рулевое управление

вом схемы является свободная компоновка, возможность применения рулевого механизма любой конструкции. Основной недостаток — большая длина трубопроводов.

Рис. 19. Компоновка гидроусилителя по схеме 4:

1—распределитель, расположенный в продольной тяге; 2— гидронасос; 3— гидроцилиндр.

Следует отметить, что большая длина трубопроводов между гидрораспределителем и гидроцилиндром в любой конструкции гидроусилителя часто приводит к пульсации давления в системе и возбуждению колебаний управляемых колес. По этой схеме рассмотрим несколько подробней рабочий процесс усилителя.

Рабочий процесс

При удержании рулевого колеса в нейтральном положении -зо лотник гидрораспределителя, шарнирно связанный с сошкой рулевого механизма, также находится в нейтральном (среднем) положении. Нагнетаемое гидронасосом масло свободно циркулирует через открытый центр гидрораспределителя на слив в бачок, конструктивно объединенный с гидронасосом. В гидроцилиндре по обе стороны поршня устанавливается одинаковое давление слива.

При повороте рулевого колеса, например, влево золотник перемещается относительно корпуса гидрораспределителя в направлении, в котором продольная тяга должна обеспечивать поворот управляе-

мых колес влево. При таком перемещении золотника левая полость гидроцилиндра соединяется с напорной гидролинией насоса, а правая

31

полость — со сливной гидролинией. В левой полости гидроцилиндра создается давление, под действием которого поршень перемещается вправо, передавая через шток усилие на поворотный рычаг в направлении, соответствующем повороту управляемых колес влево.

При совершении поворота с постоянным радиусом, когда рулевое колесо остановлено в повернутом положении, золотник распределителя также остановлен. Если не учитывать стабилизирующие моменты на управляемых колесах автомобиля, то можно считать, что золотник занимает нейтральное положение, а усилитель выключен.

Однако при наличии стабилизирующих моментов, за счет обратной связи, усилие от них передается на корпус гидрораспределителя и последний продолжает перемещаться до тех пор, пока золотник не займет несколько смещенное относительно нейтрального положение. При этом правая полость гидроцилиндра будет по-прежнему сообщаться со сливной гидролинией, а в левой полости в результате дросселирования масла через щелевой зазор между кромкой золотника и корпусом будет поддерживаться некоторое давление, достаточное для удержания колес в повернутом состоянии, когда на них действует стабилизирующий момент, стремящийся вернуть колеса в нейтральное положение.

Каждому фиксированному углу поворота рулевого колеса соответствует пропорциональное ему фиксированное положение управляемых колес. Таким образом, гидрораспределитель обеспечивает кинематическое следящее действие.

Гидрораспределитель обеспечивает также силовое следящее действие в результате того, что момент сопротивления повороту управляемых колес уравновешивается суммарным моментом , сил действующих на продольную тягу и шток гидроцилиндра

где Ршт — усилие на штоке гидроцилиндра;

P.s — усилие на продольной тяге; S — плечо поворотного рыча-

га.

Усилие на штоке поршня гидроцилиндра

где рж - давление в напорной гидролинии за вычетом давления слива; Fгц — рабочая площадь поршня гидроцилиндра. Усилие на продольной тяге

где Lсош — плечо рулевой сошки.

Рассматривая равновесие золотника распределителя (без учета трения), имеем

32

где F'3 — площадь торца золотника, обращенного к реактивной камере, находящейся под давлением.

Подставив значения Ршт и Ps из уравнений, получим

Приравняв выражения, найдем

Полученное значение рж подставим в :

Таким образом, рассмотрение в статике силовых связей позволяет сделать вывод, что момент сопротивления повороту управляемых колес связан с усилием на рулевом колесе прямо пропорциональной зависимостью.

В качестве примера конструкции, выполненной по схеме № 4, на рис. 19 приведен гидроусилитель рулевого привода автомобиля ГАЗ66.

Оценка элементов Золотниковые гидрораспределители.

Во всех рассмотренных выше гидроусилителях гидрораспределитель носит название«гидрораспределитель с открытым центром», так как в нейтральном положении золотника центральный канал корпуса гидрораспределителя открыт и масло, нагнетаемое гидронасосом, циркулирует по замкнутому: гидронасоскругу— гидрораспределитель—бачок—гидронасос. Иногда на автомобилях применяются гидрораспределители с закрытым центром, в которых

центральный канал их корпуса в нейтральном положении золотника перекрыт кромками среднего пояска (рис. 20).

Рис. 20. Схема

вход насоса. Таким образом, гидронасос постоянно работает под на-

33

грузкой. Основное преимущество системы — постоянная готовность к действию, например, при остановившемся двигателе; обычно установленный гидроаккумулятор используется также для тормозного гидропривода.

Гидрораспределитель только с реактивными камерами обеспечивает кинематическое и силовое следящее действие. Автоматиче-

случайном смещении корпуса гидрораспределителя относительно золотника (например, при встрече одного из колес с препятствием) в одной из реактивных камер возникает давление напора, а в противоположной реактивной камере—давление слива. Разность давлений заставляет золотник вернуться в нейтральное положение. Включение гидроусилителя с таким гидрораспределителем происходит при малом значении силы, приложенной к рулевому колесу, что отражено в статической характеристике (см. рис. 15, а).

