Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчёт систем и механизмов автотракторной техники шасси и оборудование. В 2 частях. Ч.2. Лабораторный практикум
.pdf
Широкое применение имеют рулевые механизмы с глобоидальными пе
-
редачами. На рисунке
вяком
1 и
зацепляющимся с ним трёхгребневым роликом
6.1, б
такая передача представлена глобоидальным чер
2.
Зацепление глобои
дального червяка с роликом в среднем положении делают без зазора, постепен
но увеличивая зазор по мере перехода к крайним положениям. Для возможно
сти регулирования зазоров ось вала
3
рулевой сошки смещена относительно оси
червяка на определённое расстояние (например, ∆, величину которого можно
менять путём осевого перемещения вала сошки. Вследствие замены трения
скольжения, в основном, трением качения, КПД глобоидальной передачи при
мерно на
20…25%
выше по сравнению с предыдущим типом червячного руле
вого механизма. Прочность и износостойкость глобоидальной передачи также
выше
ма, состоящего из двух передач: винта
ра
.
На рисунке
3–4
.
Особенностью данной конструкции является применение шарикового
6.1, в
приведена схема комбинированного рулевого механиз
–
гайки
1–2
и
рейки
–
зубчатого секто
винтового соединения, в котором для более лёгкого перемещения винта в гайке
-
-
-
-
-
-
-
-
,
соединяющие их спиральные канавки заполнены шариками. Прямой КПД ком
бинированного рулевого механизма с шариковой шиповой передачей составля
ет приблизительно
0,7,
причём обратный КПД ещё выше. Из-за этого механиз
мы подобного рода должны применяться с теми или иными устройствами, ко
торые бы предотвращали передачу обратных ударов со стороны управляемых
колёс водителю
.
Для облегчения управления машиной широко практикуется введение в
рулевой привод сервомеханизмов, которые получили название
левого управления
. Усилитель
использует энергию двигателя и создаёт допол
усилителей
ру-
нительный момент, который суммируется с моментом, прикладываемым к ру
левому колесу со стороны водителя. В основном применяются гидравлические
усилители, но в отдельных случаях, когда на машине в наличии большие запа
сы воздуха и габариты усилителя не имеют существенного значения, применя
ются пневматические усилители
.
Гидравлический усилитель рулевого управления представляет собой
-
-
-
-
-
-
-
-
обычную гидрообъёмную передачу, состоящую из насоса, распределительного
устройства и гидромотора, выполняемого в большинстве случаев в виде сило
вого цилиндра двухстороннего действия. При поворотах машины в соответст
вующую полость цилиндра подаётся под давлением жидкость, которая застав
ляет перемещаться его поршень, являющийся одновременно рейкой, сцеплен
ной с зубчатым сектором вала рулевой сошки. Гидроусилитель должен обла
51
-
-
-
-
-
дать рядом специальных качеств
– он
должен быть достаточно мощным и обес
-
печивать снижение физического усилия, прикладываемого водителем к руле
вому колёсу, до допустимых санитарных норм при соответствующей скорости
вращения рулевого колёса. Едиными требованиями к конструкции тракторов и
сельскохозяйственных машин по безопасности и гигиене труда предусмотрено
что усилие на руле при наличии гидроусилителей не должно превышать
6
кгс
На грузовых автомобилях средней и в особенности большой грузоподъёмности
допускаются при тех же условиях несколько более высокие максимальные уси
лия; у легковых автомобилей максимальные усилия на рулевом колесе в боль
шинстве случаев находятся в пределах
го
2…3
кгс. Рулевое управление со встроенным в него гидроусилителем долж
4…6
кгс, а на некоторых моделях
–
все
но быть системой с обратной связью, сущность которой заключается в том, что
с момента прекращения вращения рулевого колёса золотник распределителя
возвращается в нейтральное положение, а управляемые колёса сохраняют за
данное направление движения. Усилитель должен обладать способностью соз
давать у водителя так называемое чувство поворота, т.е. ощущение крутизны
производимого поворота. Для этого нужно, чтобы с уменьшением радиуса по
-
,
.
-
-
-
-
-
-
-
ворота и увеличением сопротивления повороту управляемых колёс возрастало
также усилие на рулевом колесе
.
