книги из ГПНТБ / Теория и конструкция боевых колесных машин

Стабилизирующий момент от продольного наклона шкворня (скоростной стабилизирующий момент)

Продольный наклон шкворня позволяет использовать для ста­ билизации управляемых колес реакции, действующие на колеса со стороны дороги в результате появления боковых сил (например, центробежной силы при движении на повороте).

Если бы колеса были жесткими, то указанные реакции были бы приложены в точке контакта колеса с опорной поверхностью, лежа­ щей на вертикальной оси, проходящей через центр колеса (рис. 142). В этом случае стабилизирующий момент определялся бы произведением боковой реакции на плечо а

с

где <з — угол наклона шкворня в продольной плоскости.

Наклон шкворня считается положительным, если его верхний конец наклонен назад.

Боковые реакции чаще всего возни­ кают как результат действия на авто­ мобиль центробежной силы, поэтому стабилизирующий момент от продоль­ ного наклона шкворня пропорцио­ нален квадрату скорости и может быть назван скоростным рующим моментом.

При эластичных колесах, как бы­ ло показано выше, боковая реакция смещается назад от центра контакт­ ной площадки, что обеспечивает ста­ билизацию управляемых колес и без наклона шкворня. Наклон шкворня

увеличивает плечо приложения реакции боковой силы относитель­ но оси шкворня и, следовательно, увеличивает стабилизирующий момент.

Если шины имеют большую эластичность, то установка шкворня с положительным наклоном может привести к чрезмерной стабили­ зации, затрудняющей управление автомобилем. В связи с этим у большинства легковых автомобилей продольный наклон шкворня делают равным нулю или (иногда) отрицательным.

Величина продольного наклона шкворня у различных колесных машин находится в пределах 3,5—l'*.

В табл. 18 приведены данные по углам установки шкворней и развала колес некоторых автомобилей.

270

ГЛАВА 12

РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ

1.ТРЕБОВАНИЯ К РУЛЕВОМУ УПРАВЛЕНИЮ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Крулевому управлению предъявляются следующие основные требования:

1)хорошая поворотливость;

2)минимальное боковое и тангенциальное скольжение колес при повороте;

3) минимальная затрата физических сил на управление;

4)отсутствие передачи толчков от удара управляемых колес о неровность дороги на рулевое колесо;

Рулевое управление классифицируется по следующим призна­ кам:

а) по расположению рулевого механизма:

1)правое рулевое управление;

2) левое рулевое управление.

Если в стране принято движение по правой стороне, то целесо­ образно применять автомобили с левым управлением и наоборот. В этом случае водителю обеспечивается лучшая обзорность, что особенно важно при обгоне;

б) по расположению управляемых колес.

Д в у х о с н ы е а в т о м о б и л и

1.Передние управляемые колеса.

2.Задние управляемые колеса.

3.Все управляемые колеса.

Тр е х о с н ы е а в т о м о б и л и

1.Передние управляемые колеса.

2.Передние и задние управляемые колеса.

3.Управляемые колеса первой и второй осей.

272

Ч е т ы р е х о с н ы е а в т о м о б и л и

1.Управляемые колеса первой и второй осей.

2.Передние и задние управляемые колеса.

3.Все управляемые колеса.

в) По конструкции рулевых механизмов

1)с постоянным передаточным числом;

2)с переменным передаточным числом.

В зависимости от конструктивной схемы рулевые механизмы де­ лятся на: 1) червячные; 2) винтовые; 3) кривошипные; 4) шесте­ ренчатые.

г) По конструкции рулевого привода.

Рулевой привод может быть механическим пли гидравлическим, с усилителем или без усилителя.

2. ПОВОРОТЛИВОСТЬ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ

Поворотливость колесной машины оценивается в первую очередь минимальным радиусом поворота. Однако при оценке поворотливо­ сти должны приниматься во внимание и другие параметры: пово­ ротная ширина машины, максимальное усилие на рулевом колесе при простреле шины управляемого колеса и пр.

Двухосные машины ограниченной проходимости имеют передние управляемые колеса (рис. 143, а). Минимальный радиус поворота1 такого автомобиля определяется величиной базы I и максимальным углом а поворота переднего внешнего колеса, если не учитывать увода колеса,

При повороте автомобиль прокладывает четыре, а при двухскат­ ных колесах- - шесть колей, па что затрачивается дополнительная мощность.