Гидрораспределитель с реактивными камерами и центрирующими пружинами также обеспечивает кинематическое и силовое следящее действие, включается гидроусилитель, только когда на рулевом колесе приложена сила, достаточная для деформации центрирующих пружин. Гидроусилитель с таким гидрораспределителем обладает меньшей чувствительностью (см. рис. 15, б), но в то же время центрирующие пружины распределителя создают препятствие случайному обратному включению гидроусилителя и возможному влиянию управляемых колес.

Гидрораспределитель с центрирующими пружинами, но без реактивных камер обеспечивает только кинематическое следящее действие, а усилие, создаваемое гидроусилителем, постоянно (см. рис.

15, в). Гидроусилители подобного типа используют для автомобилей особо большой грузоподъемности (автомобили-самосвалы БелАЗ).

Роторные гидрораспределители.

В последние годы нашли широкое применение гидрораспределители, в которых золотник при повороте рулевого колеса также поворачивается, открывая окна, через которые масло, нагнетаемое гидронасосом, поступает в соответствующую полость гидроцилиндра, а в нейтральном положении золотника циркулирует по кругу:

гидронасос — гидрораспределитель — бачок — гидронасос. Роторные гидрораспределители имеют высокую чувствительность и малую металлоемкость, компактны. Технологически они несколько сложнее осевых гидрораспределителей. В качестве примера на рис. 21 показана одна из многочисленных конструкций гидроусилителя -инте грального типа с роторным гидрораспределителем. Роторный золотник 5, установленный на рулевом валу на шлицах, размещен в гильзе 6, выполненной как одно целое с валом винта 7 винтореечного рулевого механизма. Гильза 6 фиксируется в корпусе3 роликовыми

34

подшипниками 2. Роторный золотник соединяется с валом винта центрирующим тор-сионом 4, устанавливающим золотник в нейтральном положении.

Реактивные камеры 8 при повороте роторного золотника попарно соединяются с напорной и сливной гидролиниями.

Гидронасосы. Для питания гидроусилителей применяются гидронасосы различных конструкций: лопастные, шестеренные, героторные (специальные шестерни с внутренним зацеплением), плунжерные. Привод гидронасоса клиноременный или зубчатый от двигателя. Подача гидронасоса должна обеспечивать заполнение гидроцилиндра при максимальной угловой скорости поворота рулевого колеса и -ма лой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Обычно подача гидронасоса указывается при частоте вращения коленчатого вала двигателя 500...1000 об/мин. Подачу гидронасоса выбирают в зависимости от типа автомобиля, на котором устанавливается гидроусилитель. При указанной выше частоте вращения коленчатого вала двигателя подача гидронасоса может быть в пределах от 6 до 60 л/мин. Большие подачи необходимы на автомобилях, где гидронасос обслуживает не только гидроусилитель, но и другие потребители (например, гидрооборудование на автомобилях-самосвалах большой грузоподъемности). Давление, создаваемое гидронасосом, находится в пределах6...10

35

МПа. Мощность, потребляемая на привод гидронасоса, составляет 2...4% мощности двигателя автомобиля. В качестве рабо-

чей жидкости в гидроусилителях применяют специальное масло с противозадирными и стабилизирующими присадками.

ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЕ ПО ТЕМЕ «РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ»

Приведите классификацию рулевого управления автомобиля, согласно варианту курсовой работы.

Приведите классификацию, кинематическую схему рулевого привода и рулевого механизма с указанием их основных элементов. Укажите причины проявления основных неисправностей способы их устранения. Сделайте эскиз компоновки элементов гидроусилителя руля, если он имеется на вашем автомобиле. Перечислите требования по техническому обслуживанию рулевого управления. Напишите ответы на контрольные вопросы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.

2.Основные технические параметры рулевого управления.

3.Назначение, требования к конструкции и классификация рулевых механизмов.

4.Параметр оценки рулевого механизма.

5.Сравните рулевые механизмы различных типов по КПД..

6.Для какой цели применяются рулевые механизмы с переменным передаточным числом?

7.По какой причине необходимо беззазорное зацепление в рулевом механизме в среднем положении, когда автомобиль движется прямолинейно?

8.Основные технические параметры рулевого привода.

9.Что понимается под угловой податливостью рулевого управления,

икак она влияет на управляемость автомобиля?

10.Назначение, требования к конструкции и классификация рулевых усилителей автомобилей.

11.По каким критериям оцениваются усилители рулевого привода?

12.Какими конструктивными мероприятиями можно ограничить -пе редачу толчков от дорожных неровностей на рулевое колесо?

13.Каким образом обеспечивается силовое и кинематическое следящие действие усилителя руля?

14.Каким образом, не зависимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя, обеспечивается постоянная скорость поворота управляемых колёс?

36

эксплуатационных свойств. –М. Машиностроение, 1989. –240 с.

3.Великанов Д. П. ,и др. Автомобильные транспортные средства.- М. Транспорт, 1977.- 326 с.

4.Лукин П. П.,и др. Конструирование и расчёт автомобиля.- М. Машиностроение, .- 1984. – 376 с.

37

38

Русанов Михаил Алексеевич

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ «РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ»

Редактор Лебедева Г.В. Подписано в печать Формат 60´84/16.

Объем 2,5 п.л. Тираж ____ экз. Заказ № ____.

УОП ЧГАУ. 454080, Челябинск, пр. Ленина, 75.

39