Общее устройство и работа рулевого управления: Рулевое управление автомобиля: устройство, виды и требования

Содержание

Устройство и работа рулевого управления автомобилей КамАЗ-5320, КамАЗ-4310

Категория:

   Автомобили Камаз Урал

Публикация:

   Устройство и работа рулевого управления автомобилей КамАЗ-5320, КамАЗ-4310

Читать далее:



Устройство и работа рулевого управления автомобилей КамАЗ-5320, КамАЗ-4310

Рулевое управление состоит из рулевого колеса, колонки рулевого управления, карданной передачи, углового редуктора, рулевого механизма, гидравлического усилителя (включающего клапан управления, радиатор, насос с бачком и рулевого привода.

Рис. 6.2. Колонка рулевого управления
1 — вал; 2 — стопорное кольцо; 3 — подшипник; 4—труба; 5 — кронштейн; 6—втулка; 7 —стопорная шайба; 8 — гайка

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Колонка рулевого управления (рис. 6.2) состоит из вала 1, трубы 4 и крепится к верхней панели кабины с помощью кронштейна, в нижней части.— к трубе, закрепленной к ее полу.

Вал установлен в трубе на двух шариковых подшипниках. Верхний подшипник стопорится упорным и разжимным кольцами, нижний — стопорной шайбой и гайкой. Осевой зазор в подшипниках регулируется также гайкой. Подшипники снабжены уплотнениями. Смазка в подшипники закладывается при сборке.

На верхнем конце вала крепится рулевое колесо. Нижний конец вала снабжен канавкой для крепления вилки карданной передачи.

Карданная передача передает усилия от вала рулевой колонки на ведущую шестерню углового редуктора и состоит из вала (рис. 6.3), втулки и двух карданных шарниров.

Каждый шарнир состоит из вилок и крестовины с четырьмя игольчатыми подшипниками, установленными в стаканах. Подшипники снабжены уплотнительными кольцами, при сборке в каждый из них закладывается 1-1,2 г смазки. Перед сборкой карданной передачи во втулку также закладывают 2,8…3,3 г смазки и покрывают ею шлицы стержня и втулки.

При сборке карданной передачи шлицы вала и втулки соединяются так, чтобы вилки шарниров находились в одной плоскости. Это обеспечивает равномерное вращение валов.

Вилка шарнира, соединенная с втулкой, устанавливается на вал рулевой колонки; вилка вала соединяется с валом ведущей шестерни углового редуктора. Вилки фиксируются винтами-клиньями, входящими в отверстия, стопорятся гайками и шплинтуются.

Рис. 6.3. Карданная передача:
1, 9 — вилки; 2 — игольчатый подшипник; 3 — стакан; 4 — крестовина; 6 — вал; 7 — уплотнение; 8 втулка; 10 крепежное отверстие

Рис. 6.4. Рулевой механизм:
а— рулевой механизм в сборе с угловым редуктором: 1 — крышка; 2 — реактиЕный плунжер; 3 — корпус клапана управления; 4 — пружина; 5—регулировочная прокладка; 6 — подшипник; 7— ведущий вал с шестерней; 8— игольчатый подшипник; 9 — уплотнитель-ное устройство; 10 — корпус; 11 — ведомая шестерня; 12 — подшипник; 13 — стопорное кольцо; 14— крышка; 15 — упорное кольцо; 16 — кольцо; 17 — винт; 18 — перепускной клапан; 19 — колпачок; 20 — крышка; 21 — картер; 22 – поршень-рейка; 23 — пробка; 24 — винт; 25 — гайка; 26 — желоб; 27 — шарик; 28 — сектор; 29 — гайка; 30 — стопорная шпйба; 31 — кольцо; 32 — корпус; 33 — упорный подшипник; 34 — плунжер; 35 — пружина; 36 — золотник; 37 — шайба; 38 — гайка; 39 — регулировочный винт; 40 — гайка; 41 — крошка; 42 — уплотнение; 43 — кольцо; 44 — регулировочная шайба; 45 — упорное кольцо; 46 — вал сошки
б — угловой редуктор: 1 — ведущий вал с шестерней; 2 — уплотнительное устройство; 3 — крышка корпуса; 4 — корпус ведущей шестерни; 5,7, 10 — шарикоподшипники; 6 — регулировочная прокладка; 8, 15 — уплотнительные кольца; 9 — стопорное кольцо; И — ведомая шестерня; 12 — упорная крышка; 13 — корпус редуктора; 14 — распорная втулка

Уеловой редуктор передает усилие от карданной передачи на винт рулевого механизма. К его картеру он крепится шпильками. Передаточное отношение редуктора равно 1:1.

Вал (рис. 6.4) с ведущей шестерней установлен в корпусе на шариковом и игольчатом подшипниках. На валу шариковый подшипник фиксируется гайкой, тонкий край которой вдавлен в паз вала. Игольчатый подшипник фиксируется стопорным кольцом. В угловом редукторе рулевого механизма автомобиля КамАЗ-4310 ведущий вал с шестерней установлен на двух шариковых подшипниках в корпусе. На валу подшипники удерживаются гайкой. В связи с этими конструктивными изменениями соответственно изменена форма корпуса и крышки корпуса. Ведомая шестерня установлена в корпусе редуктора на двух шариковых подшипниках, закрепленных гайкой со стопорной шайбой. Осевые усилия воспринимаются крышкой и упорным кольцом. Ведомая шестерня соединена с винтом шлицами, что обеспечивает возможность его перемещения относительно шестерни. При этом золотник гидравлического усилителя, установленный на валу, может перемещаться относительно корпуса. Зацепление шестерен регулируется изменением толщины прокладок.

Рулевой механизм скомпонован совместно с угловым редуктором, клапаном управления и цилиндром гидравлического усилителя. Крепится болтами к кронштейну левой рессоры.

В картере рулевого механизма (рис. 6.4) размещены: винт с гайкой, поршень усилителя с зубчатой рейкой и зубчатый сектор с валом сошки. Картер рулевого механизма является одновременно цилиндром гидравлического усилителя.

Гайка соединена с поршнем установочными винтами. Винты после сборки закерниваются.

Для уменьшения сил трения в рулевом механизме винт вращается в гайке на шариках, размещенных в канавках винта и гайки. В отверстие и паз гайки установлены два желоба круглого сечения, образующие трубку. При повороте винта в гайке шарики, перекатываясь по винтовой канавке, попадают в трубку, состоящую из желобов, и вновь в винтовую канавку, т. е. обеспечивается непрерывная циркуляция шариков.

Зубчатый сектор с валом сошки установлен на бронзовой втулке в картере рулевого механизма и в отверстии боковой крышки, крепящейся к картеру. Для регулировки зазора в зацеплении рейки с сектором их зубья имеют по длине переменную толщину.

Регулировка зацепления и фиксация зубчатого сектора с валом сошки в осевом направлении обеспечивается винтом, ввернутым в боковую крышку. Головка регулировочного винта входит в отверстие вала сошки и упирается в упорное кольцо. Осевое перемещение вала сошки относительно головки винта не должно превышать 0,02…0,08 мм. Регулируется оно подбором толщины регулировочной шайбы. Винт после регулировки зазора зубчатого зацепления стопорится гайкой. В картер ввернут перепускной клапан, обеспечивающий выпуск воздуха из гидравлического усилителя. Клапан закрыт резиновым колпачком. На шлицы вала устанавливается и стопорится болтами сошка. В нижней части картера ввернута сливная пробка (см. рис. 6.4)

Гидравлический усилитель состоит из клапана управления (распределительного устройства) золотникового типа, гидравлического цилиндра-картера, насоса с бачком, радиатора, трубопроводов и шлангов.

Корпус клапана управления (рис. 6.4) крепится шпильками к корпусу углового редуктора. Золотник клапана управления установлен на переднем конце впита рулевого механизма на упорных подшипниках. Внутренние кольца подшипников большого диаметра прижаты гайкой к реактивным плунжерам, размещенным в трех отверстиях в корпусе совместно с центрирующими пружинами. Упорные подшипники с золотником зафиксированы на винте буртиком и гайкой. Коническая шайба устанавливается под гайку вогнутой стороной к подшипнику. В корпусе клапана с обеих сторон сделаны проточки. Поэтому упорные подшипники, золотник с винтом могут перемещаться в обе стороны от среднего положения на 1,1 мм (рабочий ход золотника), сдвигая при этом плунжеры и сжимая пружины.

В отверстиях корпуса клапана управления (рис. 6.5) установлены также перепускной и предохранительные клапаны и плунжеры с пружинами. Предохранительный клапан соединяет магистрали высокого и низкого давления масла при давлении 6500…7000 кПа (65…70 кгс/см2). Перепускной клапан соединяет полости цилиндра при неработающем насосе, уменьшая сопротивление усилителя при повороте колес.

Цилиндр гидроусилителя размещен в картере рулевого механизма. Поршень цилиндра снабжен уплотнительным кольном и масляными канавками.

Насос гидравлического усилителя установлен между блоками цилиндров двигателя. Вал насоса приводится во вращение от шестерни топливного насоса высокого давления.

Насос лопастного типа, двойного действия, т. е. за один оборот вала происходит два цикла всасывания и нагнетания. Насос (рис. 6.6) состоит из крышки, корпуса, ротора с валом, статора и распределительного диска. Вал, на шлицах которого установлен ротор, вращается на шариковом 4 и игольчатом подшипниках. Шестерня привода стопорится на валу шпонкой и крепится гайкой. В радиальных пазах ротора установлены лопасти.

Статор установлен в корпусе на штифтах и прижат к распределительному диску болтами.

Ротор с лопастями установлен внутри статора, рабочая поверхность которого имеет овальную форму. При вращении ротора его лопасти под действием центробежных сил и давления масла в центральной полости ротора прижимаются к рабочим поверхностям

Рис. 6.5. Клапан управления гидравлического усилителя:
1, 10 — плунжеры; 2, 4,7, 8 — пружины; 3, 6, 12 — клапаны; 5 — колпак; 9 — корпус; 11— золЬтник; 13 — прокладка

статора, распределительного диска и корпуса, образуя камеры переменного объема.

При увеличении их объема создается разрежение и масло из бачка поступает в камеры. В дальнейшем лопасти, скользя по поверхности статора, смещаются по пазам к центру ротора, объем камер уменьшается и давление масла в них возрастает. При совпадении камер с отверстиями в распределительном диске масло поступает в полость нагнетания насоса. Рабочие поверхности корпуса, ротора, статора и распределительного диска тщательно отшлифованы, что уменьшает утечку масла.

В крышке корпуса установлен перепускной клапан с пружиной. Внутри перепускного клапана размещен предохранительный шариковый клапан с пружиной, ограничивающий давление в насосе до 7500…8000 кПа (75…80 кгс/см2).

Предохранительный клапан насоса регулируется на давление открытия на 500 кПа (5 кгс/см2) выше, чем давление открытия предохранительного клапана (рис. 6.5), расположенного в рулевом механизме.

Рис. 6.6. Насос гидраьлического усилителя:
1 — шестерня; 2 — вал; 3 — шпонка; 4 — подшипник; 5 — кольцо; б — уплотнение; 7— игольчатый подшипник; 8 — крышка; 9— указатель уровня масла; 10 — болт; 11 — прокладка; 12— стойка фильтра; 13 — предохранительный клапан; 14 —крышка; 15 — прокладка; 16 — бачок; 17 — сетчатый фильтр; 18 — коллектор; 19 — трубка; 20 — прокладка; 21 — крышка; 22 — предохранительный клапан; 23 — перепускной клапан; 24 — распределительный диск; 25 — лопасть; 26 — статор; 27 — корпус; 28—ротор

Применительно к гидросистеме рулевого усилителя управления автомобиля КамАЗ-4310 давление открытия предохранительного клапана в корпусе клапана управления установлено 7500… 8000 кПа (75…80 кгс/см2), а давление открытия предохранительного клапана в насосе — 8500…9000 кПа (85…90 кгс/см2).

Перепускной клапан и калиброванное отверстие, соединяющее полость нагнетания насоса с выходной магистралью, ограничивают количество циркулирующего в усилителе масла при повышении частоты вращения ротора насоса.

На корпусе (см. рис. 6.6) насоса через прокладку крепится коллектор, обеспечивающий создание избыточного давления в канале всасывания, что улучшает условия работы насоса, снижая шум и износ его деталей.

Рис. 6.7. Привод рулевого управления:
1 — крышка: 2 —прокладка; 3, 16 — пружины; 4, 6, 14, 15 — вкладыши; 5, 13 — пальцы; 7 — маслснка; 8 — наконечник тяги; 9, 12, 20 — уплотнительные накладки; 10 — поперечная тяга; 11 — продольная тяга; 17 — прокладка; 18 — резьОовая крышка; 19— шайба

Бачок с крышкой заправочной горловины и фильтром крепится винтами к корпусу насоса. Крышка бачка крепится болтом к стойке фильтра. Стыки крышки с болтом и корпусом уплотнены прокладками. В крышке установлен предохранительный клапан, ограничивающий- давление внутри бачка. Масло, циркулирующее в гидравлической системе усилителя, очищается в сетчатом фильтре. В пробке заливной горловины укреплен указатель уровня масла.

Радиатор предназначен для охлаждения масла, циркулирующего в гидравлическом усилителе. Радиатор в виде согнутой вдвое оребренной трубки, изготовленной из алюминиевого сплава, крепится перед радиатором системы смазки двигателя планками и винтами.

Узлы гидравлического усилителя соединены между собой шлангами и трубопроводами высокого и низкого давления. Шланги высокого давления имеют двойную внутреннюю оплетку; концы шлангов заделывают в наконечники.

Привод рулевого управления состоит из сошки, продольной и поперечной рулевых тяг и рычагов.

Рычаги новоротных кулаков, шарнирно соединенные с поперечной тягой, образуя рулевую трапецию, обеспечивающую поворот управляемых колес на соответствующие углы. Рычаги вставлены в конические отверстия кулаков и крепятся с помощью шпонок и гаек.

На резьбовые концы поперечной тяги (рис. 6.7) навинчиваются наконечники, являющиеся головками шарниров. Вращением наконечников регулируется схождение колес спереди, компенсирующее возможное в эксплуатации их расхождение вследствие износа деталей, которое повышает износ шин и утяжеляет управление автомобилем. Наконечники тяги фиксируются болтами. Шарнир тяги состоит из пальца со сферической головкой, вкладышей, прижимаемых пружиной к головке, деталей крепления и уплот нения. Пружина обеспечивает беззазорное соединение и компенсирует износ поверхностей деталей.

Продольная тяга откована совместно с головками шарниров. Шарниры закрываются резьбовыми крышками и уплотнительными накладками. Смазка шарниров производится через масленки. Поворотные оси-шкворни колес установлены с боковыми наклонами в поперечной плоскости внутрь на 8°. Поэтому при повороте колес передняя часть автомобиля слегка приподнимается, что создает стабилизацию управляемых колес (стремление управляемых колес вернуться к среднему положению после поворота).

Наклон шкворней в продольной плоскости назад на 3° создает стабилизацию управляемых колес за счет центробежных сил, возникающих при повороте.

При отпускании рулевого колеса после поворота нормальная нагрузка на управляемые колеса и центробежные силы создает стабилизирующие моменты, автоматически возвращающие управляемые колеса к среднему положению. Это существенно облегчает управление автомобилем. Оси вращения колес наклонены наружными концами вниз на 1°, образуя развал колес, что затрудняет появление обратного развала колес в эксплуатации вследствие износа подшипников. Движение с обратным развалом увеличивает износ шин и утяжеляет управление автомобилем.

В рулевом приводе автомобиля КамАЗ-4310 поперечная рулевая тяга имеет П-образную форму в связи с наличием картера главной передачи переднего ведущего моста.

Работа рулевого управления. При прямолинейном движении золотник (рис. 6.8) клапана управления удерживается пружинами в среднем положении. Масло, подаваемое насосом, проходит через кольцевые щели клапана управления, заполняет полости цилиндра и через радиатор сливается в бачок. С увеличением частоты вращения ротора интенсивность циркуляции и нагргв масла в гидравлическом усилителе возрастают. Перепускной клапан ограничивает циркуляцию масла. При повышении расхода масла создается перепад давлений на торцевых поверхностях клапана вследствие увеличения сопротивления калиброванного отверстия. Когда усилие от разности давлений на клапан превысит силу пружины, он сместится и соединит нагнетательную полость насоса с баком. При этом большая часть масла будет циркулировать по контуру насос — бак— насос.

При повороте рулевого колеса усилие через карданную передачу, угловой редуктор передается на винт рулевого механизма.

Если для поворота колес требуются значительные усилия, то винт, ввинчиваясь в гайку (или вывинчиваясь из нее), сместит упорный подшипник и золотник, сдвигая при этом плунжер и сжимая центрирующие пружины. Смещение золотника в корпусе изменяет сечение кольцевых щелей, связанных с полостями цилиндра. Уменьшение сечения щели слива с одновременным повышением количества масла вследствие увеличения сечения щели нагнетания приводит к повышению давления в одной из полостей цилиндра. В другой полости цилиндра, где изменение сечений щелей противоположное, давление масла не возрастает. Если разность давлений масла на поршень создает силу, большую силы сопротивления, то он начинает двигаться. Перемещение поршня через зубчатую рейку вызывает поворот сектора и далее, через рулевой привод, поворот управляемых колес.

Непрерывный поворот рулевого колеса поддерживает смещение золотника в корпусе, перепад давления масла в полостях цилиндра, перемещение поршня и поворот управляемых колес.

Остановка рулевого колеса приведет к остановке поршня и управляемых колес в тот момент, когда поршень, продолжая движение под действием перепада давлений масла, сместит винт с золотником в осевом направлении к среднему положению. Изменение сечений щелей в клапане управления приведет к уменьшению давления в рабочей полости цилиндра, поршень и управляемые колеса остановятся. Таким образом обеспечивается «следящее» действие усилителя по углу поворота рулевого колеса.

Нагнетательная магистраль насоса подает масло между плунжерами. Чем больше сила сопротивления повороту колес, тем выше давление масла в магистрали и на торцах плунжеров, а следовательно, и сила сопротивления их перемещению при смещении золотника. Так создается «следящее» действие по силе сопротивления повороту колес, т. е. «ощущение» дороги.

При предельном значении давления масла 7500…8000 кПа (75…80 кгс/см2) открываются клапаны, предохраняя гидравлическую систему усилителя от повреждений.

Для быстрого выхода из поворота отпускают рулевое колесо. Совместным действием реактивных плунжеров и пружин золотник смещается и удерживается в среднем положении. Управляемые колеса под действием стабилизирующих моментов поворачиваются к среднему положению, смещают поршень и выталкивают жидкость в сливную магистраль. По мере приближения к среднему положению стабилизирующие моменты уменьшаются и колеса останавливаются.

Самопроизвольный поворот колес под действием ударов о неровности дорог возможен только при перемещении поршня, т. е. Еыталкивании порции масла из цилиндра в бак. Таким образом, усилитель работает как амортизатор, снижая ударные нагрузки и уменьшая самопроизвольные повороты рулевого колеса.

В случае внезапной остановки двигателя, насоса или потери масла сохраняется возможность управления усилиями водителя. Водитель, поворачивая рулевое колесо, смещает плунжеры золотником до упора в корпус клапана управления, и далее поворот обеспечивается только за счет механической связи деталей рулевого управления. Усилие на рулевом колесе при этом возрастает. Для снижения силы сопротивления при перемещении поршня перепускной клапан, размещенный в плунжере, обеспечивает перетекание масла из полостей цилиндра.

Рекламные предложения:


Читать далее: Устройство и работа рулевого управления автомобиля Урал-4320

Категория: - Автомобили Камаз Урал

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Устройство и работа рулевого управления автомобиля Урал-4320

Категория:

   Автомобили Камаз Урал

Публикация:

   Устройство и работа рулевого управления автомобиля Урал-4320

Читать далее:



Устройство и работа рулевого управления автомобиля Урал-4320

Рулевое управление автомобиля Урал-4320 состоит из колонки рулевого управления, карданной передачи, рулевого механизма, гидравлического усилителя и рулевого привода к управляемым колесам.

В гидравлическую систему усилителя рулевого управления включены кран управления и цилиндр гидроподъемника запасного колеса.

Размещение и крепление элементов рулевого управления автомобиля Урал-4320 показано на рис. 6.9. Рулевое колесо установ-лено на валу рулевой колонки, которая креплением при помощи кронштейна укреплена на панели приборов. Нижний конец вала соединен через карданную передачу с валом рулевой передачи. Картер рулевой передачи смонтирован на левом лонжероне рамы. На выходном конце вала рулевой передачи установлена рулевая сошка, шарнирно соединенная с продольной рулевой тягой.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Карданная передача состоит из полого вала и двух карданных шарниров с игольчатыми подшипниками. Вилка карданного шарнира, соединенная со шлицованной втулкой, устанавливается на вал рулевого механизма. Перед установкой внутрь шлицованной втулки закладывается смазка. Шлицы вала и втулки при сборе покрываются тонким слоем смазки. В подшипники карданных шарниров смазка закладывается при сборке. Стык вала и втулки герметизирован уплотнением, установленным в гайке.

Рис. 6.9. Рулевое управление автомобиля Урал-4320:
1 — рулевое колесо; 2 — рулевая колонка; 3 — крепление рулевой колонки; 4 — карданная передача; б — вал рулевой передачи; 6 — картер рулевой передачи; 7 — рулевая сошка; 8— продольная рулевая тяга; 9 — левый лонжерон рамы

Рулевой механизм состоит из картера (рис. 6.10), вала рулевого механизма с червяком и сектора с боковыми спиральными зубьями, изготовленного совместно с валом сошки. Рулевой механизм скомпонован совместно с распределительным устройством (клапаном управления) и крепится болтами к левому лонжерону рамы автомобиля.

Двухзаходный червяк установлен на шлицах вала и вращается на радиальном цилиндрическом роликовом подшипнике. Внутренняя обойма подшипника через втулку гайки прижата к торцу червяка. Конструкция подшипника, наличие расстояния между червяком и подшипником обеспечивают возможность осевого перемещения вала с упорными подшипниками и золотником. Смещение золотника необходимо при работе гидравлического усилителя.

Боковой зубчатый сектор установлен в картере на удлиненных игольчатых подшипниках, воспринимающих повышенные нагрузки. Зацепление червяка с сектором обеспечивает минимальное значение зазора в средней, чаще используемой и больше изнашиваемой в эксплуатации зоне. При повороте сектора в обе стороны от среднего положения зазор в зацеплении постепенно возрастает. Регулировка зацепления червяка с сектором обеспечивается изменением толщины шайбы. Для того чтобы не нарушать первоначальной приработки при сборке и регулировке рулевого механизма, следует совмещать метки на червяке и секторе у второго зуба.

Рис. 6.10. Рулевой механизм автомобиля Урал-4320:
1 — картер; 2 — роликовый подшипник

Рис. 6.11. Схема гидравлической системы рулевого управления автомобиля Урал-4320:
1 — рулевой механизм; 2, 3, 8, 9 — маслопроводы высокого давления; 4 — цилиндр усилителя; 5 — поворотный рычаг; 6 — сливной маслопровод; 7 — бачок; 10 — кран управления цилиндром грузоподъемника; 11 — рукоятка; 12 — маслопровод высокого давления; 13 — маслопровод низкого давления; 14 — цилиндр гидроподъемника запасного колеса; 15 — насос; 16 — распределительное устройство; а — включен гидроподъемник; б — включен гидравлический усилитель

Смещение червяка в сторону от бокового сектора ограничивается упорным штифтом, установленным в картере.

На конических шлицах вала сектора гайкой крепится сошка рулевого механизма. Выход вала герметизирован уплотнением с замковым кольцом.