Двухосные автомобили высокой проходимости для увеличения маневренности часто выполняются со всеми управляемыми коле­ сами. В этом случае радиус АО{ практически вдвое меньше радиуса

.40 при двух управляемых колесах (рис. 143, б) при том же угле я поворота управляемых колес

При повороте такой автомобиль прокладывает две колеи, что уменьшает сопротивление движению на мягких грунтах, способст­ вует увеличению проходимости и уменьшению мощности, пеобходп-

1 Минимальным радиусом поворота называется расстояние от центра пово­ рота до центра отпечатка шины внешнего колеса при максимальном угле пово­ рота управляемых колес.

Рис. 143. Схемы поворота колесных машин

274

мой для поворота. Последняя уменьшается также и потому, что (5 этом случае отсутствует циркуляция мощности, а следовательно, н дополнительные потери в механизмах, имеющие место при пово­ роте только двух колес, если все колеса ведущие.

Однако такое расположение управляемых колес приводит к зна­ чительному усложнению конструкции рулевого привода. Наличие четырех управляемых колес делает затруднительным отъезд авто­ мобиля от стенки или тротуара и т. д. Кроме того, увеличивается суммарный люфт в рулевом приводе, что может сказаться на устой­ чивости автомобиля при больших скоростях движения. Для устра­ нения этих недостатков в конструкции должна быть предусмотрена блокировка рулевого привода к задним колесам.

Трехосные автомобили в большинстве случаев имеют передние справляемые колеса (рис. 143, в), вследствие чего автомобиль на повороте прокладывает четыре или шесть колей в зависимости от числа скатов на задних колесах. При таком расположении управ­ ляемых колес неизбежно некоторое боковое скольжение задних ко­ лес на повороте. Поэтому для поворота трехосной машины требует­ ся несколько большее усилие, чем для двухосной. Для уменьшения бокового скольжения колес стремятся сокращать базу задней те­ лежки. В выполненных конструкциях отношение базы задней те­

L

Некоторые трехосные автомобили для уменьшения радиуса по­ ворота имеют управляемыми передние и задние колеса (рис. 143,.?). В этом случае, наряду с уменьшением радиуса поворота по срав­ нению с обычной схемой, появляется возможность исключить боко­ вое скольжение колес на повороте. Количество колей на повороте остается таким же, как и в предыдущем случае. Очевидно, что этой схеме должны быть присущи те же недостатки, что и схеме поворо­ та двухосной машины со всеми управляемыми колесами

Расположение управляемых колес на четырехосном автомобиле связано с конкретным назначением машины и зависит от компоно­ вочной схемы. Если перед четырехосной машиной не ставится зада­ ча преодоления значительных горизонтальных препятствий (рвов, чапав, траншей и т. д.) и одновременно не предъявляются жесткие требования к минимальному радиусу поворота, то в этом случаs.- возможно применение двух пар передних управляемых колес (рис. 143, д). Для уменьшения бокового скольжения колес на по­ вороте необходимо, чтобы задние оси были по возможности сбли­ жены между собой. Обычно при этом сближают также и передни,- оси. При такой схеме автомобиль на повороте прокладывает шесть колей.

Если четырехосная машина должна преодолевать значительные' горизонтальные препятствия, то целесообразно сближать средние оси, а колеса передней и задней осей выполнять управляемыми (рис. 143, е). При этом минимальный радиус поворота по сравие-

нию с предыдущей схемой значительно уменьшитсяКроме того, автомобиль на повороте будет прокладывать четыре колеи, что уменьшит потребную для поворота мощность. Некоторое скольже­ ние средних колес останется, и с целью уменьшения этого скольже­ ния средние оси должны быть максимально сближены между собой

Применяемое в некоторых четырехосных конструкциях управле­ ние всеми колесами (рис. 143, ж) дает возможность исключить бо­ ковое скольжение и уменьшить мощность, потребную для поворота, поскольку в этом случае на повороте прокладывается всего четыре колеи; однако привод к управляемым колесам получается весьма

сложным.

Если управляемые колеса не ведущие, то увод колес при опреде­ лении минимального радиуса может не приниматься во внимание, так как поворот с минимальным радиусом производится на малой скорости, когда боковая (центробежная) сила ничтожна по своей величине. Если управляемые колеса ведущие, то увод колес имеет место за счет боковой составляющей тангенциальной силы, дейст­ вующей между колесом и дорогой. В этом случае, в зависимости от циркуляции мощности, тангенциальная сила на управляемых колесах может быть направлена по движению или против движе­ ния. В соответствии с этим будет меняться и направление боковой силы, придавая машине свойства избыточной пли недостаточной поворачиваемое™. Отсюда следует, что ведущие управляемые коле­ са могут либо увеличивать, либо уменьшать минимальный радиус поворота по сравнению со значением, подсчитанным без учета увода.

