров 26 Распределитель 13 гидросистемы состоит из корпуса, в ко- тором находятся восемь плунжеров 17 с четырьмя распорными пружинами 16. При повороте рулевого колеса 14 золотник 15 может перемещаться относительно корпуса в осевом направлении в одну или другую сторону на 2,5 мм за счет зазора «С». Плунжеры 17, за счет пружин 16, стремятся установить золотник в нейтральное положение. Гидрозамок 12 обеспечивает стабилизацию направления движения путем запирания масла в полостях силовых цилиндров 3 и 4 при установившемся режиме движения трактора. Работа рулевого механизма происходит следующим обра- зом. При прямолинейном движении или движении с постоянным радиусом поворота, когда рулевое колесо не вращают, золотник 15 распределителя из-за действия плунжеров 17 находится в ней- тральном положении. Масло, засасываемое насосом 24 из бака 20 через клапан расхода 21 попадает к распределителю 21 пода- ется к распределителю 13. Пройдя через золотник 15, картер ру- левого механизма , фильтр заливной горловины 19, оно поступает в бак 20. При повороте рулевого колеса, например вправо, червяк на- винчивается по червячному сектору и вал рулевого механизма с золотником смещается влево. Это связано с тем, что сектор 7 червячной передачи, соединенный через сошку 6 и следящую тягу 2 с задней полурамой 1, не может обкатываться по червяку, так как полости гидроцилиндров заперты, а поворота еще не проис- ходит. Правая упорная шайба, воздействуя на плунжеры 17, сжи- мает пружину 16, усилие которой воспринимается на рулевом ко- лесе. Золотник 15, смещаясь влево, отъединяет нагнетающую ма- гистраль от сливной и соединяет ее с полотью грибовидного кла- пана 9, а сливную - с полостью клапана 11. Давлением масла от- крывается клапан 9 и сдвигается плунжер 10 запорного клапана, который своим хвостовиком открывает клапан 11. Полость А гид- роцилиндров соединяется с линией нагнетания, а Б - со сливом. 27 Поршни гидроцилиндров, перемещаясь, поворачивают полурамы трактора. При повороте полурам рычаг перемещает тягу обратной свя- зи 2 вперед. При этом поворачивается сошка 6 и сектор 7. По- следний перемещает червяк вправо, стремясь установить золот- ник в нейтральное положение и прекратить поворот полурам трак- тора. Пока скорость вращения рулевого колеса больше скорости воздействия обратной тяги на золотник, полурамы трактора пово- рачиваются. С прекращением вращения рулевого колеса уменьшается реакция взаимодействия червяка и сектора и возвратные пружины 16 через плунжеры 17 устанавливают золотник распределителя в нейтральное положение. Поворот трактора прекращается. Грибо- видные клапаны под действием пружин запирают гидроцилиндры и направление движения трактора стабилизируется. При повороте рулевого колеса влево золотник распредели- теля смещается вправо. Далее происходит аналогичный процесс, как и при повороте вправо. При наезде на препятствие и возникновении усилий, способ- ствующих взаимному повороту полурам вокруг вертикального шарнира, штоки цилиндров с поршнями будут стремиться вытес- нить масло из отдельных полостей цилиндров. Однако этому пре- пятствуют закрытые пружинами запорные клапаны 9 и 11. Выход маслу закрыт, а следовательно, взаимный поворот полурам трак- тора не происходит. 2.5. Трактор К-701 Поворот трактора осуществляется при помощи двух силовых цилиндров двойного действия за счет углового смещения полурам трактора относительно друг друга вокруг вертикальной оси шар- нира. Система управления поворотом (рис. 6) включает в себя следующие основные механизмы и узлы: рулевую колонку 17, распределитель 5 с червячным редуктором, гидроцилиндры 1 по- 28 ворота, регулятор расхода 9, следящую тягу 20, масляный насос 16, радиатор 10, масляный бак 15 с фильтром и трубопроводы. Насос 16, шестеренчатого типа, автономный, получает вра- щение от шестерни привода насосов, установленной на валу по- лужесткой соединительной муфты. Для регулирования количества масла, поступающего в гидросистему управления поворотом, слу- жит регулятор расхода 9, который прикреплен к корпусу насоса со стороны выходного отверстия. При прохождении масла через от- верстие дросселя 22 возникает перепад давлений (давление пе- ред дросселем выше, чем после него). Плунжер 11, преодолевая усилие пружины, перемещается влево и сливает часть масла в бак 15, пропуская его через радиатор 10 и фильтр 14. При помощи регулировочного винта сечение дроссельного отверстия регулируют так, чтобы