Вал рулевого механизма уплотняется сальниками. На шлицованный конец вала устанавливается втулка карданной передачи. Шлицованное соединение обеспечивает смещение вала с золотником в осевом направлении при работе усилителя.

В картере имеются заправочное и сливное отверстия, закрытые пробками.

Гидравлический усилитель состоит из цилиндра (рис. 6.11), распределительного устройства (клапана управления), насоса с бачком, трубопроводов и шлангов. В систему питания включены также кран управления с рукояткой и цилиндр гидроподъемника запасного колеса.

Распределительное устройство состоит из корпуса с крышкой, золотника, реактивных плунжеров с центрирующими пружинами и деталей крепления. В центральном отверстии корпуса размещен золотник, в периферийных отверстиях установлены реактивные плунжеры с пружинами. В корпусе установлен шариковый перепускной клапан, обеспечивающий перетекание масла из полостей цилиндров при управлении автомобилем с неработающим усилителем.

Рис. 6.12. Цилиндр гидравлического усилителя:
1 — наконечник; 2,6 — уплотнительные кольца; 3, И — гайки; 4 — цилиндр; 1 — поршень; 7 — опорное кольцо; 8—манжета; 9 — нажимное кольцо; 10, 13 — хомуты; 12 — чехол; 14 — болт; 15 — наконечник штока

На валу рулевого механизма установлены упорные шариковые подшипники, между внутренними обоймами которых гайкой закреплен золотник с подвижными кольцами. Подвижные кольца соприкасаются с торцевыми‘поверхностями плунжеров, выступающими из корпуса распределительного устройства под воздействием пружины.

Таким образом, вал с червяком и золотником может перемещаться по направлению продольной оси, смещая плунжеры и сжимая пружины до тех пор, пока подвижные кольца не соприкоснутся с торцевыми поверхностями корпуса.

Корпус распределительного устройства закрыт крышкой с уплотнительным устройством. При установке крышки гарантируется смещение вала в направлении продольной оси в пределах 2,08…2,2 мм.

Цилиндр гидравлического усилителя размещен у правого переднего колеса и крепится шарниром к переднему кронштейну рессоры. Поршень цилиндра штоком с шарниром соединен с поворотным рычагом правого переднего колеса. Размещение цилиндра у колеса улучшает защищенность рулевого управления от ударных нагрузок.

На цилиндр навернут и зафиксирован гайкой наконечник с шарниром. Поршень 5 крепится на штоке гайкой. Герметизация штока обеспечивается комбинированным уплотнением, состоящим из уплотнительных, опорных и нажимного колец. В эксплуатации уплотнение при появлении течей подтягивается гайкой.

Шток закрыт гофрированным чехлом, закрепленным хомутами. Изменение длины штока при регулировке рулевого привода обеспечивается поворотом наконечника, болт стопорит наконечник.

Насос гидравлического усилителя в основном аналогичен по конструкции насосу автомобиля КамА.3-5320. В связи с включением в систему гидроподъемника запасного колеса в бачке насоса установлена дополнительная сливная трубка.

Рис. 6.13. Кран управления гидроподъемником:
1 — возвратная пружина; 2 — фиксатор; 3 — прокладка; 4 — корпус; 5 — перепускной клапан; 6 — шарик; 7 — пружина; 8 — направляющая пружина; 9 — седло клапана; 10— регулировочные шайбы; 11 — пробка крана; 12 — уплотнительное кольцо; 13 — крышка! 14 — рычаг

Гидроподъемник запасного колеса обеспечивает подъем и плавное опускание запасного колеса.

Гидроподъемник состоит из крана управления с рукояткой и цилиндра. Кран управления крепится на правом лонжероне рамы и состоит из корпуса с крышкой, пробки крана с рычагом и возвратной пружиной. В корпусе установлен шариковый предохранительный клапан, отрегулированный на давление 5000…6000 кПа (50…60 кгс/см2). Возвратная пружина удерживает и возвращает пробку крана 11 при отпускании рукоятки в положение включения гидроусилителя рулевого управления.

Рукоятка крана установлена снаружи на полу кабины. Цилиндр гидроподъемника закреплен на правом лонжероне рамы с помощью кронштейна и пальца. Шток поршня соединен с держателем запасного колеса.

Привод рулевого управления состоит из сошки, продольной рулевой тяги, поперечной тяги (тяги рулевой трапеции), рычагов рулевой трапеции и рычага цилиндра усилителя.

Сошка устанавливается на конические шлицы вала бокового сектора и крепится гайкой. Гайка стопорится шплинтом.

В наконечниках тяг устанавливаются палец со сферической головкой, вкладыши, обоймы, пружины.

Пружина обеспечивает постоянный контакт пальца с вкладышами, компенсацию их износов в процессе эксплуатации и прижимается крышкой, стопорящейся кольцом. Внутренняя пОлость шарнира уплотнена накладками, уплотнительным кольцом и защитной муфтой.

Шарниры продольной и поперечной тяг и цилиндра гидравлического усилителя рулевого управления взаимозаменяемые и регу. лировки в эксплуатации не требуют. Смазка шарниров обеспечивается через масленки.

Рис. 6.14. Цилиндр гидроподъемника запасного колеса:
1 — наконечник цилиндра; 2,6 — штуцеры; 3 — гайка; 4 — цилиндр; 5 — поршень; 7 — уплотпительное кольцо; 8— наконечник штока; 9 —пылезащитное кольцо; 10 — кольцо; И, 12— уплотнительные кольца

Рис. 6.15. Шарнир рулевого привода:
1 — палсд; 2 — наконечник; 3 — масленка; 4 — пружина; 5 — крышка; б—стопорное кольцо; 7 — уплотпительное кольцо; 8 — обойма пружины; 9, 10 — вкладыши; 11— накладка; 12 — аащитная муфта; 13 — шайба

Работа рулевого управления автомобиля Урал-4320 во многом аналогична работе рулевого управления автомобиля КамАЗ-5320, описанной ранее, и поэтому в дальнейшем рассмотрены только ее особенности, связанные с конструктивными отличиями рулевого управления автомобиля Урал-4320.

При работе двигателя насос заполняет полости цилиндра. Излишек масла циркулирует по контуру: насос — кран — распределитель — бачок. Часть потока масла при открытом перепускном клапане циркулирует в насосе.

В процессе поворота рулевого колеса усилия через карданную передачу и ее шлицованную втулку передаются на вал рулевого механизма. При повороте вала червяк вначале скользит по зубьям неподвижного сектора, связанного с управляемыми колесами и поршнем цилиндра. Поэтому червяк, вал с закрепленным на нем гайкой золотником будут смещаться в продольном направлении в подшипнике и шлицованной втулке карданной передачи. Со смещением золотника относительно корпуса сдвигаются плунжеры, сжимаются пружины и изменяются сечения щелей нагнетания и слива в распределительном устройстве.

Разность давлений масла в полостях цилиндра создает силу, способную преодолеть сопротивление повороту колес; поршень цилиндра начнет перемещаться, обеспечивая поворот колес и через привод сектора рулевого механизма. Непрерывное смещение золотника при вращении рулевого колеса поддерживает давление масла в рабочей полости цилиндра, обеспечивая движение поршня и поворот колес. Давление масла на торцы реактивных плунжеров совместно с пружинами создает на рулевом колесе ощущение силы сопротивления повороту колес.

При остановке рулевого колеса управляемые колеса остановятся после того, как поршень через рулевой привод, поворачивая сектор совместно с усилиями плунжеров и пружин, сместит вал с червяком и золотником к его среднему положению, т. е. уменьшит давление масла в рабочей полости. При этом поршень, управляемые колеса и сектор остановятся.

Если рулевое колесо будет остановлено в промежуточном положении, то в рабочей полости сохранится некоторое давление масла, препятствующее действию стабилизирующих моментов колес.

Освобождение рулевого колеса после поворота приведет к тому, что реактивные плунжеры и сжатые пружины сдвинут вал с червяком и золотником в среднее положение и будут удерживать их. Давление масла в рабочей полости снизится, управляемые колеса и поршень под действием стабилизирующих моментов (от бокового и продольного наклона шкворней и эластичности шин) автоматически будут возвращаться к среднему положению. При перемещении поршня жидкость будет вытесняться из цилиндра в сливную магистраль.

В случае отказа усилителя, например при остановке двигателя, сохраняется возможность управления автомобилем только усилиями водителя. При этом после упора колец в корпус распределительного устройства вал 6 будет вращаться относительно неподвижного золотника в подшипниках. Перепускной клапан 31 обеспечивает перетекание жидкости по полостям цилиндра, т. е. уменьшает сопротивление цилиндра усилителя при повороте колес.

Для опускания запасного колеса достаточно вывести защелку держателя из зацепления, и оно будет опускаться под действием собственного веса, вытесняя масло в бачок по трубопроводу, вне зависимости от того, работает или не работает гидравлический усилитель.

Перед подъемом колеса необходимо пустить двигатель, повернуть на себя и удерживать рукоятку крана (нефиксированное положение). При повороте пробки крана насос соединяется с рабочей полостью цилиндра, что обеспечит подъем колеса. После срабатывания защелки фиксатора в верхнем положении колеса следует отпустить рукоятку. Пружина возвратит пробку крана в исходное положение, т. е. отключит рабочую полость и соединит насос с гидравлическим усилителем.

Если этого не произойдет, то клапан крана при давлении масла 5000…6000 кПа (50…60 кгс/см2) откроется и предохранит насос от перегрузки. В этом случае установить пробку крана в исходное положение воздействием на рычаг и устранить причину задержки. Эксплуатация автомобиля даже с частично недовернутой пробкой недопустима.

Рекламные предложения:


Читать далее: Основные регулировки рулевых управлении

Категория: - Автомобили Камаз Урал

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Техническое обслуживание и ремонт рулевого управления

Техническое обслуживание механизмов рулевого управления носит плановый характер. Объем выполняемых работ определяется видом технического обслуживания. В процессе ежедневного технического обслуживания необходимо проверять свободный ход рулевого колеса, состояние креплений сошки, а также ограничителей максимальных углов поворота управляемых колес. Кроме этого необходимо ежедневно проверять зазор в шарнирах гидроусилителя и в рулевых тягах, а также работу гидроусилителя и рулевого управления. Эти проверки выполняют при работающем двигателе.
В процессе первого технического обслуживания (ТО-1) необходимо проверять крепление и шплинтовку гаек сошек, шаровых пальцев, рычагов поворотных цапф; свободный ход рулевого колеса и шарниров рулевых тяг; состояние шкворней и стопорных шайб; затяжку гаек, клиньев карданного вала рулевого управления; герметичность системы усиления рулевого управления, а также уровень смазочного материала в бачке гидроусилителя, при необходимости доливают его.

В процессе ТО-2 выполняют те же работы, что и при ТО-1, а также проверяют углы установки передних колес и при необходимости выполняют их регулировку; проверяют и при необходимости подтягивают крепление клиньев шкворней, картера рулевого механизма, рулевой колонки рулевого колеса; зазоры рулевого управления, шарниров рулевых тяг и шкворневых соединений; состояние и крепление карданного вала рулевого управления; крепление и герметичность узлов и деталей гидроусилителя рулевого управления.

При сезонном техническом обслуживании выполняют работы ТО-2, а также осуществляют сезонную замену смазочного материала.
Визуальный контроль технического состояния деталей, агрегатов и механизмов рулевого управления выполняют путем осмотра и опробования. Если доступ к деталям рулевого управления невозможен сверху, то осмотр можно проводить над смотровой ямой.
Контроль крепления колонки и рулевого механизма осуществляется путем приложения усилий во всех направлениях. В процессе такой проверки не допускается осевое перемещение или качение рулевого колеса, колодки, а также присутствие стука в узлах рулевого управления.
При проверке креплений картера рулевого механизма, а также рычагов поворотных цапф необходимо поворачивать рулевое колесо около нейтрального положения на 40-50° в каждую сторону. Состояние рулевого привода, а также надежность крепления соединений проверяют при помощи приложения знакопеременной нагрузки непосредственно к деталям привода. Работа ограничителей поворота проверяется визуально при повороте управляемых колес в разные стороны до упора.

Для того чтобы проверить герметичность соединений системы гидроусилителя рулевого привода, необходимо удерживать рулевое колесо в крайних положениях при работающем двигателе. Кроме этого проверку герметичности соединений системы гидроусилителя осуществляют в свободном положении рулевого колеса. Соединения считаются герметичными, если отсутствует протекание смазочного материала. Кроме этого при проверке не допускается самопроизвольный поворот рулевого колеса с гидроусилителем рулевого привода от нейтрального положения к крайним или наоборот.
Силу трения, а также свободный ход рулевого колеса проверяют при помощи специального прибора, который состоит из динамометра и люфтомера. Люфтомер включает в себя шкалу, которая крепится на динамометре, и указательную стрелку, которая закрепляется на рулевой колодке при помощи зажимов. Динамометр крепится к ободу рулевого колеса при помощи зажимов. На рукоятке прибора располагается шкала динамометра. При измерении люфта рулевого колеса к рукоятке прибора прикладывают усилие 10 Н, которое действует в обе стороны. После этого стрелка прибора показывает суммарную величину люфта. Для легковых автомобилей суммарная величина люфта должна находиться в пределах 10°, а для грузовых автомобилей — в пределах 20°. На автомобилях, оснащенных гидроусилителем, люфт определяют при работающем двигателе.
Общую силу трения определяют при полностью вывешенных передних колесах. Если рулевое управление правильно отрегулировано, то колесо должно свободно поворачиваться от среднего положения для движения по прямой при усилии в 8-16 Н.
Состояние шарниров рулевых тяг оценивают визуально, прилагая усилия к рулевому колесу. Люфт в шарнирах проявляется во взаимном относительном перемещении соединяемых деталей.

Проверку усилителя рулевого управления осуществляют путем измерения давления в системе гидроусилителя. Для проверки необходимо вставить в нагнетательную магистраль манометр с краном. Замеры давления производят при работающем двигателе на малых оборотах, поворачивая колеса в крайние положения. Давление, которое развивает насос гидравлического усилителя, должно быть не менее 6 МПа. Если давление меньше 6 МПа, то необходимо закрыть кран, после этого давление должно подняться до 6,5 МПа. Если после закрытия крана давление не поднимается, значит, произошла поломка насоса, который необходимо отремонтировать или заменить на новый.

Регулировочные работы по рулевому механизму включают в себя работы по регулировке осевого зазора в зацеплении, а также в подшипниках вала винта.
Рулевой механизм считается исправным и пригодным для дальнейшего применения, если люфт рулевого колеса при движении по прямой не превышает 10°. Если люфт превышает допустимые значения, то необходимо проверить зазор в подшипниках вала винта. Если в подшипниках имеется достаточно большой зазор, то осевой люфт будет легко ощущаться.

Для того чтобы устранить люфт в подшипниках вала, необходимо отвернуть болты, снять крышку картера рулевого механизма и затем удалить одну регулировочную прокладку. После удаления прокладки необходимо снова выполнить проверку осевого люфта. Операцию необходимо повторять до тех пор, пока усилие на поворот руля не будет составлять 3-6 Н.
Регулировку зацепления винта (червяка) с роликом регулируют без снятия рулевого механизма. Для этого необходимо отвернуть гайку со штифта вала винта, затем снять шайбу со штифта, после этого при помощи специального ключа поворачивают регулировочный винт на несколько вырезов в стопорной шайбе. В результате этого происходит изменение величины бокового зазора в зацеплении, что, в свою очередь, изменяет свободный ход рулевого колеса.
Для того чтобы определить величину люфта в сочленениях рулевого привода, необходимо резко покачивать сошку руля при повороте рулевого колеса. После проверки при необходимости подтягивают резьбовую пробку. Кроме этого при проверке осевого люфта в сочленения добавляют смазку, а при большом износе производят замену шарового пальца или всей тяги в сборе.
К основным неисправностям системы управления относятся: обломы и трещины на фланце крепления картера, износ отверстия в картере под втулку вала рулевой сошки и деталей шаровых соединений рулевых тяг; износ червяка и ролика вала сошки втулок, подшипников и мест их посадки; изгиб тяг и ослабление крепления рулевого колеса на валу.

При значительном износе рабочей поверхности или при отслоении закаленного слоя червяк рулевого колеса заменяют на новый. При наличии трещин на поверхности ролика вала его меняют на новый. Червяк и ролик необходимо заменять одновременно.
Изношенные шейки вала сошки восстанавливают при помощи хромирования и последующего шлифования под ближайший ремонтный размер. Шейку вала можно восстановить при помощи шлифования бронзовых втулок, устанавливаемых в картере, под ближайший ремонтный размер.
Изношенные места посадки подшипников в картере рулевого управления можно восстановить при помощи дополнительной втулки. Втулка запрессовывается в изношенное место посадки подшипника, затем втулка растачивается под рабочий размер подшипника.
Обломы и трещины на фланце крепления картера можно устранить при помощи варки газовым пламенем. Изношенное отверстие в картере растачивается под ремонтный размер.

Кроме этого быстрому износу подвержены шаровые пальцы и вкладыши поперечной рулевой тяги. На концах поперечных рулевых тяг часто возникает срыв резьбы. Кроме этого в процессе эксплуатации появляется ослабление или поломка пружин, а также нарушение изгиба тяг.
Изношенные шаровые пальцы, которые имеют сколы или задиры, необходимо заменить на новые. Одновременно с заменой шаровых пальцев осуществляется замена их вкладышей. Сломанные или ослабленные пружины не подлежат восстановлению и заменяются на новые. Нарушение изгиба тяг устраняется правкой тяги в холодном состоянии.

Основными неисправностями гидравлического усилителя являются отсутствие усиления при любых частотах вращения коленчатого вала двигателя, а также неравномерное или недостаточное усиление при повороте рулевого колеса в обе стороны.
Для того чтобы устранить неисправности системы гидравлического усиления, необходимо слить из системы масло, тщательно промыть составляющие ее детали, а также разобрать насос.

Последовательность разборки насоса гидравлического усиления следующая:
1) снять крышку бачка и фильтра;
2) удерживая предохранительный клапан от выпадения, необходимо снять бачок с корпуса насоса;
3) снять распределительный диск;
4) снять статор, предварительно отметив его положение относительно распределительного диска и корпуса насоса;
5) снять ротор в сборе с лопастями.

Кроме этого при ремонте насоса гидравлического усиления необходимо снять шкив, стопорное кольцо и вал насоса с передним подшипником.
Детали насоса необходимо промыть раствором, обмыть водой и затем обдуть сжатым воздухом.
При техническом обслуживании необходимо проверять свободное перемещение перепускного клапана в крышке насоса, а также отсутствие задиров или износа на торцевых поверхностях ротора, корпуса и распределительного вала.
После проверки, устранения неполадок и сборки насос необходимо проверить на стенде. Рулевой механизм после проверки, ремонта и контроля деталей собирают, регулируют и испытывают с гидравлическим усилителем в сборе.
Кроме этого из-за неполадок в системе рулевого управления может возникать стук в процессе движения, неустойчивое движение автомобиля, а также тяжелый поворот рулевого колеса.

В том случае, если рулевое колесо туго вращается, необходимо проверить давление в шинах передних колес. Другой причиной туго вращающегося рулевого колеса может быть деформация деталей рулевого привода. В этом случае следует проверить, не согнуты ли рулевые тяги и поворотные рычаги, и заменить деформированные детали.

При тугом повороте рулевого колеса также следует проверить уровень масла в картере рулевого механизма и при необходимости долить его до нормы. Если при проверке обнаруживается неисправный сальник, его необходимо заменить на новый. Кроме этого в некоторых случаях причиной тугого вращения рулевого колеса на морозе является загустевание трансмиссионного масла. Необходимо проверить шаровые шарниры рулевых тяг, перемещая наконечники тяг вдоль оси пальцев. Для проверки при помощи рычага и опоры перемещают наконечник параллельно оси пальцев. Если вкладыш пальца не заклинило в гнезде наконечника тяги, от осевое перемещение наконечника относительно пальца составляет 1-1,5 мм, если вкладыш заклинило, то его необходимо заменить вместе с вкладышем.

Кроме того, рулевое колесо может туго вращаться после ремонта маятникового рычага. Это может возникнуть из-за перетянутой регулировочной гайки при замене втулок или оси маятникового рычага. Если гайка затянута неправильно, то маятниковый рычаг будет вращаться в горизонтальном положении под действием собственной массы. Если гайка затянута правильно, то рычаг будет поворачиваться только под действием силы, приложенной к его концу.
В том случае, если гайка перетянута, то необходимо ее отвернуть, затем приподнять шайбу и снова затянуть гайку. После того как затяжение гайки исправлено, нужно соединить шаровые пальцы тяг с рычагом.

Если в рулевом механизме нет неполадок, то проблема заключается в установке углов передних колес. Установку передних колес необходимо проверять после ремонта или замены деталей передней подвески, а также после поездки по неровной дороге. Однако необходимо учитывать, что точную регулировку углов передних колес могут произвести только на станции технического обслуживания.
Стуки передней подвески во время движения, колебания передних колес, затрудненное управление автомобилем могут появиться в результате увеличения зазоров в соединении деталей рулевого управления из-за износа деталей, ослабления затяжки гаек крепления Наконечников или шаровых пальцев. Для того чтобы устранить зазоры, необходимо подтянуть гайки шаровых пальцев рулевых тяг, регулировочную гайку оси маятникового рычага, гайки шаровых пальцев поворотных рычагов, а также болты крепления рулевого механизма, кронштейна маятникового рычага. Кроме этого для устранения шума нужно отрегулировать зацепление ролика с червяком или подшипников червяка.

При резком ухудшении устойчивости автомобиля необходимо остановиться и проверить крепления картера рулевого управления, кронштейна маятникового рычага, кронштейна вала рулевой колонки к кузову, а также затяжку гаек крепления шаровых пальцев.
Если в процессе движения руль автомобиля «тянет» в сторону, то проблема, скорее всего, в падении давления в одном из передних колес, поэтому автомобиль отклоняется в его сторону. При падении давления в одном из задних колес автомобиль даже на небольшой скорости начинает водить то в одну сторону, то в другую.

Если автомобиль постоянно отклоняется в одну сторону, то причиной этого может быть деформация поворотной цапфы или поворотного рычага из-за быстрого движения по неровной дороге. При этом происходит постоянный занос автомобиля. Для проверки технического состояния цапфы и рычагов необходимо обратиться на станцию технического обслуживания. Если эти детали деформированы настолько, что их невозможно восстановить, то эти детали необходимо заменить на новые.

Диагностика и ремонт системы рулевого управления

Рулевое управление состоит из рулевой колонки с рулевым колесом, рулевого привода и рулевых тяг.

В целях обеспечения безопасности движения автомобиля необходимо проверять состояние рулевого управления при технических осмотрах всех видов.

Под действием ударных нагрузок, трения и других факторов техническое состояние элементов рулевого управления изменяется. Появляются люфты в сочленениях, способствующие повышенному изнашиванию деталей. Изнашивание или неправильные затяжки и регулировки приводят к увеличению силы трения в рулевом управлении, что влияет на управляемость автомобиля и безопасность движения.

Основные неисправности рулевого управления и их причины

При тугом вращении рулевого колеса основными причинами могут быть:

  • – деформация деталей рулевого привода;
  • – неправильная установка углов передних колес,
  • – низкое давление в шинах передних колес;
  • – отсутствие масла в картере рулевого механизма;
  • – повреждение деталей шаровых шарниров, подшипника верхней стойки опоры;
  • – повреждение деталей телескопической стойки подвески.

А для механизмов червячного типа:

  • – перетяжка регулировочной гайки оси маятникового рычага;
  • – нарушение зазора в зацеплении ролика с червяком.

Основными причинами увеличенного холостого хода могут быть:

  • – ослабление болтов рулевого механизма (для рулевых механизмов червячного типа), гаек шаровых пальцев рулевых тяг,
  • – увеличение зазоров в шаровых шарнирах, подшипниках ступиц передних колес.

