1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Рулевое управление

Рулевое управление

Рулевое управление — система управления направлением движения транспортных средств с помощью рулевого колеса. Состоит из механизмов, преобразующих положение (угол поворота) руля в пропорциональное изменение положения колёс или аналогичных управляющих направлением движения элементов (поворот двигателя, поворот направляющей лыжи, конька).

Содержание

Рулевое управление автомобилей [ править | править код ]

4WS (4 Wheel Steering, от англ. 4 управляемых колеса) — система подруливания задних колес у автомобиля. При высокой скорости задние колеса поворачиваются в сторону поворота (так же как и передние колеса), что позволяет увеличить стабильность при резких маневрах (например обгоне). При низкой скорости задние колеса поворачивают в противоположную от поворота сторону (обратно передним колесам), что позволяет увеличить маневренность и уменьшить радиус разворота.

На автомобилях рулевое управление состоит из механического редуктора и системы тяг, преобразующих поворот руля в поворот управляемых (передних) колёс. Отношение углов поворота руля и колёс известно как «Передаточное отношение рулевого управления» и обычно составляет 15:1 … 25:1. Колесо, находящееся с той стороны, куда происходит поворот, поворачивается на больший угол, так, чтобы точка пересечения осей передних колёс находилась на оси задних колёс (в этом случае все колёса вращаются вокруг одной точки и не происходит бокового скольжения шин). Система тяг, обеспечивающая поворот колёс на разный угол, называется рулевая трапеция.

Рулевое управление тракторов [ править | править код ]

Как и компоновка трактора, рулевое управление бывает двух основных видов — поворот передних колёс (аналогично автомобилям), и относительный поворот полурам (тракторы К-700, Т-150К). В компоновке (и рулевом управлении) из двух полурам имеются следующие достоинства:

  • Унификация, простота и надёжность ведущих мостов — они не содержат узлов поворота колёс.
  • Две колеи при любом повороте полурам (задний мост идёт точно по следам переднего), что значительно улучшает проходимость.
  • Поворот полурам позволяет плавно перемещать влево-вправо переднее или заднее навесное орудие, что повышает удобство работы.

Рулевое управление комбайнов и вилочных погрузчиков [ править | править код ]

Из-за большого веса жатки, и особенностей компоновки, на переднюю часть самоходного зерноуборочного комбайна приходится основная часть веса, поэтому передние колёса выполняют ведущими и большого размера. Ввиду технических сложностей поворота этих колёс, рулевое управление зерноуборочных комбайнов осуществляется задними колёсами небольшого размера. Они также поворачиваются на разные углы (рулевой трапецией), чтобы избежать бокового скольжения, аналогично управлению автомобилей.

Аналогичная ситуация присутствует и у вилочных погрузчиков, так как на передние колеса приходится вес поднимаемого груза. По этой причине большинство таких машин также имеют управляемые колеса сзади.

Рулевое управление катков (дорожная техника) [ править | править код ]

Ввиду большой массы переднего цилиндра катка поворачивает он с помощью гидроруля. Руль просто переключает клапаны подачи жидкости в цилиндры поворота катка

Рулевой механизм [ править | править код ]

Рулевой механизм — часть рулевого управления, преобразующая вращательное движение рулевого колеса в поступательное движение рулевых тяг. Как правило, это один из видов механического редуктора, хотя, например, в комбайнах применяется система «гидромотор-шланги-гидроцилиндр». Наиболее распространены следующие виды рулевых механизмов

  • Шестерня — зубчатая рейка — руль соединён с неподвижной (вращающейся) шестернёй, концы подвижной рейки через тяги поворачивают колёса. В настоящее время применяется на большинстве легковых автомобилей (переднеприводных).
  • Червяк — зубчатый сектор — рулевое колесо вращает червяк, по которому ходит вырожденный сектор зубчатого колеса — ролик (трение скольжения заменено на трение качения). Перекатываясь по сектору червяка, ролик вращает ось, с другой стороны которой закреплён рычаг, который своим движением перемещает рулевую трапецию. Эта достаточно сложная система, с большим числом деталей, широко применялась на заднеприводных автомобилях, с передней двухрычажной подвеской.
  • Винт — шариковая гайка — рулевое колесо вращает винтовой вал, поступательно перемещая «гайку» — соответствующую винтовую втулку, через тяги перемещающую рулевую трапецию. Между витками вала и втулки расположены шарики, переводящие трение скольжения в трение качения. Механизм применяется в основном на грузовых автомобилях, совместно с гидроусилителем (втулка-гайка является также поршнем гидроцилиндра).
Читайте так же:
Как определить полярность проводов к динамикам?

