1.3. Основні оціночні параметри
Основними
оцінними параметрами кермового керування
є його кінематичне
та силове
передатні числа і ККД, аналогічні
параметри складових кермового керування
– кермового механізму і кермового
приводу, величина зазору в зачепленні
рульового механізму, пружна характеристика.
Два останніх параметри оцінки на
проектній стадії розробки кермового
керування не визначаються.
При
визначенні
,
яке характеризується відношенням кута
повороту керма до середнього кута
повороту керованих коліс, враховують
те, щоби при кількості обертів керма в
кожний бік від нейтрального положення
не більше 1,8 – для легкових автомобілів
і 3,0 – для вантажних автомобілів керовані
колеса повинні із нейтрального положення
повернутись на максимальний кут
.
Передатне число
залежить від кінематичних передатних
чисел кермового механізму
і
кермового приводу
:
Передатне
число
,
яке характеризується відношенням кутів
повороту керма і сошки, визначається
за формулами:
для черв’ячно-роликового механізму
,
для гвинторейкового механізму
,
де
– радіус початкового кола кривошипа з
роликом або сектору; t
– крок гвинтової нарізки черв’яка або
гвинта;
– кількість заходів черв’яка.
Для
черв’ячно-роликового механізму приймають
,
незважаючи на зменшення цього параметра
на
при максимальних кутах повороту керма.
У сучасних кермових механізмах = 13...22 – для легкових автомобілів і 20...25 – для вантажних автомобілів (у великовантажних автомобілів досягає 40).
Передатне
число
,
яке характеризується відношенням кута
повороту сошки до середнього кута
повороту керованих коліс, визначається
за формулою
де
– плечі відповідно сошки (поз. 1 рис.
1.2.1, а), важеля поворотного кулака (поз.
3 рис. 1.2.1, а) і правого та лівого важелів
кермової трапеції (поз. 5 рис. 1.2.1, а).
У сучасних кермових приводах при нейтральному положенні коліс = 0,85...1,1.
Для кермового керування з шестеренчасто-рейковим механізмом (рис. 1.2.1, в) доцільно визначати кутове передатне число, не поділяючи його на кутові передатні числа механізму та приводу, за формулою
де
– радіус початкового кола шестерні;
– кут між поздовжньою віссю автомобіля
та важелем кермової трапеції при
нейтральному положенні коліс;
– кут повороту керованих коліс.
Силове передатне число – це відношення моменту опору повороту керованих коліс до моменту на валу керма, необхідного для здійснення повороту. Силове передатне число зв’язане із кінематичним передатним числом залежністю
,
де
– коефіцієнт корисної дії кермового
керування.
Величина визначається за формулою
,
де
– ККД кермового механізму;
– ККД кермового приводу.
ККД кермових механізмів черв’яково-роликового та гвинторейкового типу з врахуванням тертя, в зачепленні (тертям в підшипниках і ущільненнях нехтують) визначаються за формулами
в прямому напрямі (при передачі крутного моменту від керма до керованих коліс)
в зворотному напрямі (при передачі збурень від керованих коліс на кермо)
де
– кут підйому гвинтової лінії черв’яка
або гвинта (
у черв’яка,
в гвинті);
– кут тертя в зачепленні (
),
менші значення кута тертя, властиві
гвинторейковим кермовим механізмам.
ККД
вищезгаданих кермових механізмів лежить
в межах: прямий – 0,75...0,85, зворотний –
0,65...0,80. Здебільшого
гвинторейкові механізми мають
дещо більше значення ККД, порівняно із
черв’ячно-роликовими, причому різниця
між їх прямим та зворотним ККД мінімальна.
Шестерневі кермові механізми мають
найвище значення ККД, причому майже
рівне в прямому та зворотному напрямах
:
=
0,9...0,95.
ККД кермового приводу оцінює втрати на тертя в шарнірних з’єднаннях тяг та важелів, а також в шворневих вузлах керованих коліс. Його значення лежить у межах 0,9...0,95.
Зазори у всіх кінематичних ланках кермового керування (від шворневих вузлів до кермового колеса) повинні бути відповідними конструктивними рішеннями зведені до можливого мінімуму, щоб виключити коливання керованих коліс.
Найбільшому зносу піддаються елементи робочих поверхонь при нейтральному положенні керованих коліс. Тому в цьому положенні зазор повинний бути мінімальним (близьким до нуля). Від середнього положення до периферії зазор у зачепленні поступово збільшується й у крайніх положеннях складає 25...35°. Це дозволяє при чергових регулюваннях зазору компенсувати зношення в середньому положенні без небезпеки заклинювання кермового механізму при поворотах кермового колеса в ту чи іншу сторону.