8. Заключение

На данном занятии были изучены схемы трансмиссий, назначение, устройство и принцип работы сцепления, коробки передач, раздаточной коробки, карданной передачи, главной передачи и дифференциала автомобилей ЗИЛ-131 и КамАЗ-4310.

9. Вопросы для закрепления изученного материала

1. Дать определение трансмиссии и объяснить колесную формулу автомобиля.

2. Рассказать о назначении и устройстве сцепления автомобиля ЗИЛ-131.

3. Назначение коробки передач и раздаточной коробки автомобилей.

4. Назначение карданной передачи, главной передачи и дифференциала автомобилей.

Групповое занятие №2: Механизмы управления автомобилем. Учебный вопрос № 1. Рулевое управление.

Рулевое управление служит для плавного изменения направления движения автомобиля путем поворота передних колес.

Рулевое управление состоит из:

• рулевого механизма.

• рулевого привода.

• гидравлического усилителя.

Рулевой механизм предназначен для увеличения усилия водителя, приложенного к рулевому колесу.

Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и поворота их на различные углы.

Гидроусилитель позволяет значительно уменьшить усилие на рулевом колесе, необходимое для поворота передних колес, смягчает удары, передаваемые от неровностей, улучшает безопасность движения, т.к. при проколе шины переднего колеса водитель может без особого усилия сохранить первоначальное направление движения.

Рулевое управление зил-131

Рулевой механизм – типа винт с гайкой на циркулирующих шариках и рейка с зубчатым сектором.

На автомобиле ЗИЛ-131 рулевой механизм (рис. 7) объединен в одном агрегате с гидроусилителем и клапаном управления.

Рулевой механизм состоит из рулевого вала с рулевой колонкой и рулевым колесом, карданного вала с двумя шарнирами, картера с крышками, винта, гайки с циркулирующими шариками, поршня-рейки, зубчатого сектора с валом, регулировочного устройства.

Рулевая колонка в сборе с рулевым валом крепится фланцем к полу кабины и двумя растяжками к панели кабины. Карданный вал имеет шлицевое соединение, что обеспечивает возможность изменения расстояния между шарнирами при колебаниях кабины относительно рамы.

Картер рулевого механизма одновременно является корпусом силового цилиндра усилителя. В нижней его части имеется пробка для слива масла, а сверху через промежуточную крышку крепится распределитель усилителя.

Винт имеет левую винтовую канавку под шарики. Гайка устанавливается в расточке поршня-рейки и стопорится двумя винтами. В паз гайки, соединенной двумя отверстиями с концами ее винтовой канавки, вставлены два штампованных желоба, образующие трубу. В канавки винта, гайки и желобов закладывается тридцать один шарик. При вращении винта шарики перекатываются через желоб с одного конца гайки на другой. Наличие шариков уменьшает потери на трение и увеличивает срок службы механизма.

Поршень-рейка имеет четыре зуба для зацепления с сектором, в центре его выполнено отверстие под винт, закрываемое заглушкой. Поршень уплотняется в картере чугунными кольцами.

Рис. 7. Рулевой механизм ЗИЛ-131

Зубчатый сектор сделан заодно с валом, который устанавливается в картере на бронзовой втулке и непосредственно в боковой крышке, изготовленной из алюминиевого сплава. Выход винта из верхней крышки распределителя и выход вала сектора из картера уплотняется резиновыми сальниками с упорными кольцами и наружной манжетой.

Зубья рейки и сектора – переменные по толщине, что обеспечивает возможность регулировки зазора в зацеплении и путем перемещения вала сектора в осевом направлении. Делается это при помощи регулировочного устройства, которое расположено в боковой крышке. Это устройство состоит из винта с контргайкой и уплотнительным кольцом, стопорного кольца, регулировочной и упорной шайб.

При вращении винта перемещается вал сектора, и зазор и зацеплении рейка-сектор изменяется.

В него входит: привод рулевого колеса, рулевой вал, рулевая колонка, карданная передача и сам рулевой механизм.

Рулевая колонка крепится к верхней части и переднему щиту при помощи тяги и верхней панели кабины. К ее полу крепится нижняя часть колонки.

