Рулевое управление_учебное пособие. Учебное пособие для студентов факультета механизации сельского хозяйства (направление Агроинженерия 35. 03. 06) Ставрополь 2018
 Скачать 1.54 Mb.
|
|
4.4. Автомобиль ГАЗ-66 Рулевое управление автомобиля ГАЗ-66 (рис. 14) состоит из рулевого механизма, рулевого привода и усилителя рулевого при- вода. Рулевой механизм 15 состоит из одной рабочей пары - гло- боидального червяка и трехгребневого ролика, передаточное от- ношение 20,5. Червяк глобоидальный, т.е. его поверхность, где нарезаны зубья, выполнены по дуге с переменным радиусом, что позволяет иметь в зацеплении червяка и ролика переменный за- зор. При движении прямо червяк зацепляется с роликом в сред- ней части, и зазор в зацеплении минимальный или даже равен нулю, что обеспечивает водителю хорошее «чувство дороги». На поворотах ролик зацепляется с крайними зубьями червяка, зазор в зацеплении увеличивается, «чувство дороги» ухудшается, но 61 движение в этих условиях происходит с небольшой скоростью и это не опасно. Увеличенный зазор в повернутом положении дает возможность регулировать рабочую пару по мере износа, т.к. чер- вяк изнашивается в средней части больше, чем по краям. 62 Рисунок 14 – Схема рулевого управления автомобиля ГАЗ-66: а) принципиальная; б) условная: 1 – распределитель; 2 – золотник; 3 – обратный клапан; 4 – предохранительный клапан бачка; 5 – фильтр; 6 – ба- чок; 7 – насос; 8 – перепускной клапан; 9 – предохранительный клапан насоса; 10 – корпус клапанов; 11, 12 – дроссели; 13 – гайка; 14 – сошка; 15 – рулевой механизм; 16 – продольная рулевая тяга; 17, 20 – поворотные рычаги; 18 – попе- речная рулевая тяга; 19 – силовой цилиндр; 21 – фильтр; А, Б – реактивные камеры; К – каналы золотника; С – зазор 63 Рулевой привод состоит из рулевой сошки 14, продольной 16 и поперечной 18 рулевой тяги, поворотных рычагов 17, 20. Попе- речная рулевая тяга вместе с двумя поворотными рычагами и балкой моста образуют рулевую трапецию, которая обеспечивает при повороте рулевого колеса поворот передних колес на разные углы. Усилитель рулевого привода облегчает управление автомо- билем, повышает безопасность движения, смягчает боковые толч- ки и удары, передаваемые от управляемых колес на рулевое ко- лесо. Он состоит из масляного насоса 7 с бачком 6, распредели- тельного устройства 1, силового цилиндра 19 и трубопроводов. Насос лопастного типа двойного действия с максимальной производительностью 8...10 л/мин. Перепускной клапан 8 обеспе- чивает постоянство потока масла, предохранительный клапан 9 ограничивает давление, развиваемое насосом (до 6,5...7,0 МПа). Распределитель 1 золотникового типа с реактивными каме- рами установлен на переднем конце продольной рулевой тяги 16. Внутри корпуса распределителя расположен золотник 2, который уплотняется двумя манжетами (уплотнениями). Полости между торцами золотника и манжетами (А и Б) называют реактивными камерами, а поверхности торцов золотника - реактивными пло- щадками. Реактивные камеры через узкие отверстия (К) в крайних поясках соединяются с проточками золотника и тем самым с соот- ветствующими полостями силового цилиндра. Центральный болт, на который надет золотник, ввернут в гайку 3 стакана шарнира продольной рулевой тяги. Обратный клапан 3 служит для перепуска масла из одной полости силового цилиндра в другую при поворотах с неисправ- ным насосом. Силовой цилиндр 19 одним концом крепится к кронштейну, установленному на картере главной передачи переднего моста, вторым - к поперечной рулевой тяге. 64 Усилитель руля работает следующим образом. При движе- нии автомобиля прямо водитель на рулевое колесо не воздейст- вует. Золотник 2 распределителя занимает среднее положение. Масло от насоса поступает в крайние кольцевые проточки корпуса распределителя и сливается в бак 6, проходя через кольцевые щели и среднюю проточку. Обе полости силового цилиндра за- полнены маслом под одинаковым давлением, поэтому поршень не перемещается и на колеса не воздействует. Одинаковое давле- ние устанавливается в обеих реактивных камерах А и Б распре- делителя, и это удерживает золотник в среднем положении. При повороте рулевого колеса вправо усилие водителя пе- редается на сошку 14, которая перемещается назад, увлекая за собой шаровой палец и детали шарнира продольной рулевой тяги. Стакан шарнира через болт перемещает за собой золотник на величину зазора «С» между гайкой 13 и корпусом распределителя (1,5 мм). Масло от насоса через распределитель поступает в правую полость силового цилиндра, воздействует на поршень и перемещает его. Это движение передается на поперечную рулевую тягу 18 и далее на колеса. Одновременно масло из левой