книги из ГПНТБ / Теория и конструкция боевых колесных машин

MF

Рг

(205)

Чем больше силовое передаточное число, тем легче управление

автомобилем.

Величина радиуса рулевого колеса в выполненных конструкциях лежит в пределах 200—250 мм.

Величина плеча с находится в пределах 20—100 мм. Уменьше­ ние величины плеча поворота с допустимо лишь до известных пре­ делов, так как при значительном уменьшении этого плеча стабили­ зация из-за бокового наклона шкворня резко снижается.

Величина силового передаточного числа колеблется в пределах 100—300. В том случае, когда требуется большее передаточное чис­ ло, необходимо устанавливать в системе рулевого управления уси­ литель. В ряде случаев необходимость установки усилителя опреде­ ляется задачей поворота управляемых колес на месте. При этом усилие на рулевом колесе должно находиться в пределах 15—40 кг в зависимости от типа машины. Для подсчета величины сопротивле­ ния повороту колес на месте применяется формула, которая дает значения, достаточно близкие к действительности,

Выполнение требований, предъявляемых к рулевому управле­ нию в целом, в значительной степени зависит от конструкции руле­ вого механизма. Рулевой механизм, в связи с этим должен удовлет­ ворять определенным требованиям:

80

(|)2

К.п.д. в обратном направлении.

оказывает во много раз большее влияние на к. п. д., чем трение на валу сошки. Если принять во внимание трение только в зацеплении рулевой пары, пренебрегая трением в подшипниках, сальниках и других местах, то коэффициент полезного действия рулевой пары может быть выражен следующими формулами;

К п. д- в прямом направлении

К. и. д. рулевых механизмов зависит от их конструкции. В обыч­ ных червячных механизмах к. п. д. находится в пределах 0,5—0,65: использование в рулевой паре трения качения вместо трения сколь­ жения повышает к. п. д. до 0,8—0,85-

Толчки на рулевое колесо не будут совершенно передаваться если передача необратима, т. е. 3 " р, но в этом случае стабн-

282

лизация управляемых колес будет отсутствовать. Поэтому необра­ тимые рулевые механизмы па современных автомобилях применять­ ся не .могут.

Задача исключения пли уменьшения обратных ударов при дви­ жении по неровной дороге может решаться различными путями. В частности, рекомендуется применять рулевые механизмы, пере­ даточное число которых не постоянно, а увеличивается в среднем положении. Рулевой механизм с указанным изменением передаточ­ ного числа может обеспечить необходимую точность управления при прямолинейном движении на высоких скоростях и в минималь­ ной степени будет передавать обратные удары при движении по не­ ровной дороге; последнее связано с уменьшением к. и. д. рулевого механизма в среднем положении.

Искусственное снижение к. и. д. рулевого механизма в положе­ нии, соответствующем движению автомобиля по прямой и при ма­ лых углах поворота рулевого колеса, может быть достигнуто соз­ данием повышенного трения в небольшом диапазоне. Это может быть осуществлено за счет уменьшения зазора в рулевой паре в среднем положении.

Большое влияние на передачу обратных ударов оказывает упру­ гость рулевого управления. Чем выше упругость рулевого управле­ ния, тем в меньшей степени ощущаются обратные удары на руле­ вом колесе, однако при очень высокой упругости понижается устой­ чивость движения.

Одним из средств снижения величины обратных ударов явля­ ется уменьшение плеча с поворота колеса. Если с = 0, то передача обратных ударов отсутствует. Однако, как отмечалось, уменьшение плеча с приводит к ухудшению стабилизации управляемых колес.

Червячные рулевые механизмы

К группе червячных механизмов относятся: 1) червяк и червяч­ ное колесо; 2) червяк и центральный червячный сектор; 3) червяк и боковой червячный сектор; 4) червяк и ролик.

Червячные рулевые механизмы обычно имеют постоянное пере­ даточное число. Передаточное число определяется по формуле

(21U

~ 1

где z j - число заходов червяка; z-, — число зубьев шестерни*.

Рулевые механизмы «червяк и червячное колесо», «червяк п нейтральный червячный сектор» в настоящее время применяются редко, главным образом вследствие низкого к. п. д.

Рулевой механизм «червяк и боковой сектор» (рис. 147) дает возможность при сравнительно небольших габаритах п весе обес-

* Сектор рассматривается как часть шестерни.

печить достаточно малое удельное давление, вследствие чего такой механизм можно устанавливать на тяжелых машинахРегулировка зацепления в этом механизме возможна путем перемещения в осе­ вом направлении вала сошки вместе с сектором.

