Практическое занятие № 19 (2 часа) конструкции рулевого управления

Тема практического занятия: знакомство с многообразием конструкций рулевого управления.

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип действия и регулировки рулевого управления.

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

- проводить рациональный поиск и использование необходимой научно-технической информации;

- производить разборку, сборку и регулировку механизмов, узлов и агрегатов наиболее распространенных в стране автомобилей и тракторов;

- оценивать технический уровень отечественных и зарубежных автомобилей и тракторов на основании ознакомления с конструкторской документацией, технической характеристикой или натурным образцом.

- организовывать и проводить теоретические и практические занятия с младшим техническим персоналом по изучению устройства и работы существующих и новых тракторов и автомобилей.

В результате освоения учебной дисциплины обучающий должен знать:

- классификацию и общее устройство автомобилей и тракторов;

- конструкцию основных узлов и деталей;

- компоновку систем двигателя на автомобиле и тракторе;

- технические характеристики и технико-экономические показатели тракторов и автомобилей;

- причины возникновения неисправностей механизмов, систем и их внешние признаки;

- условия безопасности работы на тракторах и автомобилях, обеспечиваемых их конструкцией;

- проблемы и перспективы эффективного использования и развития конструкций тракторов и автомобилей.

Информационное обеспечение обучения. Перечень рекомендуемых учебных изданий, интернет-ресурсов, дополнительной литературы приведен в приложении а.

Оборудование лекционной аудитории предусматривает:

- посадочные места по количеству обучающихся;

- рабочее место преподавателя;

- образцы различных типов двигателей;

- демонстрационные плакаты;

- справочная литература.

Технические средства обучения:

- диапроектор ЛЭТИ-60;

- кодоскоп;

- компьютер с лицензионным программным обеспечением и мультимедиапроектор (в компьютерном классе);

- видиомагнитофон.

Обеспеченность занятия (средства обучения):

1. Учебно-методическая литература.

2. Справочная литература:

3. Технические средства обучения.

4. Учебные плакаты.

5. Программное обеспечение: Microsoft Office.

6. Рабочая тетрадь обычная, в клетку

7. Раздаточные материалы

8. Ручка, простой карандаш, линейка, корректор.

9. Папка для отчетов по практическим работам с листами формата А4.

10. Ноутбук и сеть интернет (по желанию студента).

Краткие теоретические материалы по теме

Рулевое управление — совокупность механизмов, служащих для поворота управляемых колес, обеспечивает движение автомобиля в заданном направлении.

Каждое управляемое колесо установлено на поворотном кулаке, соединенном с передней осью посредством шкворня, который неподвижно крепится в передней оси. При вращении водителем рулевого колеса усилие передается посредством тяг и рычагов на поворотные кулаки, которые поворачиваются на определенный угол (задает водитель), изменяя направление движения автомобиля.

Рулевое управление состоит из следующих механизмов: рулевой механизм; рулевой привод; усилитель рулевого привода (не на всех автомобилях).

Предъявляемые к автомобилю требования в части управляемости, устойчивости, маневренности и легкости управления могут быть реализованы, если рулевым управлением обеспечивается: требуемое передаточное число; высокая жесткость деталей; согласованность кинематики рулевого привода и направляющего устройства подвески; минимальные зазоры в сочленениях деталей; правильное соотношение углов поворота внутреннего и наружного колес; оптимальная величина стабилизирующего момента; небольшая величина крутящего момента, который необходимо прикладывать к рулевому колесу.

Механизм рулевого управления — понижающая передача, преобразующая вращение вала рулевого колеса в качание вала сошки. Механизм рулевого управления представляет собой редуктор. Особенность его работы заключается в следующем:

• выходное звено механизма рулевого управления — сошка не вращается, а совершает качание в пределах угла 90—100°;

• основной режим работы соответствует прямолинейному движению автомобиля;

• зазор, определяющий свободное вращение рулевого колеса, должен иметь небольшую величину.

Требования, предъявляемые к механизмам рулевого управления:

• высокий КПД в прямом направлении движения автомобиля и несколько меньше в обратном;

• нулевой зазор в среднем положении, т. е. механизм с беззазорным зацеплением.

По конструкции механизмы рулевого управления делятся на червячные, винтовые и реечные.

До недавнего времени в грузовых автомобилях марки «ГАЗ» применялся червячный рулевой механизм. Он собран в картере, который крепится к левому лонжерону рамы. Рулевое колесо закреплено на верхнем конце вала. На противоположном конце вала на шлицы напрессован глобоидальный червяк, опирающийся на конические роликоподшипники.

В зацеплении с червяком находится трехгребневый ролик, посаженный на двух шарикоподшипниках, между которыми помещена распорная втулка. Ось ролика закреплена в вильчатом кривошипе вала сошки. Вал сошки имеет сдвоенные шлицы, обеспечивающие правильность установки сошки под необходимым углом.

В настоящее время на грузовых автомобилях распространенным является механизм рулевого управления с винтовой передачей с циркулирующими шариками и зубчатым зацеплением.

В последнее время широкое распространение на легковых автомобилях получил реечный механизм рулевого управления. Основным преимуществом реечных механизмов является высокий КПД и возможность иметь в рулевом приводе меньшее число шарниров. Передаточные отношение механизма определяются отношением числа оборотов зубчатого колеса, равное числу оборотов рулевого колеса, к расстоянию перемещения рейки. За счет соответствующей нарезки зубьев на рейке имеется возможность получения переменного передаточного числа при перемещении этой рейки. Это дает возможность уменьшить действующие в приводе силы или перемещение рейки для коррекции в работе рулевого привода.

Реечный механизм рулевого управления состоит из картера, отлитого из алюминиевого сплава. В полости картера на шариковом и роликовом подшипниках установлено приводное зубчатое колесо. На картере и на пыльнике выполнены метки для правильной сборки механизма рулевого управления. Зубчатое колесо находится в зацеплении с зубчатой рейкой, которая поджимается к зубчатому колесу пружиной через металло-керамический упор. Пружина поджимается гайкой со стопорным кольцом, создавая сопротивление отворачиванию гайки. Подпружиненным упором облегчается беззазорное зацепление зубчатого колеса с зубчатой рейкой по всей величине хода. Рейка одним концом опирается на упор, а другим — на разрезную пластмассовую втулку. Ход рейки ограничивается в одну сторону кольцом, напрессованным на рейку, а в другую сторону — втулкой резино-металлического шарнира левой рулевой тяги. Полость картера механизма рулевого управления защищена от загрязнения гофрированным чехлом.

Вал рулевого управления соединяется с приводным зубчатым колесом эластичной муфтой. Верхняя часть вала опирается на шариковый радиальный подшипник, запрессованный в трубу кронштейна. На верхнем конце вала на шлицах через демпфирующий элемент крепится гайкой рулевое колесо.

Рулевой привод включает в себя систему тяг, шарниров и рычагов, осуществляющих с механизмом рулевого управления поворот управляемых колес. Рулевой привод имеет рулевую трапецию, которая позволяет поворачивать управляемые колеса на разные углы, чем достигается их качение без бокового проскальзывания. Рулевая трапеция может быть задней или передней, т. е. с поперечной рулевой тягой, расположенной сзади переднего моста или перед ним. Различают цельную (единую) трапецию, применяемую при зависимой подвеске колес и расчлененную, используемую при независимой подвеске.

Если на управляемые колеса приходится большая нагрузка (грузовые автомобили большой и средней грузоподъемности и автобусы), то управление автомобилем затрудняется необходимостью приложения к рулевому колесу значительного усилия. В тех случаях, когда работа водителя не может быть облегчена увеличением передаточного числа механизма рулевого управления, конструкция предусматривает применение усилителей. Усилители увеличивают маневренность автомобиля, повышают безопасность движения, так как позволяют сохранить управляемость автомобилем даже в случае разрыва шины на одном из передних колес, уменьшают усилие, затрачиваемое водителем при повороте управляемых колес, и смягчают толчки, передающиеся на рулевое колесо при движении автомобиля по неровной дороге. При применении усилителя несколько ухудшается стабилизация управляемых колес и больше изнашивается шина (из-за высокой его чувствительности).

Усилители бывают электрические, пневматические и гидравлические. Электрические усилители показывают хорошие результаты, но в настоящее время только выходят из стадии лабораторных исследований и разработок, а пневматические оказались неприемлемыми ввиду большой упругой податливости рабочего тела — воздуха, приводившей к запаздыванию срабатывания усилителя и возникновению в рулевом управлении недопустимых колебательных процессов. Поэтому в настоящее время широко применяют гидравлические усилители. Гидравлический усилитель может быть встроенным в механизм рулевого управления и отдельным.

В общем случае гидравлический усилитель состоит из источника энергии (гидронасоса), распределителя, исполнительного устройства (силового цилиндра).

Требования, предъявляемые к усилителю рулевого привода:

• должны обеспечивать следящее действие как по силе, так и по перемещению рулевого колеса (сила перемещения рулевого колеса должна быть пропорциональна силе сопротивления повороту и углу поворота управляемых колес);

• в случае выхода из строя усилителя — управление автомобилем не должно нарушаться;

• минимальное время срабатывания;

• минимальное препятствие стабилизации управляемых колес;

• усилитель не должен выключаться от толчков дороги.

По месту установки элементов усилителя различают четыре типа усилителей рулевого привода.

Первый тип — элементы расположены близко к рулевому колесу — высокая чувствительность, минимальная длина трубопроводов, компактность (автомобили марок «ЗИЛ», «КамАЗ»).

Второй тип — силовой цилиндр и распределитель далеко от механизма рулевого управления, который установлен автономно — чувствительность ухудшается, большая длина трубопроводов (автомобили марок «МАЗ», «КрАЗ»).

Третий тип — автономное расположение всех элементов — чувствительность хуже, большая длина трубопроводов, но удобна в обслуживании (автомобиль ГАЗ-60-11).

Четвертый тип — механизм рулевого управления соединен с распределителем — чувствительность хорошая, большая длина трубопроводов (автомобиль УралАЗ-4320).

Задания к практическому занятию:

1. Перечислить основные элементы рулевого управления.

2. Нарисовать схему рулевого управления.

3. Перечислить порядок действий при сборке и разборке.

4. Перечислить основные не исправности.

5. Перечислит порядок действий при регулировки.

6. Сформулировать вывод.

7. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение рулевого управления?

2. Из каких механизмов состоит рулевое управление?

3. Какие требования предъявляют к рулевому управлению?

4. Дайте определение стабилизации управляемых колес?

5. Что такое механизм рулевого управления и в чем заключается особенность его работы?

6. Перечислите требования, предъявляемые к механизмам рулевого управления?

7. Какие конструкции механизмов рулевого управления вы знаете?

8. Для чего предназначены усилители рулевого привода?

9. Какие типы усилителей рулевого привода вы знаете и в чем их отличительные черты?

10. Перечислите требования, предъявляемые к усилителю рулевого привода?

11. Кратко охарактеризуйте все четыре типа усилителей рулевого привода по месту установки?

Содержание отчета практического занятия

1. Номер практического занятия

2. Наименование практического занятия

3. Цель занятия

4. Ход выполнения работы

5. Вывод.