Также имеются примитивные виды рулевого управления, когда рулевая сошка установлена прямо на рулевом валу, как на автомобилях типа карт, либо когда рулевой вал связан напрямую с управляемым колесом, как на велосипедах и мотоциклах.

Производители элементов рулевого управления [ править | править код ]

Кроме производителей оригинальных деталей рулевого управления существует несколько международных производителей, специализирующихся на рынке автозапчастей, например:

рулевой механизм

рулевой механизм — – основная часть рулевого управления, преобразующее вращение рулевого вала в возвратно поступательное движение исполнительного части рулевого механизма – сошки рулевого редуктора или рейки рулевой рейки. EdwART. Словарь автомобильного жаргона,… … Автомобильный словарь

рулевой механизм — Пилот управляет бобом руками и пальцами; управление осуществляется с помощью колец, которые прикреплены тросами к рулевому механизму. [Департамент лингвистических услуг Оргкомитета «Сочи 2014». Глоссарий терминов] EN steering… … Справочник технического переводчика

Рулевой механизм с гидроусилителем интегрального типа (рулевой механизм интегрального типа) — 2. Рулевой механизм с гидроусилителем интегрального типа (рулевой механизм интегрального типа) Рулевой механизм, у которого механический редуктор и элементы гидроусилителя скомпонованы в одном блоке Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Рулевой механизм с гидроусилителем нейтрального типа (рулевой механизм нейтрального типа) — 4. Рулевой механизм с гидроусилителем нейтрального типа (рулевой механизм нейтрального типа) Рулевой механизм, у которого механический редуктор, распределитель гидроусилителя и силовой цилиндр расположены отдельно (расположение распределителя и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Рулевой механизм с гидроусилителем полуинтегрального типа (рулевой механизм полуинтегрального типа) — 3. Рулевой механизм с гидроусилителем полуинтегрального типа (рулевой механизм полуинтегрального типа) Рулевой механизм, у которого механический редуктор, распределитель гидроусилителя расположены в одном блоке, а гидромотор (силовой цилиндр)*… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Рулевой механизм с гидроусилителем (рулевой механизм) — 1. Рулевой механизм с гидроусилителем (рулевой механизм)* Агрегат автомобиля, предназначенный для увеличения момента, создаваемого водителем на рулевом колесе с целью поворота управляемых колес транспортного средства как за счет механического… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Интегральный рулевой механизм автомобиля — Интегральный рулевой механизм: рулевой механизм со встроенным рулевым усилителем. Источник: ГОСТ Р 52453 2005. Автомобильные транспортные средства. Механизмы рулевые с гидравлическим усилителем и рулевые гидроусилители. Технические требования и … Официальная терминология

Читайте так же:
Как правильно переключать передачи на Типтронике?

Полуинтегральный рулевой механизм автомобиля — Полуинтегральный рулевой механизм: рулевой механизм со встроенным распределителем рулевого усилителя; силовой цилиндр не входит в состав рулевого механизма. Источник: ГОСТ Р 52453 2005. Автомобильные транспортные средства. Механизмы рулевые с… … Официальная терминология

полуинтегральный рулевой механизм — 3.2 полуинтегральный рулевой механизм: Рулевой механизм со встроенным распределителем рулевого усилителя; силовой цилиндр не входит в состав рулевого механизма. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

рулевой вал — – вал, передающий вращение с руля на рулевой механизм и позволяющий (у некоторых авто) производить регулировку руля в некоторых пределах (вверх вниз, влево вправо, вперед назад); соответственно, так называемый рулевой вал в сборе, обеспечивающий… … Автомобильный словарь

рулевой редуктор — – рулевой механизм ВАЗ 2101/21 с исполнительной частью в виде сошки. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

Рулевой механизм

К рулевому механизму предъявляются следующие требования:
— оптимальное передаточное число, определяющее соотношение между необходимым углом поворота рулевого колеса и усилием на нем; — незначительные потери энергии при работе (высокий КПД);
— возможность самопроизвольного возврата рулевого колеса в нейтральное положение, после того как водитель перестал удерживать рулевое колесо в повернутом положении;
— незначительные зазоры в подвижных соединениях для обеспечения малого люфта или свободного хода рулевого колеса;
— высокая надежность.