Проверка рулевого управления

Проверку технического состояния рулевого управления производят по суммарной величине люфта и усилию, необходимому для поворота рулевого колеса. Общая величина люфтов рулевого колеса складывается из величины люфтов в подшипниках ступиц передних колес и соединениях шарнирных тяг, шкворневых тяг, элементов и рычагов рулевого управления.

Один раз в год необходимо проверять состояние рулевых тяг, их наконечников, шарниров и защитных колпачков. В проверке нуждаются все защитные чехлы рулевого механизма. Если под колпачки и чехлы проникает вода, пыль и грязь, то шаровые шарниры тяг быстро изнашиваются. Неисправность колпачка или чехла обнаруживают по утечке смазки из шарового шарнира.

Особенности технического обслуживания рулевого управления с гидроусилителем

Механизм рулевого управления с гидроусилителем отличается высокой надежностью и не требует особого технического обслуживания. Даже при отказе насоса гидравлического усилителя можно продолжать движение.

Первой причиной отказа гидравлического усилителя чаще всего является обрыв приводного ремня насоса. Признаком слабого натяжения ремня является появление отдачи (обратного толчка) на рулевом колесе. Обычно это заметнее всего при трогании автомобиля с места, когда колеса повернуты до отказа.

Рабочая жидкость является одновременно и смазочным материалом, поэтому очень важно, чтобы ее уровень не опускался ниже установленного уровня, иначе насос может выйти из строя.

При наличии гидравлического усилителя – сервосистемы необходимо периодически проверять уровень масла, он должен быть по верхней отметке. Если нужно долить масло, то эту процедуру необходимо производить медленно, так, чтобы не образовывались пузырьки воздуха.

Также периодически нужно проверять шланги на наличие утечек, истираний, ослабление креплений.

Проверка гидросистемы

Проверка происходит следующим образом:

  1. Перед проверкой гидросистемы проверяется натяжение приводного ремня насоса, проверяется техническое состояние шкива и измеряется давление воздуха в шинах.
  2. Между насосом и приводом подключается манометр для прокачки системы и полного удаления воздуха.
  3. Двигатель запускается, температура рабочей жидкости доводится до 65–80 градусов.
  4. Рулевое колесо нужно поворачивать вправо и влево до упора при работающем двигателе с частотой вращения коленчатого вала 1000 об/мин, при этом насос гидроусилителя создает давление 79–85 кгс/см2. В течение всей процедуры кран должен быть открыт во избежание повышения температуры.

Если при закрытом кране давление низкое, то это говорит о неисправности насоса, если высокое – то неисправен предохранительный клапан насоса.

После проверки гидросистемы манометр подлежит отсоединению. При необходимости доливается рабочая жидкость и удаляется воздух из системы.

Стандартные неисправности рулевого управления с гидроусилителем:

  • – повышенный шум при работе рулевого управления по причине разрегулировки рулевого механизма или неисправности насоса;
  • – затрудненное управление автомобилем , возникающее из–за неполадок гидроусилителя – ослабления ремня или низкого уровня жидкости в бачке,  из–за неисправности насоса или его клапана;
  • – большой люфт, получающийся в случае изношенности главного и промежуточного валов рулевой колонки, повреждения рулевого механизма или его разрегулировки.

Особенностью работы по ремонту и техническому обслуживанию гидроусилителя является постоянный контроль за попаданием воздуха в систему, который может ее разрушить.

Работы Китайские бренды Мультибренд ВАЗ
диагностика рулевого управления от 315-00 от 270-00 от 180-00

*Данная информация не является офертой, определяемой положениями статей 435, 437 Гражданского Кодекса РФ

Записаться

43. Назначение, классификация и общее устройство рулевых управлений.

Рулевым управлением называется совокупность устройств, осуществляющих поворот управляемых колес автомобиля.

Рулевое управление служит для изменения и поддержания на­правления движения автомобиля. Оно в значительной степени обеспечивает безопасность движения автомобиля. Рулевое управление автомобиля состоит из двух частей – рулевого механизма и рулевого привода. В рулевой механизм входят рулевое колесо, рулевой вал и рулевая передача, которая определяет тип рулевого механизма. В рулевой привод входят рулевая сошка, рулевые тяги, рычаги маятниковый и поворотных цапф, а также рулевой усилитель, устанавливаемый на ряде автомобилей. При этом рулевые тяги и рычаги поворотных цапф образуют рулевую трапецию, которая определяет тип рулевого привода. На автомобилях изменение направления движения осуществляется поворотом передних колес различными типами рулевых управлений (по расположению – левое и правое, по конструкции – с усилителем и без усилителя). Применение левого или правого рулевого управления зависит от принятого в той или иной стране направления движения транс­порта. Левое рулевое управление применяется в автомобилях большинства стран, где принято правостороннее движение транспорта (Россия, США и др.), а правое рулевое управление – в странах с левосторонним движением транспорта (Япония, Великобритания). При этом рулевое колесо, установленное с левой или правой стороны автомобиля, обеспечивает лучшую видимость при разъезде с транспортом, движущимся навстречу. Применение рулевого управления различной конструкции (без усилителя или с усилителем) зависит от типа и назначения автомобиля. Рулевые управления без усилителя обычно устанавлива­ются на легковых автомобилях особо малого и малого классов и грузовых малой грузоподъемности. Рулевые управления с усилителем применяются на других автомобилях. При этом значительно облегчается их управление, улуч­шается маневренность и повышается безопасность движения при разрыве шины автомобиль можно удержать на заданной тра­ектории движения. Конструкция рулевого управления во многом зависит от типа подвески передних колес автомобиля. При независимой подвеске передних управляемых колес, которая применяется на всех легковых автомобилях, в рулевое управление без усилителя входят рулевое колесо, рулевой вал, рулевая передача (механизм), рулевая сошка, средняя рулевая тяга, маятниковый рычаг, боковые рулевые тяги, рычаги поворотных цапф. При вращении рулевого колеса усилие от него на поворотные цапфы и передние колеса передается через вал, рулевую передачу, сошку, среднюю и боковые тяг, рычаги. В результате осуществляется поворот управляемых колес автомобиля. При зависимой подвеске передних колес рулевое управление без усилителя включает в себя рулевое колесо, рулевой вал, рулевую передачу, рулевую сошку, продольную рулевую тягу, поворотный рычаг, рычаги поворотных цапф и поперечную рулевую тягу. При вращении рулевого колеса вместе с ним вращается вал. Усилие от вала через рулевую передачу передается на сошку, которая через продольную тягу перемещает рычаг с поворотной цапфой левого колеса. Одновременно через рычаги и поперечную тягу поворачивается цапфа правого колеса. Так производится поворот передних управляемых колес автомобиля.

рулевого механизма; привода рулевого механизма; усилителя рулевого управления; привода управляемых колёс

 

Рассмотрим рулевое управление автомобиля КАМАЗ 4310. Рулевое управление (рис. 2), включает в себя рулевой механизм, привод рулевого механизма, усилитель рулевого управления и привод управляемых колёс.

 

 

Рис. 2. Рулевое управление КамАЗ – 4310 (СЛАЙД № 7)

1, 2, 10 – поворотные рычаги; 3 – продольная рулевая тяга; 4- сошка; 5 – рулевой механизм; 6 – угловой редуктор; 7 – распределитель рулевого усилителя; 8 – карданный вал; 9- масляный радиатор; 11 – труба рулевой колонки; 12 – рулевое колесо; 13 – поперечная рулевая тяга; 14 – масляный насос рулевого усилителя.

 

.

 

Рулевая колонка.(СЛАЙД № 8)

В состав рулевой колонки входит рулевое колесо 5 (рис. 3), вал рулевой колонки 7, установленный на подшипниках 8, 11 в трубе 4 , карданный вал 2 и угловой редуктор 1.

 

 

Рис. 3. Рулевая колонка (СЛАЙД № 9)

1 – угловой редуктор; 2 – карданный вал; 3 – крон-штейн; 4 – труба колонки; 5 – рулевое колесо; 6 – гайка; 7 – вал рулевой колонки; 8, 11 – шариковый радиально-упорный подшипник; 9 – разжимное кольцо; 10 – кольцо упорное; 12 – кольцо уплотнительное; 13 – обойма; 14 – стопорная шайба; 15 – гайка; 16 – стяжной болт; 17 – стопорная шайба; 18 – гайка; 19 – рулевой механизм; 20 – сошка

 

Основание рулевой колонки представляет собой трубу 4, которая в верхней части крепится с помощью кронштейна 3, к силовым элементам кабины, в нижней части – через фланец к полу кабины. В трубе 4, на двух шариковых подшипниках 8 и 11, установлен вал рулевой колонки 7. Шариковые подшипники 8 и 11 смазываются смазкой, заложенной при сборке. В нижней части вала установлена уплотнительное кольцо 12 с обоймой 13 и регулировочная гайка 15, с помощью которой производится регулировка осевого зазора в подшипниках. Самоотворачивание регулировочной гайки предотвращается стопорной шайбой 14, ушко которой загибается в паз гайки. В верхней части вала на шлицах установлено рулевое колесо 5.

Карданный вал (рис. 4) соединяет вал рулевой колонки с угловым коническим редуктором Карданный вал двухшарнирный, с шарнирами неравных угловых скоростей на игольчатых подшипниках и шлицевым соединением.

 

Рис. 4. Карданный вал рулевой колонки (СЛАЙД № 10)

1, 10 – вилка; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – обойма уплотнительного кольца; 4 – упорное кольцо; 5 – крестовина; 6 – игольчатый подшипник; 7 – шлицевой стержень; 8 – уплотнительное кольцо; 9 – обойма; 11 – вилка со шлицевой втулкой; 12 – вилка со шлицевым стержнем;13 – стяжной болт; 14 – гайка

 

Каждый шарнир состоит из двух вилок 1 и 12, соединенных крестовиной 5, на шипах которой установлены игольчатые подшипники 6. Подшипники закреплены от осевого перемещения в вилках упорными кольцами 4. В каждый игольчатый подшипник при сборке заложено 1-1,2 г смазки № 158. Пополнять смазочный материал в процессе эксплуатации не требуется. Для удержания смазочного материала в подшипнике и предохранения его от попадания пыли и влаги установлено уплотнительное кольцо 2 с обоймой 3.

Карданный вал имеет скользящее шлицевое соединение, обеспечивающее возможность изменения расстояния между шарнирами при перемещениях кабины. Перед сборкой в шлицевую втулку закладывается 28-32 г смазочного материала, а на шлицы наносится тонкий слой смазки. Для удержания смазочного материала и предохранения соединения от попадания пыли и влаги установлено уплотнительное кольцо 8 с обоймой 9.

Верхняя вилка карданного вала с помощью шлиц и стяжного болта крепится к валу рулевой колонки (рис. 3), нижняя – к валу ведущей конической шестерни углового редуктора. При сборке карданного вала необходимо следить за тем, чтобы оси отверстий под подшипники наружных вилок находились в одной плоскости. Устанавливают карданный вал вилкой со шлицевой втулкой вверх.

Угловой редуктор обеспечиваетпередачу вращения от карданного вала на винт рулевого механизма, рад. 290.

Редуктор включает в себя две конические шестерни 4 и 14 (рис. 5), смонтированные в корпусе 13.

 

 

Рис. 5. Угловой редуктор (СЛАЙД № 11)

1 – ведущее зубчатое колесо; 2 – манжета; 3 – крышка корпуса; 4 – корпус ведущего зубчатого колеса; 5, 7, 10 – шариковые подшипники; 6 – регулировочные прокладки; 8, 15, 19, 21 – уплотнительные кольца; 9, 18 – упорные кольца; 11 – ведомое зубчатое колесо; 12 – упорная крышка; 13 – корпус; 14 – распорная втулка; 16 – гайка крепления подшипников; 17 – шайба; 20 – защитная крышка

 

Угловой редуктор устанавливается на картере рулевого механизма (рис. 6) и крепится к нему шпильками. Передаточное число углового редуктора равно 1. Конические зубчатые колеса выполнены со спиральными зубьями. Ведущая коническая шестерня, выполненная вместе с валом, установлена в двух шариковых подшипниках 5, которые фиксируются на валу гайкой 16. Вал ведущей конической шестерни уплотняется манжетой 2, которая закрыта крышкой 20, плотно посаженной на вал. Ведомая коническая шестерня 11 также установлена в шариковых подшипниках 7 и 10. Оптимальное взаимное положение зубчатых колес достигается регулировочными прокладками 6.

Смазывание деталей углового редуктора производится маслом, поступающим из рулевого усилителя.

Ведомая коническая шестерня имеет внутренние шлицы, через которые усилие передается на винт рулевого механизма.

 

Рулевой механизм.

Рулевой механизм КамАЗ-4310 имеет шарико-винтовую рулевую передачу, крепится к переднему кронштейну левой рессоры болтами. Передаточное число рулевого механизма 21,7.

Картер 14 (рис. 6) рулевого механизма выполненный из высокопрочного чугуна, имеет цилиндрическую полость, в которой перемещается поршень-рейка, и является одновременно рабочим цилиндром рулевого гидроусилителя. Полость картера закрыта тремя крышками: передней 4, задней 13, и боковой 30. Между крышками и картером установлены резиновые кольца. В нижней части картера ввернута сливная магнитная пробка 16.

В картере расположена рулевая передача, состоящая из винта 17, шариковой гайки 18, установленной в расточке поршня-рейки 15 и зубчатого сектора 10, выполненного заодно с валом сошки. Ведущим элементом рулевого механизма является винт, который через шлицы, нарезанные в средней его части, связан с ведомой шестерней конического редуктора. Шариковая гайка 18 связана с винтом 17 через шарики, которые при его повороте перекатываются по винтовым канавкам, выполненным с большой точностью в гайке и на рабочей поверхности винта, что уменьшает потери на трение в сопряжении винт-гайка.

В паз гайки установлен штампованный желоб, состоящий из двух половин полукруглого сечения, который соединяет концы винтовой канавки гайки, образуя замкнутый винтовой канал, по которому циркулирует тридцать один шарик, из них восемь находятся в обводном канале, образованном половинками желоба.

Гайка после сборки с винтом и шариками устанавливается в поршень-рейку 15 и фиксируется двумя установочными винтами 9, которые фиксируются в затянутом положением кернением.

Поршень-рейка 15 представляет собой фасонную деталь, выполняющую одновременно функцию поршня в силовом цилиндре рулевого усилителя и функцию рейки в рулевом механизме. Для этого ее наружная поверхность имеет точно обработанные цилиндрические пояски с уплотнительными кольцами, обеспечивающие герметичность сопряжения поршень-цилиндр при высоком давлении рабочей жидкости.

 

Рис. 6. Рулевой механизм (СЛАЙД № 12)

1 – передняя крышка; 2 – распределитель рулевого усилителя; 3, 29 – упорные кольца; 4 – плавающая втулка; 5, 7 – уплотнительные кольца; 6, 8 – распорные кольца; 9 – установочный винт; 10 – вал сошки; 11 – перепускной клапан; 12 – защитный колпачок; 13 – задняя крышка; 14 – картер рулевого механизма; 15 – поршень-рейка; 16 – магнитная пробка; 17 – винт; 18 – шариковая гайка; 19 – желоб; 20 – шарик; 21 – рулевая передача; 22 – упорный роликовый подшипник; 23 – пружинная шайба; 24 – гайка; 25 – упорная шайба; 26 – регулировочная шайба; 27 – регулировочный винт; 28 – контргайка регулировочного винта; 30 – боковая крышка

 

В поршне-рейке выполнено ступенчатое отверстие, где размещается шариковая гайка и винт рулевого механизма. Между цилиндрическими поясками нарезаны зубья рейки, которые взаимодействуют с зубьями сектора 10 вала сошки.

Толщина зубьев сектора вала сошки и поршня-рейки переменная по длине, что позволяет изменять зазор в зацеплении посредством осевого перемещения зубчатого сектора с помощью регулировочного винта 28, ввернутого в боковую крышку 30.

Вал сошки установлен в картере на подшипниках скольжения, которые смазываются маслом, применяемым в рулевом усилителе. Выход вала уплотняется самоподжимной манжетой, и специальной эластичной накладкой, установленной между сошкой и картером рулевого механизма, препятствующей попаданию пыли и грязи в рабочую зону манжеты .

 

Привод управляемых колес.

В состав привода управляемых колес входят: сошка 4 (рис. 2), продольная рулевая тяга 3, три поворотных рычага 1, 2, 10 и поперечная рулевая тяга 13. (СЛАЙД № 13)

Сошка 2 кованая, устанавливается на шлицах вала и фиксируется гайкой. Самоотворачивание гайки предотвращается стопорной шайбой, ушко которой связано с сошкой, а ее край отгибается на грань гайки. Правильная установка сошки на валу обеспечивается сдвоенным шлицем. В нижнее конусное отверстие устанавливается шаровой палец продольной рулевой тяги.

Продольная рулевая тяга цельнокованая, на концах имеет шаровые шарниры, каждый из которых состоит из корпуса, выполненного вместе с тягой 1 (рис.7), в отверстие которого запрессован верхний вкладыш 4 и установлен шаровой палец 5 с нижним вкладышем 6 и пружиной 7.

 

 

Рис. 7. Продольная рулевая тяга (СЛАЙД № 14)

1 – тяга; 2 –защитный чехол; 3 – пресс-масленка; 4 – верхний вкладыш; 5 – шаровой палец; 6 – нижний вкладыш; 7 – пружина; 8 – стопорная шайба; 9 – резьбовая пробка

 

В собранном состоянии нижний вкладыш 6 поджимается к шаровому пальцу 5 пружиной 7, что обеспечивает беззазорную работу шарового шарнира. Закрывается шаровой шарнир с одной стороны резьбовой пробкой, зафиксированной с помощью стопорной шайбы, а с другой стороны эластичным защитным чехлом. Полость шарового шарнира заполняется консистентной смазкой Литол-24 через пресс-масленку 3.

Задний шарнир продольной рулевой тяги связан с поворотным рычагом 1 (рис. 8), установленном на корпусе левого поворотного кулака. Рычаг выполнен вместе с крышкой подшипника верхнего шкворня поворотного кулака и крепится с помощью шпилек и гаек к корпусу поворотного кулака.

Два других поворотных рычага 4 и 6 отлиты заодно с корпусами поворотных кулаков и соединены между собой с помощью поперечной тяги 5.

 

Рис. 8. Рулевая трапеция (СЛАЙД № 15)

1 – верхний поворотный рычаг; 2 – продольная рулевая тяга; 3 – балка моста; 4 – правый поворотный рычаг; 5 – поперечная рулевая тяга; 6 – левый поворотный рычаг

 

Поперечная рулевая тяга трубчатая, изогнутая, с двумя резьбовыми наконечниками 14 (рис. 10). Каждый наконечник имеет шаровой шарнир, состоящий из корпуса с установленными в нем шаровым пальцем 6 и двумя вкладышами 5,7, которые поджимаются к нему пружиной 8. Снизу шарнир закрыт крышкой 10, которая через уплотнительную прокладку 9 крепится тремя болтами 12 к корпусу шарнира. Сверху шарнир герметизируется эластичным защитным чехлом 1.

Полость шаровых шарниров наконечников поперечной рулевой тяги заполняется консистентной смазкой Литол-24 через пресс-масленку 2. Корпус шарнира имеет внутреннюю резьбу, для крепления к тяге. Кроме того, для повышения надежности резьбового соединения, в корпусе выполнен продольный разрез, позволяющий после монтажа наконечника на тягу с помощью двух стяжных болтов 13 стянуть разрезную часть наконечника, обеспечив прочное соединение наконечника с тягой.

Изменением положения наконечников на тяге регулируется схождение управляемых колес, которое должно составлять 1-2 мм (рис. 9).

 

Рис. 9. Поперечная рулевая тяга (СЛАЙД № 16)

1 – защитный чехол; 2 – пресс-масленка;; 3,11 – пружинная шайба; 4 – гайка; 5 – верхний вкладыш; 6 – шаровой палец; 7 – нижний вкладыш; 8 – пружина; 9 – уплотнительная прокладка; 10 – крышка; 12 – болт крепления крышки; 13 – стяжной болт; 14 – наконечник; 15 – поперечная тяга

 

Расчет рулевого управления автомобиля. Механизмы управления автомобиля Основные технические параметры

Рулевой привод, представляющий собой систему тяг и рычагов, служит для передачи усилия от сошки на поворотные цапфы и осуществления заданной зависимости между углами поворота управляемых колес. При проектировании рулевых управлений выполняют кинетический и силовой расчет рулевого привода и прочностной расчет узлов и деталей рулевого управления.

Основной задачей кинематического расчета рулевого привода является определение углов поворота управляемых колес, нахождении передаточных чисел рулевого механизма, привода и управления в целом, выбор параметров рулевой трапеции и согласовании кинематики рулевого управления и подвески. Исходя из геометрии поворота троллейбуса (рис. 50) при условии, что управляемые передние колеса катятся без проскальзывания и их мгновенный центр поворота лежит на пересечении осей вращения всех колес наружный , и внутренний углы поворота колес связаны зависимостью:

, (4)

где - расстояние между точками пересечения осей шкворней с опорной поверхностью.

Рисунок 50. Схема поворота троллейбуса без учета боковой эластичности шин.

Из полученного выражения (4) следует, что разность котангенсов углов поворота внешнего и внутреннего управляемых колес должна быть всегда величиной постоянной, а мгновенный центр поворота троллейбуса (точка 0) должен лежать на продолжении неуправляемой оси.

Только при соблюдении этих теоретических условий вес колеса троллейбуса на повороте будут двигаться без скольжения, т.е. иметь чистое качение. От рулевой трапеции требуется, чтобы она обеспечивала вытекающие из геометрии поворота соотношения между углами поворота управляемых колес.

Параметрами рулевой трапеции являются шкворневая ширина (рис. 51), расстояние п между центрами шаровых шарниров рычагов трапеции; длина т и угол θ наклона рычагов поворотных цапф. Подбор параметров трапеции при жестких в боковом направлении управляемых колесах начинается с определения угла θ наклона рычагов трапеции. Они располагаются таким образом, чтобы а - (0.7...0.8,)L при заднем расположении поперечной тяги. Угол θ может быть найден для максимальных теоретических углов и по формуле:

или по графикам, приведенным на (рис.7б). Значение угла θ = 66...74°, а отношение длины рычагов к длине поперечной тяги т/п = 0.12....0.16. Длину m принимают возможно большей по условиям компоновки. Тогда

.

Рисунок 51. Схема рулевой трапеции и зависимость а/L от l 0 /L 1-3: при m/n равном соответственно 0,12; 0.14; 0,16

Общее кинематическое передаточное число рулевого управления, определяемое передаточными числами механизма U м и привода U пк равно отношению полного угла поворота рулевого колеса к углу поворота колеса от упора до упора

.

Для нормальной работы рулевого привода максимальное значение углов а, и а, находится в пределах
. Для троллейбусов суммарное число оборотов рулевого колеса при повороте управляемых колес на 40 о (± 20°) от нейтрального положения не должно превышать 3,5 ( = 1260 о) без учета угла свободного поворота рулевого колеса, что соответствует .

Схематическую компоновку рулевого привода выполняют для определения размеров и расположения в пространстве сошки, тяг и рычагов, а также передаточного числа привода. При этом стремятся обеспечить одновременную симметричность крайних положений сошки относительно ее нейтрального положения, а также равенство кинематических передаточных чисел привода при повороте колес как вправо, так и влево. Если углы между сошкой и продольной тягой, а также между тягой и поворотным рычагом в его крайнем положении приблизительно одинаковы, то эти условия выполняются.

В силовом расчете определяются усилия: необходимые для поворота управляемых колес на месте, развиваемые цилиндром усилителя; на рулевом колесе при работающем и неработающем усилителе; на рулевом колесе со стороны реактивных элементов распределителя; на колесах при торможении; на отдельных деталях рулевого управления.

Сила F , необходимая для поворота управляемых колес на горизонтальной поверхности троллейбуса, находится исходя из суммарного момента М Σ на цапфах управляемых колес:

где М f –момент сопротивления перекатыванию управляемых колес при повороте вокруг шкворней; М φ –момент сопротивления деформации шин и трения в контакте с опорной поверхностью в следствии проскальзывания шины; М β , М φ –моменты обусловленные поперечным и продольным наклоном шкворней (рис. 8).

Рисунок 52. К расчету момента сопротивления повороту колеса.

Момент сопротивления перекатыванию управляемых колес при повороте вокруг шкворней определяется зависимостью:

,

где f – коэффициент сопротивления перекатыванию; G 1 – осевая нагрузка передаваемая управляемыми колесами; – радиус обкатки колеса вокруг оси шкворня: =0.06...0.08 м; l –длина цапфы; r 0 –расчетный радиус колеса; λ – угол развала колес; β – угол наклона шкворня.

Момент сопротивления деформации шин и трения в контакте с опорной поверхностью в следствии проскальзывания шины определяются зависимостью:

,

где – плечо силы трения скольжения относительно центра отпечатка шины.

Если принять, что давление по площади отпечатка распределяется равномерно,

,

где – свободный радиус колеса. В случае, когда .

При расчетах коэффициент сцепления с опорной поверхностью выбирают максимальным φ= 0.8.

Моменты, обусловленные поперечным и продольным наклоном шкворней, равны:

где - средний угол поворота колеса; ; γ – угол наклона шкворня назад.

Усилие на ободе рулевого колеса

,

где – радиус рулевого колеса; η – КПД рулевого управления: η= 0.7…0.85.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Механизмы управления

1. Рулевое управление

Назначение рулевого управления и схема поворота автомобиля

Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля поворотом передних управляемых колес. Оно состоит из рулевого механизма и рулевого привода. На грузовых автомобилях большой грузоподъемности в рулевом управлении применяют усилитель, который облегчает управление автомобилем, уменьшает толчки на рулевое колесо и повышает безопасность движения.

Схема поворота автомобиля

Рулевой механизм служит для увеличения и передачи на рулевой привод усилия, прилагаемого водителем к рулевому колесу. Рулевой механизм преобразует вращение рулевого колеса в поступательное перемещение тяг привода, вызывающее поворот управляемых колес. При этом усилие, передаваемое водителем, от рулевого колеса к поворачиваемым колесам, возрастает во много раз.

Рулевой привод совместно с рулевым механизмом передает управляющее усилие от водителя непосредственно к колесам и обеспечивает этим поворот управляемых колес на задаваемый угол.

Чтобы совершить поворот без бокового скольжения колес, все они должны катиться по дугам разной длины, описанным из центра поворота О см. рис. При этом передние управляемые колеса должны поворачиваться на разные углы. Внутреннее по отношению к центру поворота колесо должно поворачиваться на угол альфа-В, наружное - на меньший угол альфа-Н. Это обеспечивается соединением тяг и рычагов рулевого привода в форме трапеции. Основанием трапеции служит балка 1 переднего моста автомобиля, боковыми сторонами являются левый 4 и правый 2 поворотные рычаги, а вершину трапеции образует поперечная тяга 3, которая соединяется с рычагами шарнирно. К рычагам 4 и 2 жестко присоединены поворотные цапфы 5 колес.

Один из поворотных рычагов, чаще всего левый рычаг 4, имеет связь с рулевым механизмом через продольную тягу 6. Таким образом, при приведении в действие рулевого механизма продольная тяга, перемещаясь вперед или назад, вызывает поворот обоих колес на разные углы в соответствии со схемой поворота.

механизм управление рулевой автомобиль

Схемы рулевого управления

Расположение и взаимодействие деталей рулевого управления, не имеющего усилителя, можно рассмотреть на схеме (см. рисунок). Здесь рулевой механизм состоит из рулевого колеса 3, рулевого вала 2 и рулевой передачи 1, образованной зацеплением червячной шестерни (червяка) с зубчатым стопором, на вал которого крепится сошка 9 рулевого привода. Сошка и все остальные детали рулевого управления: продольная тяга 8, верхний рычаг левой поворотной цапфы 7, нижние рычаги 5 левой и правой поворотных цапф, поперечная тяга 6 составляют рулевой привод.

Поворот управляемых колес происходит при вращении рулевого колеса 3, которое через вал 2 передает вращение рулевой передаче 1. При этом червяк передачи, находящийся в зацеплении с сектором, начинает перемещать сектор вверх или вниз по своей нарезке. Вал сектора приходит во вращение и отклоняет сошку 9, которая своим верхним концом насажена на выступающую часть вала сектора. Отклонение сошки передается продольной тяге 8, которая перемещается вдоль своей оси. Продольная тяга 8 связана через верхний рычаг 7 с поворотной цапфой 4, поэтому ее перемещение вызывает поворот левой поворотной цапфы. От нее усилие поворота через нижние рычаги 5 и поперечную тягу 6 передается правой цапфе. Таким образом происходит поворот обоих колес.

Управляемые колеса поворачиваются рулевым управлением на ограниченный угол, равный 28-35°. Ограничение вводится для того, чтобы исключить при повороте задевание колесами деталей подвески или кузова автомобиля.

Конструкция рулевого управления очень сильно зависит от типа подвески управляемых колес. При зависимой подвеске передних колес в принципе сохраняется схема рулевого управления, приведенная на (рис. а), при независимой подвеске (рис. 6) рулевой привод несколько усложняется.

2. Основные типы рулевых механизмов и приводов

Рулевой механизм

Он обеспечивает поворот управляемых колес с небольшим усилием на рулевом колесе. Это может быть достигнуто за счет увеличения передаточного числа рулевого механизма. Однако передаточное число ограничено количеством оборотов рулевого колеса. Если выбрать передаточное число с количеством оборотов рулевого колеса больше 2-3, то существенно увеличивается время, требуемое на поворот автомобиля, а это недопустимо по условиям движения. Поэтому передаточное число в рулевых механизмах ограничивают в пределах 20-30, а для уменьшения усилия на рулевом колесе в рулевой механизм или привод встраивают усилитель.

Ограничение передаточного числа рулевого механизма также связано со свойством обратимости, т. е. способностью передавать обратное вращение через механизм на рулевое колесо. При больших передаточных числах увеличивается трение в зацеплениях механизма, свойство обратимости пропадает и самовозврат управляемых колес после поворота в прямолинейное положение оказывается невозможным.

Рулевые механизмы в зависимости от типа рулевой передачи разделяют на:

· червячные,

· винтовые,

· шестеренчатые.

Рулевой механизм с передачей типа червяк - ролик имеет в качестве ведущего звена червяк, закрепленный на рулевом валу, а ролик установлен на роликовом подшипнике на одном валу с сошкой. Чтобы сделать полное зацепление при большом угле поворота червяка, нарезку червяка выполняют по дуге окружности - глобоиде. Такой червяк называют глобоидным.

В винтовом механизме вращение винта, связанного с рулевым валом, передается гайке, которая заканчивается рейкой, зацепленной с зубчатым сектором, а сектор установлен на одном валу с сошкой. Такой рулевой механизм образован рулевой передачей типа винт-гайка-сектор.

В шестеренчатых рулевых механизмах рулевая передача образуется цилиндрическими или коническими шестернями, к ним же относят передачу типа шестерня-рейка. В последних цилиндрическая шестерня связана с рулевым валом, а рейка, зацепленная с зубьями шестерни, выполняет роль поперечной тяги. Реечные передачи и передачи типа червяк-ролик преимущественно применяют на легковых автомобилях, так как обеспечивают сравнительно небольшое передаточное число. Для грузовых автомобилей используют рулевые передачи типа червяк-сектор и винт-гайка-сектор, снабженные либо встроенными в механизм усилителями, либо усилителями, вынесенными в рулевой привод.

Рулевой привод

Рулевой привод предназначен для передачи усилия от рулевого механизма на управляемые колеса, обеспечивая при этом их поворот на неодинаковые углы. Конструкции рулевого привода различаются расположением рычагов и тяг, составляющих рулевую трапецию, по отношению к передней оси. Если рулевая трапеция находится впереди передней оси, то такая конструкция рулевого привода называется передней рулевой трапецией, при заднем расположении - задней трапецией. Большое влияние на конструктивное исполнение и схему рулевой трапеции оказывает конструкция подвески передних колес.

При зависимой подвеске рулевой привод имеет более простую конструкцию, так как состоит из минимума деталей. Поперечная рулевая тяга в этом случае сделана цельной, а сошка качается в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля. Можно сделать привод и с сошкой, качающейся в плоскости, параллельной переднему мосту. Тогда продольная тяга будет отсутствовать, а усилие от сошки передается прямо на две поперечные тяги, связанные с цапфами колес.

При независимой подвеске передних колес схема рулевого привода конструктивно сложнее. В этом случае появляются дополнительные детали привода, которых нет в схеме с зависимой подвеской колес. Изменяется конструкция поперечной рулевой тяги. Она сделана расчлененной, состоящей из трех частей: основной поперечной тяги 4 и двух боковых тяг - левой 3 и правой 6. Для опоры основной тяги 4 служит маятниковый рычаг 5, который по форме и размерам соответствует сошке 1. Соединение боковых поперечных тяг с поворотными рычагами 2 цапф и с основной поперечной тягой выполнено с помощью шарниров, которые допускают независимые перемещения колес в вертикальной плоскости. Рассмотренная схема рулевого привода применяется главным образом на легковых автомобилях.

Рулевой привод, являясь частью рулевого управления автомобиля, обеспечивает не только возможность поворота управляемых колес, но и допускает колебания колес при наезде ими на неровности дороги. При этом детали привода получают относительные перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и на повороте передают усилия, поворачивающие колеса. Соединение деталей при любой схеме привода производят с помощью шарниров шаровых либо цилиндрических.

3. Устройство и работа рулевых механизмов

Рулевой механизм с передачей типа червяк - ролик

Он широко распространен на легковых и грузовых автомобилях. Основными деталями рулевого механизма являются рулевое колесо 4, рулевой вал 5, установленный в рулевой колонке 3 и соединенный с глобоидным червяком 1. Червяк установлен в картере 6 рулевой передачи на двух конических подшипниках 2 и зацеплен с трехгребневым роликом 7, который вращается на шарикоподшипниках на оси. Ось ролика закреплена в вильчатом кривошипе вала 8 сошки, опирающемся на втулку и роликовый подшипник в картере 6. Зацепление червяка и ролика регулируют болтом 9, в паз которого вставлен ступенчатый хвостовик вала сошки. Фиксация заданного зазора в зацеплении червяка с роликом производится фигурной шайбой со штифтом и гайкой.

Рулевой механизм автомобиля ГАЗ-53А

Картер 6 рулевой передачи закреплен болтами к лонжерону рамы. Верхний конец рулевого вала имеет конические шлицы, на которые посажено и закреплено гайкой рулевое колесо.

Рулевой механизм с передачей типа винт - гайк а - рейка - сектор с усилителем

Его применяют в рулевом управлении автомобиля ЗИЛ-130. Усилитель рулевого управления объединен конструктивно с рулевой передачей в один агрегат и имеет гидропривод от насоса 2, который приводится в действие клиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Рулевая колонка 4 соединена с рулевым механизмом 1 через короткий карданный вал 3, так как оси рулевого вала и рулевого механизма не совпадают. Это сделано для уменьшения габаритных размеров рулевого управления.

Рулевой механизм автомобиля

На следующем рисунке показано устройство рулевого механизма. Основной частью его является картер 1, имеющий форму цилиндра. Внутри цилиндра размещены поршень - рейка 10 с жестко закрепленной в нем гайкой 3. Гайка имеет внутреннюю нарезку в виде полукруглой канавки, куда заложены шарики 4. Посредством шариков гайка зацеплена с винтом 2, который, в свою очередь, соединен с рулевым валом 5. В верхней части картера к нему крепится корпус 6 клапана управления гидроусилителем. Управляющим элементом в клапане является золотник 7. Исполнительным механизмом гидроусилителя служит поршень - рейка 10, уплотненный в цилиндре картера с помощью поршневых колец. Рейка поршня соединена нарезкой с зубчатым сектором 9 вала 8 сошки.

Устройство рулевого механизма с встроенным гидроусилителем

Вращение рулевого вала преобразуется передачей рулевого механизма в перемещение гайки - поршня по винту. При этом зубья рейки поворачивают сектор и вал с закрепленной на нем сошкой, благодаря чему происходит поворот управляемых колес.

При работающем двигателе насос гидроусилителя подает масло под давлением в гидроусилитель, вследствие чего при совершении поворота усилитель развивает дополнительное усилие, прикладываемое к рулевому приводу. Принцип действия усилителя основан на использовании давления масла на торцы поршня - рейки, которое создает дополнительную силу, передвигающую поршень и облегчающую поворот управляемых колес. [ 1 ]

Схема поворота автомобиля

Одна из самых важных систем ТС с точки зрения безопасности движения -- система рулевого управления, обеспечивающая его движение (поворот) в заданном направлении. В зависимости от конструктивных особенностей колесных ТС различают три способа поворота:

При помощи поворота управляемых колес одной, нескольких или всех осей

Созданием разности скоростей неуправляемых колес правого и левого бортов машин (поворот «погусеничному»)

Взаимным принудительным поворотом звеньев щарнирно-сочлененного ТС

Много- или двухзвенные колесные ТС (автопоезда), состоящие из колесного тягача, прицепа (прицепов) или полуприцепа (полуприцепов), осуществляют поворот при помощи управляемых колес только тягача или тягача и прицепного (полуприцепного) звена.

Наиболее широкое распространение получили схемы колесных машин с поворотными (управляемыми) колесами.

При увеличении числа пар управляемых колес уменьшается минимально возможный радиус поворота машины, т. е, улучшаются маневренные качества ТС. Однако стремление улучшить маневренность за счет применения передних и задних управляемых колес существенно усложняет конструкцию привода управления ими. Максимальный угол повороту управляемых колес обычно не превышает 35 …40°.

Схемы поворота двух-, трех- и четырехосных колесных машин с управляемыми колесами

Рис. Схемы поворота двух-, трех- и четырехосных колесных машин с управляемыми колесами: а, б -- передними; в -- передними и задними; е, ж -- первой и второй осей; з -- всех осей

Схемы поворота колесной машины с неуправляемыми колесами

Рис. Схемы поворота колесной машины с неуправляемыми колесами:

а -- с большим радиусом поворота; б -- с нулевым радиусом; О -- центр поворота; V1, V2 -- скорости движения отстающего и забегающего бортов машины

Поворотом управляемых колес ТС водитель заставляет его передвигаться по траектории заданной кривизны в соответствии с углами поворота колес. Чем больше угол их поворота относительно продольной оси машины, тем меньше радиус поворота ТС.

Схема поворота «по-гусеничному» принципу используется сравнительно редко и в основном на специальных ТС. Примером может служить колесный тягач с неповоротными колесами и трансмиссией, обеспечивающей поворот тягача практически вокруг его геометрического центра. Такую же схему поворота имеет отечественный луноход, имеющий электромотор-колеса с формулой 8Ч8. Поворот подобных ТС осуществляется при неодинаковой скорости колес разных бортов машины. Такое управление поворотом наиболее просто обеспечить прекращением подачи вращающего момента на отстающий при повороте борт машины, скорость колес которого уменьшается вследствие их подтормаживания. Чем больше разность скоростей забегающего V2, т.е. внешнего по отношению к центру поворота (точка О), и отстающего V1(внутреннего по отношению к центру поворота) бортов машины, тем меньше радиус ее криволинейного движения. В идеальном случае, если скорости всех колес обоих бортов будут равны, но направлены в противоположные стороны (V2 = -V1), мы получим нулевой радиус поворота, т. е. машина будет поворачиваться вокруг своего геометрического центра.

Основными недостатками ТС с неуправляемыми колесами являются повышенный расход мощности на совершение поворота и больший износ шин по сравнению с автомобилями, имеющими управляемые колеса.

Шарнирносочлененные схемы поворота ТС для инженерных тягачей. Эти машины обладают хорошей маневренностью (минимальный радиус поворота у них меньше, чем у обычных автомобилей с такой же базой и лучшей приспособляемостью к неровностям дороги (из-за наличия шарниров в сцепном устройстве тягача и прицепного звена), а также обеспечивают возможность использования колес большого диаметра, что улучшает проходимость этих ТС.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    Обеспечение движения автомобиля в заданном водителем направлении как основное назначение рулевого управления автомобиля Камаз-5311. Классификация рулевых механизмов. Устройство рулевого управления, принцип его работы. Техническое обслуживание и ремонт.

    курсовая работа , добавлен 14.07.2016

    Обзор схем и конструкций рулевых управлений автомобилей. Описание работы, регулировок и технических характеристик проектируемого узла. Кинематический, гидравлический и силовой расчет рулевого управления. Прочностные расчеты элементов рулевого управления.

    курсовая работа , добавлен 25.12.2011

    Основная причина пробок и лучший вариант избежать городской пробки. Особенности управления автомобилем в пробке. Перестроение для поворота в сплошном потоке. Объезд возникшего препятствия. Проезд регулируемых перекрестков. Выезд на главную дорогу.

    реферат , добавлен 06.02.2008

    Расчет рулевого управления автомобиля. Силовое передаточное число рулевого управления. Момент сопротивления повороту управляемых колес. Расчет конструкции рулевых механизмов. Расчет тормозных механизмов, усилителей тормозных гидроприводов автомобиля.

    методичка , добавлен 19.01.2015

    Анализ рабочих процессов агрегатов (сцепления, подвески), рулевого и тормозного управления автомобиля. Кинематический и прочностный расчет механизмов и деталей автомобиля Москвич-2140. Определение показателей плавности хода автомобиля (подвеска).

    курсовая работа , добавлен 01.03.2011

    Устройство рулевого привода грузового автомобиля. Внешний контроль технического состояния деталей привода, оценка работы ограничителей поворота. Регулировка зазоров в продольной тяге. Перечень возможных неисправностей, связанных с рулевым приводом.

    курсовая работа , добавлен 22.05.2013

    Общее устройство автомобиля и назначение его основных частей. Рабочий цикл двигателя, параметры его работы и устройство механизмов и систем. Агрегаты силовой передачи, ходовой части и подвески, электрооборудования, рулевого управления, тормозной системы.

    реферат , добавлен 17.11.2009

    Раздаточная и дополнительная коробки передач. Понижающая передача в раздаточной коробке автомобиля. Назначение и типы рулевых механизмов. Схема привода рабочей тормозной системы автомобиля ГАЗ-3307. Назначение и общее устройство прицепов-тяжеловозов.

    контрольная работа , добавлен 03.03.2011

    Технологический процесс ремонта рулевого управления автомобиля ВАЗ 2104. Увеличенный свободный ход рулевого колеса. Измеритель суммарного люфта рулевого управления. Стенд развал-схождение, его тестирование. Оборудование и инструмент для ремонта.

    дипломная работа , добавлен 25.12.2014

    Назначение и общая характеристика рулевого управления автомобиля КамАЗ–5320 и колесного трактора МТЗ–80 с гидроусилителем. Основные регулировки рулевого управления. Возможные неисправности и техническое обслуживание. Насос гидравлического усилителя.

Расчет элементов рулевого управления

Нагрузки в элементах рулевого управления и рулевого привода определяются на основании следующих двух расчетных случаев˸

По заданному расчетному усилию на рулевом колесе;

По максимальному сопротивлению повороту управляемых колес на месте.

При движении автомобиля по дорогам с неровной поверхностью или при торможении с различными коэффициентами сцепления под управляемыми колесами ряд деталей рулевого управления воспринимает динамические нагрузки, которые лимитируют прочность и надежность рулевого управления. Динамическое воздействие учитывается введением коэффициента динамичности к д = 1,5...3,0 .

Расчетное усилие на рулевом колесе для легковых автомобилей P PK = 700 H . Для определения усилия на рулевом колесе по максимальному сопротивлению повороту управляемых колес на месте 166 Рулевое управление необходимо рассчитать момент сопротивления повороту по следующей эмпирической формуле

M c = (2р о /3)VО ъ к / р ш ,

где р о - коэффициент сцепления при повороте колеса на месте ((р о = 0,9...1,0), G k - нагрузка на управляемое колесо, р ш - давление воздуха в шине.

Усилие на рулевом колесе для поворота на месте

Р ш = Mc /(u a R PK nPp y ),

где u a - угловое передаточное число.

Если вычисленное значение усилия на рулевом колесе превосходит указанное выше условное расчетное усилие, то на автомобиле требуется установка рулевого усилителя. Рулевой вал. В большинстве конструкций ᴇᴦο выполняют полым. Рулевой вал нагружается моментом

М РК = P PK R PK .

Напряжение кручения полого вала

т = M PK D/. (8.4)

Допускаемое напряжение [т] = 100 МПа.

Проверяется также угол закрутки рулевогого вала, который допускается в пределах 5...8° на один метр длины вала.

Рулевой механизм. Для механизма, включающего глобоидный червяк и ролик, определяется контактное напряжение в зацеплении

о= Px /(Fn) , (8.5)

P x - осевое усилие, воспринимаемое червяком; F - площадь контакта одного гребня ролика с червяком (сумма площадей двух сегментов, рис. 8.4), и-число гребней ролика.

Осевая сила

Px = Мрк /(r wo tgP),

Материал червяка-цианируемая сталь ЗОХ, 35Х, 40Х, ЗОХН; материал ролика- цементуемая сталь 12ХНЗА, 15ХН.

Допускаемое напряжение [а] = 7...8МПа.

Для винтореечного механизма в звене "винт-шариковая гайка" определяют условную радиальную нагрузку P 0 на один шарик

Р ш = 5P x /(mz COs -$кон) ,

где m - число рабочих витков, z - число шариков на одном витке, 8 кон - угол контакта шариков с канавками (д кон = 45 o).

Контактное напряжение, определяющее прочность шарика

где Е - модуль упругости, d m - диаметр шарика, d k - диаметр канавки, к кр - коэффициент, зависящий от

кривизны контактирующих поверхностей (к кр = 0,6...0,8).

Допускаемое напряжение [а (Ж ] = 2500..3500 МПа исходя из диаметра шарика. По ГОСТ 3722-81 должна быть определена разрушающая нагрузка, действующая на один шарик.

Расчет элементов рулевого управления - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Расчет элементов рулевого управления" 2015, 2017-2018.

Нагрузки в элементах рулевого управления и рулевого привода определяются на основании следующих двух расчетных случаев:

По заданному расчетному усилию на рулевом колесе;

По максимальному сопротивлению повороту управляемых колес на месте.

При движении автомобиля по дорогам с неровной поверхностью или при торможении с различными коэффициентами сцепления под управляемыми колесами ряд деталей рулевого управления воспринимает динамические нагрузки, которые лимитируют прочность и надежность рулевого управления. Динамическое воздействие учитывается введением коэффициента динамичности к д = 1,5...3,0 .

Расчетное усилие на рулевом колесе для легковых автомобилей P PK = 700 H . Для определения усилия на рулевом колесе по максимальному сопротивлению повороту управляемых колес на месте 166 Рулевое управление
необходимо рассчитать момент сопротивления повороту по следующей эмпирической формуле

M c = (2р о /3)VО ъ к / р ш ,

где р о - коэффициент сцепления при повороте колеса на месте ((р о = 0,9...1,0), G k - нагрузка на управляемое колесо, р ш - давление воздуха в шине.

Усилие на рулевом колесе для поворота на месте

Р ш = Mc /(u a R PK nPp y ),

где u a - угловое передаточное число.