полости цилиндра вытесняется поршнем через распределитель на слив в бачок. Таким образом обеспечивается поворот управляемых колес. При прекращении вращения рулевого колеса масло еще ка- кое-то время продолжает поступать в силовой цилиндр, его пор- шень воздействует на поперечную рулевую тягу 16. Корпус рас- пределителя надвигается на золотник, который возвращается в среднее положение. Давление масла в обеих полостях силового цилиндра выравнивается и поршень останавливается. Управляе- мые колеса остаются в заданном положении. Поворот влево осуществляется аналогично, но золотник смещается вперед, масло от насоса подается в правую полость силового цилиндра, а левая полость соединяется со сливом. 65 Боковые толчки и удары, действующие на передние колеса, смягчаются в силовом цилиндре и не передаются на рулевое ко- лесо. С увеличением сопротивления повороту возрастает давле- ние в полости силового цилиндра. Такое же давление устанавли- вается в одной из реактивных камер (в камере А при повороте право, и в камере Б при повороте влево). Это давление стремится вернуть золотник в среднее положение. Чтобы удержать золотник в смещенном положении водителю приходится прикладывать к рулевому колесу усилие, пропорциональное давлению масла, а следовательно, сопротивлению повороту. Этим достигается «чувство дороги» у водителя. При повороте с неработающим насосом поршень выталкива- ет масло из одной полости силового цилиндра к крайним кольце- вым проточкам корпуса распределителя, а в другой полости - соз- дается разрежение, которое передается к средней проточке кор- пуса. Под действием разности давлений открывается обратный шариковый клапан 3 и масло переходит из одной полости силово- го цилиндра в другую через этот клапан, что снижает сопротивле- ние повороту, т.к. масло циркулирует только между полостями си- лового цилиндра. 4.5. Автомобили УРАЛ-375Д, -4320 Рулевое управление автомобилей УРАЛ состоит из колонки рулевого управления, карданной передачи, рулевого механизма, гидравлического усилителя и рулевого привода к управляемым колесам. Рулевой механизм с одной рабочей парой: цилиндрический червяк и боковой зубчатый сектор со спиральными зубьями. Гид- равлический усилитель включает в себя распределитель, силовой цилиндр, насос с бачком и соединительные трубопроводы. Руле- вой механизм собран совместно с распределителем, по устройст- ву и принципу работы аналогичен механизмам трактора Т-150К. 66 Рулевой привод имеет такое же устройство как и автомобиля ГАЗ-66. Силовой цилиндр усилителя крепится к правому лонжеро- ну рамы, а его шток - к верхнему рычагу правого поворотного ку- лака. Полости силового цилиндра соединены трубопроводами с распределителем. Насос гидравлического усилителя аналогичен по устройству насосу автомобиля ГАЗ-66. В систему гидропитания автомобилей УРАЛ дополнительно включены – кран управления и цилиндр гид- роподъемника запасного колеса. 5. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ РУЛЕВЫХ МЕХАНИЗМОМ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ УСИЛИТЕЛЕМ В настоящее время можно считать полностью завершившим- ся поиск рациональной компоновки схемы рулевого управления с усилителем. Завершился он в пользу двух типов рулевых меха- низмов - интегрального и полуинтегрального. Практически опре- делились наиболее распространенные типы рулевого механизма. Для грузовых автомобилей, автобусов и легковых автомобилей большого и среднего классов применяются двухступенчатые пе- редачи, состоящие из шарико-винтовой пары рейка-сектор. Для легковых автомобилей среднего и малого классов применяются одноступенчатые реечные передачи шестерня-рейка. В перспек- тиве не планируется применять механизмы кривошипного типа, червячные (глобоидальный червяк-ролик) и винтовые передачи (винт-гайка). Наибольшим изменениям в последние годы в конструкции рулевых механизмов с гидравлическим усилителем подвергся распределитель. Наметилась отчетливая тенденция замены осе- вого золотникового распределителя тангенциальным. В послед- нем перераспределение потоков рабочей жидкости происходит путем перекрытия кромок на сопряженных деталях в процессе их взаимного поворота. Кромки могут быть выполнены на торцевых 67 или на цилиндрических поверхностях сопряженных деталей, а в зависимости от этого различают два вида тангециальных распре- делителей: торцевые и роторные. Торцевые распределители пока не нашли применения в реальных конструкциях, хотя поисковые работы ро их использованию продолжаются. Роторные распреде- лители применяются в конструкциях ведущих европейских и аме- риканских фирм, и планируется использовать в отечественных ав- томобилях. Применение распределителей