11.7. Розрахунок рульового механізму

Кут повороту рульового колеса α_р = 540…1080⁰ (1,5…3,0 оберта).

Середній кут повороту керованих коліс α = 35…45⁰.

Кутове (кінематичне) передаточне число пропорційно відношенню моменту опору повороту М_n і моменту на рульовому колесі:

Силове передаточне число становить

(11.84)

де Р_n – сила опору повороту передніх (керованих) коліс, Н;

Р_р – зусилля на рульовому колесі, Н;

М_n = Р_n·а – момент опору повороту, Н·м;

а – плече обкатки, м;

М_р = Р_р·а – момент на рульовому колесі, Н·м;

R – радіус рульового колеса, м.

Розрахункове зусилля на рульовому колесі приймається Р_р = 400 Н.

Напруга скручування вала рульового керування виготовленого із ст. 20, ст. 30 і ст. 40, термічно не обробленого, повинно бути

(11.85)

де D i d – зовнішній і внутрішній діаметри вала, см.

Напруга згину зуба черв’ячного сектора становить

(11.86)

де h – висота зуба;

В – ширина зубчатого вінця;

t – крок витка черв’яка;

β – кут нахилу витка черв’яка.

Вісьова сила в Н дорівнює

(11.87)

Поверхня контакту черв’ячного колеса (сектора) в см² визначається за залежністю

(11.88)

а ролика –

, (11.89)

де (r₂ – r₁) – висота зуба, см;

D₂ і D₁ – зовнішній і внутрішній діаметри зуба, см.

Напруга зім׳яття черв’ячного сектора або ролика становить

. (11.90)

Максимальна сила яка діє у повздовжній тязі в Н дорівнює

(11.91)

де G_n – вага, яка приходиться на керовані колеса, Н.

Напруга згину рульової сошки становить

(11.92)

де l – довжина сошки (відстань від пальця сошки до розрахункового перерізу), см;

W – момент опору в небезпечному перерізі, см⁴.

Напруга кручення повинна бути

(11.93)

де в – довжина пальця, см.

Напруга при повздовжньому згинанні тяги в Н/см² дорівнює

, (11.94)

де Е = 2·10⁷ Н/см² – модуль пружності при розтягуванні;

– момент інерції перерізу тяги (для трубчатого перерізу), см⁴;

D і d – зовнішній і внутрішній діаметри тяги, см;

l_т – довжина тяги, см;

F_т – площа перерізу тяги, см².

Напруга стискування у поздовжній тязі в Н/см² становить

(11.95)

Запас поздовжньої стійкості (фактор безпеки) визначається за залежністю

(11.96)

Потужність, яка витрачається водієм на обертання рульового колеса в Н·м/с, становить

, (11.97)

де А – робота, яка витрачається водієм на обертання рульового колеса, Н·м;

t_n – час повороту, с. При V = 2…3 м/с (7…10 км/г) t_n = 1…1,5 с.

Середнє значення роботи при повороті трактора в Н·м дорівнює

, (11.98)

де φ_р – кут повороту рульового колеса від нейтрального положення упора, град;

R – радіус рульового колеса, м;

– зусилля на рульовому колесі;

η_n 0,5 – ККД механізму.

Момент опору повороту в Н·м визначається за залежністю

(11.99)

де μ_n = 0,8…1,0 – коефіцієнт опору повороту;

Р_ш – тиск повітря у шинах, Н/см².

При Р_ср > 60 Н необхідно застосовувати гідропідсилювач руля.