Наибольшее распространение на легковых автомобилях сегодня получили реечные рулевые механизмы.

Рулевое управление 6а.jpg

Реечный рулевой механизм без гидроусилителя:
1 — чехол;
2 — вкладыш;
3 — пружина;
4 — шаровой палец;
5 — шаровой шарнир;
6 — упор;
7 — рулевая рейка;
8 — шестерня

Конструкция такого механизма включает в себя шестерню, установленную на валу рулевого колеса, и связанную с ней зубчатую рейку. При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево и через присоединенные к ней тяги рулевого привода поворачивает управляемые колеса.
Причинами широкого применения на легковых автомобилях именно такого механизма являются: простота конструкции, малые масса и стоимость изготовления, высокий КПД, небольшое число тяг и шарниров. Кроме того, расположенный поперек автомобиля корпус реечного рулевого механизма оставляет достаточно места в моторном отсеке для размещения двигателя, трансмиссии и других агрегатов автомобиля. Реечное рулевое управление обладает высокой жесткостью, что обеспечивает более точное управление автомобилем при резких маневрах.
Вместе с тем реечный рулевой механизм обладает и рядом недостатков: повышенная чувствительность к ударам от дорожных неровностей и передача этих ударов на рулевое колесо; склонность к виброактивности рулевого управления, повышенная нагруженность деталей, сложность установки такого рулевого механизма на автомобили с зависимой подвеской управляемых колес. Это ограничило сферу применения такого типа рулевых механизмов только легковыми (с вертикальной нагрузкой на управляемую ось до 24 кН) автомобилями с независимой подвеской управляемых колес.

Рулевое управление 6бв.jpg

Реечный рулевой механизм с гидроусилителем:
1 — жидкость под высоким давлением;
2 — поршень;
3 — жидкость под низким давлением;
4 — шестерня;
5 — рулевая рейка;
6 — распределитель гидроусилителя;
7 — рулевая колонка;
8 — насос гидроусилителя;
9 — резервуар для жидкости;
10 — элемент подвески

Читайте так же:
Как подключить Sony WH 1000XM3 к компьютеру?

Рулевое управление 7.jpg

Рулевой механизм типа «глобоидальный червяк-ролик» без гидроусилителя:
1 — ролик;
2 — червяк

Легковые автомобили с зависимой подвеской управляемых колес, малотоннажные грузовые автомобили и автобусы, легковые автомобили высокой проходимости оснащаются, как правило, рулевыми механизмами типа «глобоидальный червяк—ролик». Ранее такие механизмы применялись и на легковых автомобилях с независимой подвеской (например, семейство ВАЗ-2105, -2107), но в настоящее время их практически вытеснили реечные рулевые механизмы.
Механизм типа «глобоидальный червяк–ролик» представляет собой разновидность червячной передачи и состоит из соединенного с рулевым валом глобоидального червяка (червяка с переменным диаметром) и ролика, установленного на вале. На этом же вале вне корпуса рулевого механизма установлен рычаг (сошка), с которым связаны тяги рулевого привода. Вращение рулевого колеса обеспечивает обкатывание ролика по червяку, качание сошки и поворот управляемых колес.
В сравнении с реечными рулевыми механизмами червячные механизмы имеют меньшую чувствительность к передаче ударов от дорожных неровностей, обеспечивают большие максимальные углы поворота управляемых колес (лучшая маневренность автомобиля), хорошо компонуются с зависимой подвеской, допускают передачу больших усилий. Иногда червячные механизмы применяют на легковых автомобилях высокого класса и большой собственной массы с независимой подвеской управляемых колес, но в этом случае усложняется конструкция рулевого привода — добавляется дополнительная рулевая тяга и маятниковый рычаг. Кроме того, червячный механизм требует регулировки и дорог в изготовлении.