Величина минимальных радиусов поворота некоторых колесных машин приведена в табл. 19.

276

Управление плавающей колесной машиной на воде может о с у ­ ществляться поворотом управляемых колес. Однако в этом случае радиус поворота (радиус циркуляции) получается весьма боль­

шим.

На БТР-60П применяются водяные рули (рис. 144), которые по­ мещены в выходном патрубке водомета в потоке, создаваемом водо­ метным движителем, и при повороте рулей отклоняют поток, созда­ вая поворачивающий момент. Водяные рули кинематически связа­ ны с рулевым управлением и поворачиваются одновременно с уиравлнемым и колесами.

Другой способ поворота на воде применен на БРДМ- В этой машине водяной ноток, создаваемый водометом, при закрытой за ­ слонке водомета направляется в одну из боковых труб (вторая труба в это время перекрывается специальной заслонкой). При этом создается реактивный поворачивающий момент за счет потока, вы­ брасываемого через боковую трубу-

3.ПЕРЕД АТО ЧНЫ Е ЧИСЛА В РУЛ ЕВО М У П Р А В Л Е Н И И

Врулевом управлении различают следующие передаточные чис­ та: 1) передаточное число рулевого механизма; 2) передаточное

число рулевого привода; 3) передаточной число рулевого управле­ ния — угловое: 4) передаточное число рулевого управлениясило ­ вое.

Передаточное число рулевого механизма ;м представляет собой отношение угла поворота рулевого колеса к углу поворота вала ру­ левой сошки. В зависимости от конструкции рулевого механизма его передаточное число может быть постоянным и переменным.

Рулевые механизмы с переменным передаточным числом выпол­ няются с передаточным числом, либо увеличивающимся при поворо­ те рулевого колеса от среднего положения, либо — уменьшающимся.

Внастоящее время нет установившихся взглядов на целесооб­ разность применения рулевых механизмов с тем или иным харак­ тером изменения передаточного числа.

Вбольшинстве случаев считают, что для легковых автомобилей наиболее целесообразны рулевые механизмы с передаточным чис­ лом, имеющим максимальное значение в среднем положении. Это обеспечивает большую безопасность движения на повышенных ско­ ростях, так как малый угол поворота рулевого колеса не вызывает значительного поворота управляемых колес. Кроме того, такой характер изменения передаточного числа облегчает управление автомобилем па больших скоростях, когда стабилизирующее влия­ ние управляемых колес достаточно велико. Для колесных машин зысокой проходимости, по-видимому, наиболее целесообразны ру­ левые механизмы с передаточным числом, имеющим минимальное значение в среднем положении. Такой характер изменения переда­ точного числа должен обеспечить управление автомобилем при маневрировании.

27 Г

К' I ''J I

ct :

Б выполненных конструкциях рулевых механизмов передаточное число равно 12—22 у легковых автомобилей и 16—30 у грузовых и специальных колесных машин.

На особо тяжелых и сравнительно тихоходных машинах приме­ няют рулевые механизмы с передаточным числом выше 30.

В табл. 20 приведены данные о передаточных числах ряда ру­ левых механизмов.

П ер ед ато ч н о е число р у л е во го п р и вод а зависит от соотноше­

нии плеч рычагов привода- В процессе поворота колес плечи рыча­ гов изменяют свою величину, вследствие чего передаточное число рулевого привода, как правило, является непостоянным. В выпол­

ляет собой отношение угла поворота рулевого колеса к углу пово­ рота управляемых колес

6» *мС-

Максимальный поворот управляемых колес обычно не превыша­ ет 40—45° в каждую сторону даже в специальных машинах; мак­ симальный поворот рулевого колеса в каждую сторону на сущест­ вующих конструкциях- 1,5—3. Следовательно, угловое передаточ­ ное число лежит в пределах

im = 12 - 30.

П ер ед аточ н ое число р у л е во го у п р авл ен и я (силовое) представ­

ляет собой отношение суммы сил сопротивления повороту управляе­ мых колес к усилию на рулевом колесе, которое должно быть при­ ложено к рулевому колесу для преодоления указанных сопротив­ лении.

279