Трубчатый полый рулевой вал опирается на два шариковых подшипника с сальниками, установленными внутри рулевой колонки.

Карданная передача шлицевым валом, соединяющим рулевой вал с ведущим валом рулевого механизма, позволяет уменьшить размеры системы рулевого управления, компенсирует вредное влияние неточностей монтажа, упругих деформаций и колебаний кабины относительно рамы автомобиля. Вилки карданов установлены на крестовинах на бронзовых втулках, закрепленных стопорными кольцами. Кардан защищен от попадания грязи резиновыми уплотнителями. Ведущая вилка верхнего кардана соединена клиньями с рулевым валом, ведомая вилка нижнего кардана соединена таким же способом с ведущим валом рулевого механизма.

В рулевом механизме использованы винт, представляющий одно целое с валом и шариковая гайка, жестко закрепленная установочными винтами внутри поршня-рейки.

Для уменьшения трения (замены трения скольжения трением качания) между винтом и гайкой в их резьбе циркулируют шарики. Всего их в резьбе и соединительную трубку, образованную двумя желобами, закладывается 31 шарик. Шарики, выкатывающиеся из резьбы одного конца гайки, по соединительной трубе вкатываются в ее другой конец.

На нижней стороне поршня-рейки имеются зубья рейки, которые находятся в зацеплении с зубчатым сектором, который представляет собой одно целое с валом сошки.

Верхний конец ведущего вала опирается на игольчатый подшипник и втулку промежуточной крышки картера рулевого механизма. На поршне-рейке имеются чугунные, упругие разрезные уплотняющие кольца, обеспечивающие его плотную посадку в картере-цилиндре рулевого механизма. Картер рулевого механизма одновременно является цилиндром, в котором происходит движение поршня-рейки. Картер закрыт нижней крышкой и промежуточной крышкой.

Вращательное движение ведущего вала рулевого механизма в паре «винт-гайка» преобразуется в поступательное движение гайки, которая передает это движение поршню-рейке. Зубья рейки осуществляют поворот сектора, а вместе с ним вала с сошкой. Передаточное отношение рулевого механизма равно 20:1.

Толщина рейки и сектора переменна по их длине. Это позволяет регулировать зазор в зацеплении путем осевого перемещения вала сошки.

Вал сошки вращается в двух бронзовых втулках, запрессованных в картер-цилиндр рулевого механизма и в расточку боковой крышки. В отверстие вала-сошки входит головка регулировочного винта, опирающегося на упорную шайбу. При вращении этого винта происходит осевое перемещение вала сектора, необходимое при регулировке зацепления рейки и сектора. Осевое перемещение винта, которое должно выдерживаться при сборке и разборке в пределах 0,020,08 мм ограничивается регулировочной шайбой. Винт закрепляется в необходимом положении контргайкой. Уплотняется регулировочный винт резиновым кольцом круглого сечения.

Толщина среднего зуба сектора вала сошки больше по сравнению с остальными зубьями, винт имеет бочкообразную форму с незначительным уменьшением к концам диаметра винтовой головки. Это обеспечивает увеличение свободного хода в рулевом механизме при вращении винта в ту или иную сторону от среднего положения.

В картере-цилиндре рулевого механизма имеется сливная пробка с магнитом для улавливания стальных и чугунных частиц, попадающих в масло.

Рулевой привод состоит из рулевой сошки, продольной и поперечной рулевых тяг, поворотных рычагов Поперечная рулевая тяга вместе с двумя поворотными рычагами и балкой моста образуют рулевую трапецию, которая обеспечивает при повороте рулевого колеса поворот передних колес на разные углы.

Продольная рулевая тяга трубчатая, с двумя регулируемыми шарнирами. Каждый шарнир состоит из шарового пальца, двух сухарей, пружины с ограничителем, гайки со штифтом (на переднем конце) или пробкой со шплинтом (на заднем конце), масленки и защитной муфты.

Поперечная рулевая тяга представляет собой изогнутый стержень, на концах которого навернуты наконечники с нерегулируемыми шарнирами. Основные детали шарнира: шаровой палец, два сухаря, пружина, масленка, резиновая накладка. Детали шарнира перемещаются в отверстии головки наконечника.

Гидроусилитель рулевого управления (рис. 8):

1. Уменьшает усилие, которое прикладывается к рулевому колесу водителем для осуществления поворота автомобиля;

2. Смягчает толчки и удары, передаваемые рулевому управлению при движении по неровностям дороги;

3. Позволяет водителю сохранять правильное положение автомобиля на дороге при внезапном возникновении больших боковых усилий, что, например, имеет место при разрыве шины колеса.

Гидроусилитель рулевого управления состоит из:

• насоса гидроусилителя;

• силового цилиндра;

• клапана управления (золотника);

• радиатора;

• трубопроводов.

Насос гидроусилителя служит для создания рабочего давления масла в сило­вом цилиндре. Он установлен на двигателе и приводится в действие ремнем от шкива коленчатого вала двигателя.

Регулировка натяжения ремня осуществляется перемещением мас­ляного насоса. При нормальном натяжении прогиб ремня между шкивами масляного насоса и вентилятора под действием усилия 39,2 Н должен быть 8-14 мм.

Масляный насос лопастной, двойного действия. Производительность насоса - 9,5 л/мин, максимальное давление 6,4-6,8 МПа.

Насос состоит из корпуса с крышкой, вала с приводным шкивом, ротора, статора, распределительного диска, перепускного и предохранительного клапанов с пружинами и бачка.

В корпусе насоса на двух подшипниках – шариковом и игольчатом установлен вал, приводимый во вращение шкивом от коленчатого вала ременной передачей. Шкив насоса закрепляют на валу режимной конусной втулкой, шпонкой и гайкой. На шлицах внутреннего конца вала уста­новлен ротор, в радиальных пазах которого свободно размещены лопасти. Ротор с лопастями расположен внутри статора, который вместе с крышкой крепится к корпусу болтами и центрируется двумя шпильками.

Внутренняя поверхность статора выполнена в виде эллипса, бла­годаря чему между статором и ротором образуются две полости, в которых происходит два цикла всасывания и нагнетания масла. Поэтому этот насос относится к насосам двойного действия.

Рис. 8. Гидроусилитель рулевого управления

Между крышкой и статором на выступающих из статора концах шпилек установлен распределительный диск. Распределительный диск имеет два углубления с отверстиями для отвода масла от лопастей статора в нагнетательную полость насоса и четыре отверстия для подвода масла. В крышке установлен плунжерный перепускной клапан с пружиной, под которой расположены регулировочные прокладки. Этот кла­пан ограничивает производительность насоса. Внутри перепускного клапана размещен предохранительный клапан с пружиной, ограничива­ющий максимальное давление масла в системе. Полость насоса соеди­няется с нагнетательным каналом калиброванным отверстием.

Сверху на корпусе и крышке смонтирован бачок с направляющим коллектором. В бачке сверху установлен заливной сетчатый фильтр, а сбоку в бачок вварен штуцер сливного маслопровода, на внутреннем конце которого установлен сливной сетчатый фильтр. Фильтр снабжен перепускным клапаном, пропускающим масло в бачок, минуя фильтр, в случае его загрязнения. Для соединения с атмосферой в крышке бачка установлен сапун.

Работа насоса осуществляется следующим образом. При вращении ротора лопасти под действием центробежной силы и давления масла, поступающего из полости через отверстия в распределительном диске под лопасти ротора, постоянно прижимаются к криволинейной поверхности статора. При этом методу лопастями обрадуются полости пере­менного объема. При увеличении объема между лопастями масло засасывается из всасывающей полости насоса в пространство между ротором и статором, а при уменьшении объема масло под давлением вытесняется в нагнетательную полость насоса и далее через калиброванное отвер­стие в нагнетательный канал и гидросистему усилителя. Возвращается масло в бачок через сливной штуцер и фильтр.

При увеличении частоты вращения вала ротора производительность насоса растет, при этом за счет сопротивления протеканию масла че­рез калиброванное отверстие увеличивается разность давления в по­лости насоса и нагнетательном канале крышки. Разность давления мас­ла воздействует на перепускной клапан и, преодолевая сопротивление пружины, открывает его, и часть масла перепускается в бачок насоса. Таким образом, перепускной клапан поддерживает производительность насоса постоянной при переменной частоте вращения ротора.

С целью уменьшения шума и предотвращения вспенивания масла, масло, проходящее через перепускной клапан, принудительно направ­ляется коллектором в полость всасывания насоса. В случае повыше­ния давления масла в нагнетательной магистрали свыше 6,4-6,8МПа это давление передается в полость за перепускным клапаном. При этом открывается предохранительный клапан, часть масла сливается в бачок и давление в нагнетательной магистрали падает, благодаря чему ограничивается предельное давление масла в гидросистеме.

Клапан управления регулирует направление потока масла в гидросистеме в зависимости от положения рулевого колеса. Клапан управления золотникового типа с реактивными плунжерами расположен в картере рулевого механизма.

Клапан состоит из корпуса, золотника, двенадцати реактивных плунжеров, шести пружин плунжеров, двух упорных подшипников и обратного клапана.

К верхнему торцу картера рулевого механизма болтами прикреплены промежуточная крышка картера и корпус с крышкой клапана управления.

К корпусу подведены два шланга от насоса гидроусилителя шланг высокого давления, по которому подводится масло от насоса, шланг низкого давления, по которому масло возвращается в бачок насоса. На внутренней поверхности корпуса проточено три кольцевых канавки: средняя канавка соединяется со шлангом высокого давления, две крайних – со шлангом низкого давления (со сливом). В корпусе на одном радиусе выполнено шесть отверстий, в каждом из которых расположено по два реактивных плунжера с пружиной между ними. Эти пружины всегда стремятся прижать плунжеры к крышкам. В корпусе выполнены каналы "а" и "б", соединяющие полость корпуса с полостями силового цилиндра. В крышке смонтированы игольчатый подшипник и уплотнение винта.

Золотник установлен совместно с упорными шарикоподшипникам на винте и закреплен гайкой. Длина золотника выполнена больше отверстия под него на 2,2 мм, в результате чего золотник и винт могут перемещаться в осевом направлении в каждую сторону от среднего положения на 1,1 мм. На наружной поверхности золотника выполнено две проточки для прохода масла.

Реактивные плунжеры всегда стремятся удержать золотник в среднем положении. Своими наружными торцами плунжеры упираются одновре­менно во внутренние кольца шарикоподшипников и в крышки. При перемещении золотника, например, влево, перемещаются и кольца подшип­ников. Правое кольцо подшипника нажимает на плунжеры правого ряда, перемещает их влево, преодолевая сопротивление своих пружин и давление в полостях между плунжерами. Левый ряд плунжеров при этом остается неподвижным, т.к. они упираются в неподвижную крышку.

Обратный клапан, смонтированный в корпусе клапана управления, обеспечивает работу рулевого управления при неисправности гидроусилителя.

Силовой цилиндр. Внутренняя полость картера рулевого механизма является силовым цилиндром, который поршнем-рейкой делится на две полости. Обе полости соединены каналами и с клапаном управления.

Радиатор служит для охлаждения масла, поступающего из клапана управления в бачок насоса. Радиатор выполнен из оребренной трубы и установлен впереди водяного радиатора над масляным радиатором системы смазки двигателя. Масло от клапана управления к радиатору и от радиатора к масляному насосу усилителя рулевого привода под­водится резиновыми шлангами.

Работа гидроусилителя. При прямолинейном движении автомобиля реактивные плунжеры под действием сжатых пружин и давления масла удерживают золотник в среднем положении. Между рабочими поясками золотника и кольцевыми проточками корпуса в этом положении имеются зазоры (0,3–0,4мм), поэтому нагнетательная и сливная магистрали соединены между собой. Масло от насоса проходит в сливную магистраль и по канавкам в обе полости силового цилиндра. Давление на поршень с обеих сторон оди­наково, поворота автомобиля не происходит.