Рулевое управление 8.jpg

Рулевой механизм типа «винт-шариковая гайка–рейка–зубчатый сектор» без гидроусилителя (а):
1 — картер;
2 — винт с шариковой гайкой;
3 — вал-сектор;
4 — пробка заливного отверстия;
5 — регулировочные прокладки;
6 — вал;
7 — уплотнитель рулевого вала;
8 — сошка;
9 — крышка;
10 — уплотнитель вала-сектора;
11 — наружное кольцо подшипника вала-сектора;
12 — стопорное кольцо;
13 — уплотнительное кольцо;
14 — боковая крышка;
15 — пробка;
со встроенным гидроусилителем (б):
1 — регулировочная гайка;
2 — подшипник;
3 — уплотнительное кольцо;
4 — винт;
5 — картер;
6 — поршень-рейка;
7 — гидравлический распределитель;
8 — манжета;
9 — уплотнитель;
10 — входной вал;
11 — вал-сектор;
12 — защитная крышка;
13 — стопорное кольцо;
14 — уплотнительное кольцо;
15 — наружное кольцо подшипника вала-сектора;
16 — боковая крышка;
17 — гайка;
18 — болт

Наиболее распространенным рулевым механизмом для тяжелых грузовых автомобилей и автобусов является механизм типа «винт–шариковая гайка–рейка–зубчатый сектор». Иногда рулевые механизмы такого типа можно встретить на больших и дорогих легковых автомобилях (Mercedes, Range Rover и др.).
При повороте рулевого колеса вращается вал механизма с винтовой канавкой и перемещается надетая на него гайка. При этом гайка, имеющая на внешней стороне зубчатую рейку, поворачивает зубчатый сектор вала сошки. Для уменьшения трения в паре винт–гайка передача усилий в ней происходит посредством шариков, циркулирующих в винтовой канавке. Данный рулевой механизм имеет те же преимущества, что и рассмотренный выше червячный, но имеет большой КПД, позволяет эффективно передавать большие усилия и хорошо компонуется с гидравлическим усилителем рулевого управления.
Ранее на грузовых автомобилях можно было встретить и другие типы рулевых механизмов, например «червяк–боковой сектор», «винт–кривошип», «винт–гайка–шатун–рычаг». На современных автомобилях такие механизмы из-за их сложности, необходимости регулировки и низкого КПД практически не применяются.

Читайте так же:
Что можно передавать по HDMI?

Устройство автомобилей

виды применяемых рулевых механизмов

Рулевой механизм – часть рулевого управления, облегчающая управление автомобилем, благодаря применению редуктора с высоким передаточным числом. Редуктор позволяет значительно уменьшить усилие, необходимое для вращения рулевого колеса, что особенно актуально при управлении автомобилями, имеющими значительную массу и диаметр управляемых колес.
Однако, в соответствии с Золотым правилом механики, при этом выигрыш в силе оборачивается проигрышем в расстоянии, и чтобы повернуть управляемые колеса автомобиля на некоторый угол, необходимо повернуть рулевое колесо на угол, равный произведению угла поворота колес на передаточное число редуктора.

Если учесть, что передаточное число редукторов рулевого механизма современных автомобилей может достигать значения u = 20 и даже более, то, например, чтобы повернуть управляемые колеса на угол 20˚, рулевое колесо должно совершить полный оборот. По этой причине повышение передаточного числа редуктора рулевого механизма для снижения усилия на рулевом колесе нельзя увеличивать без предела – увеличивается время выполнения маневра или поворота.

Передаточные числа рулевых механизмов современных легковых автомобилей обычно находятся в пределах 16…20, грузовых автомобилей – 20…25. Так, например, у рулевого механизма автомобиля ВАЗ-2105 передаточное число u = 16,4, у автомобиля ГАЗ-66-11 – 21,3, у автомобиля КамАЗ-5320 – 20, у автобуса ЛиАЗ-5256 – 23,6.

При управлении автомобилем выгоднее использовать рулевой механизм с изменяемым передаточным числом, поскольку максимальное усилие на рулевом колесе требуется при маневрировании на малых скоростях движения и особенно – при повороте колес неподвижного автомобиля. При высокой скорости движения для поворотов требуется значительно меньшее усилие.

При работе рулевого управления детали, составляющие рулевой механизм подвергаются износу, что приводит к появлению зазоров, негативно сказывающихся управляемости автомобиля и на безопасности движения. По этой причине необходимо использовать для изготовления ответственных деталей механизма износостойкие материалы, а также предусматривать возможность проведения регулировок зазоров либо их устранение в автоматическом следящем режиме с помощью различных устройств и трансформируемых элементов конструкции.