Если вычисленное значение усилия на рулевом колесе превосходит указанное выше условное расчетное усилие, то на автомобиле требуется установка рулевого усилителя. Рулевой вал. В большинстве конструкций его выполняют полым. Рулевой вал нагружается моментом

М РК = P PK R PK .

Напряжение кручения полого вала

т = M PK D/. (8.4)

Допускаемое напряжение [т] = 100 МПа.

Проверяется также угол закрутки рулевогого вала, который допускается в пределах 5...8° на один метр длины вала.

Рулевой механизм. Для механизма, включающего глобоидный червяк и ролик, определяется контактное напряжение в зацеплении

о= Px /(Fn) , (8.5)

P x - осевое усилие, воспринимаемое червяком; F - площадь контакта одного гребня ролика с червяком (сумма площадей двух сегментов, рис. 8.4), и-число гребней ролика.

Осевая сила

Px = Мрк /(r wo tgP),

Материал червяка-цианируемая сталь ЗОХ, 35Х, 40Х, ЗОХН; материал ролика- цементуемая сталь 12ХНЗА, 15ХН.

Допускаемое напряжение [а] = 7...8МПа.

Для винтореечного механизма в звене "винт-шариковая гайка" определяют условную радиальную нагрузку P 0 на один шарик

Р ш = 5P x /(mz COs -$кон) ,

где m - число рабочих витков, z - число шариков на одном витке, 8 кон - угол контакта шариков с канавками (д кон = 45 o).Щ /4 ,

где r ceK - радиус начальной окружности сектора, р ж - максимальное давление жидкости в усилителе, Е гц - диаметр гидроцилиндра усилителя.

Второе слагаемое применяется в том случае, если усилитель нагружает рейку и сектор, т. е. когда рулевой механизм объединен с гидроцилиндром.

Материал сектора - сталь 18ХГТ, ЗОХ, 40Х, 20ХНЗА, [а и ] = 300...400 МПа, [о сж ] = 1500 МШ.

Вал рулевой сошки. Напряжение кручения вала сошки при наличии усилителя

Эквивалентное напряжение рассчитывается по третьей теории прочности. Материал сошки: сталь 30, Рис. 8.5. Расчетная схема рулевой сошки 18ХГТ, [

Шаровой палец сошки. Напряжение изгиба

Материал: сталь 40X, 20Xh4A. Допускаемое напряжение = 300...400МПа. Напряжение смятия (давление, которое определяет износостойкость шарового пальца с диаметром шара d„,)

q = 4P oo0 /(nd0), [q] = 25...35 МПа. Рулевое управление

Напряжение среза при площади сечения шарового пальца у основания

о ср = Роо0 /F m , [о ср ] = 25. = P m J/Wk . (8.16)

Материал: сталь 30, сталь 40, 40ХГНМ. [о же ] = 300...400 МПа.

А. А. Енаев

Автомобили.

Проектирование и расчет

рулевых управлений

Учебно-методическое пособие

Братск 2004


2. НАЗНАЧЕНИЕ, ТРЕБОВАНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ…

3. ВЫБОР СПОСОБА ПОВОРОТА АВТОМОБИЛЕЙ………

4. ВЫБОР СХЕМЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ…………….

5. РУЛЕВЫЕ МЕХАНИЗМЫ…………………………………..

5.1. Назначение, требования, классификация……………...

5.2. Оценочные параметры рулевого механизма…………..

5.3. Выбор типа рулевого механизма……………………….

5.4. Материалы, используемые для изготовления рулевых механизмов…………………………………………………...

6. РУЛЕВЫЕ ПРИВОДЫ……………………………………….

6.1. Назначение, требования, классификация……………...

6.2. Оценочные параметры рулевого привода……………..

6.3. Выбор типа рулевого привода………………………….

6.4. Материалы, используемые для изготовления рулевых приводов………………………………………………………

7. УСИЛИТЕЛИ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ………………..

7.1. Назначение, требования, классификация……………...

7.2. Оценочные параметры усилителя рулевого управления…………………………………………………………….

7.3. Выбор схемы компоновки усилителей………………...

7.4. Насосы усилителей……………………………………...

7.5. Материалы, используемые для изготовления усилителей насосов…………………………………………………...

8. РАСЧЕТ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ……………………...

8.1. Кинематический расчет рулевого привода…………….

8.2. Передаточное число рулевого управления…………….

9. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ………...

9.1. Усилие на рулевом колесе………………………………

9.2. Усилие, развиваемое цилиндром усилителя…………..

9.3. Усилие на колесах при торможении…………………...

9.4. Усилия на поперечной и продольной тягах……………

10. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ……………

11. ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ..

11.1. Расчет рулевых механизмов…………………………...

11.2. Расчеты рулевых приводов……………………………

Проектирование и расчет рулевых управлений является одной из составных частей курсового проекта по дисциплине "Автомобили".

На первом этапе курсового проектирования необходимо выполнить тяговый расчет и исследовать эксплуатационные свойства автомобиля, используя методические указания «Автомобили. Общие положения. Тяговый расчет» и затем приступить, в соответствии с заданием, к проектированию и расчету агрегата или системы шасси автомобиля.

При проектировании и расчете рулевых управлений необходимо подобрать рекомендуемую литературу, внимательно ознакомиться с данным пособием. Последовательность работы по проектированию и расчету рулевых управлений такова:

1. Выбрать способ поворота автомобиля, схему рулевого управления, тип рулевого механизма, схему компоновки усилителя (если он необходим).

2. Выполнить кинематический расчет, силовой расчет, гидравлический расчет усилителя (если в рулевом управлении предусматривается установка усилителя).

3. Выбрать размеры деталей и выполнить прочностной расчет.

В настоящем учебно-методическом пособии подробно изложено, как выполнить все эти виды работ.

2. НАЗНАЧЕНИЕ, ТРЕБОВАНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Рулевое управление – это совокупность устройств, служащих для поворота управляемых колес автомобиля при воздействии водителя на рулевое колесо и состоящее из рулевого механизма и привода (рис. 1).

Рулевой механизм – это часть рулевого управления от рулевого колеса до рулевой сошки, а рулевой привод включает детали от рулевой сошки до поворотной цапфы.

Рис. 1. Схема рулевого управления:

1 – рулевое колесо; 2 – рулевой вал; 3 – рулевая колонка; 4 – редуктор; 5 – рулевая сошка; 6 – продольная рулевая тяга; 7 – поворотная цапфа; 8 – рычаг поворотной цапфы; 9 – боковой рычаг; 10 – поперечная тяга

К рулевому управлению предъявляются следующие требования:

1) обеспечение высокой маневренности автотранспортных средств, при которой возможны крутые и быстрые повороты на сравнительно ограниченных площадях;

2) легкость управления, оцениваемая величиной усилия, прикладываемого к рулевому колесу.

Для легковых автомобилей без усилителя при движении это усилие составляет 50...100 Н, а с усилителем – 10...20 Н. Для грузовых автомобилей усилие на рулевом колесе регламентируется: 250...500 Н – для рулевого управления без усилителя; 120 Н – для рулевого управления с усилителем;

3) качение управляемых колес с минимальным боковым уводом и скольжением при повороте автомобиля;

4) точность следящего действия, в первую очередь кинематического, при котором любому заданному положению рулевого колеса будет соответствовать вполне определенная заранее рассчитанная кривизна поворота;

Типы, детали, функции, схемы и рулевые механизмы

В этом посте вы узнаете о системе рулевого управления и о ее работе , углах поворота колес , типах рулевой системы с частями , функция , схема и типы из рулевые механизмы .

Система рулевого управления

Система рулевого управления автомобиля или просто система рулевого управления является наиболее важной частью рулевого управления автомобиля, так хорошо реагирует на водителя во время вождения.Благодаря рулевому управлению вы чувствуете себя в безопасности во время вождения.

Автомобильная рулевая система в автомобиле, это процесс движения транспортного средства в желаемом направлении путем поворота, обычно передних колес. Для эффективного и безопасного управления автомобилем во всем диапазоне скоростей необходимо правильное рулевое управление.

Система позволяет водителю использовать только легкие силы для управления тяжелым автомобилем.

Рулевое управление также возможно за счет поворота задних колес, которое обычно используется в низкоскоростных транспортных средствах с малым полом, для подъема и транспортировки тяжелых частей на короткие расстояния, например вилочного погрузчика.

Если вы хотите узнать все о системе рулевого управления автомобиля. Например, как это работает, Какие типы системы рулевого управления, как она поддерживает управляемость, а также устойчивость на дороге и управляемость, тогда, пожалуйста, продолжайте читать.

Автомобили всегда оснащаются рулевым управлением на передние колеса. Простой эскиз системы рулевого управления автомобиля, как показано на рисунке.

Основы системы рулевого управления

Управлять транспортным средством - вещь довольно легкая, но знаете ли вы, как это работает, кажется таким простым, но на самом деле это не так.Давайте посмотрим, что на самом деле делают движущиеся части вашего автомобиля.

При повороте рулевого колеса рулевой вал вращает ведущую шестерню. Зубья ведущей шестерни и рулевой рейки блокируются при вращении шестерни. Это вращение будет толкать стойку, когда стойка перемещает прикрепленные стержни, а поворотные кулаки действуют как точки поворота и поворачивают передние колеса.

, например, поворот рулевого колеса влево будет толкать рейку вправо, поворачивая передние колеса влево.

чем больше вы поворачиваете рулевое колесо, тем больше нажимается рейка, и тем резче поворот будет немного сбивать с толку, не волнуйтесь, вам не нужно быть механиком, чтобы управлять транспортным средством, но мы хотели, чтобы вы визуализировали именно это и происходит, когда вы делаете этот поворот колеса.

, хотя есть много движущихся частей и слов, о которых вы никогда не слышали, с небольшими усилиями и с помощью вашей системы рулевого управления легко управлять автомобилем.

Как работает система рулевого управления автомобиля?

Система рулевого управления преобразует вращательное движение рулевого колеса в угловой поворот передних колес.

  • Рулевое колесо вращает рулевую колонку.
  • Рулевой редуктор установлен на конце этой колонки. Следовательно, когда колесо вращается, поперечный вал в коробке передач колеблется.
  • Поперечный вал соединен с рычагом подвески. Этот рычаг соединен тяговым рычагом с рулевыми рычагами.
  • Рулевые рычаги на обоих колесах соединены тяговыми тягами с тяговым рычагом.
  • Когда рулевое колесо приводится в действие, поворотный кулак движется взад и вперед, поворотные поворотные кулаки соединяются друг с другом.
  • Один конец тяги соединен с тягой. Другой конец подсоединяется к концу рычага подвески.

Назначение системы рулевого управления

Для эффективного управления транспортным средством во всем диапазоне скоростей с безопасностью и без особых усилий для водителя на разных типах дорожного покрытия необходимо правильное рулевое управление.

Для надлежащей работы и полезного обслуживания автомобиля необходимо, чтобы движущееся транспортное средство находилось под полным контролем водителя.Таким образом, управление автомобилем осуществляется с помощью системы рулевого управления, которая обеспечивает изменение направления движущегося автомобиля.

Функция системы рулевого управления

Важная функция системы рулевого управления: :

  1. С помощью системы рулевого управления водитель может управлять транспортным средством, как он хочет.
  2. Рулевое управление обеспечивает устойчивость транспортного средства на дороге. Дорога.
  3. Сводит к минимуму износ шин.
  4. Предотвращает попадание ударов на водителя.
  5. Рулевое управление обеспечивает эффект самовосстановления после поворота.

Центровка колес

Центровка колес определяется как правильная регулировка осей поворота, управляющая движением колес.

Выравнивание колес, таким образом, относится к правильному расположению передних колес и рулевого механизма для облегчения управления, снижения износа шин до минимума, а также для обеспечения курсовой устойчивости автомобиля.

Правильно выровненные передние колеса приводят к.

  • Комфортность рулевого управления.
  • Равномерный износ шин.
  • Минимальное потребление энергии.
  • Минимальные вибрации.
  • Колеса не качаются.
  • Уменьшите усилия водителя при повороте автомобиля.
  • Для самоцентрирования колеса после поворота.
  • Для достижения курсовой устойчивости автомобиля во время движения.

Типы системы рулевого управления в автомобиле

Ниже приведены три типа системы рулевого управления:

  1. Велосипедное рулевое управление.
  2. Рулевое управление с поворотной платформой или центральным шарниром.
  3. Рулевое управление Ackarman или рулевое управление с боковым поворотом.

1.

Велосипедное рулевое управление

В этих типах рулевого управления редкое колесо фиксируется, а переднее колесо управляется. Для безопасного поворота важно, чтобы два колеса вращались вокруг точки. В этом случае перпендикуляр переднего колеса, когда производит рез, добавляется перпендикуляр к заднему колесу, и эта точка обозначается как мгновенный центр .

2. Рулевое управление с поворотной платформой или центральным шарниром

В четырехколесном транспортном средстве передние два колеса установлены на оси, а ось, в свою очередь, прикреплена к поворотной платформе, имеющей единственный шарнир.

При повороте передних колес вся передняя ось поворачивается вокруг центральной оси. В этом случае перпендикуляры всех колес также встречаются в одной точке во время любого поворота, так что поворот безопасен и колеса катятся свободно.

Этот тип рулевого управления обычно используется в конных экипажах и на трассах.Это не подходит для автомобильного транспорта, так как неустойчиво на высоких скоростях. Кроме того, рулевое управление с центральным шарниром требует много места и потому, что вся ось может поворачиваться.

3. Рулевое управление Акермана или рулевое управление с боковым поворотом

Это современная компоновка рулевого управления почти всех автомобилей. В этом типе системы рулевого управления каждое переднее колесо поворачивается отдельно относительно боковой оси.

Передняя ось поворачивается с обеих сторон осей. А в качестве поворотных осей смонтированы колеса.Поворот поворотных осей осуществляется рулевыми рычагами, соединенными с поперечной рулевой тягой.

Рулевые рычаги не параллельны, а наклонены. Линия, образованная наклонными рычагами, будет встречаться в центре линии задней оси, образуя угол, называемый «Угол Аккермана» .

Чтобы получить хорошее выравнивание, необходимо понимать следующие факторы:
  1. Развал (передний угол колеса или угол развала).
  2. Заклинатель.
  3. Наклон шкворня.
  4. Схождение.
  5. Схождение.

Развал

Угол между осевой линией шины и вертикальной линией, если смотреть спереди автомобиля, называется развалом. Когда колеса наклонены наружу наверху, это называется положительным развалом, а если наклонены внутрь, это называется отрицательным развалом. Оба передних колеса имеют одинаковый угол развала колес.

При положительном развале колеса становятся вертикальными под нагрузкой, шина будет полностью контактировать с дорогой, следовательно, износ шин будет равномерным.Если положительный развал слишком велик, внешний край шины будет изнашиваться быстрее. Если отрицательный развал слишком велик, внутренний край шины изнашивается быстрее.

Неравный развал обоих передних колес приводит к вибрации колес на низкой скорости. Старые модели имеют значительный изгиб. Современные автомобили используют улучшенный дизайн и материалы, у которых очень мало изгиба. Развал не должен превышать 2 °. На современных автомобилях развал регулируется с помощью эксцентрикового кулачка в валу поперечного рычага.

Ролик

Ось поворотного шкворня или ось поворота могут быть наклонены вперед или назад от вертикальной линии. Этот наклон известен как Caster. Угол кастера: Угол кастера - это угол, образованный наклоном оси поворота вперед или назад от вертикали, если смотреть со стороны колеса.

Наклон назад известен как положительный наклон, а наклон вперед - как отрицательный. Если ролики не равны с обеих сторон, это приведет к тому, что транспортное средство будет тянуться в сторону колеса, имеющего меньший угол ролика.Угол кастинга в современных автомобилях колеблется от 2 ° до 8 °.

Цели ролика
  • Для поддержания курсовой устойчивости и управляемости.
  • Для повышения устойчивости рулевого управления.
  • Уменьшите усилие привода для поворота автомобиля.

Наклон шкворня

Угол между линией автомобиля и центром шкворня или осью поворота, если смотреть спереди автомобиля, известен как наклон шкворня.

Наклон шкворня в современных автомобилях варьируется от 7 ° до 8 °.Он должен быть одинаковым с обеих сторон. Он больше с одной стороны, чем с другой, автомобиль будет тянуть в сторону, имеющую больший угол.

Основные функции наклона шкворня следующие:

  • Помогает в самоцентрировании колес после поворота.
  • Для обеспечения курсовой устойчивости.
  • Уменьшает усилие на рулевом колесе.

Схождение

Передние колеса слегка наклонены внутрь спереди, расстояние между передними колесами спереди (A) меньше расстояния сзади (B), измеренного на высоте ступицы уровень и в центре протектора колеса.

Разница в расстоянии составляет «схождение» (B-A). обычно составляет от 2 до 3 мм. Цель схождения - преодолеть плохой эффект изгиба. Схождение регулируется концами рулевой тяги.

Разброс схождения

Каждый раз, когда автомобиль делает поворот с геометрией рулевого управления Акермана, внутреннее колесо поворачивается на большее количество градусов, чем внешнее колесо, так что перпендикуляры всех четырех колес в одной точке при движении. Эта точка называется мгновенным центром, поэтому все колеса катятся очень легко, без задиров.

Типы рулевой системы в зависимости от рычага

Существует три типа рулевого управления в зависимости от рычага, обеспечиваемого между опорным колесом и рулевым колесом, а также количества ударов и вибраций, передаваемых от опорных катков на рулевое колесо. , а именно

  1. Рулевое управление реверсивное.
  2. Нереверсивное рулевое управление.

Реверсивное рулевое управление

Реверсивное рулевое управление - это рулевое управление с передаточным числом 1: 1.Например, рулевое управление для велосипеда или скутера. В случае коробки передач любое угловое движение ручки вызывает такое же угловое движение колеса, и раскачивание или колебания колеса точно передаются на рулевую ручку. Такое расположение подходит только для велосипедов, мотоциклов, скутеров и т. Д.

Нереверсивное рулевое управление

Здесь редуктор между колесами и рулевым колесом очень высокий. Дорожные катки Ex-In это примерно 40: 1.

Здесь необходим очень высокий редуктор.Потому что нагрузка на колесо очень высока. При этом типе рулевого управления не будет никакой передачи понятия из-за вибрации колеса от опорных колес к рулевым колесам.

Рулевые приводы

Если рулевое колесо соединено непосредственно с рулевым приводом, для перемещения передних колес потребуется большое усилие. Поэтому, чтобы помочь водителю, используется система понижения. Рулевой механизм - это устройство для преобразования вращательного движения рулевого колеса в прямолинейное движение рычажного механизма с механическим преимуществом.Рулевые механизмы заключены в коробку, называемую рулевым редуктором.

Типы рулевых механизмов

Ниже приведены восемь важных рулевых механизмов:

  1. Рулевой механизм с рециркуляцией шариков.
  2. Реечный рулевой механизм.
  3. Червячно-секторный рулевой механизм.
  4. Рулевой привод червячно-роликовый.
  5. Гайка рулевого механизма с червячком и шарикоподшипником.
  6. Кулачковый и роликовый рулевой механизм.
  7. Кулачковый рулевой механизм.
  8. Кулачковый и двухрычажный рулевой механизм.

1. Рулевой механизм с рециркуляцией шариков

Шариковый механизм с циркуляцией похож на червячный и шариковый подшипник, но не на рулевой механизм. Шарики заключены в половину гайки и передаточную трубку. При вращении кулачка или червяка шарики проходят от одной стороны гайки к передаточной трубке на противоположную сторону. Так как гайка не может повернуться, а движение шариков по дорожке кулачка увлекает гайку за собой и вращает вал коромысла.

2. Реечный рулевой механизм

В реечном рулевом механизме шестерня установлена ​​на конце рулевого вала. Он входит в зацепление со стойкой, которая имеет шаровые опоры на каждом конце, чтобы колеса могли подниматься и опускаться.

Дороги соединяют шаровые опоры с стабом отлично. Вращательное движение рулевого колеса поворачивает шестерню, которая перемещает рейку вбок. Это движение стойки преобразуется в колеса.

3. Червячно-секторный рулевой механизм

В червячном и секторном рулевом механизме червяк на конце рулевого вала входит в зацепление с сектором, установленным на секторном валу.Когда червяк вращается вращением рулевого колеса, сектор также вращается, вращая секторный вал. Его движение передается на колесо через рычажный механизм.

Обратите внимание, что 6 секторный вал также известен как вал шатуна, вал шатуна, вал ролика, вал рулевого рычага, поперечный вал.

4. Червячно-роликовый рулевой механизм

В червячно-роликовом рулевом механизме двухзубый ролик закреплен на валу сектора или ролика так, чтобы он входил в зацепление с резьбой червячной передачи или вала на конце рулевой вал или трубка.

Когда червячный вал вращается, он заставляет ролик двигаться по дуге, чтобы вращать вал ролика, и в то же время поворачивает штифт, соединяющий его с валом. Ролик установлен на шарикоподшипнике.

Червячный вал установлен на подшипнике, который выдерживает как радиальное, так и торцевое усилие. Этот тип рулевого механизма широко используется на американских легковых автомобилях.

5.

Гайка рулевого механизма с червяком и шарикоподшипником

В рулевом механизме с гайкой с червяком и шарикоподшипником шариковая гайка установлена ​​на червяке рулевого вала.Червяк и гайка имеют сопрягаемые спиральные канавки, в которых циркулируют стальные шарики, обеспечивая движение без трения между червяком и гайкой.

Используются два набора шаров, каждый из которых работает независимо от других. На внешней поверхности гайки прикреплена направляющая возврата шара. Когда рулевой вал поворачивается влево или вправо, шариковая гайка перемещается вверх и вниз с помощью шариков, которые катятся между червяком и гайкой.

Секторная шестерня, установленная на секторном валу, входит в зацепление с шариковой гайкой, так что она перемещается через шариковую гайку.

6. Кулачковый и роликовый рулевой механизм

В кулачковом и роликовом рулевом механизме кулачок входит в зацепление с роликом. Когда кулачок вращается, ролик вынужден следовать за кулачком и при этом заставляет вращаться коромысло, таким образом перемещая рычаг подвески.

Контур кулачка рассчитан на зацепление с дугой, образованной роликом, что позволяет поддерживать постоянную глубину зацепления и равномерно распределять нагрузку и износ на сопрягаемых деталях.

7. Рулевой механизм с кулачком и штифтом

В рулевом механизме с кулачком и штифтом, прикрепленным к коромыслу, находится конический штифт, который входит в кулачок.Когда кулачок вращается, штифт перемещается по канавке, заставляя вращаться вал коромысла.

8.

Кулачок и двухрычажное рулевое управление Gea r

В кулачковом и двухрычажном рулевом механизме специальный червяк, называемый кулачком, заменяет червяк, используемый в двух типах червячного и секторного рулевого механизма и червячно-роликовом рулевом механизме. .

Кулачок имеет цилиндрическую форму, его рабочая часть представляет собой канавку переменного шага, сделанную в центре уже, чем на конце. Это обеспечивает нереверсивность в центральной части кулачка, где происходит большая часть рулевого управления автомобиля.

Сдвоенные рычаги установлены на поперечном валу и расположены так, что стержни входят в зацепление с кулачком сбоку. Когда кулачок поворачивается, стержни перемещаются по канавке кулачка, заставляя рычаг качаться по дуге и, таким образом, поворачивать поперечный вал.


Вот и все

Внешние ссылки:

Полезные ссылки:

Вот и все, спасибо за чтение. Если у вас есть вопросы по «Рулевой системе и ее типам », задавайте их в комментариях.Если вам понравилась эта статья, поделитесь с друзьями.

Системы рулевого управления (автомобиль)

27,6.

Рулевые системы

27.6.1.

