Автомобили и тракторы

9.Чем различаются одно- и двухпоточная муфты сцепления?

10.Как работает диафрагменное сцепление?

11.Чем отличается двухдисковое сцепление тракторов «Беларус» мощностью 300 л. с.?

12.Какие типы приводов сцепления находят применение в тракторах и автомобилях?

13.Для чего предназначен редуктор между корпусом сцепления

иКП? 14. В каких случаях муфта сцепления «ведет»?

15.Для чего предназначена коробка передач?

16.По каким признакам классифицируют коробки передач?

17. На какие группы подразделяют передачи в автомобилях

итракторах?

18.С какой целью устанавливают синхронизаторы? Как они работают?

19.Что значит переключение передач без разрыва потока мощ-

ности?

20.Как исключается самопроизвольное выключение и включение передачи?

21.Объясните назначение промежуточных соединений?

22.Из каких механизмов состоит ведущий мост?

23.Для чего предназначен дифференциал?

271

ГЛАВА 5. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

5.1. Рулевое управление

Рулевое управление служит для изменения траектории и направления (вправо или влево) движения трактора или автомобиля.

Рулевое управление колесных тракторов и автомобилей предна-

значено для изменения и поддержания направления движения трактора или автомобиля по требуемой траектории.

Наиболее распространены две схемы поворота: передние колеса поворачиваются относительно переднего моста (рис. 5.1, а) или поворотом полурам вместе с мостами и колесами относительно шарнира, соединяющего эти полурамы (рис. 5.1, б). Первая схема применена на всех автомобилях и универсально-пропашных тракторах, вторая – на колесных тракторах общего назначения с четырьмя ведущими колесами одинакового размера.

Рис. 5.1. Схемы поворота:

а– поворотом передних колес относительно переднего моста;

б– поворотом полурам вместе с мостами и колесами

Основное условие поворота – качение направляющих колес без бокового скольжения. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы геометрические оси всех колес пересекались в мгновенном центре вращения – точке О, называемой центром поворота. Расстояние ОО1 от центра поворота до середины заднего моста назы-

вают радиусом поворота R.

Геометрические оси всех колес пересекутся в одной точке в том случае, если передние управляемые колеса при повороте будут по-

272

ворачиваться на разные углы: внутренне колесо на больший угол, наружный – на меньший. Соблюдение этих условий достигается применением в конструкции рулевого управления четырехзвенного шарнирного механизма – рулевой трапеции.

Всхеме поворота с передними управляемыми колесами (рис. 5.2, а) получили распространение следующие типы рулевого управления, определяемые принципом действия и конструкцией усилительного механизма: с механическим усилением (рис. 5.2, а), с гидроусилителем (рис. 5.2, б) и гидрообъемное рулевое управление (рис. 5.2, в).

Врулевых управлениях с механическим усилением в рулевом механизме 4 (рис. 5.2, а) обычно используют механическую червячную или зубчатую передачу. В рулевых управлениях с гидроусилителем применяют как механическую (винтовую, зубчатую) переда-

чу, так и гидроусилители. Гидроусилитель может быть встроен в рулевой механизм или монтируется отдельно в рулевом приводе.

Гидрообъемное рулевое управление не имеет механического усилителя, и для поворота колес используется энергия давления жидкости. Пропорциональность поворота управляемых колес и рулевого колеса 4 (рис. 5.2, в) обеспечивается с помощью специального насоса-дозатора 3, приводимого в действие рулевым колесом и питаемого масляным насосом 1.

Рулевой механизм преобразует вращательное движение рулевого колеса в ограниченный поворот рулевой сошки. Для удобства управления передаточное число рулевого механизма выбирают с таким расчетом, чтобы отклонение управляемых колес от нейтрального положения на максимальный угол 35–40° происходило за 1,25–2 оборота рулевого колеса в каждую сторону. Передаточное число рулевого механизма у многих тракторов и автомобилей составляет 15–25.

Чем больше передаточное число, тем меньше окружное усилие требуется для поворота, меньше угол отклонения управляемых колес за один оборот рулевого колеса и больше время поворота. Последнее существенно влияет на безопасность дорожного движения.

Если максимально возможное передаточное число рулевого механизма не обеспечивает требуемой легкости управления, применяют усилители. Наиболее распространены гидравлические усилители рулевого управления.

По своей сути рулевой механизм является механической передачей (редуктором), поэтому основным его параметром будет переда-

273

точное число. В зависимости от типа механической передачи различают следующие типы рулевых механизмов: реечный, червячный, винтовой.