Рис. 147. Рулевой механизм «червяк и боковой сектор» («Краз-214»)

Коэффициент полезного действия значительно выше в рулевых механизмах «глобоидальный червяк и ролик» (рис. 148). Глобои­ дальный червяк позволяет увеличить угол поворота вала рулевой сошки. Благодаря применению ролика трение скольжения заменяет­ ся в основном трением качения. Ролики могут быть одно-, двух- и грехгребные в зависимости от усилий, которые должны передавать­ ся через рулевую пару. Для более рационального соприкосновения ролика с винтовой поверхностью червяка ось ролика всегда уста­ навливается не перпендикулярно к оси вала сошки, а под некото­ рым постоянным углом. Угол наклона оси ролика выбирается для среднего значения угла наклона нитки червякаСвязано это с тем обстоятельством, что угол наклона червяка не постоянен, а зависит от изменения диаметра глобоидального червяка. Зазор в зацепле­ нии переменный, так как различны радиусы образующей червяка и начальной окружности, по которой перемещается ролик.

При отклонении ролика в обе стороны от средней линии зазор увеличивается. В то же время интенсивный износ червяка получа­ ется на некотором участке в средней его части. Для увеличения участка беззазорного зацепления на ряде конструкций типа «чер­ вяк—ролик» применяется установка червяка на рулевом валу с не­ которым эксцентриситетом.

->81

Современные рулевые механизмы «червяк - ролик» имеют обычно простую регулировку в двух точках: регулировку осевого зазора рулевого вала при помощи прокладок под нижней крышкой картера рулевого механизма и регулировку зацепления ролика с червяком, которая производится перемещением вала сошки вместе с роликом.

А-А

Рис. 148. Рулевой механизм «глобоидальный червяк и ролик»

4)винт — гайка, рейка — сектор.

Передаточное число винтового рулевого механизма может быть

постоянным или переменным в зависимости от типа механизма. Рулевой механизм «винт—гайка—рычаг» (рис149) имеет пере­

менное передаточное число. Найдем его значение. Повернем руле-

где h — шаг винта. Угол поворота сошки при этом будет

где / — расстояние от оси вала сошки до оси рулевого вала. Под­ ставив значение х и решая относительно а, получим

2я / tg 3

h

285

Рис. 149. Рулевой механизм «винт—гайка—рычаг»

Из формулы (212) видно, что передаточное число изменяется, увеличиваясь при перемещении гайки из среднего в крайние поло­ жения. Зазор в зацеплении остается постоянным по всей длине винта. В случае износа винт и гайка должны заменяться. В меха­ низмах такого типа обычно регулируется лишь осевой зазор руле­

286

вого вала. Коэффициент полезного действия невысокий вследствие трения скольжения как между винтом и гайкой, так и в сочленении гайки с рычагом.

Рулевой механизм «качающийся винт- -гайка» (рис. 150) имеет переменное передаточное число, уменьшающееся при перемещении гайки в крайнее положение.

Рис. 150. Рулевом механизм «качающийся винт—гайка-

Рулевой механизм «качающийся винт -гайка» устанавливается на тяжелых машинах, в частности, на троллейбусах и автомобилях МАЗ-525.

11а рис. 151 приведена конструкция рулевого механизма «винт качающаяся гайка». Характер изменения передаточного числа эт<<-

п

Рис. 1Г>1. Рулевой механизм -.винт качающаяся гайка»

287

го механизма такой же, как и механизма «качающийся винт — гайка».

Стремление к увеличению коэффициента полезного действия привело к появлению винтовых рулевых механизмов с шариковыми гайками.

Наибольшее распространение получил механизм „винт—ша­ риковая гайка, рейка—сектор“ (рис. 152). Передаточное число дан­ ного рулевого механизма — постоянное. Это видно из следующих

Зазор между винтом и гайкой не регулируется, но зазор в зацеп­ лении сектора и рейки может регулироваться. Также может регу­ лироваться осевой зазор рулевого вала.

Кривошипные рулевые механизмы

К. группе кривошипных рулевых механизмов относятся: 1) чер­ вяк и кривошип с одним скользящим или вращающимся пальцем; 2 ) червяк и кривошип с двумя скользящими или вращающимися пальцами.

Особенностью кривошипных рулевых механизмов является воз­ можность получения заданного характера изменения передаточно­ го числа. В зависимости от условий, поставленных при изготовле­ нии червяка, можно получить рулевой механизм с постоянным пе­ редаточным числом либо с передаточным числом, увеличивающим­ ся или уменьшающимся при повороте рулевого колеса от среднего положения.

В настоящее время кривошипные рулевые механизмы с одним пальцем почти не применяются из-за недостаточной прочности, большого удельного давления в зацеплении пальца с червяком и интенсивного износа рулевой пары. Этот недостаток в значитель­ ной степени устраняется в кривошипных рулевых механизмах с двумя пальцами (рис. 153). Наряду с уменьшением удельных дав­ лений, а следовательно, и износов, такая конструкция обеспечивает возможность получения большого угла поворота рулевой сошки по сравнению с однопальцевой конструкцией, что особенно важно для колесных машин высокой проходимости. Поворот сошки увеличи­ вается на угол я, зависящий от расстояния между центрами пальцев и от величины радиуса кривошипа.

288

Рис. 152. Рулевой механизм «винт — шариковая гайка — сектор»