Функционирование и связь системы рулевого управления

Функция рулевого управления заключается в преобразовании вращательного движения рулевого колеса в руке водителя в угловой поворот передних колес на дороге. Кроме того, система рулевого управления должна обеспечивать механическое преимущество перед поворотными кулаками передних колес, предлагая водителю легкий поворот передних колес с минимальными усилиями в любом желаемом направлении.Основными причинами жесткого рулевого управления являются (i) недостаточная смазка шкворней или рулевой тяги, (it) слишком низкое давление в шинах, (Hi) колеса не в колее, т.е. неправильное схождение, и (iv) жесткость в сама рулевая колонка, вызванная недостатком смазки или чрезмерной затяжкой.
Система рулевого управления предназначена для того, чтобы водитель мог контролировать и постоянно регулировать управляемый путь транспортного средства. Также он обеспечивает положительный ответ в любом направлении водителя.

Рис.27,42. Взаимосвязь угловой скорости поворота и скорости автомобиля для различных условий рулевого управления. марки
на руль. Для достижения этих целей используется подходящая механическая связь между передними управляемыми опорными колесами и рулевым колесом водителя. Это

Рис. 27.43. Схема рулевой тяги.

Рис. 27.44. Схема рулевого управления легкого грузовика.

Рис. 27.45. Схема рулевого управления для автомобиля. Механизм
эффективно работает во всех нормальных условиях, не создавая помех для тяги колеса или движения подвески.
Рулевой привод, показанный на рис. 27.43 (схематический вид), выполняет указанные выше функции. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, движение передается через рулевую трубу на рулевой механизм. Рулевая колонка вращается внутри рулевой колонки. Рулевой механизм изменяет направление движения и увеличивает силу поворота, прилагаемую водителем к рулевому колесу, в соответствии с передаточным числом. Шестерня вращает рулевой рычаг (рычаг Питмана), который передает движение на поворотные кулаки через шатун рулевого механизма, рулевую тягу и поворотные кулаки.Этот тип рычажного механизма называется релейным рулевым механизмом.
Компоновка любой рулевой тяги во многом зависит от типа автомобиля, на котором она установлена. В грузовом автомобиле используется система рулевого управления передней подвески с жесткой балкой моста (рис. 27.44). В автомобиле обычно используется независимая передняя подвеска рулевого управления (рис. 27.44).

Рис. 27.46. Типовая схема рулевой тяги балки моста.
27.6.2.


Рулевое управление подвески моста с балкой

Данная система рулевого управления (рис.27.46) включает рулевое колесо для передачи движения рулевой коробке, которая передает усилие рулевого управления через опускаемый рычаг и тягу напрямую на одну из двух поворотных осей, поворачивающихся на концах балки моста. Обе поворотные оси соединены поперечной рулевой тягой. На рис. 27.47 показана схема рулевого управления балкой оси в одном из ее видов, а функции компонентов следующие:
Рулевой механизм. В рулевом механизме используется понижающий редуктор, который обеспечивает гораздо большее усилие на рулевую тягу при небольшом усилии.Одновременно степень перемещения поворотной оси снижается для заданного углового перемещения рулевого колеса, так что снижается чрезмерная чувствительность рулевого управления к прикосновению водителя к колесу.


Рис. 27.47. Рулевая тяга мостовой балки с продольно расположенной тягой.

Подвесной рычаг.

Этот кованый рычаг прикручен болтами к конусному выходному коромыслу рулевого механизма, и он свешивается или опускается вниз. Он сообщает тяговому звену движение по дуге окружности за счет своего качающегося действия.

Перетащите ссылку.

Эта трубчатая штанга преобразует круговое движение опускного рычага в линейное толкающее или тянущее движение рычага-тяги, жестко прикрепленного к одной из цапф. На каждом конце стержня установлен шаровой шарнир, так что относительное движение обеспечивается в плоскостях. На рис. 27.48 показана альтернативная компоновка поперечной тяги тяги, подходящая для работы по пересеченной местности.

Рис. 27.48. Ось-балка рулевой тяги с поперечно расположенной тягой.

Рычаг тяги.

Этот рычаг соединяет тягу с одной из поворотных осей и обеспечивает достаточный рычаг для преобразования линейного движения тяги в угловое движение вокруг шкворня поворотной оси.

Подвеска с тяговым рычагом и взаимодействие рулевого управления.

Балка оси поворачивается вокруг неподвижных передних штифтов серьги и перемещается вверх и вниз по дуге окружности. Также тягово-сцепное устройство поворачивается вокруг шарового шарнира опускаемого рычага при любом вертикальном перемещении оси.Когда эффективный радиус дуги движения оси и конца рычага тяги приблизительно равны, движение оси подвески относительно шасси не зависит от управляемой траектории транспортного средства. Если во время прогиба подвески существует небольшая разница, то тяга пропорционально увеличивает или уменьшает относительное угловое положение поворотной оси относительно натяжного штифта. Это приводит к постоянным подергиваниям или рывкам рулевого управления при столкновении с неровной поверхностью.

Поворотные оси.

Поворотный мост - это короткий полуоси, на котором установлено одно управляемое опорное колесо. В нем используются два удлиненных горизонтальных выступа, которые надеваются на концы балки оси. Шкворень, короткий круглый стержень, проходит вертикально через оба выступа и проушину балки оси, образуя шарнир шарнира. Поворотная ось действует как ось колеса, а также как опорный элемент шарнира в горизонтальной плоскости.

Рукоятки рулевой тяги.

На каждой поворотной оси используется кованый рычаг поперечной рулевой тяги, закрепленный болтами приблизительно под прямым углом к ​​оси колеса в горизонтальной плоскости.Этот рычаг обеспечивает рычаг для поворота поворотной оси вокруг шкворня. Это вращательное движение передается на другую поворотную ось через рулевую тягу.

Тяга.

Трубчатая поперечная рулевая колонка охватывает колею и соединяет вместе две поворотные оси. На концах этой тяги установлены шаровые шарниры, которые, в свою очередь, прикреплены болтами к рычагам поперечной рулевой тяги каждой поворотной оси. Эти шаровые опоры могут перемещаться только в горизонтальной плоскости. Движение тяги является тянущим или толкающим действием и вращает одну из цапф.Это движение передается на другую поворотную ось через рулевую тягу.
27.6.3. Система рулевого управления с независимой подвеской
В подвеске с жесткой балкой поворотная ось поворачивается на каждом конце балки моста. Следовательно, относительное движение разрешено только в горизонтальной плоскости, благодаря чему на эффективную длину рулевой тяги не влияет вертикальный прогиб подвески. Рулевое управление с независимой подвеской
, с другой стороны, справляется с движением вверх и вниз каждой поворотной цапфы независимо от другой, из-за чего расстояние между центрами шаровых шарниров рулевой тяги постоянно меняется.Следовательно, если одна поперечная штанга соединяет две поворотные оси вместе, малейшая неровность или отскок имеет тенденцию одновременно тянуть оба рычага поворотной оси и, таким образом, мешать схождению или схождению рулевой гусеницы. Чтобы преодолеть проблему изменения расстояния между центрами шаровых шарниров рулевой тяги, используется трехкомпонентная рулевая тяга. Центральная часть поперечной рулевой тяги может представлять собой промежуточную тягу, подвешенную между рычагом рулевого механизма и промежуточным рычагом, прикрепленным к конструкции кузова (рис. 27.49). Также центральная часть может быть от вала гусеницы реечного рулевого механизма (рис.27,50). В обоих случаях эта деталь движется только в горизонтальной плоскости. Движение в вертикальной плоскости обеспечивается двумя внешними шатунами, известными как тяги. Тяги качаются вокруг шаровых опор, размещенных на конце средней поперечной рулевой тяги. В более ранних конструкциях независимая подвеска рулевого управления включала в себя поворотные цапфы и шарниры шкворня, аналогичные тем, которые используются с балкой моста. Но современные системы используют шарнирно-шарнирные соединения для шарнира поворотной цапфы и также разнесены дальше друг от друга.
В больших автомобилях обычно используется система, показанная на рис.27,49. Когда рулевое колесо задействовано, опорный рычаг передает движение на переключающую штангу, которая, в свою очередь, передает это движение обоим

Рис. 27.49. Разъемная поперечная рулевая тяга с промежуточной тягой и холостой рулевой тягой. Тяги и цапфы
. Эксцентриковые шарниры опорного рычага и промежуточного рычага обеспечивают перемещение только в горизонтальной плоскости. Соединения анкерных тяг обеспечивают движение как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.
Самая популярная система рулевого управления, используемая для малых и средних автомобилей, показана на рис.27,50. Этот тип рулевого механизма имеет картер реечной передачи, прикрепленный болтами к поперечине корпуса. Угловое движение рулевого колеса преобразуется в линейное движение стойки вперед и назад. Каждый конец вала рейки прикреплен к стяжке с помощью шарового соединения. На концах наружных рулевых тяг также используются шаровые опоры, которые прикреплены болтами к рычагам поперечной рулевой тяги. Стойка

Рис. 27.50. Реечная схема рулевой тяги. Таким образом, вал
обеспечивает поперечную тягу рулевого управления, а шаровые опоры рулевой тяги позволяют поворачиваться в двух плоскостях.

Разъяснение повреждений рулевого управления, подвески и колес - ступица столкновения

Я напугал всех вас напоминанием о геометрии? Или еще хуже тригонометрия? Помните, как учился в старшей школе и думал: «Я никогда не использую это дерьмо, так зачем мне его изучать?» А теперь посмотрите, кому нужна эта дурацкая геометрия и триггер. Какие? Вы не понимаете, что вам нужно понимать эти формулы для треугольников, квадратов и площадей? Трехмерные измерения, которые мы все должны использовать каждый день для диагностики и ремонта автомобилей, основаны на геометрии.Но, в отличие от размеров конструкции, измерения компонентов рулевого управления и подвески добавляют ужасные формулы тригонометрии для получения степеней измерений для согласования геометрии рулевого управления. Мы рассмотрим операции по диагностике и определению несоосности рулевого управления и подвески.

Достижения в области интеллектуальных систем автоматической регулировки подвески, ассистента рулевого управления и автономных систем рулевого управления требуют нового понимания. Без понимания этих компонентов, приложенных сил удара и конструкции транспортных средств, а также дополнительного чтения, исследования и обучения специалисты по оценке повреждений и технические специалисты испытывают трудности с диагностикой устойчивого повреждения этих компонентов.Во многих ситуациях повреждение этих компонентов остается незамеченным до тех пор, пока транспортное средство не подвергнется регулировке углов установки колес или пока технические специалисты не попытаются заменить компоненты, а затем обнаружат, что они не подходят. Обе ситуации, как правило, близки к завершению ремонта и вызывают больше ненужных задержек. Другая проблема, о которой многие не знают из-за отсутствия обучения и образования, заключается в том, что многие производители оригинального оборудования требуют замены реечных рулевых механизмов в случае повреждения рулевой тяги. Некоторые производители оригинального оборудования требуют замены смежных компонентов рулевого управления и подвески, если поврежден только один компонент подвески.Крайне важно правильно диагностировать поврежденное в результате столкновения транспортное средство путем тщательного осмотра транспортного средства. Как вы проверяете компоненты рулевого управления и подвески, чтобы проверить, есть ли устойчивые повреждения и / или смещение? Один из способов - выполнить проверку углов установки колес, но это может стать проблемой, если места крепления рулевого управления и подвески повреждены или смещены и / или смещена конструкция транспортного средства. Первая операция, которую необходимо выполнить, - это сканирование системы автомобиля или диагностическое сканирование перед ремонтом.Этот тест просканирует электронные системы автомобиля на предмет любых неисправностей и / или проблем, и его следует проводить на всех транспортных средствах, въезжающих в ваш магазин. Этот тест определит любые проблемы с электронными системами автомобиля и, если таковые имеются, поможет вам определить, какие системные неисправности связаны с событием столкновения. Следующей операцией будет выполнение некоторых быстрых проверок конструкции и механических компонентов автомобиля (двигателя, системы охлаждения, рулевого управления и подвески и т. Д.). Прежде чем мы перейдем к важности трехмерных измерений перед ремонтом для диагностики компонентов рулевого управления и подвески, мы должны обратить внимание на важность знания того, что произошло в событии столкновения - как детектив проанализирует это.Вам нужно собрать кусочки головоломки, чтобы получить полное представление о том, какие приложенные силы столкновения вызвали тип устойчивого повреждения во время события. Затем проверьте руководства по ремонту OEM на предмет необходимых проверок после столкновения, а затем определите, какие быстрые проверки следует выполнить.

Диагностика повреждений

Важно понимать описание события и тип столкновения, в котором участвовало транспортное средство. Например, транспортное средство, движущееся по снегу со скоростью 15 миль в час, скользит по бордюру и вызывает царапание обода и изгиб внешней поперечной рулевой тяги. полностью отличается от транспортного средства, движущегося со скоростью 30 миль в час и столкнувшегося с выбоиной, изгибающей обод и внешнюю поперечную рулевую тягу.Многие производители оригинального оборудования используют алюминий для изготовления компонентов подвески, которые реагируют иначе, чем их стальные аналоги. Во время столкновения приложенные ударные силы могут вызвать изгиб, деформацию и смещение алюминиевых компонентов - не только в точке удара, но очень часто к компонентам подвески в противоположной зоне удара. Повреждения часто не видны невооруженным глазом и требуют механических или электронных измерений для подтверждения или опровержения устойчивого повреждения.Специалисты по оценке повреждений и технические специалисты никогда не должны предполагать наличие или отсутствие повреждений; они должны подтвердить это измерением. Они также должны проверять информацию по ремонту и диагностике OEM-производителей о процедурах после столкновения и положения колес, компонентов рулевого управления и подвески.

Колеса в сборе

Колесные агрегаты (шина, обод, клапан, датчики TPMS) должны быть оценены на предмет степени повреждения. У большинства производителей оригинального оборудования есть положения, в которых говорится «запрет на изгиб, изменение формы, добавление материала, удаление материала, сварку или нагрев обода.Таким образом, не следует проводить ремонт колеса в сборе, если требуется какой-либо из перечисленных выше ремонтов. Как правило, допускается только шлифование и полировка или шлифовка и повторная полировка. Степень устойчивого повреждения часто неизвестна из-за микротрещин в сплаве, которые могут присутствовать и не обнаруживаются без магнафлюкса обода, что может быть экономически эффективным, или без рентгеновского облучения обода, что обычно не является экономически эффективным. Как упоминалось выше, какие повреждения получил обод? Есть ли легкие ссадины (потертости, царапины, царапины, также известные как «бордюрная сыпь») или значительные ссадины (выбоины, недостающие участки, деформации)? Неисправна ли шина, и если да, то какова основная причина? Боковина шины поцарапана, надрезана и / или повреждена? В каком состоянии шина? Это все вопросы, которые следует задать себе во время анализа.Перед снятием колеса в сборе следует провести испытания на биение и радиус колеса для проверки компонентов рулевого управления и подвески. Оценщик повреждений должен работать поэтапно и понимать, как подтвердить или опровергнуть, какие компоненты получили повреждение.

Элементы рулевого управления и подвески

Измерение компонентов подвески можно производить сравнительно с помощью механических устройств, таких как трамвайные колеи (длинные измерения) и рулетки (короткие измерения) для определения смещения.Угловой коэффициент скорости также можно использовать для проведения сравнительных измерений компонентов неповрежденного узла для сравнения с предполагаемыми поврежденными компонентами узла. Если обнаруживается смещение или несоосность компонентов, мы рекомендуем выполнить электронные трехмерные измерения конструкции автомобиля, мест установки компонентов рулевого управления и подвески, а также самих компонентов рулевого управления и подвески. Это может быть выполнено с помощью оборудования для измерения трехмерного структурного ремонта от производителей, например Car-O-Liner (Vision X3 или Point X), Matrix Wand или аналогичного.Если имеется оборудование для регулировки углов установки колес и конструкция соответствует спецификациям, но один или несколько узлов колес показывают признаки смещения, мы рекомендуем выполнить проверку установки углов установки четырех колес, чтобы определить, какие компоненты смещены. Если перед ремонтом можно выполнить проверку углов установки колес, техник может использовать эти данные, чтобы определить, какие компоненты могли быть повреждены. Выполнение этих процедур гарантирует, что технический специалист знает, что требует замены.

Многие автомобили имеют несколько электронных вспомогательных компонентов и электронных элементов управления, которые необходимо инициализировать и заново настраивать после замены компонентов или просто отсоединения и снятия для ремонта. Такие системы, как автоматический круиз-контроль, системы съезда с полосы движения и системы предотвращения аварий, работают с системой рулевого управления через массив датчиков различного типа, которые сообщаются с компьютерными модулями, которые помогают и / или управляют системами транспортного средства или даже самим транспортным средством. Кроме того, многие автомобили имеют резервную камеру, и большинство из них работают с или без информации, предоставляемой датчиками угла поворота и / или скорости рыскания, или зеркальными камерами бокового или заднего вида.Эти системы также необходимо проверять в процессе анализа, обычно с помощью сканера через соединитель канала передачи данных (DLC). Некоторые производители оригинального оборудования требуют замены датчиков в зоне повреждения, даже если корпус датчика или линза не имеют видимых устойчивых повреждений. Некоторые производители оригинального оборудования требуют замены панелей, деформированных при столкновении и обычно ремонтируемых, если датчики такого типа устанавливаются на панель.

Дальнейшие действия

Современные специалисты по оценке повреждений должны стать пара-инженерами из-за меняющейся сложности конструкции и компонентов транспортных средств.Эта отрасль должна поднять планку образования и профессиональной подготовки. Обычные водители полагаются на нас в обеспечении безопасного ремонта своих автомобилей. Слишком часто мы осматриваем автомобили после ремонта или во время восстановления после аварии и обнаруживаем попытки неправильного ремонта или не устраненные повреждения, где они были фактором, способствовавшим последующему событию столкновения. Часто мы обнаруживаем, что в ходе этих расследований не удалось выполнить узлы колес, рулевого управления и / или подвески. Отказ этих компонентов, которые были повреждены и не были обнаружены во время предыдущего ремонта, может иметь катастрофические последствия, и вся ответственность ложится исключительно на ремонтную мастерскую.Всегда соблюдайте процедуры и протоколы ремонта OEM. Принятие делового решения по умиротворению третьей стороны может привести к огромным финансовым потерям, если вы проявите халатность. Вот общий обзор некоторых рабочих процедур, которые вы, возможно, захотите принять после того, как транспортное средство будет введено в процесс чертежа / сортировки:

  1. Вымойте автомобиль
  2. Установите кожух рулевого колеса, чехол на сиденье и коврик для пола
  3. Сфотографируйте автомобиль
  4. Пробег, любые MIL, интерьер с обеих сторон, Public V.I.N., V.I.N. этикетка, регистрационный номер, номерной знак, идентификация уровня отделки салона и т. д.
  5. Общие четыре угла, передняя, ​​задняя, ​​левая и правая стороны
  6. Общие фотографии поврежденной панели или компонента, затем две-три фотографии повреждений с увеличением
  7. Выполните диагностическое сканирование перед ремонтом, распечатайте отчет (на бумажном носителе и в формате PDF).
  8. Выполните некоторые предварительные измерения, используя быстрые проверки, датчик трамвая, рулетку, датчик зазора и т. Д. Это включает панели кузова, закрывающую панель и колесо позиции.Если несоосность обнаружена, транспортному средству потребуются электронные трехмерные измерения.
  9. Проверьте панели кузова с помощью пленочного толщиномера Mil и запишите показания.
  10. Начните разборку автомобиля и классифицируйте повторно используемые компоненты и компоненты, требующие замены. Сфотографируйте процесс и любые непокрытые поврежденные компоненты. Оберните и защитите все повторно используемые компоненты и храните все компоненты. Кроме того, запишите, какие процедуры OEM необходимо получить.
  11. Подготовьте автомобиль к диагностическим электронным трехмерным измерениям. Распечатайте отчет (бумажная копия и PDF).
  12. Перепроверьте, какие компоненты, болтовые и сварные, включая структурные компоненты, потребуются. Замена и какие процедуры OEM для получения
  13. Получить все процедуры OEM для ремонта и распечатать отчет (бумажная копия и PDF)
  14. Подготовить отчет о повреждениях
  15. Проверить операции отчета о повреждениях с техническим специалистом
  16. Отправить заказ со списком запасных частей дилеру для проверки цены и номера детали, а также любых дополнительных необходимых компонентов и / оборудования. подвеска и повреждение колес.Ищите больше статей, посвященных процессу создания чертежей / сортировки и операциям, необходимым для обеспечения беспроблемного и эффективного ремонта.

    Как промыть и удалить воздух из систем гидроусилителя

    Майк Бамбек, www.automedia.com
    Сложность: Easy
    Расчетное время: 180 минут

    Усилитель руля работает за счет гидравлического давления. Запустите немного гидравлики давление в чем-то вроде экскаватора-погрузчика, и движущиеся гигантские камни становятся так же просто, как потянуть за несколько рычагов.Вилочный погрузчик использует гидравлическое давление для подъема поддоны, забитые бетонными блоками, высоко на той или иной полке. Это чудо гидравлического давления также играет большую роль в повседневной вождении испытать проще. Поворот руля слева направо в машине или грузовик без усилий благодаря гидроусилителю рулевого управления давление. То, что работает с помощью гидравлики, не имеет места для пневматика. Системы гидроусилителя руля - одна из таких вещей. Воздух может быть сжатый, тогда как жидкость не может. Воздуху нет места в гидравлической силе рулевая система.

    Проверка наличия воздуха в системе

    Если обычное рулевое управление с усилителем, не требующее усилий, стало более шумным и более трудоемкий, тогда там может быть немного воздуха. Верный признак воздуха в системе это то, что звучит как слегка рассерженный кот под капотом. Это рычание становится громче при интенсивных движениях рулевого управления с гидроусилителем. например, параллельная парковка. Первое, что нужно проверить при включении гидроусилителя руля. начинает стонать и стонать это уровень жидкости. Если доливать жидкость успокаивает шум и возвращает рулевое управление с гидроусилителем в нормальный режим, затем все хорошо.Если стон возвращается через короткое время вместе с жидкостью пропал без вести - тогда подозревайте утечку как причину жидкости акт исчезновения и попадание воздуха в систему.

    Удаление воздуха из гидроусилителя рулевого управления

    Обычным подозреваемым в утечке жидкости рулевого управления с гидроусилителем является гидроусилитель руля. напорный шланг. В процессе фиксации места попадания воздуха легко представить еще. После замены насоса гидроусилителя руля или напорного шланг, всегда полезно промыть и удалить воздух из системы рулевого управления с гидроусилителем. воздуха.Для большинства автомобилей с усилителем рулевого управления это простой процесс. Несколько раз повернув фиксатор рулевого колеса в положение блокировки, можно удалить любой нежелательный воздух там. В некоторых машинах, таких как Mitsubishi Starion, система требует прокачки гидроусилителя руля за пределы обычного заднего и четвертая рутина.

    Практические советы

    Ниже приведены несколько советов по уходу за автомобилем по удалению воздуха из гидроусилителя рулевого управления. системы из сервис мануала и чудо интернета.

    Шаг 1: Перво-наперво.Проверьте уровень жидкости рулевого управления с гидроусилителем. Проверяйте жидкость горячей или холодной, в зависимости от того, что написано в инструкции. Поверните руль несколько раз и снимите показания. Пенистая жидкость указывает на попадание воздуха в систему.

    Шаг 4: Протяните трубку в специальный сборный контейнер, чтобы удалить из системы воздух и старую жидкость. Будьте осторожны, чтобы в системе не закончилась жидкость! Запустить двигатель. Слегка приоткройте спускной клапан. Несколько раз поверните рулевое колесо от упора до упора.Закройте спускной клапан. Добавьте жидкость. Повторяйте, пока жидкость не будет выходить без воздуха.