Еще одно условие, которое необходимо учитывать в конструкции рулевого управления – обратная связь между управляемыми колесами и рулевым колесом. Удары и толчки со стороны дороги (особенно боковые) не должны ощутимо передаваться рулевому колесу, и уж тем более – не изменять его положение, поскольку это может вызвать непроизвольное изменение направления движения автомобиля.

Требования к рулевым механизмам автомобиля

Исходя из всего, перечисленного выше, к конструкциям рулевых механизмов предъявляются следующие основные требования:

  • высокое передаточное число и обеспечение заданного характера изменения передаточного числа рулевого механизма;
  • высокий КПД при передаче усилия от рулевого колеса сошке;
  • способность рулевого механизма воспринимать усилия от управляемых колес к рулевому колесу, что необходимо для стабилизации управляемых колес;
  • высокая надежность механизма и износостойкость его деталей;
  • минимальное число необходимых в процессе эксплуатации регулировок и простота технического обслуживания.
Читайте так же:
Что за двигатель 21011?

Рулевые механизмы современных автомобилей разделяют на червячные, винтовые, шестерные (в т. ч. — реечные) и комбинированные.
Червячные рулевые механизмы бывают с передачей червяк-ролик, червяк-сектор и червяк-кривошип. Ролик может быть двух- или трехгребневый, сектор — двух- или многозубый, кривошип с одним или двумя шипами.
К отдельной категории можно отнести гидростатические рулевые механизмы, использующие для своей работы давление масла из подведенной напорной магистрали. Такие рулевые механизмы могут оборудоваться гидравлическим усилителем, но могут работать и без него. Гидростатические усилители рулевого управления практически не применяются в конструкциях автомобилей, их чаще используют для управления колесными тракторами и другими самоходными машинами.

Наибольшее распространение получили червячно-роликовые рулевые механизмы, в которых рулевая пара состоит из глобоидного червяка (образующая такого червяка — дуга окружности) и двух- или трехгребневого ролика. Такая передача имеет высокую нагрузочную способность из-за одновременного зацепления большого числа зубьев и малые потери на трение, так как трение скольжения зубчатого колеса (сектора) в этой передаче заменено трением качения ролика, размещенного на подшипнике. В рулевом механизме такой конструкции сохраняется зацепление на большом угле поворота червяка, снижен износ деталей из-за уменьшения потерь на трение.

В комбинированном рулевом механизме передача осуществляется обычно через две передающие пары: винт, гайка-рейка и сектор; винт, гайка и кривошип; винт, гайка и рычаг. На некоторых моделях автомобилей применяются рулевой механизм с комбинированной винтовой передачей, в которую для уменьшения сил трения вводят непрерывную цепь циркулирующих стальных шариков.

рулевой механизм автомобиля КамАЗ

В винтовом рулевом механизме «винт-гайка-рейка-сектор» вращение винта преобразуется в прямолинейное движение гайки, на которой нарезана рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором. Сектор установлен на общем валу с сошкой. Для уменьшения трения в рулевом механизме и повышения износостойкости соединение винта и гайки часто осуществляют через шарики. Передаточное число рулевого механизма обычно определяется из соотношения углов поворота рулевого колеса и вала сошки.

К шестеренным рулевым механизмам относятся механизмы с цилиндрическими или коническими шестернями, а также реечные рулевые механизмы. В реечных рулевых механизмах передаточная пара выполнена в виде ведущей шестерни и зубчатой рейки, при этом зубчатую рейку можно считать зубчатым колесом с бесконечно большим радиусом. Вращение шестерни, закрепленной на рулевом валу, вызывает линейное перемещение рейки, которая является частью составной поперечной тяги рулевого управления.

Реечные рулевые механизмы в настоящее время получили широкое применение на легковых автомобилях, особенно — переднеприводных. Такой механизм отличается простотой конструкции и высокой точностью работы, имеет малые габариты и прост в обслуживании. Однако реечный рулевой механизм не лишен и некоторых недостатков, в первую очередь – высокой чувствительностью к толчкам и ударам со стороны дороги (обратная связь с рулевым колесом), а также неудобством защиты деталей от попадания грязи.

Конструктивные особенности рулевых механизмов, применяемых на автомобилях разных марок можно ознакомиться на отдельных страницах сайта:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector