Централизованная гидропневматнческая система состоит из бака 1 с жидкостью, насоса 2, трех гидравлических аккумулято ров 3, 5, 6 разделителя потока 4. Она обслуживает приводы сцеп ления и коробки передач, усилитель рулевого управления, ме ханизмы гпдропневматической подвески, тормозные цилиндры 11, двухконтурного тормозного привода, действующего на колесные тормоза передней 12 и задней 13 осей. Регулировка величины тор мозных моментов осуществляется роликом 8, передающим усилие от педали тормоза 10 на коромысло 9 и далее на рабочие тормоз ные цилиндры 11. Ролик 8 перемещается штоком цилиндра 7 в зависимости от нагрузки оси. Цилиндр 7 включен в полость гидропневматической подвески.
Применение централизованной гпдропневматической системы для приводов управления автомобилем упрощает конструкцию н коммуникации.
Антиблокировочные устройства. Перераспределение тормозных моментов по отдельным осям при торможении не обеспечивает мак симальной интенсивности торможения и необходимой устойчи вости и управляемости автомобиля, если величины коэффициен тов сцепления ср не будут одинаковыми под разными колесами. При неодинаковых значениях ср часть колес может оказаться за блокированной и наступит их скольжение по дороге (юз) со сни жением величины замедления и вероятностью потери устойчивости и управляемости автомобиля. Чтобы избежать потерн устойчи вости и управляемости, величина тормозного момента на каждом затормаживаемом колесе не должна превышать момента по сцеп лению колеса с дорогой УИФ с тем, чтобы можно было избежать его блокировки.
Так как водитель не имеет возможности точно дозировать силу, прикладываемую к тормозной педали или рычагу, то весьма це лесообразны автоматически действующие антиблокировочные устройства. При наличии антиблокировочного устройства с пуль
сацией М х величина тормозных моментов на |
колесах колеблется |
от Мхтах (начало блокировки колес) до Мх mln |
(конец блокировки |
колес) с частотой 6 — 12 Гц.
Рассмотрим принципиальную схему одной из конструкций (рис. XV.23, б). Генератор переменного тока 2 получает вращение от колеса 1. Ток через выпрямитель 3 и катушки реле заряжает конденсатор 5 до напряжения генератора. При наличии юза и связанного с этим снижения угловой скорости генератора напря жение на клеммах последнего падает. Вследствие этого конден сатор 5 разряжается через катушку реле 6 и дополнительное сопро тивление 4\ реле 6 срабатывает, и якорь 7 замыкает контакты 8. При этом электромагнитный клапан 9 получает сигнал растормаживания колеса.
Диаграмма изменения тормозного момента у затормаживае мого колеса автомобиля с автоматическим антиблокировочным устройством приведена на рис. XV.23, в. В этой диаграмме Мх
и Мтср'— тормозной момент и его средние значения, Мф и Мфср— момент сцепления шины с дорогой и его средние значения. При этом Мх ср<\44ф ср. 'Средняя величина тормозного момента в су ществующих автоматических системах с пульсацией Мх Мх ср = = (0,6-^-0,8 ) /Ифср. Площадки sx соответствуют юзу колеса.
Существуют опытные конструкции автоматов других типов, ограничивающих возможность блокировки затормаживаемых ко лес. Широкого распространения они пока не получили вследствие сложности конструкции и повышенной стоимости. Однако борьба за безопасность движения по-видимому в недалеком будущем определит обязательность применения подобных автоматов в тор мозных системах автомобилей в законодательном порядке.
Длина тормозного пути на скользкой дороге при применении антиблокировочиых устройств сокращается на 1 0 — 1 2 % при одно- , временном повышении устойчивости движения автомобиля.
Список литературы к гл. X V
1. Б е л е и ь к и і'і Ю. Б., Д р о и и и М . И . , М е т л ю к Н. Ф. Новое в рас чете и конструкции тормозов автомобилеіі. «Машиностроение». М., 1965. 118 с.
2. |
Б у х а р и н |
Н. А. Тормозные системы автомобилей. М.—Л., Машгиз, |
1950, |
292 с. |
Б. Б., К и з м а н А. М., А р т е м ь е в а Н. В. Общий метод |
3. |
Г е н б о м |
расчета тормозных |
механизмов." В сб. трудов ГСКБ по автобусам, |
№ 2, 1970, |
с. 119— 133. |
|
|
4. |
Г р е д е с к у л А. Б . Д у д и е в с к и й Г. Г . . Ф е д о с о в |
А. С. Влия |
ние деформаций тормозного барабана на распределение удельных давлений по длине колодки. Сб. «Автомобильный транспорт», № 5, изд-во «Техника», Киев, 1968.
|
|
|
|
|
|
|
5. |
М а щ е н к о |
А. Ф., Р о з а н о в |
В. Г. Тормозные системы автотранспорт |
ных средств. М., «Транспорт», 1972, 144 с. |
6. |
S t г і е п |
Н. Scheibenbremsen, |
Trommelbremsen.— ATZ, 1959, N 9. |
7. |
L e i b e r |
H. und C z i n c z e 1 |
A. Die elektronische Bremsregler und seine |
Problematik. ATZ, 1972, N 7, S. 269—277. |
8. |
F r i t z c h e |
G. |
und |
R e i n e c h e E. Elektronisches Bremsregelsystem |
für Nutzfamzenge. ATZ, |
1972, |
N 7, S. 277—282. |
Г Л А В А XVI
РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ
§ 76. ТРЕБОВАНИЯ К РУЛЕВОМУ УПРАВЛЕНИЮ. КЛАССИФИКАЦИЯ
Рулевое управление служит для изменения или поддержания выбранного направления движения автомобиля и осуществления маневрирования им. В общем случае оно состоит из трех основных частей: рулевого механизма, рулевого привода и усилителя. На некоторых типах автомобилей (автомобили малой грузоподъем ности, легковые автомобили малого и среднего литража) усили тель, однако, может отсутствовать. В связи с все расширяющейся автоматизацией органов управления и ростом скоростей движения возможна гипотетически установка в рулевых управлениях элек тронных систем, способствующих повышению безопасности движения. Классификация рулевых управлений приведена
втабл. XVI. 1.
Крулевому управлению предъявляются следующие требования.
1.Обеспечение высокой маневренности автомобилей, при ко торой возможны крутые и быстрые повороты на сравнительно огра ниченных площадях.
2.Легкость управления автомобилем, оцениваемая величиной усилия, прикладываемого к рулевому колесу.
3.Высокая степень надежности действия, поскольку в отли чие от многих других агрегатов и механизмов автомобиля выход рулевого управления из строя в большинстве случаев заканчи вается аварией или катастрофой.
4.Правильная кинематика поворота, при которой колеса всех осей автомобиля катятся по концентрическим окружностям (не выполнение этого требования приводит к скольжению шин по дороге, быстрому их износу, излишнему расходу мощности дви гателя и топлива).
5.Умеренное ощущение толчков на рулевоін колесе при езде ло плохим дорогам (при ощущениях на руле толчков водитель
быстрее утомляется и снижает безопасность движения).
6 . Точность следящего действия, в первую очередь кинемати ческого, при котором любому заданному положению рулевого колеса будет соответствовать вполне определенная заранее рас считанная крутизна поворота.
7. Отсутствие в рулевом управлении больших люфтов, при водящих к плохому держанию автомобилем дороги, к его вилянию, особенно при движении на больших скоростях или при движении по ухабистым дорогам.
|
|
Т а б л и ц а X V I. 1 |
. Классификация рулевых управлении |
|
Классификация |
Типы узлов и механизмов рулевого |
управления |
|
По расположению |
рулевого |
Рулевое управление с левым расположе |
■управления |
|
нием (при правостороннем движении); руле |
|
|
вое управление с правым расположением |
|
|
(при левостороннем движении) |
|
По конструкции |
рулевого |
Червячные (с сектором или роликом); кри |
механизма |
|
вошипно-винтовые (с шипом у |
кривошипа, |
|
|
с гайкой у кривошипа и др.); |
комбиниро |
1 |
|
ванные (например, винт—гайка—рейка—сек |
|
|
тор и др.); реечные и др. |
|
По конструктивным особен |
Привод к управляемым колесам; привод |
ностям рулевого привода |
к управляемым осям (тележкам); привод |
|
|
к складывающимся звеньям |
|
По принципу действия уси лителей
Гидравлические (с открытым и закрытым центром); пневматические (включая ва куумные); комбинированные (электрогидравлические и др.).
Изменение направления движения автомобиля может, осуще ствляться четырьмя способами:
1 ) поворотом управляемых колес (колес передней оси, колес нескольких осей, колес всех осей);
2 ) поворотом управляемых осей или управляемых тележек (передней оси, нескольких осей, всех осей пли тележек);
3) складыванием звеньев транспортного средства (так назы ваемый оппозитный способ поворота);
4) бортовым способом (по-гусеничному).
Маневрирование поворотом управляемых колес наиболее рас пространенное. Расстановка управляемых колес при этом способе зависит от типа и назначения автомобиля (рис. XVI. I). Вариант а, I с одной передней парой управляемых колес применяется на наи более распространенных, народнохозяйственных грузовых и лег ковых моделях машин; вариант а, II со всеми управляемыми колесами (с числом ходовых осей две, три и более) в использова нии редок и встречается только на специальных автомобилях («Бюссинг—Наг», «Сарацин» и др.), он позволяет существенно сократить радиус поворота автомобилей; вариант а, III характерен для трехосных автомобилей со сближенными задними осями (чаще всего в этом случае в качестве ходового агрегата монтируется балансирная тележка). Рулевое управление с поворотными коле сами достаточно полно удовлетворяет большинству предъявляе мых требований. Во всех случаях, когда это допустимо, число пар управляемых колес стремятся выбрать наименьшим: это упро щает конструкцию рулевого управления, повышает устойчивость
способ поворота (поворот по-гусеничному)
движения за счет уменьшения люфтов и высокой жесткости при
вода. |
Однако, если |
число пар управляемых колес |
меньше, чем |
і і — 1 |
, где п — общее число ходовых осей, то при повороте неиз |
бежно боковое скольжение неуправляемых колес. |
|
На рис. XVI. 1, а, |
III показаны, для примера, векторы скоро |
стей |
наружных неуправляемых |
колес |
трехосного |
автомобиля: |
V — вектор абсолютной скорости движения колеса, |
ѵ — скорость |
движения колеса |
в |
плоскости |
его |
вращения, |
vs— скорость |
бокового скольжения колеса. Появление скорости vs при повороте является нежелательным. С целью снижения бокового скольже ния оси неуправляемых колес необходимо максимально прибли жать друг к другу, уменьшая расстояние /т.
Маневрирование при помощи поворота осей (рис. XVI. 1, б, I)
или тележек |
(рис. XVI. 1, |
б, |
II) относительно |
центрального |
шкворня Щ применяется на |
специальных колесных вездеходах, |
называемых |
транспортерами (ХМ-401 — США; «Ураган» — СССР |
и др.). Транспортеры, как |
было |
указано ранее |
(см. гл. XIV), |
оборудуются, широкопрофильными колесными движителями (пнев мокатками) и сделать их поворотными из-за компоновочных
ограничений не представляется возможным. |
Как |
видно из |
рис. XVI. 1, б, II, транспортные средства с поворотными тележками |
не лишены серьезных недостатков: для них |
также |
неизбежно |
боковое скольжение колес по дороге. |
|
|
Поворот складыванием звеньев целесообразен для специальных длиннобазных транспортных средств, от которых требуется повы шенная маневренность (рис. XVI. 1, в). К таким транспортным средствам относятся сочлененные машины типа МАЗ-529 (СССР), ХМ-437 (США) и др. Угол складывания может доходить до 90°.
Маневрирование по-гусеничному (рис. XVI. 1, г) производится отключением от ДВС при помощи фрикциона Ф одного из бортов и его торможением тормозом Т с обязательным подводом мощ ности к другому борту. Этот способ поворота сопровождается большим расходом мощности ДВС, интенсивным скольжением колесных движителей и с точки зрения требований менее всего рационален. Однако в отдельных случаях для короткобазных транспортеров он оправдывается, поскольку приводит к значи тельному упрощению и удешевлению конструкции машины. Кру говой стрелкой НП на рис. XVI.I показано направление поворота автомобиля.