При повороте рулевого колеса, например, направо совместно с рулевым валом поворачивается и винт. Винт, взаимодействуя с гай­кой поршня силового цилиндра, должен вызвать перемещение поршня или самого винта. Если сопротивление перемещению поршня (оно зави­сит от величины сопротивления повороту управляемых колес) будет больше сопротивления перемещению золотника (оно зависит от усилия пружин и давления масла между реактивными плунжерами), то винт, вывинчиваясь из гайки (на винте левая резьба), совместно с золот­ником сместится вправо на 1,1 мм. При этом канал "а" будет соеди­нен с нагнетательной магистралью насоса, а канал "б" – со сливной магистралью. Давление масла в полости силового цилиндра возрастет и начнет перемещать поршень влево и поворачивать управляемые ко­леса.

При прекращении поворота рулевого колеса поршень перестает перемещаться относительно винта, а масла некоторое время продолжает поступать в полость силового цилиндра. Давлением масла поршень с винтом и золотником сдвигаются влево, а плунжеры фиксируют золотник в среднем положении. Давление масла в полостях становится постоянным. Машина будет двигаться по заданному радиусу поворота до тех пор, пока водитель не изменит положение рулевого колеса. Отсюда следует, что гидроусилитель рулевого привода обеспечивает пропорциональность угла поворота управляемых колес углу поворота рулевого колеса. Этот эффект называется кинематическим слежением.

При повороте автомобиля давление в рабочей полости силового цилиндра зависит от сопротивления повороту управляемых колес, т.е. от дорожных условий. Чем больше сопротивление повороту колес (хуже дорога), тем больше давление требуется в рабочей полости силового цилиндра для их поворота. Давление масла увеличивается также и между реактивными плунжерами. Поэтому для смещения золотника при повороте требуется приложить большее усилие к рулевому колесу. Отсюда следует, что гидроусилитель рулевого привода обеспечивает пропорциональность усилия на рулевом колесе величине сопротивления повороту управляемых колес, которое зависит от дорожных условий. Этот эффект гидроусилителя называется силовым слежением, которое дает водителю «чувство дороги».

При разрыве шины, например, левого колеса, возросшее сопротивление движению будет стремиться повернуть машину влево. За счет обратной кинематической связи через рычаги и тяги рулевого привода усилие будет передаваться на вал сектора. Сектор смещает поршень, винт и золотник вправо, как при правом повороте. Масло под давлением будет нагнетаться в полость силового цилиндра, препятствуя перемещению поршня. Следовательно, гидроусилитель обеспечивает безопасность движения автомобиля при разрыве шины управляемого колеса.

При неработающем усилителе водитель вынужден прикладывать большое усилие к левому колесу для поворота управляемых колес. При этом масло вытесняется из одной полости силового цилиндра в другую через обратный клапан.

На автомобилях КамАЗ и его модификациях применен рулевой механизм с гидроусилителем, объединенном в одном агрегате. С целью охлаждения масла в системе гидроусилителя автомобиля предусмотрена установка масляного радиатора. Гидроусилитель рулевого управления уменьшает усилие, которое необходимо приложить к рулевому колесу для поворота передних колес, смягчает удары, возникающие из-за неровностей дороги, и повышает безопасность движения, позволяя сохранить контроль за направлением движения автомобиля в случае разрыва шины переднего колеса.

Рулевой механизм. Передаточное отношение рулевого механизма 20:1. Рулевой механизм установлен на раме на переднем кронштейне передней левой рессоры. Через встроенную в механизм угловую передачу он соединен карданным валом с валом рулевого колеса, а через сошку с продольной тягой привода рулевого управления.

Рулевой механизм состоит из картера, корпуса угловой передачи, корпуса клапана управления, передней и задней крышек, боковой крышки, рейки-поршня, вала сошки, винта с шариковой гайкой, ведущей и ведомой шестерен угловой передачи.

В картере рулевого механизма, который является одновременно цилиндром гидроусилителя, с помощью винта и сопряженной с ним шариковой гайки перемещается рейка-поршень, находящаяся в зацеплении с валом сошки. Для обеспечения регулировки зазора в зацеплении зубья рейки-поршня и вала сошки имеют переменную толщину по длине. Регулировка производится путем перемещения вала сошки в осевом направлении.

Рулевой механизм автомобиля КамАЗ отличается от конструкции рулевого механизма автомобиля ЗИЛ-131 наличием углового редуктора.

В остальном конструкция рулевого механизма автомобиля КамАЗ аналогична конструкции рулевого механизма автомобиля ЗИЛ-131.