а

Рис. 5.2. Типы рулевого управления:

а– с механическим усилением и продольной тягой;

б– с гидроусилителем, вертикальным поворотным валом и сошкой:

1– рулевое колесо; 2 – вал рулевого колеса; 3 – рулевая колонка; 4 – рулевой механизм; 5 – сошка; 6 – продольная рулевая тяга;

7 – боковой рычаг трапеции; 8 – поперечная тяга; 9 – передняя ось; 10 – цапфа; 11 – промежуточный вал; 12 – вертикальный поворотный вал; 13 – гидроусилитель; в – гидрообъемное рулевое управление: 1 – насос питания;

2 – предохранительный клапан; 3 – насос-дозатор; 4 – рулевое колесо; 5 – гидроцилиндр; 6 – маслопроводы; 7 – поперечная тяга; 8 – масляный бак

274

Реечный рулевой механизм является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Реечный рулевой механизм включает шестерню и рулевую рейку. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.

Работа реечного рулевого механизма осуществляется следующим образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево. При движении рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые колеса.

Реечный рулевой механизм отличает простота конструкции, соответственно высокий КПД, а также высокая жесткость. Вместе с тем, данный тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от дорожных неровностей, склонен к вибрациям. В силу своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм устанавливается на переднеприводных автомобилях с независимой подвеской управляемых колес.

Червячный рулевой механизм состоит из глобоидного червяка (червяка с переменным диаметром), соединенного с рулевым валом, и ролика. На валу ролика вне корпуса рулевого механизма установлен рычаг (сошка), связанный с тягами рулевого привода.

Вращение рулевого колеса обеспечивает обкатывание ролика по червяку, качание сошки и перемещение тяг рулевого привода, чем достигается поворот управляемых колес.

Червячный рулевой механизм обладает меньшей чувствительностью к ударным нагрузкам, обеспечивает большие углы поворота управляемых колес и соответственно лучшую маневренность автомобиля. С другой стороны, червячный механизм сложен в изготовлении, поэтому дорог. Рулевое управление с таким механизмом имеет большое число соединений, поэтому требует периодической регулировки.

Червячный рулевой механизм применяется на легковых автомоби-

лях повышенной проходимости с зависимой подвеской управляемых колес, легких грузовых автомобилях и автобусах. Ранее такой тип ру-

левого механизма устанавливался на отечественной «классике». Винтовой рулевой механизм объединяет следующие конструк-

тивные элементы: винт на валу рулевого колеса; гайку, перемещаемую по винту; зубчатую рейку, нарезанную на гайке; зубчатый сектор, соединенный с рейкой; рулевую сошку, расположенную на валу сектора.

275

Особенностью винтового рулевого механизма является соединение винта и гайки с помощью шариков, чем достигается меньшее трение и износ пары.

Принципиально работа винтового рулевого механизма схожа с работой червячного механизма. Поворот рулевого колеса сопровождается вращением винта, который перемещает надетую на него гайку. При этом происходит циркуляция шариков. Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и с ним рулевую сошку.

Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и реализует большие усилия. Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных легковых авто-

мобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.

Колесные тракторы общего назначения (Т-150К, К-701, «Бела- рус-3022») со всеми ведущими колесами одинакового размера поворачиваются в результате углового смещения полурам гидроцилиндрами, которые являются исполнительными механизмами рулевого управления.

Правильная установка управляемых колес обеспечивает курсовую устойчивость движения тракторов и автомобилей, легкость поворота, качение колес с меньшей затратой мощности и минимальным износом шин.

Под стабилизацией управляемых колес понимают их способность сохранять прямолинейное движение и автоматически возвращаться в исходное положение после поворота. Стабилизации колес достигают с помощью поперечного и продольного наклона шкворней.

Поперечный наклон шкворней определяется углом γ'шк (рис. 5.2, а),

который составляет 6–10°. При таком наклоне шкворней поворот колес сопровождается некоторым подъемом передней оси, что способствует возвращению колес в положение, соответствующее прямолинейному движению.

Продольный наклон шкворня верхним концом назад определяется углом γ''шк (рис. 5.2, б), который составляет 1–3,5°. При повороте возникает центробежная сила, которая через шины передается на дорогу и вызывает со стороны дороги боковые реакции на колеса. Эти реакции приложены в области контакта шины с дорогой. При продольном наклоне шкворней возникает стабилизирующий мо-

276

мент от действия этих сил и реакций, который стремится вернуть управляемые колеса в положение прямолинейного движения.

Углы наклонов шкворней определяются конструкцией переднего моста и рулевого управления и в процессе эксплуатации не регулируются.