Содержание отчёта
На формате бумаги вычерчивается принципиальная схема рулевого
управления автотракторной техники, на которой должны быть показаны общие
её элементы. Некоторые технические характеристики рулевого управления оте
чественных тракторов представлены в табл
. 6.1
Рулевое управление, представляющее собой систему тяг и рычагов, соеди
нённые между собой элементы управления, рассчитывают по приведённым к
данной детали статическим нагрузкам: максимальному моменту, создаваемому
трактористом-машинистом на рулевом колесе (при этом условно принимают, что
усилие на ободе колеса равно
управляемых колёс. Момент сопротивления повороту управляемых колёс
400 Н), и
ϕ
М
=
с
3
моменту
3
G
к
Мс
сопротивления повороту
, (6.1)
р
:
-
-
где φ
–
коэффициент сопротивления повороту колёс, равный
0,8…1;
G
к
– на-
грузка, приходящаяся на управляемые колёса (для расчётов можно принять, что
она равняется весу передней (или задней) секции трактора
ление воздуха в шинах (табл
52
. 6.1).
) (
табл
. 6.1);
р
–
дав
-
6.1. Технические характеристики рулевого управления тракторов
(
)
µ−β
Марка трактора
Параметр
МТЗ-80 Т-150К Т-25А
Тип рулевого механизма Червяк
с сектором
Питание гидроусилителя рулевого управления Независимое –
Допустимый свободный ход рулевого колеса, мм 30 25 60
Вес задней секции трактора, кг 2405 3000 1371
Вес передней секции трактора, кг 1295 5200 649
Давление воздуха в шинах, МПа:
передних колёс 0,14…0,17 0,10…0,12 0,14…0,30
задних колёс 0,10 0,08…0,10 0,08…0,20
Радиус рулевого колёса, м 0,425 0,480 0,425
Червяк
с роликом
Момент
М
с
и
усилие
Р
на
ободе рулевого колеса связаны зависимостью
р
:
М
=
Р
р
где
R
–
радиус рулевого колеса, м (табл
р
рулевого управления (для существующих конструкций
ный КПД рулевого механизма
.
Обратный КПД рулевого механизма
′′
=η
где µ
β
–
угол трения, µ
= 10…15°.
= 8…12°; β –
с
, (6.2)
′′
η
uR
р
. 6.1);
и
–
угловое передаточное число
и
= 12…15);
η′′
–
обрат
:
tg
, (6.3)
β
tg
угол подъёма винтовой линии червяка
Гинзбург Л. Л. была рекомендована следующая методика расчёта гидро
усилителя руля
1.
Статический
.
расчёт
–
нахождение размеров цилиндра гидравлическо
го мотора усилителя, площадей реактивных элементов и сил центрирующих
пружин золотника
.
-
,
-
-
Динамический
2.
поворота направляющих колёс и включения усилителя
расчёт
–
установление зависимости между скоростями
.
53
3.
ω
0
Гидравлический
расчёт
–
определение подачи насоса и размеров сече
-
ния маслопроводов
4.
Расчёт
Статический расчёт
мента сопротивления
.
деталей на прочность
.
На
основании найденного по уравнению
М
повороту направляющих колёс находят силы, дейст
с
.
(6.1) мо-
вующие на детали рулевого привода и шток поршня гидроцилиндра усилителя
Задаваясь максимальным давлением в системе
8…9
МПа) и выбирая коэффициент усиления
ра. Для современных тракторов коэффициент усиления
(
для применяемых тракторов
K,
находят диаметр гидроцилинд
K = 2…6.
Центрирующие пружины золотника и реактивные шайбы следует выби
рать такими, чтобы дополнительная сила, которую надо приложить к рулевому
колесу для включения золотника, составляла для сжатия центрирующих пру
жин
10…30 Н;
нии в системе
Динамический расчёт
для перемещения реактивной шайбы при максимальном давле
50…100 Н.
.
Скорость поворота направляющих колёс трактора
при работе усилителя должна быть несколько больше скорости их поворота при
управлении без усилителя
(в
конечном итоге не будет облегчаться поворот
).
.
-
-
-
-
Чтобы обеспечить это условие, время включения системы усилителя должно
составлять
где ∆
s –
ремещения золотника
рости поворота рулевого колеса
определяемая скоростью поворота направляющих колёс трактора
увеличения скорости поворота направляющих колёс до заданного значения
:
t
3
v
dt
о
∆
=
t , (6.4)
∫
s
0
+
v
s
v
о
ход золотника для полного включения, ∆
; vs –
скорость перемещения золотника, зависящая от ско
; vо –
скорость перемещения корпуса золотника
s = 0,2…0,5 мм; t –
; t3 –
время пе
время
.