§ 77. РУЛЕВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Рулевой механизм, являющийся редуктором, обеспечивает уве личение на валу сошки подведенного к рулевому колесу момента. Увеличение момента пропорционально угловому передаточному числу рулевого механизма, в общем случае равного
|
_ |
_гіѲ |
(XVIЛ) |
|
Ір- м ~ |
dQ |
|
со ’ |
где dQ и dQ — элементарные углы поворота рулевого колеса и вала сошки; D, со — угловые скорости вращения соответственно рулевого колеса н вала сошки. Максимальная величина углового
передаточного числа для |
машин разных типов и |
классов лежит |
в пределах ір м = 15-^25, |
а в некоторых случаях |
доходит до 40. |
При выборе г'р ы исходят лз того, что за один-два полных обо рота рулевого колеса управляемые колеса (пли оси) автомобиля должны успевать поворачиваться из нейтрального положения на максимальные углы (35—40°). С увеличением ір м уменьшается затрачиваемое для осуществления маневрирования усилие на ру
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
левом колесе, |
однако |
одновре |
|
|
|
|
менно |
возрастает |
количество |
|
|
|
|
оборотов рулевого |
колеса, |
ко |
|
|
|
|
торое |
требуется |
выполнить, |
|
|
|
|
чтобы |
повернуть |
управляемые |
|
|
|
|
колеса |
(оси) |
на |
необходимые |
|
|
|
|
углы. |
|
|
число |
і'р м |
|
|
|
|
|
Передаточное |
|
|
|
|
может |
быть |
постоянным |
или |
|
|
|
|
переменным. |
При |
постоянстве |
|
|
|
|
г' |
м оно находится из выражения |
|
|
|
|
ір. м = |
ѳ |
|
|
|
|
|
|
|
|
-Q- ■ Рулевые механиз |
Рис. XVI.2. Оптимальный закон из |
мы с переменным передаточным |
менения углового передаточного числа |
числом с большим |
диапазоном |
ір. ч |
рулевого |
механизма |
изменения необходимы |
прежде |
|
|
|
|
всего для рулевых |
управлений, |
не оборудованных усилителями. Рекомендуемый закон |
измене |
ния ^ .„ |
= /(9) |
для |
этого случая |
показан |
на |
рис. |
XVI.2 |
[XVI. 1]. |
Здесь |
па |
небольшом |
среднем |
участке (ѳ=^-^-^г'рм |
имеет наибольшее значение. Это обеспечивает высокую точность вождения автомобилей на прямолинейных участках пути при вы соких скоростях и облегчает управление ими, поскольку, как по казывают статистические данные, основную часть поворотов со ставляют повороты с малыми отклонениями рулевого колеса от нейтрального положения.
Наряду с уменьшением затрат усилия рулевые управления с такими рулевыми механизмами снижают передаваемые от дороги на рулевое колесо удары и являются для водителей более удоб
ными. В дальнейшем, когда Ѳ> -у, /р-м резко падает и на пери
ферийных участках остается почти постоянным. На этих участках при небольших углах отклонения рулевого колеса удается полу чать значительные углы поворота управляемых колес (осей), что улучшает условия маневрирования.
Рулевые механизмы с переменным передаточным числом ір- м конструктивно не сложнее, чем рулевые механизмы, у которых
ip м = const, но менее технологичны и поэтому более дорогостоящи. Для автомобилей, снабженных усилителями, не выдвигается особых требований в отношении характера изменения ір м. Рулевой механизм в таких автомобилях служит в основном лишь для вклю чения золотниковой системы усилителя в работу и для обеспечения кинематического и силового следящего действия этой системы. Однако передаточное число и здесь должно быть все-таки доста точно большим, чтобы при выходе из строя усилителя водитель мог бы некоторое время управлять автомобилем без излишнего перенапряжения.
Рулевые механизмы конструируются таким образом, чтобы они имели высокий прямой к. ш д. (г|р м) ПРИпередаче усилия от рулевого колеса к сошке и несколько меньший обратный к. п. д.
О ѵ р) •
Обратный к. п. д. характеризует степень обратимости руле вого механизма. При очень малом значении обратного к. п. д. толчки и удары, воспринимаемые ходовой частью автомобиля, не доходят до рулевого колеса, так как гасятся силами трения в ру левом механизме. Это свойство является ценным. Но тем не менее им трудно воспользоваться полностью из-за того, что при низком обратном к. п. д. затрудняется самовозврат рулевого колеса в ис ходное положение под действием стабилизирующего момента. По этому с целью обеспечения возможности самовозврата рулевого колеса из повернутого положения в исходное и определенного огра ничения обратных ударов на него со стороны дороги рулевые ме ханизмы выполняются на пределе обратимости.