при изменении производитель- ности насоса (в связи с изменением частоты вращения коленчато- го вала двигателя) в систему поступало бы постоянное количест- во масла ( 120 л/мин) и тем самым обеспечивалась бы постоян- ная скорость поворота трактора в диапазоне рабочих частот вра- щения вала двигателя. Исполнительный механизм состоит из распределителя с чер- вячным редуктором и прифланцованных к нему корпусов предо- хранительного 8 и запорных 3 клапанов. Распределитель – гид- равлический, золотникового типа с приводом от червячного редук- тора, служит для управления силовыми цилиндрами. Центрирую- щее устройство с пружинами 7 и плунжерами 6 удерживает и воз- вращает золотник в нейтральное положение. Предохранительный клапан 8 предотвращает повышение давления масла в системе выше 10 МПа. Клапаны гидрозамка 3, управляемые толкателем 2, не позволяют маслу выходить из по- лостей цилиндров 1, что обеспечивает стабильность движения трактора. 29 Рисунок 6 – Схема гидросистемы управления поворотом трактора К-701: а) принципиальная; б) условная: 1 – гидроцилиндры поворота; 2 – толкатель; 3 – корпус запорных клапанов (гидрозамок); 4 – золотник; 5 – гидро- распределитель с редуктором; 6, 11 – плунжеры; 7 – центрирующая пружина; 8, 13 – предохранительные клапаны; 9 – регулятор расхода; 10 – масляный радиатор; 12 – фильтр заливной горловины; 14 – фильтрующий элемент; 15 – мас- ляный бак; 16 – насос; 17 – рулевая колонка; 18 – червяк; 19 – сектор; 20 – следящая тяга; 21 – полурамы трактора; 22 – дроссель; 23 – рулевая сошка 30 Следящая тяга 20 служит для согласования углов поворота рулевого колеса и полурам трактора 21. Она соединяет сошку 23 редуктора рулевого управления с задней полурамой трактора. Система управления поворотом работает следующим обра- зом. Масляный насос 16 создает требуемое давление в системе как при работе двигателя, так и при передвижении трактора на буксире - при неработающем двигателе. Основной поток масла направляется через дроссельное отверстие 22 к распределителю 5, а избыток масла, отжимая плунжер 11, сливается в масляный бак 15, проходя через радиатор 10 и фильтр бака 14. Когда руле- вое колесо неподвижно, золотник 4 занимает нейтральное поло- жение, при котором все полости гидрораспределителя соединены между собой и со сливом. Запорные клапаны 3 закрывают полости гидроцилиндров, препятствуя самопроизвольному повороту трактора при воздейст- вии на него внешних нагрузок. При этом следящая тяга разгруже- на от внешних нагрузок. Поворот на некоторый угол рулевого ко- леса, а следовательно, и червяка, вызывает осевое смещение зо- лотника распределителя, т.к. сектор червячной пары в это время неподвижен благодаря жесткой его связи с задней полурамой трактора. Осевое смещение золотника сопровождается сжатием пружин центрирующего устройства, для чего к рулевому колесу должно быть приложено некоторое усилие. Перемещаясь, золот- ник 4 перекрывает слив масла в гидробак и открывает путь маслу к корпусу запорных гидроклапанов 3, которые работают аналогич- но гидроклапанам трактора Т-150К. Под давлением масла гидроцилиндры поворачивают одну полураму относительно другой. При этом сектор 19 через следя- щую тягу 20 разворачивается в сторону, противоположную сме- щению золотника, на который действует усилие пружин центри- рующего устройства и давление масла в полости между реактив- ными плунжерами. Разворот полурам будет происходить до тех 31 пор, пока золотник находится в смещенном положении, а для это- го необходимо обеспечить постоянное вращение рулевого колеса. После прекращения вращения рулевого колеса следящая тя- га 20 и плунжеры 6 под действием пружин 7 и давления масла ус- тановят золотник 4 в нейтральное положение. Запорные клапаны закроются, полурамы прекратят угловое перемещение и будут зафиксированы в заданном положении. При этом трактор дви- гаться криволинейно с заданным радиусом поворота. Для про- должения поворота необходимо вновь повернуть рулевое колесо. При повороте рулевого колеса влево золотник смещается вправо и происходит аналогичный процесс, как и при повороте вправо. Плунжеры 6 центрирующего устройства перемещаются не только под действием пружин 7, но и под действием давления масла в системе. При увеличении сопротивления повороту колес увеличивается давление масла в гидросистеме, а следовательно, и на плунжеры, увеличивая тем самым усилие, прикладываемое к рулевому колесу, что создает у водителя |