Для облегчения управления колеса устанавливают под некоторыми углами. Развал колес под углом γ0 (см. рис. 5.3, а), который составляет не более 2º, способствует появлению силы, направленной вдоль оси колеса и постоянно прижимающей его к внутреннему подшипнику ступицы. Это предотвращает перемещение и раскачивание колеса вдоль своей оси и улучшает устойчивость движения.

Совместно с поперечным наклоном шкворней развал колес уменьшает плечо обката – расстояние х между средней плоскостью колеса и точкой пересечения оси шкворня с поверхностью дороги. Благодаря этому уменьшается усилие для поворота колеса относительно шкворня, что облегчает управление трактором или автомобилем. Развал под большим углом резко увеличивает износ шин. Схождение колес определяют как разность расстояний между боковинами шин или закраинами ободьев в средней их части сзади по ходу трактора или автомобиля (расстояние L1 на рис. 5.3, в) и спереди (расстояние L2). Схождение колес задают в пределах 0–12 мм регулировкой длины поперечной тяги (расстояния А).

Гидрообъемное рулевое управление (ГОРУ) находит самое широ-

кое применение в тракторах «БЕЛАРУС» повышенного технического уровня. Все энергонасыщенные тракторы «БЕЛАРУС» серий

«1000», «1200», «1500», «2000», «2800» и «3000» комплектуются только ГОРУ, которое обеспечивает более комфортные условия для операторов (усилие на рулевом колесе не превышает 30 Н), отсутствие на рулевом колесе реакции со стороны дороги, что особенно важно при работе в полевых условиях. ГОРУ не требует регулировочных операций, присущих механическим и гидромеханическим системам рулевого управления.

Основой гидрообъемного рулевого управления служит насосдозатор, предназначенный для подачи управляющего потока масла, прямо пропорционального углу поворота его ротора рулевым колесом с любой скоростью. В качестве насосов-дозаторов применяют планетарные с внутренними зубьями, героторные, пластинчатые (шиберные) и аксиально-поршневые насосы.

277

в

Рис. 5.3. Установка передних колес трактора:

а – развал колес и поперечный наклон шкворней: 1 – остов трактора; 2 –выдвижные трубы кулаков; 3 – передняя ось; 4 – шкворень;

б– продольный наклон шкворней;

в– схождение колес: 1 – наконечник; 2 – контргайка;

3 – труба поперечной тяги; 4 – сошка; 5 – ось; 6 – поворотный рычаг

278

ГОРУ состоит из насоса-дозатора 13 (рис. 5.4), закрепленного на кронштейне 12 и приводимого во вращение рулевым колесом разделенного привода; масляного шестеренчатого насоса питания 1, приводимого от коленчатого вала дизеля; одного или двух рулевых гидроцилиндров 21, корпуса которых через кронштейны 22 прикреплены к корпусу ПВМ (рис. 5.4, а) или передней неведущей оси (рис. 5.4, б), а штоки через сферический шарнир и рычаги соединены с поворотными кулаками колесных редукторов ПВМ или с поворотными цапфами передних неведущих управляемых колес.

ГОРУ не имеет механических связей между рулевым колесом

иуправляемыми ведущими или неведущими колесами. Гидравлическая связь осуществляется следующим образом: между насосом питания 1 и масляным баком 4 – с помощью шланга 2 и маслопровода 16; между насосом питания 1 и насосом-дозатором 13 – маслопроводом 16 и рукавом высокого давления 14; между насосомдозатором 13 и рулевым гидроцилиндром 21 – маслопроводами 16

ирукавами высокого давления 14.

При повороте рулевого колеса приводится во вращение ротор насоса-дозатора 13, который подает в рулевой гидроцилиндр 21 дозированный объем масла, соответствующий углу поворота рулевого колеса, обеспечивая поворот обоих колес через рулевую тягу 18 на угол пропорциональный углу, поворота рулевого колеса.

Гидрообъемное рулевое управление реверсивных тракторов

«Беларус-1221В/1222 В/1523В» в отличие от тракторов без реверсивного поста управления имеет дополнительный насос-дозатор 9 (рис. 5.5), установленный на рулевой колонке реверсивного поста управления. Насос-дозатор 9 реверсивного хода конструктивно ничем не отличается от насоса-дозатора 2 переднего хода и предназначен для обеспечения работы ГОРУ, когда оператор находится на реверсивном посту управления и управляет рулевым колесом, установленным на дополнительной рулевой колонке возле заднего окна кабины. Для обеспечения работы ГОРУ в режиме реверса между насосом питания 4 и рукавами высокого давления, подводящими масло к окнам «Р» насосов-дозаторов 2, 9, установлен кран реверса 3 золотникового типа. Кран имеет два фиксированных положения: работа в режиме переднего хода; работа в режиме реверса.

279