3.10.1 Питання для самоконтролю та підготовки
Призначення рульового механізму, вимоги до нього.
Класифікація рульових механізмів.
Передавальні числа в рульовому керуванні, їх визначення. Основні оцінювальні параметри рульового механізму.
Типи рульових передач, їх конструктивні особливості, порівняльна оцінка.
Визначення передавальних чисел в рульвих передачах різних типів.
3.11 Підсилювачі рульового керування
Вимоги до підсилювачів, класифікація, застосування. Параметри оцінки підсилювачів. Схеми компоновки і включення підсилювачів у рульове керування: їх аналіз і оцінка. Робочий процес і характеристики гідравлічного підсилювача з розподільним пристроєм різної конструкції. Методика вибору вихідних параметрів і розрахунку розмірів виконавчих циліндрів гідравлічних підсилювачів, продуктивності насоса. Методика розрахунку навантажень, що діють на деталі рульового керування. Матеріали основних деталей рульових механізмів, рульового приводу, підсилювачів рульового керування.
Література: [2.1,с.447- 465; 2.3; 2.4]
Вимоги до підсилювачів, класифікація, застосування
Підсилювачі рульового управління застосовуються на АТЗ з метою полегшення роботи водія, а також підвищення безпеки руху. В загальному випадку підсилювачі включають в себе:
1) джерело енергії (гідравлічний насос з ємністю, ресивер з стисненим повітрям або акумулятор енергії);
2) розподільний пристрій (з слідкуючим механізмом), який регулює подачу еиергії(рідини під тиском, стисненого повітря і т.д.) до виконавчого механізму і здійснює поворот керуючих коліс (осей) пропорційно кутові повороту рульового колеса;
3) виконавчий механізм, виконаний у вигляді силових циліндрів, що створюють необхідні зусилля для повороту керуючих коліс (осей).
Підсилювачі повинні відповідати рядові спеціальних вимог:
1) при неполадках - в підсилювачі автомобіль не повинен втрачати керування, а також керування повинно відбуватися в даному випадку звичайним методом;
2) зі збільшенням опору повороту повинно зростати і необхідне зусилля на рульовому колесі, для того щоб водій "відчував" дорогу, але це підвищення не повинно перевищувати Рmax=(0,1…15) кН;
3) мінімальне запізнення в спрацюванні підсилювача і обов'язкова належність слідкуючої дії, що забезпечить пропорційність кутів повороту керуючих коліс (осей) кутам повороту рульового колеса;
4) відхилення самовільного включення підсилювача при поштовхах зі сторони дороги і таку дію підсилювача, при котрій в випадку пошкодження покришки керуючих коліс водій мав би можливість в період аварійного гальмування підтримувати потрібний напрямок руху АТЗ.
Параметри оцінки підсилювачів
Показник ефективності:
, (3.11)
де
;
- зусилля на рульовому колесі при повороті
автомобіля відповідно без і з підсилювачем,
Н.
Показник реактивної дії підсилювача на рульове колесо
, (3.12)
де
- сумарний
момент опору поворотові керуючих коліс
(осей), Нм.
Показник чутливості, що визначається кутом θвк повороту, на який необхідно повернути рульове колесо для включення підсилювача, і зусиллям Р0, яке при цьому повинно бути затрачено. Для даних конструкцій підсилювачів показник ефективності може приймати значення від 10 до 15; показник реактивної дії від 0,02 Н/Нм; до 0,05 Н/Нм; покази чутливості від 10° до 15° при зусиллі на рульовому колесі від 20Н до 50Н.
Компоновки включення підсилювачів в рульове управління (їх аналіз і оцінка)
Із всіх типів підсилювачів широко застосовуються гідравлічні підсилювачі. Пневматичі підсилювачі (в тому числі і вакуумні) через свою недостатню ефективність дії, що під цим розуміється не знайшли широкого застосування.
Компановка вузлів (рульове управління (РУ) і силовий циліндр (СЦ)) гідравлічного підсилювача може бути здійснена по різному:
1) розміщенням в одному агрегаті (за винятком джерела енергії) разом з рульовим механізмом. (АТЗ сімейства ЗИЛ);
2) розміщенням РУ в блоці з рульовим механізмом і окремим розміщенням СЦ (спеціальні АТЗ);
3) окремим розміщенням РУ, СЦ і рульового механізму (сімейство АЗ);
4) розміщенням рульового управління в блоці з СЦ і окремим розміщенням рульового мехмізму (автомобілі МА3, КрАЗ, БелАЗ).
Перша модель компоновки підсилювача відзначається своєю компактністю, стійкістю проти коливання керуючих коліс, великою швидкістю спрацювання.
Недоліки: велика складність рульового механізму, підвищена напруженість деталей рульового приводу, важкість у герметизації силового циліндра (підтікання рідини через сальник вала сошки). Вони застосовуються на автомобілях з навантаженням на керуючу вісь від 25кН до 30 кН.
Всі інші моделі компоновки допускають вільність у розміщенні окремих агрегатів підсилювача і є більш універсальними. Важливими їх перевагами в порівнянні з першою моделлю є те, що можливе встановлення підсилювача на серійні автомобілі без докорінної переробки стандартного рульового управління і менш інтенсивна силова напруженість роботи приводу.
Матеріали деталей рульового управління
Для виготовлення пальців шарнірів застосовують леговані цементуючі сталі 12ХНЗА, 18ХНТ, 15ХН. Шарову головку і конічний хвостовик пальця цементують на глибину (1,5…3,0) мм, гартують в маслі з наступним відпусканням, твердість після гартування HRCэ (56…63) одиниць. Як замінники можна застосовувати сталі марок 40,45.
Наконечники тяг виготовляють зі сталі 35 і 40. Широке застосування отримали шарніри тяг з пластмасовими сухарями із поліамідних матеріалів (нейлон, капрон, фторопласт). Вони в процесі виготовлення пронизуються спеціальним складом і під час експлуатації не потребують змазки.
Важелі поворотних цапф, сошки, передавальні важелі рульового приводу відковуються з сталі 35Х, 40, 40Х, 40ХН.
Рульові вали виготовляють з середньовуглецевих сталей 20, 35 і 45. Напівфабрикатом для рульових валів служать безшовні труби.
Глобоїдальні і циліндричні черв'яки відковують зі сталей 35Х, 30ХН3А. Після механічної обробки поверхню черв'яка ціанують на глибину (0,25…0,5) мм і гартують НRСэ (45…52) одиниць.
Для роликів застосовують сталі 12ХНЗА, 20Х, 18 ХГТ. Поверхні роликів цементують на глибину (1,2…1,5)мм і гартують НRСэ (58…64) одиниць. Із сталі 18ХГТ відковують також сектори і вали сошки.
Картери рульових механізмів відливають із ковкого чавуну.