    Шаг 5: Если известно, что жидкость новая и не содержит примесей, то спуск возвратной линии обратно в резервуар для жидкости - это вариант, который устраняет опасность работы системы всухую. Закрепите конец трубки к резервуару с помощью резиновой ленты или проволоки. Запустить двигатель. Слегка приоткройте спускной клапан. Несколько раз поверните рулевое колесо от упора до упора. Долейте жидкость для гидроусилителя рулевого управления, когда воздуха больше не будет.Поверните рулевое колесо еще несколько раз и еще раз проверьте уровень жидкости перед началом движения.

    Оптимизация системы рулевого управления вилочного погрузчика для работы на холостом ходу

    В этом документе представлен оптимальный процесс проектирования системы рулевого управления вилочного погрузчика. В этом исследовании разработана эффективная процедура для минимизации вызываемой двигателем вибрации на холостом ходу. Изучаются возвратно-поступательный дисбаланс и крутящий момент давления газа как два основных источника возбуждения двигателя. Используя полевые испытания на вибрацию и анализ МКЭ, можно определить причину и характеристики вибрации системы рулевого управления на холостом ходу.Чтобы распределить характеристические режимы на основе стратегии оптимизации, также выполняется глобальный анализ чувствительности основных параметров для достижения оптимальной комбинации факторов оптимизации. На основе всего вышеизложенного анализа представлены некоторые модификации конструкции для оптимизации, позволяющие контролировать вибрацию холостого хода. Эффективность и рациональность улучшений также проверяется путем экспериментального тестирования прототипов. Это исследование также позволяет предоставить рекомендации по проектированию с использованием анализа CAE (автоматизированного проектирования) для некоторых других объектов.

    1. Введение

    Вилочные погрузчики, как многофункциональное и универсальное оборудование для транспортировки и обработки материалов, находят широкое применение во всем мире в связи с быстрым развитием логистической отрасли. Промышленность вилочных погрузчиков вступила в период быстрого развития, уровень исследований и проектирования также растет, в то время как проблема вибрации становится общим элементом для измерения качества оборудования. Во время работы на погрузчике водители ощущают вибрацию через панель пола, педали, рычаг переключения передач, сиденье и рулевое колесо.В качестве основного воздействия профессиональной вибрации следует уделять больше внимания вибрации кисти и руки (HAV), когда энергия поступает в тело через руки оператора [1, 2], особенно для вибрации рулевого управления, когда вибрация ощущается водитель через рулевое колесо, что напрямую влияет на работу водителя. Сильная вибрация значительно снижает комфорт рабочего, что приводит к ряду проблем. Последствия могут включать мышечную усталость, онемение рук, нарушение кровообращения и головные боли [3].

    Проблема вибрации может быть решена с помощью следующих трех аспектов: подавление возбуждения вибрации, улучшение пути передачи вибрации и оптимизация механических параметров. Kim et al. В [2] описана методология анализа оптимального процесса проектирования системы рулевой колонки и вспомогательной системы при одновременном снижении чувствительности к вибрации на холостом ходу, что, как ожидалось, сократит общий период разработки и количество прототипных испытаний. Shi et al. [4] использовали испытания на вибрацию и метод модального анализа, чтобы определить причину дрожания рулевого колеса на холостом ходу, оптимизировать конструкцию и облегчить конструкцию, которые были приняты для решения проблемы.Шарият и Джамшиди [5] приняли основанную на DOE методологию поверхности отклика и результаты анализа чувствительности NVH полной модели автомобиля, чтобы минимизировать резкость, вызванную двигателем. M. L. Xu и G. N. Xu [6] улучшили структуру системы транспортного средства вилочного погрузчика на основе динамического метода с несколькими твердыми телами и эффективно уменьшили энергию вибрации, а основную частоту первичной конструкции снизили. Паркер и др. [7] настаивал на том, что характер вибрации рулевой системы можно разделить на две части: рулевую колонку и несущую конструкцию; оптимальной конструкцией каждой детали можно управлять отдельно на основе исследования основных параметров конструкции.Kim et al. [8] описал процесс разработки легкого автомобиля высокой жесткости для обеспечения вибрационных характеристик; Благодаря полученным данным о жесткости тела исследование эффективно сократило период разработки с помощью процесса анализа жесткости. Кроме того, некоторые работы, посвященные оптимизации системы крепления двигателя, были разработаны Ройстоном и Сингхом [9, 10]; изменены динамические характеристики системы крепления с целью повышения виброизоляции. Jia et al. [11] проанализировали путь передачи вибрации на основе технологии измерения вибрации; за счет оптимизации системы крепления повышается комфорт автомобиля.

    Целью данной статьи является подавление вибрации вилочных погрузчиков путем обнаружения принципа вибрации, обеспечения усовершенствованного дизайна и направления оптимизации. Среди всех исследований, упомянутых ранее, большинство из них сосредоточено на легковых автомобилях, игнорируя динамические характеристики инженерного оборудования. В этом исследовании представлена ​​оптимизация системы рулевого управления вилочного погрузчика (для минимизации передаваемой вибрации, вызванной двигателем в режиме холостого хода). Анализ вибрации на холостом ходу основан на анализе FEM системы рулевого управления в сочетании с выделением сигналов вибрации в ходе полевых испытаний.Рационально найдено оптимальное сочетание конструктивных параметров системы рулевого управления, при котором распределение собственных частот является оптимальным и получается оптимальная характеристика вибрации.

    2. Анализ нагрузок двигателя на холостом ходу

    Пока вилочный погрузчик работает на холостом ходу, единственным возбуждением колебаний является рядный двигатель внутреннего сгорания, как показано на Рисунке 1, и основными источниками сотрясений на холостом ходу являются возвратно-поступательные силы инерции дисбаланса и газ. колебания момента давления из-за импульсов зажигания и инерции вращающихся и совершающих возвратно-поступательное движение частей (поршень, шатун и коленчатый вал).Закон динамического дисбаланса кривошипно-поршневого механизма цилиндра играет важную роль в проектировании и усовершенствовании вилочного погрузчика.


    2.1. Силы дисбаланса масс

    Одноцилиндровый кривошипно-поршневой механизм показан на рисунке 2. Он состоит из трех частей: кривошипа, шатуна и поршня.


    Предположим, что кривошип вращается с постоянной угловой скоростью, а смещение поршня может быть выражено как

    В соответствии с геометрическим соотношением

    Так можно точно описать с точки зрения угла поворота кривошипа, где обычно находится между и.Для математического выражения, такого как while, выражение может быть упрощено путем разложения в ряд Тейлора, и эквивалентное выражение для оказывается равным

    Приблизительное смещение поршня выглядит следующим образом:

    Тогда скорость и ускорение поршня могут быть рассчитаны следующим образом: дифференциация перемещения поршня по времени,

    Масса дисбаланса кривошипно-поршневого механизма цилиндра состоит из трех частей: массы кривошипа, шатуна и поршневого поршня.Принимая во внимание массу кривошипа во время сборки шатуна и поршня, силы дисбаланса можно разделить на две части: вращательная сила дисбаланса, вызванная кривошипом, и возвратно-поступательная сила дисбаланса, вызванная сборкой

    Отрицательный знак указывает на то, что сила действует в противоположное направление с ускорением. Согласно принципу работы двигателя, выходная вибрация двигателя в основном зависит от возвратно-поступательной силы узла [12].

    2.2. Момент инерции

    В соответствии с принципом механики, момент инерции на кривошипе от одного поршня относится к моменту плеча от центра кривошипа и

    То есть

    Кроме того, с использованием тригонометрического преобразования и без учета всех членов, пропорциональных второму или более высоких степеней, окончательное выражение момента инерции может быть представлено как

    . Как видно из выражения, момент инерции действует в направлении вращения. Отдельные члены уравнения представляют собой гармонические составляющие первого, второго, третьего и некоторых более высоких порядков для вибрации двигателя.

    Вибрация на холостом ходу вилочного погрузчика с четырехцилиндровым четырехтактным двигателем всегда происходит при низких оборотах двигателя от 720 до 840 об / мин. Поскольку поршневые пары работают в противоположных направлениях, силы инерции первого порядка могут быть хорошо сбалансированы. Между тем, два опускающихся поршня перемещаются дальше, чем восходящие пары, поскольку движение шатуна ускоряет опускающиеся поршни, задерживая подъем, создавая результирующую силу, которая периодически изменяется дважды за один оборот коленчатого вала.Кроме того, силы второго порядка и их кратные значения возникают из-за циклического изменения угла поворота коленчатого вала. То есть частота нарушений баланса коррелирует с количеством цилиндров и ходов. В этом исследовании анализ вибрации на холостом ходу обычно проводится в диапазоне частот от 24 Гц до 28 Гц, что соответствует частоте вращения двигателя для зажигания второго порядка.

    3. Полевые испытания вибрации на холостом ходу системы рулевого управления

    Чтобы полностью извлечь информацию о характере вибрации на холостом ходу системы рулевого управления, были проведены полевые испытания.Датчики ускорения были разумно распределены по пути передачи вибрации, который показан на рисунке 3. Направления измерения в системе рулевого управления взяты по трем основным осям транспортного средства. и определите плоскость рулевого колеса, где ось направлена ​​влево от транспортного средства, а ось является касательной к рулевому колесу, направленной к передней части транспортного средства. Между тем ось перпендикулярна плоскости.


    На рисунке 4 показано среднеквадратичное значение виброускорения рулевого колеса в каждом направлении, изменяющееся с частотой вращения двигателя.Как показано на рисунке, амплитуды колебаний в направлениях и намного больше при скорости около 770 об / мин, чем в других условиях. На рисунке 5 представлена ​​каскадная кривая амплитуды вибрации в направлении с применением алгоритма Фурье к данным вибрации с равным интервалом выборки. Анализ отслеживания заказов показывает, что частота включения второго порядка (25,7 Гц, что соответствует частоте вращения двигателя 780 об / мин) имеет большой вклад в колебания холостого хода колесной системы.



    При работе на холостом ходу (частота вращения двигателя 750 об / мин) частота включения второго порядка двигателя оказывается 25 Гц.Когда рабочая модальная частота системы рулевого управления близка к частоте возбуждения, возникает резонанс системы рулевого управления. Режимы первого и второго порядка вносят большой вклад в колебания холостого хода погрузчика.

    4. Конечно-элементный анализ системы рулевого управления

    С развитием компьютерных технологий автоматизированное проектирование уже стало важным способом исследования современных механизмов и играет важную роль в проверке осуществимости, инженерном проектировании и выборе предпочтительного плана.В области анализа характеристик механизмов, особенно для исследования надежности и производительности механических компонентов и узлов, широко развито компьютерное моделирование с использованием программного обеспечения CAE.

    Для оценки динамических характеристик конструкции был проведен модальный анализ методом конечных элементов для определения собственных частот, форм колебаний и частотных ограничений конструкции. С помощью метода модального анализа мы можем найти основные модальные характеристики системы рулевого управления в определенном частотном диапазоне, тем самым понимая реальную вибрационную реакцию при возбуждении двигателя.

    Pro / ENGINEER - первая в отрасли успешная система параметрического 3D-моделирования на основе правил. Подход параметрического моделирования использует параметры, размеры, функции и отношения для определения предполагаемого поведения продукта и создания рецепта, который обеспечивает автоматизацию проектирования и оптимизацию процессов проектирования и разработки продукта. С помощью «механизма», который является модульной структурой Pro / ENGINEER, можно проводить кинематический и динамический анализ и моделирование, чтобы изучить виртуальное движение механизма, получая таким образом кинематические параметры объекта на протяжении всего процесса. .

    Система рулевого управления состоит из носовой пластины, монтажной пластины, опорной пластины, рулевой колонки и рулевого колеса. Виртуальный прототип системы показан на рисунке 6 (а). Затем очистка геометрии, определение материала, установка граничных ограничений и создание сетки для модели. Создание сетки играет очень важную роль в моделировании, что напрямую влияет на точность вычислений; необоснованная сетка может повлиять на эффект упругости решения. Автоматическая сетка ProE с использованием H-адаптивного метода представляет собой снова разбиение сетки в положении с высоким градиентом напряжения на основе критериев сходимости, оговоренных заранее для решения проблемы сходимости вычислений.По конструктивным характеристикам и нагрузке в качестве типа элемента выбрано твердое тело 187; Модель конечных элементов после создания автоматического разделения сетки, показанная на рисунке 6 (b), включает 2711 узлов, 12842 ребра, 17638 граней и 7529 твердых элементов.

    Поскольку нас интересует только частота холостого хода (24 ~ 28 Гц), на рисунке 7 показаны только предыдущие режимы трех порядков; частоты показаны в таблице 1. Модальная частота первого порядка близка к частоте холостого хода, так же как и частота второго.

    9068 9068

    Заказ Модальная форма Модальная частота FE Экспериментальная модальная частота Относительная разница

    24,01 25,74 7,2%
    2 Качка рулевого колеса 27,63 28.24 2,2%
    3 Левое и правое движение системы рулевого управления 76.91 - -

    некоторый процесс моделирования модели FEM в процессе моделирования

    функции были достаточно предварительно переработаны. Используя метод забивания, мы также можем получить модальный параметр с помощью полевых испытаний, чтобы проверить анализ МКЭ. Как показано на фиг. 8, датчики ускорения были расположены для сбора сигналов виброускорения системы рулевого управления; извлеченные параметры режима показаны в таблице 1.


    5. Улучшения вибрации на холостом ходу системы рулевого управления

    Для уменьшения вибрации наиболее эффективными решениями являются изоляция вибрации, ослабление вибрации и предотвращение резонанса. На основе анализа методом конечных элементов и полевых испытаний установлено, что основной причиной вибрации системы рулевого управления вилочного погрузчика на холостом ходу является резонанс, возбуждаемый двигателем. Поскольку модальная частота системы рулевого управления в основном определяется массой и жесткостью, оптимизация конструкции может быть достигнута путем разумного распределения массы и жесткости системы рулевого управления, чтобы установить модальные частоты вне диапазона резонансных частот. , подавляя холостую вибрацию.

    Как упоминалось выше, режимы рулевого управления вблизи резонансной частоты были очень близки друг к другу; последовательный резонанс также будет происходить на низких оборотах двигателя, что является нарушением стабильной механической конструкции. С инженерной точки зрения интервал между двумя режимами должен в достаточной мере избегать диапазона резонанса от частоты холостого хода двигателя. Принимая во внимание структуру исходной системы, были предприняты некоторые меры для уменьшения первой модальной частоты при увеличении второй модальной частоты.В процессе оптимизации были приняты некоторые алгоритмы, особенно алгоритм последовательной квадратичной программы (SQP).

    5.1. Алгоритм последовательной квадратичной программы (SQP)

    Метод последовательного квадратичного программирования считается наиболее эффективным методом решения НЛП, где индекс устанавливается с ограничениями равенства и неравенства, равными количеству ограничений. Предположим, что, и определены на всех и дважды непрерывно дифференцируемых функциях. Метод SQP вычисляет поправку для данного приближения решения NLP путем решения задачи QP; таким образом, в методе SQP решаются противоречивые задачи КП.

    Здесь выбрана симметричная положительно полуопределенная матрица; дается как предположение для (локальных) решений, и поправка вычисляется как решение подзадачи с ограничениями на равенство.Затем учитывают подходящий размер шага. вычисляется с помощью теста спуска для так называемой функции достоинства.

    Шаги решения областей SQP следующие. (1) Установка начальных точек, и. (2) Решение проблемы QP, определение значения и. (3) Определение значения. (4) Проверка сходимости решение.

    5.2. Повторное определение первой модальной частоты

    По сравнению с модальным анализом, поперечная жесткость системы рулевого управления была важна для первой модальной частоты.Как показано на рисунке 9, исходная конструкция опорной пластины и кронштейна педали была соединена пайкой. Хотя это соединение обеспечивало достаточную жесткость, чтобы выполнять меньшую амплитуду вибрации при том же напряжении, конструкция увеличивала частоту системы. В результате первая модальная частота вошла в диапазон резонансных частот, усиливая вибрацию. Чтобы избежать возникновения симпатической вибрации, одна идея - уменьшить частоту. Исходя из конструкции механической системы, припаянные части опорной пластины и педального кронштейна были вырезаны для разделения.Эта мера была эквивалентна стиранию бокового ребра жесткости, в то время как толщина опорной плиты обеспечивала достаточную боковую жесткость для нагрузки относительного напряжения. Анализ методом конечных элементов показал, что в результате этого разделения первая модальная частота системы рулевого управления изменилась на 19,73 Гц, что подтвердило рациональность этого улучшения.


    5.3. Увеличение второй модальной частоты

    Вторая модальная частота рулевого управления зависела от продольной жесткости, и анализ методом конечных элементов был направлен на оптимизацию конструкции, перераспределение массы и жесткости.Перед оптимизацией необходимо сначала провести глобальный анализ чувствительности, чтобы подтвердить параметры высокой чувствительности и сектор значений их переменных. Как показано на рисунке 10, вторая модальная частота зависела от толщины передней пластины () и монтажной пластины (), за которыми следовали высота монтажной пластины () и длина монтажной пластины (), которые были установлены в качестве параметров оптимизации. Желательно, чтобы модальные частоты находились вне резонансного диапазона, поэтому вторая модальная частота должна быть больше 30, как целевая функция min.На основе модуля Pro / Mechanic использовался упомянутый выше алгоритм SQP.


    Фактически, только эти параметры, указанные выше, могут быть оптимизированы в соответствии с механической моделью, и эти параметры могут быть изменены только в оптимальном диапазоне, показанном в Таблице 2. В противном случае это повлияет на установку и взаимодействие этой структуры. Таким образом, фактические размеры узла рулевого колеса вилочного погрузчика выбираются в качестве начального значения, а затем параметры оптимизируются в оптимальных диапазонах. После 9 итерационных вычислений была рассчитана оптимизированная схема.Определив сходимость как 1%, начальные значения и оптимальные значения параметров приведены в таблице 2. С учетом технологии обработки компонентов и стоимости обработки оптимальные параметры корректируются соответствующим образом.

    9086 9034 , чтобы уменьшить вибрацию системы рулевого управления, были представлены две меры. Посредством улучшений первая модальная частота системы должна быть уменьшена, а вторая - наоборот.На основе модифицированной конструкции был проведен анализ методом конечных элементов. Результаты показали, что первая модальная частота изменилась до 19,73 Гц, что на 17,82% меньше предыдущей. Вторая модальная частота изменилась до 30,13 Гц, что на 9,05% выше предыдущей. Оптимизированные частоты были достаточно далеки от частоты холостого хода двигателя для срабатывания двигателя внутреннего сгорания второго порядка.

    Эксперименты на холостом ходу также были проведены для проверки улучшающего эффекта структурной оптимизации.Согласно GB / T 14790.1-2009 Механическая вибрация: Измерение и оценка воздействия на человека вибрации, передаваемой через руки. Как показано на Рисунке 11, датчики ускорения были размещены на рулевом колесе, и были собраны амплитуды виброускорения на холостом ходу системы рулевого управления. По сравнению с оригинальной конструкцией амплитуда вибрации системы рулевого управления с улучшенными характеристиками существенно снизилась с 3,36 г до 0,98 г, а вибрация системы рулевого управления на холостом ходу была эффективно подавлена.


    6. Заключение

    В этой статье мы представляем исследование недостатков рабочих характеристик в связи с вибрациями рулевого управления при работе погрузчика на холостом ходу. Ускорение, передаваемое на рулевое колесо водителя, было выбрано для представления передаваемой вибрации. Сигналы холостого хода были собраны для извлечения характеристик. Затем был проведен FEM-анализ системы рулевого управления по сравнению с сигналами вибрации.Чтобы оценить вклад каждого параметра конструкции, был также проведен анализ чувствительности для оптимизации конструкции системы рулевого управления для снижения вибрации на холостом ходу. Были проведены эксперименты по проверке эффективности перенастройки характеристических режимов. Этот оптимальный дизайн не является тематическим исследованием; его также можно применить к другим объектам, которые испытывают ограничения по вибрации, что имеет большое будущее в нашей инженерной реализации.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

    Выражение признательности

    Эта работа была частично поддержана Фондом естественных наук провинции Аньхой (1308085QE92), Проектом ключевых научных исследований университета провинции Аньхой (KJ2014A203) и Проектом поддержки выдающихся молодых талантов в университетах провинции Аньхой.

    Audi: мы в курсе

    Руль почти такой же старый, как и сам автомобиль. И это при условии, что транспортное средство будет двигаться в желаемом направлении в соответствии с движением рулевого колеса.Но лежащие в основе этого технологии сложны и становятся все более изощренными в последние десятилетия. Разработчики Audi работают над идеальным сочетанием динамичной управляемости и комфорта. В то же время функции помощи при рулевом управлении обеспечивают дополнительную безопасность и поддержку при повседневном вождении - при смене полосы движения, повороте и парковке. В результате рулевое колесо все чаще превращается в устройство связи, отойдя от стандартного колеса и превратившись в высокотехнологичный командный центр.

    Что представляет собой типичное ощущение рулевого управления Audi?

    Момент руки и обратная связь имеют решающее значение для ощущения рулевого управления. Каждой Audi можно управлять плавно и точно с минимальными усилиями при маневрировании и парковке - автомобиль легко ведет . Это еще один способ сказать, что у него низкий момент руки. Это увеличивается при более высоких скоростях. Результат - маневренность и оптимизированная динамика движения - автомобиль может перемещаться по поворотам с точностью .Его спортивный характер подчеркивается рулевым колесом , управляемым , которое обеспечивает устойчивость в среднем положении рулевого колеса. Это заметно при устойчивом движении по прямой на скоростной автомагистрали, на которое влияет не только скорость, но и возникающий боковой ветер, а также дорожные условия. Водителю по-прежнему приходится противодействовать поворачиваемости, но со значительно меньшим моментом руки. Датчик постоянно измеряет угол поворота рулевого колеса. Усилие самовыравнивания рулевого колеса всегда заметно именно из его среднего положения и заметно увеличивается вплоть до большой поперечной силы.Оптимальное ощущение рулевого управления также означает, что автомобиль реагирует на команды рулевого управления с незаметной временной задержкой. Задержка между рулевым колесом и реализацией на осях составляет всего несколько миллисекунд.

    Какие факторы влияют на ощущение рулевого управления?

    На баланс рулевого управления в основном влияет большая тройка физики вождения: продольная, поперечная и вертикальная динамика. Таким образом, помимо ускорения и замедления транспортного средства, также влияют поперечные силы, возникающие при движении по повороту, а также колебания нагрузки на колеса и колебания подрессоренной массы в шасси.Основная цель инженеров Audi - обеспечить надлежащую обратную связь от усилий на передней оси в отношении условий движения, баланса, уровня сцепления и неровностей дороги. Хорошо откалиброванное рулевое управление реагирует предсказуемо, линейно или постепенно, в зависимости от ситуации. И он всегда сообщает, когда достигаются пределы физики. Например, крутящий момент рулевого управления заметно уменьшается, когда автомобиль достигает максимально возможной силы поворота на переднюю ось, то есть когда начинается недостаточная поворачиваемость.По этой причине рулевое управление вносит существенный вклад в ощущение безопасного вождения.

    Как каждая модель приобретает индивидуальный характер рулевого управления?

    В Audi момент руки устанавливается в пределах определенной области. В этом диапазоне каждая модель приобретает свой особый характер рулевого управления. Например, в качестве компактных автомобилей модели S и RS предлагают более высокий ручной момент, чем Audi A1 или A3. Кроме того, тонкая настройка системы рулевого управления в серии различается в зависимости от двигателя или варианта шасси.Цель разработчиков - всегда оптимально сбалансированные характеристики рулевого управления, обеспечивающие типичный баланс между безопасностью вождения, комфортом и спортивностью для каждой отдельной серии. Клиенты могут использовать Audi drive select для регулировки характеристик рулевого управления в различных режимах. Например, в «динамическом» профиле вождения они получают более высокий момент руки, чем в режиме «комфорт».