Во всех кинематических звеньях рулевого управления — от рулевого колеса до управляемых колес (осей) — зазоры (люфты) сводятся до минимума. Люфты обусловливаются ослаблением крепления рулевого колеса и сошки, износом деталей рулевого механизма, шарниров рулевого вала, тяг рулевого привода. Люфты при нейтральном (среднем) положении управляемых колес (осей) в новом рулевом управлении должны быть минимальны (близки к нулю), а в рулевом управлении, бывшем длительное время в эксплуатации, не должны превышать 25—30°. Следует иметь в виду, что при наличии усилителей некоторый люфт рулевого колеса даже при нейтральном положении неизбежен. Это объяс няется тем, что для включения усилителя в работу необходим не который осевой ход золотника и соответствующий этому ходу люфт рулевого колеса.
Отсутствие люфтов в рулевом управлении при нейтральном положении управляемых колес (осей) предотвращает «рыскание» автомобиля и его неустойчивое движение.
От среднего положения к периферии люфт рулевого колеса при тщательно отрегулированных всех звеньях рулевого управ ления все же должен возрастать. Нъ возрастает он только за счет особенностей зацепления и сопряжения рабочих деталей руле вого механизма (зацепление с односторонним зазором) и достигает
максимума (35—45°) в крайних положениях рулевого колеса. Такой преднамеренный характер изменения зазоров в зацеплении позволяет при очередных регулировках компенсировать износы в средней, наиболее-изнашивающейся части рулевого механизма без опасности заклинивания его при поворотах рулевого колеса в ту или иную сторону. Необходимая величина и закономерность изменения зазоров в зацеплении достигается соответствующими технологическими или конструктивными мероприятиями.
Рассмотрим типовые конструкции рулевых механизмов. Производство рулевых механизмов для отечественных авто
мобилей регламентировано требованиями отраслевой нормали Н 8024—61. Она определяет рекомендуемые типы рулевых механиз мов в зависимости от осевого веса, приходящегося на управляемые колеса, межосевое расстояние картера рулевого механизма, раз меры поперечника вала сошки и другие параметры.
Червячные рулевые механизмы
Эти механизмы различаются формой червяка и конструкцией сопрягаемого с червяком ведомого элемента. Червяк может быть простым цилиндрическим (одноили двухзаходным) или глобондным. В качестве ведомого элемента используются секторы с боко вым расположением зубьев, червячные секторы, ролики (одно-, двухили даже трехгребневые) и др. Червячные рулевые меха низмы различаются также особенностями взаимного расположе ния червяка и ведомого элемента.
Червячно-спироидные рулевые механизмы с боковым сектором.
На рис. XVI.3 показан червячно-спироидный рулевой механизм, состоящий из цилиндрического двухзаходного червяка 1 и рас положенного сбоку сектора 2. Ось червяка сдвинута по направле нию к оси сектора на величину | = 40 мм и не является, таким образом, касательной к начальной окружности сектора. Наличие смещения g улучшает условия смазки зубьев и позволяет при зна чительной величине ір м = 2 1 получить сравнительно малогаба ритную конструкцию механизма. Рулевые механизмы этого типа применяются, как правило, на тяжелых машинах («Урал-375», КрАЗ-214 и др.).
Вал 4 сошки с большой точностью устанавливается на удли ненных игольчатых подшипниках 5. Червячно-спироидные пере дачи чуствительны к нарушению зацепления из-за упругих про гибов. Чтобы не прогибался сектор, в крышке картера рулевого механизма имеется упор У, ограничивающий деформацию сектора до 0,65 мм. Для предотвращения опасных прогибов червяка имеется упор В, ограничивающий прогиб до 0,45 мм. Зацепление червяка с сектором регулируется подбором толщины упорной бронзовой шайбы С, воспринимающей осевое усилие Q2■Осевой зазор в за цеплении червяк — сектор изменяется от 0,03 мм (среднее поло жение) до 0,5 мм (крайнее положение).
Рис. XVI.3. Червячно-спироидный рулевой механизм (конструкция)