с линейным перемещением вызывает необходимость преобразования вращательного движе- ния рулевого вала в поступательное перемещение золотника, что усложняет конструкцию усилителя. Тангенциальные распределители в сравнении с осевыми об- ладают рядом преимуществ: простотой конструкции, меньшими габаритами, высокой чувствительностью. Однако распростране- ние тангенциальных распределителей долгие годы сдерживалось отсутствием необходимого уровня реактивного действия рулевого управления (обеспечение «чувства дороги»). Опыт использования рулевых механизмов с гидравлическим усилителем свидетельствует о том, что тангенциальный распре- делитель, обладая практически более высокой чувствительно- стью в состоянии обеспечить показатели реактивного действия, не уступающие соответствующим показателям осевого распреде- лителя. В распределителях с роторными золотниками вследствие упрощения привода к золотнику свободный ход рулевого колеса при включении усилителя может быть уменьшен до 1,0...2,0° , что существенно повышает чувствительность рулевого управления к управляющему воздействию. Роторный распределитель (рис. 15) состоит из корпуса 7, внутри которого размещены гильза 2 и золотник-ротор 3. Гильза и золотник соединены между собой центрирующим торсионом 4. Гильза и золотник-ротор могут поворачиваться относительно друг друга при закручивании торсиона в пределах зазоров Д между штифтом 8 и ротором 3. Гильза 2 изготовлена как одно целое с шестерней рулевого механизма. Золотник-ротор соединен с руле- вым колесом. На золотнике-роторе выполнены продольные пазы, 68 кромки которых вместе с кромками прорезей в гильзе создают пе- ременное сечение. Четыре полости распределителя, образован- ными кольцевыми уплотнениями, соединены с двумя полостями (Ц) цилиндра 1, гидролиниями нагнетания (Н) и слива (С). 69 Рисунок 15 – Схема усилителя рулевого управления с роторным распределителем: а) схема рулевого управления; б) роторный распределитель: 1 – гидроцилиндр; 2 – гильза; 3 – золотник–ротор; 4 – торсион центрирующий; 5 – масляный бак; 7 – корпус рас- пределителя; 8 – соединительный штифт; 9 – шестерня рулевого механизма; Д – зазор Распределение потоков жидкости происходит при относительных поворотах золотника-ротора 3 и гильзы 2 за счет скручивания торсио- на 4 (см. рис. 15 б). Ограничитель угла поворота ротора служит для взаимной блокировки ротора и ведущего элемента рулевой передачи с целью обеспечения функционирования рулевого механизма инте- грального типа при неработающем насосе гидроусилителя. В этом случае весь момент, развиваемый водителем на рулевом колесе, вос- принимается деталями ограничителя и передается на детали рулево- го механизма. В роторных распределителях применяются ограничите- ли разных типов: штифтовые, зубчатые (шлицевые), кулачковые. Зубчатые (шлицевые) ограничители практически однотипны и выполняются в виде двух полумуфт соответственно в роторе и на ве- дущем элементе рулевой передачи. Конструктивный угловой зазор в зубчатой (шлицевой) паре должен несколько превышать угол поворо- та ротора до полного смыкания кромок распределителя. Форма зуба (шлица) может быть прямоугольная, трапециидальная или эвольвент- ная. Кулачковые ограничители конструктивно более разнообразны. Гидрообъемные рулевые управления, не имея механической свя- зи рулевого колеса с управляющими колесами, ввиду невысокой точ- ности кинематического слежения в перспективе найдут широкое при- менение только на сравнительно тихоходных машинах. 71 Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Автомобиль КамАЗ: Техническое обслуживание и ремонт / В.Н.Барун, Р.А.Азаматов, В.А.Трынов и др. – М.: Транспорт, 1984, – 251 с. 2. Автомобиль КамАЗ-5320 и УРАЛ-4320: Учебное посо- бие/В.И.Медведков, С.Т.Билюк, И.П.Чайковский и др. – М.: ДОСААФ, 1981. – 334 с. 3. Бахмутский М.М., Каплин В.И. Тенденция развития автомо- бильных рулевых механизмов с гидравлическим усилителем. – НИИ- Навтопром, 1986, – 43 с. 4. Гинцбург Л.Л. Гидравлические усилители рулевого управления зарубежных автомобилей. – М.: НИИНавтопром, 1971. – 77 с. 5. Ксеневич И.П. Тракторы МТЗ-100 и МТЗ-102. – М.: Агропром- издат, 1986. – 256 с. 6. Ловкис З.В. Гидроприводы с.-х. машин. – Мн.: Ураджай, 1986. – 216 с. 7. Лысов М.И. Рулевые управления автомобилей. – М.: Машино- строение, 1964 . – 246 с. 8. Тракторы и автомобили / Под ред. В.А.Скотникова. – М.: Агро- промиздат, 1985. – 440 с. 9. Устройство и эксплуатация автомобилей: Учебное посо- бие/В.П.Полосков, П.М.Лещев, В.Н.Хартанович, А.И.Смольников. – М.: ДОСААФ, 1979. – 352 с. 10. Чайковский И.П., Саломатин П.А. Рулевое управление авто- мобилей. – М.: Машиностроение. 1987. – 176 с. |