    От стальной рамы до высокотехнологичного рулевого управления - эволюция рулевого колеса Audi

    Рулевое колесо - это гораздо больше, чем просто инструмент для изменения направления: это цифровая диспетчерская и важнейший интерфейс между человеком и машиной.Современные водители Audi управляют до 18 функциями с помощью многофункциональных кнопок - от связи до информационно-развлекательных и комфортных функций. Таким образом, рули Audi превратились в настоящие командные центры. В этом отношении их всех объединяет одно общее: они обладают стандартным спортивным обликом Audi, эргономично лежат в руках водителя и предлагают высокую функциональность с интуитивно понятным управлением.

    Почему все мы на самом деле пользуемся рулевыми колесами?

    Рулевое колесо было доминирующим элементом в автомобиле более 120 лет.Вначале был рулевой рычаг или руль. Так пассажир будет изменять угол поворота колес. Однако рулевое управление не было точным и гибким. В конструкции рулевого колеса французский инженер Альфред Вашерон впервые разработал техническую альтернативу, чтобы оптимизировать управление точностью рулевого управления передними колесами с его « volant ». Круговой контроллер clou: позволял передавать угол поворота рулевого колеса за несколько оборотов.Вскоре после своего появления рулевое колесо стало мировым стандартом.

    Как со временем менялось рулевое колесо Audi?

    Даже автомобили первых серий Audi, такие как Type A и Type B, были оснащены такими колесами, которые в то время все еще были увеличенными ободами рулевого колеса. С тех пор многое произошло - рулевое колесо эволюционировало вместе с автомобилем. Благодаря гидроусилителю рулевого управления, который Audi представила в 1980-х годах, он стал меньше по размеру и более управляемым.Изменились его структура и функции. К концу 1980-х годов все еще использовалось рулевое колесо с композитной рамой, в которое интегрирована только функция звукового сигнала. В 1991 году подушка безопасности водителя стала стандартной. были также представлены первые кнопки, такие как регулировка громкости и функция пропуска.

    Сегодня рулевое колесо Audi последнего поколения состоит из литой под давлением рамы, которая значительно легче стальных конструкций и имеет другие преимущества в отношении прочности, демпфирующих характеристик и литейных свойств.Он предлагает до 18 функций и емкостное распознавание захвата, которое поддерживает вмешательство в рулевое управление и нашло свое применение во всех рулевых колесах Audi.

    От чего зависит дизайн и эргономика рулевого колеса?

    Установлены фиксированные размеры для дизайна и ощущений. Геометрия обода определяет общую форму каждого рулевого колеса. У Audi есть кредо: геометрия обода и центр должны быть как можно меньше и компактнее. При этом рули должны иметь спортивный дизайн.Audi установила 375 миллиметров ( 14,76 дюйма ) в качестве шкалы для диаметра рулевого колеса , и это применимо ко всем сериям. Овальная форма профиля обода соответствует естественно замкнутому контуру ладони. Диаметр обода составляет от 30 до 36 миллиметров ( от 1,18 до 1,42 дюйма, ), что уже представляет собой нижний предел того, что возможно с учетом емкостного распознавания сцепления и нагрева рулевого колеса. Все эти рулевые колеса имеют двойную подушку из пеноматериала и поэтому обеспечивают очень хорошую однородность поверхности и ощущение нескользкости.Положение радиусного рычага должно соответствовать базовой компоновке сиденья и не должно закрывать вид водителя на подрулевые переключатели или рычаг самосвала. По сравнению с конкурентами, радиусные рычаги рулевых колес Audi действительно имеют очень тонкую конструкцию, что является проблемой с точки зрения прочности и безопасности при столкновении. Другой принцип: все элементы управления должны быть доступны любым большим пальцем, не влияя на управление автомобилем.

    Уклон, высота, глубина: как положение руля влияет на эргономику?

    Наклон рулевого колеса всегда зависит от положения водителя в сидячем положении и составляет от 17 до 24 градусов в зависимости от концепции автомобиля.У внедорожников Audi угол составляет от 22 до 24 градусов; у компактных автомобилей, лимузинов и серии Avant она составляет от 17 до 21 градуса. В спортивных моделях, где водитель сидит относительно низко и вертикально, наклон рулевой колонки очень плоский. Это означает, что рулевое колесо очень круто повернуто в сторону водителя. Независимо от концепции автомобиля, всегда должен быть обеспечен обзор всех дисплеев. На всех моделях Audi высоту и глубину рулевого колеса можно регулировать в диапазоне +/- 30 миллиметров ( 1.18 дюймов ), чтобы каждый водитель мог найти свое собственное индивидуально подходящее положение для сидения. Как правило, между верхней частью тела водителя и рулевым колесом должно быть расстояние от 25 до 30 сантиметров ( от 9,84 до 11,81 дюйма, ), а руки водителя должны быть слегка согнуты.

    Как подушки безопасности и функциональная универсальность ограничивают конструкцию рулевого колеса?

    Дизайнеры и инженеры Audi очень тесно сотрудничают в разработке дизайна рулевого колеса. Критическими параметрами являются диаметр обода, пространство для подушки безопасности на стороне водителя и количество переключателей, которые вместе определяют ширину радиальных рычагов.Когда была введена подушка безопасности, центр рулевого колеса должен был стать значительно больше, потому что подушки безопасности первого поколения, которые были спрятаны в нем, были чрезвычайно громоздкими. По мере развития подушки безопасности можно было складывать все больше и больше. В то же время их функция в значительной степени зависит от их материальности: конечно, контуры линий разрыва должны быть невидимыми, но когда происходит авария, эти заранее определенные точки разрыва должны открываться мгновенно. Что касается количества переключателей, Audi оговаривает, что в рулевое колесо интегрированы только функции, к которым водителю нужен быстрый доступ во время движения.Это включает, например, управление развлечениями и виртуальной кабиной, а также голосовое управление и телефонию. Контроллеры вспомогательных систем, дворников и мигалок всегда находятся в одном и том же месте на подъёмнике.

    Что делает новое поколение рулевых колес в Q4 e-tron таким особенным?

    Рулевое колесо в Audi Q4 e-tron и Q4 Sportback e-tron устанавливает новые стандарты дизайна, эргономики и функциональности.Всего он объединяет 18 функций, которыми впервые можно управлять с помощью сенсорных экранов с черной панелью. Их функциональные области подсвечиваются и указывают, какие кнопки активны таким образом. Когда они неактивны, глянцевые черные сенсорные экраны практически невидимы. Четыре кольца на амортизаторе по-прежнему имеют плоскую конструкцию, то есть двумерные. Еще одна новинка - обод рулевого колеса, впервые сплющенный сверху и снизу. Это придает интерьеру более футуристический эффект, подчеркивает его прогрессивность и облегчает посадку и выход из автомобиля.На последнее также влияет так называемое осевое смещение. Это означает, что рулевое колесо смещено минимально - на 7,5 миллиметра ( 0,3 дюйма ) - над ступицей рулевого колеса. Это оптимизирует обзор для водителя органов управления, пространство для посадки и высадки из автомобиля, а также характеристики вращения рулевого колеса.

    Можно ли управлять сенсорными экранами интуитивно?
    Небольшие выпуклости образуют контур между сенсорными экранами и упрощают их использование.Когда человек касается экрана пальцем, это не вызывает мгновенного отклика. Система регистрирует действие и дает тактильную обратную связь только тогда, когда водитель мягко нажимает с определенной силой. Здесь используется та же технология, что и в сенсорном дисплее MMI touch на центральной консоли. Панель, активируемая точкой нажатия, распознает положение пальца. Затем при активации раздается механический щелчок. Таким образом, водитель может интуитивно ориентироваться, используя свое осязание.В своей концепции работы Audi интегрирует в рулевое колесо технологию, которую мы уже знаем по смартфонам и планшетам. Таким образом, помимо касания, есть также движения смахивания, например, для прокрутки списков меню навигации, мультимедиа и функций автомобиля.

    Интеллектуальное рулевое управление

    Интеллектуальные контроллеры и вспомогательные системы не только повышают комфорт и расширяют возможности информационно-развлекательной системы в автомобиле, но также оптимизируют динамику движения Audi и ощущение рулевого управления.

    Что такое практическое обнаружение?

    Распознавание емкостного захвата называется обнаружением рук.Он поддерживает вспомогательные функции вождения с вмешательством рулевого управления и тем самым создает дополнительную безопасность - при смене полосы движения, повороте и парковке. Сенсорная панель под внешним слоем поролона в ободе рулевого колеса может определить, держит ли водитель руки на руле. Не требует силы или давления; он может ощущать даже очень нежный захват, что позволяет управлять автомобилем без напряжения. Блок управления, встроенный в рулевое колесо, постоянно оценивает этот контакт и распознает, готов ли водитель к участию в дорожном движении.Рулевое колесо не может оставаться без касания дольше 15 секунд. После этого раздастся серия визуальных и звуковых предупреждений. В результате новое поколение рулевых колес обеспечивает больший комфорт по сравнению с решениями, основанными на крутящем моменте рулевого управления. Это связано с тем, что раньше водителям приходилось активно поворачивать рулевое колесо, чтобы сигнализировать вспомогательным системам о том, что они контролируют автомобиль, даже сразу.

    При каких обстоятельствах усиливается рулевое управление?

    Некоторые вспомогательные системы помогают водителю в критических ситуациях корректирующими действиями рулевого управления.Адаптивный круиз-контроль (ACA) со встроенным активным ассистентом движения по полосе удерживает автомобиль в середине полосы движения. Если он приближается к разметке полосы движения без включенного сигнала поворота, система помогает водителю вернуться в полосу движения с помощью мягких, но заметных вмешательств рулевого управления. При движении по разметке полосы движения водитель может быть предупрежден с помощью тактильной обратной связи.

    Ассистент движения в пробке - который также является подсистемой ACC - помогает в диапазоне скоростей до 65 км / ч ( 40.4 мили в час ) в автомобилях с автоматической коробкой передач, если движение транспорта идет медленно. Помощник ведет автомобиль, делая плавные движения рулевого управления и ориентируясь на разметку полосы движения, придорожные конструкции и другие транспортные средства.

    Ассистент предотвращения столкновений может помочь водителю в ситуации поворота, которую он считает критической, чтобы направить автомобиль вокруг препятствия. Если водитель активно избегает препятствия после получения срочного предупреждения, помощь в предотвращении столкновений достигается путем целенаправленного торможения колес и увеличения или уменьшения крутящего момента рулевого управления.Таким образом, если водитель поворачивает слишком далеко, система снижает крутящий момент рулевого управления, а если водитель не поворачивает достаточно далеко, она увеличивает крутящий момент рулевого управления. Точно так же ассистент помогает при повторном выезде на полосу движения.

    Ассистент парковки предполагает полностью автоматическое рулевое управление. После того, как он определил подходящее перпендикулярное или параллельное парковочное место с помощью ультразвуковых датчиков, он автоматически поворачивает автомобиль. Водителю остается только ускоряться, переключать передачи, тормозить и контролировать процедуру парковки.

    Как электронная платформа шасси влияет на рулевое управление?

    В современном автомобиле около 100 блоков управления, каждый из которых отвечает только за одну функцию. Однако существует тенденция к созданию интеллектуальных и центральных блоков управления, которые могут одновременно сочетать несколько функций с огромной вычислительной мощностью и сочетанием радаров, камер, ультразвуковых и лидарных датчиков. При калибровке компонентов шасси и системы рулевого управления Audi полагается на электронную платформу шасси, или сокращенно ECP.Многофункциональный блок управления был впервые использован в 2015 году в Q7, а сегодня, начиная с A4 и выше, он встроен во все средние, полноразмерные и роскошные модели Audi. Он обрабатывает всю бортовую информацию и сигналы датчиков, касающиеся скорости, вертикальных движений, кренов и тангажа автомобиля, а также ситуативного поведения вождения, такого как избыточная и недостаточная поворачиваемость. ECP использует эту информацию для непрерывного создания снимка дорожной ситуации и коэффициента трения между шинами и дорогой.Электронная платформа шасси на основе данных, полученных от многочисленных систем подвески, рассчитывает оптимальную функцию для отдельных компонентов за миллисекунды.

    Системы рулевого управления Audi

    В настоящее время пять различных систем рулевого управления Audi способствуют повышению маневренности, комфорта и безопасности дорожного движения. В разных моделях они олицетворяют легкое управляемое вождение со стандартным характером рулевого управления Audi, которое обеспечивает точное и спортивное выполнение рулевого управления. Лучшая система - динамическое рулевое управление всеми колесами.С помощью этой системы Audi исследует пределы физических возможностей и сочетает управляемость с чрезвычайно высокой точностью.

    Современное состояние: электромеханический усилитель рулевого управления

    Электромеханический усилитель рулевого управления - это самое современное явление, которое можно найти в каждом современном автомобиле премиум-класса. Система работает без гидравлических компонентов и тем самым экономит значительное количество энергии. Это также делает технически возможными все вспомогательные системы с вмешательством рулевого управления.Электромагнитный усилитель рулевого управления обеспечивает поддержку рулевого управления с регулировкой скорости и способствует курсовой устойчивости. Таким образом, водитель имеет спортивное чувство рулевого управления и получает чрезвычайно точную и четко дифференцированную обратную связь с дорогой.

    Широкая область применения: электромеханическое прогрессивное рулевое управление

    «Прогрессивное» означает, что рулевое управление осуществляется по-разному в зависимости от угла поворота рулевого колеса. Рулевая рейка и шестерни имеют особую форму и приспособлены для этой цели.При остром угле поворота передаточное число меньше, а рулевое управление очень прямое. Когда водителю нужно маневрировать или припарковаться, все, что требуется, - это два с половиной оборота рулевого колеса между обоими максимальными положениями. Водители получат более динамичную езду по извилистым шоссе благодаря более прямому переключению передач. Усилитель рулевого управления регулируется в зависимости от скорости движения. На низких скоростях он находится на высоком уровне для облегчения маневрирования и снижается по мере увеличения скорости. Электромеханическое прогрессивное рулевое управление - самая распространенная технология рулевого управления в Audi.

    Уменьшенное вращение: динамическое рулевое управление

    Динамическое рулевое управление варьируется в степени реализации до 100 процентов в зависимости от скорости движения, угла поворота и режима, выбранного в системе динамического управления Audi drive select. Центральным элементом является зубчатая передача в рулевой колонке. Он передает команды рулевого управления так же непосредственно, как в автомобиле с обычной рулевой колонкой. Существует также прямая механическая связь с реальным рулевым механизмом на передней оси и связанная с ней обратная связь с силами, действующими на колеса.Когда передача с наложением управляется электродвигателем, он увеличивает или уменьшает угол поворота, что постоянно регулирует передаточное отношение рулевого управления в соответствии с данной дорожной ситуацией. Это улучшает комфорт рулевого управления и поведение при отслеживании в зависимости от скорости и дорожной ситуации. На малых скоростях движения - в городском потоке и при маневрировании - динамическое рулевое управление действует очень напрямую; все, что нужно, - это два полных оборота, чтобы пройти от упора до упора. Усилитель рулевого управления также высок, что облегчает парковку и маневрирование.На проселочных дорогах прямолинейность реакции рулевого управления и электроусилителя постепенно снижается. Косвенные передаточные числа и маломощный ассистент используются для сглаживания неустойчивых движений рулевого колеса и обеспечения движения по прямой на высоких скоростях скоростной автомагистрали.

    Четыре победы: рулевое управление на все колеса

    В модели Q7 Audi представила в 2014 году рулевое управление на все колеса и тем самым установила новый стандарт маневренности. Система может регулировать углы поворота на передней и задней осях независимо друг от друга.В нем используется электромеханический усилитель рулевого управления на переднем и заднем мостах с электрическим приводом шпинделя и двумя рулевыми тягами сзади. Сигнал поворота электрически передается на рулевую тягу и приводы в задней части автомобиля через систему электропроводки. На малых скоростях задние колеса поворачиваются на пять градусов в направлении, противоположном передним. Это уменьшает радиус поворота примерно на один метр ( 3,28 футов ) и особенно полезно при маневрировании и парковке.

    Начиная со скорости около 60 км / ч ( 37,28 миль / ч ), однако задние колеса повторяют движение передних колес. Поворот на два градуса в одном направлении делает вождение более спокойным на скоростях шоссе и скоростных автомагистралей и повышает устойчивость при поворотах. Кроме того, рулевое управление всеми колесами делает внедорожники Audi класса люкс среди самых маневренных моделей в своем сегменте.

    Верхняя комбинация: динамическое рулевое управление всеми колесами

    Усовершенствованное динамическое рулевое управление всеми колесами, которое является опцией для Audi A6, A7 и A8, входит в стандартную комплектацию S8 1 .В настоящее время это лучшая технология среди систем рулевого управления Audi, сочетающая динамическое рулевое управление на передней оси с рулевым управлением задней оси. С помощью этой системы Audi исследует пределы физических возможностей. Система предлагает значительные преимущества, особенно в диапазоне пороговых значений. Он сочетает в себе прямую спортивную реакцию рулевого управления с великолепной стабильностью вождения или, вкратце, управляемостью с чрезвычайно высокой точностью. Общее передаточное отношение рулевого управления изменяется в диапазоне от 9,5 до 17,0 - прямое на низких скоростях и стабильное на высоких.

    ИСТОЧНИК: Audi

    Техническое объяснение: Рулевые силы - Racecar Engineering

    Когда водители направляют дорожное транспортное средство по желаемой траектории, они будут испытывать сопротивление рулевого колеса, которое они должны преодолевать, чтобы поддерживать постоянный угол поворота.

    Это сопротивление известно как выравнивающий момент и действует, чтобы вернуть выравнивание рулевого управления в центр. Понимание и управление установочным моментом в гоночном автомобиле важно для поддержания баланса и управляемости.

    В этой статье с техническим объяснением будут рассмотрены различные источники выравнивающего момента, его влияние на баланс и характеристики автомобиля, а также то, как он формирует субъективное впечатление от вождения, с некоторыми общими соображениями по проектированию для инженера гоночных автомобилей.

    Как создается центрирующий момент.

    Центрирующий момент имеет четыре основных источника. Три относятся к нагрузкам в шинах, которые вы можете просмотреть в предыдущей статье с техническими объяснениями. Первый источник напрямую зависит от конструкции шины.На рисунке 1 ниже изображена деформация шины при качении под углом скольжения.

    Рисунок 1

    Структура шины противостоит этой деформации скручивания, создавая выравнивающий момент, который восстанавливает шину в направлении свободного качения. Второй источник - это функция пятна контакта шины на повороте, известного как пневматический след. См. Рисунок 2.

    Рисунок 2

    Когда шина создает поперечную силу под углом скольжения, эта сила неравномерно распределяется вместе с пятном контакта.Вместо этого поперечная сила постепенно увеличивается назад до тех пор, пока шина не перестанет выдерживать угол скольжения, после чего протектор возвращается в ориентацию свободного качения.

    Результирующая сумма создаваемой поперечной силы концентрируется позади центра пятна контакта шины, создавая плечо момента, называемое пневматическим следом. Результирующий центрирующий момент является кратным общей поперечной силе и пневматическому следу.

    Третий источник центрирующего момента - кинематика подвески, известная как механический след.Большинство дорожных транспортных средств имеют наклонную ось рулевого управления, как показано на рисунке 3, создавая смещение между центром пятна контакта и его точкой вращения на земле.

    Рисунок 3

    Силы в шинах действуют на этот рычаг момента, добавляя центрирующий момент, как пневматический след выше.

    Четвертый источник центрирующего момента также является функцией геометрии оси поворота. Когда применяется блокировка рулевого управления, любой наклон оси рулевого управления приведет к некоторому вертикальному движению шины, которое может поднять или опустить этот угол подвески.Это вертикальное движение создает равную и противоположную реакцию подъемного усилия для подъема или опускания шасси, создавая дополнительное усилие на рулевое управление со стороны водителя.

    Задние колеса также создают центрирующий момент под действием аналогичных механизмов, даже если водитель не ощущает их непосредственно.

    Влияние на характеристики автомобиля

    Точная количественная оценка выравнивающих моментов на каждом повороте во время маневра транспортного средства имеет решающее значение для достижения целевого баланса и производительности транспортного средства.

    Когда автомобиль поворачивает в поворот, все четыре колеса создают поперечную силу по направлению к центру вращения автомобиля. Однако выравнивающие моменты действуют в противоположном направлении, работая на поворот автомобиля из угла.

    Эта сила увеличивает недостаточную поворачиваемость и замедляет рыскание при повороте. Эти моменты необходимо учитывать, чтобы точно предсказать баланс автомобиля и его динамическое поведение.

    В предыдущей статье с техническим объяснением обсуждается важность количественной оценки влияния соответствия на кинематические характеристики.Отклонение компонентов рулевого управления является одним из наиболее важных источников соответствия требованиям, поскольку рулевое управление является прямым источником контроля для водителя.

    Определение размеров компонентов подвески требует тонкого компромисса для достижения требуемой жесткости без излишнего веса, что требует точного прогнозирования центровочных моментов, которые система рулевого управления должна будет выдерживать.

    Влияние на впечатления от вождения

    Обратная связь с рулевым колесом через центрирующий момент является неотъемлемой частью субъективного опыта вождения.Он передает водителю информацию о дорожном покрытии и силах, возникающих в шинах. Слишком малое усилие рулевого управления приведет к жалобам на «онемение» рулевого управления, а слишком большое усилие рулевого управления приведет к изнашиванию водителя.

    Передаточное отношение рулевого управления, определяемое как отношение между входным углом рулевого колеса и выходным углом передних шин, играет жизненно важную роль в этой системе. Более высокое передаточное отношение указывает на более высокое механическое преимущество для водителя, что снижает усилие рулевого управления, но требует большего усилия рулевого управления для достижения аналогичной реакции транспортного средства.

    Для гоночных серий, в которых отсутствует рулевое управление с усилителем, при выборе передаточного отношения проектировщик будет искать компромисс между желаемым усилием рулевого управления и его отзывчивостью.

    Обратная связь рулевого управления также помогает предупредить водителя, когда он приближается к пределу сцепления шин. На рис. 4 сравнивается поперечная сила и центрирующий момент, создаваемые гоночной шиной Formula Student, как функция угла скольжения. Ценности безразмерны, чтобы представить общий случай.

    Рисунок 4

    По мере увеличения угла скольжения поперечная сила (синяя) продолжает увеличиваться, хотя и с уменьшающейся отдачей, пока не будет достигнута максимальная сила.С другой стороны, центровочный момент (оранжевый) достигает пика намного раньше и начинает уменьшаться по мере приближения шины к пределу. Водитель воспринимает это как снижение усилия рулевого управления при повышении силы поворота, что служит предупреждением о том, что он приближается к пределу возможностей транспортного средства.

    Задача дизайнера - точно настроить, когда и насколько сильно должен упасть выравнивающий момент. Если момент выравнивания достигает пика слишком поздно, у водителя не будет достаточно предупреждений, когда он приблизится к пределу поворота, и он рискует потерять контроль над автомобилем.

    Если он достигает пика слишком рано, результирующее снижение усилия рулевого управления при большом поперечном ускорении может повлиять на уверенность водителя и подорвать его способность использовать все характеристики автомобиля.

    На рис. 5 показан упрощенный пример пробоя выравнивающего момента на передней оси автомобиля по мере приближения к пределу прохождения поворотов. Общий центрирующий момент складывается из пневматических воздействий (конструкция шины и пневматический след) и механических воздействий (механический след и домкрат).

    Рисунок 5

    По мере увеличения бокового ускорения пневматический вклад (синий) начинает падать, в то время как механический вклад (красный) постоянно увеличивается.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


    Переменные конструкции

    9068 9068 9068
    Оптимальные диапазоны

    Оптимальное значение 8.1 8,3 180,1 250,3

    Как указано выше, оптимальное значение 8 8 180 250