Чтобы гидроусилитель начал работать, время t′, необходимое для запол
нения гидросистемы и создания в ней соответствующего давления, и время t′′
необходимое для преодоления инерции массы колёс и рулевого привода и при
дания им нужной скорости, должны удовлетворять условию
р
J
+
∫
−
ММ
где ∆
∆
=
4
V
–
увеличение объёма гидросистемы при повышении давления
ttt
′′
′
=
+
V
∆−η
QQ
:
ω
d
, (6.5)
со
;
J –
мо-
-
,
,
-
мент инерции масс
скорость управляемых колёс; ω
54
,
–
угловая скорость, заданная рулевым колесом
p
относительно шкворней; ω
–
угловая
;
Q –
∆≥∆
π
∆
π
подача насоса (для тракторов класса
сов
3 – 8,
самоходных комбайнов и шасси
0,6 – 2 –
–
Q =
Q =
2…3,
3…4);
для тракторов клас
η
–
объёмный КПД на
o
-
-
соса, η
M –
пренебрегают. Тогда после подстановки значений
= 0,75…0,85;
o
момент на поворотном шкворне колеса, созданный усилителем
Так как время
∆
Q –
потери жидкости через золотник, ∆
t
′′ приблизительно в
10
раз меньше, чем
t и
t
получим
4
Q =
t
′, то им обычно
:
0,05…0,10;
.
Vs
. (6.6)
QQ
30
∆−η
о
nR
maxр
, (6.7)
u
з
,
n
=
max
Скорость
где
n
–
max
максимально возможная частота вращения рулевого колеса
= 80…100 об./
vs
можно выразить так
мин
;
и
–
передаточное число, равное отношению перемещения
з
v
s
:
v
=
s
золотника (мм) к углу (рад) поворота рулевого колеса, для расчётов принимаем
и
= 12…15.
з
Гидравлический расчёт.
Гидросистема рулевого управления работает
следующим образом. Рабочая жидкость засасывается шестерёнчатым насосом
(
ГОСТ
расхода, через который проходит
8754–80) из
бака и нагнетается по трубопроводу к клапану постоянного
20…22 л/
мин. Остальная часть жидкости сли
вается в бак. При повышении давления в гидросистеме рулевого управления до
8
МПа
(80
кгс/см
2
)
срабатывает предохранительный клапан. Рабочая жидкость
прошедшая через клапан расхода, поступает к распределителю рулевого меха
низма, и дальнейший её путь зависит от положения золотника в корпусе рас
пределителя, который вращением рулевого колеса может быть установлен в
одно из трёх положений
Расчётная подача насоса
где
F –
площадь поршня гидромотора усилителя
повороте направляющих колёс из одного крайнего положения в другое
: «
Поворот влево
:
=QnFSQ
», «
Поворот вправо» и «Нейтральное
max
−
30 η
γη
, (6.8)
оо
;
S –
полный ход поршня при
(
».
для
-
,
-
-
поршней диметром
или
200 мм;
D
= 100
пор
мм
400
); γ –
D
мм
(S) – 200 мм;
угол поворота рулевого колеса, соответствующий полному поворо
D
= 55 мм (S)
пор
= 80 мм (S) – 280 мм;
пор
D
= 110 мм (S) – 250
пор
составляет
D
= 90 мм (S) – 39, 94
пор
200 мм;
мм
D
= 75 мм (S) – 110
пор
;
D
= 125 мм (S) –
пор
ту направляющих колёс из одного крайнего положения в другое, γ
или
200 мм;
= 30…45°.
-
55
4
где
2
DFπ
пор
=
D
–
диаметр поршня (диаметры поршней для расчётов можно взять сле
пор
, (6.9)
-
дующие
– 55, 75, 80, 90, 100, 110 и 125 мм).
Агрегаты гидросистем тракторов и сельскохозяйственных машин соеди
няют жёсткими трубами и гибкими рукавами, по которым подают рабочую
жидкость от насоса к распределителю, контрольно-регулирующей аппаратуре и
исполнительным органам и отводят от них жидкость в сливную магистраль
распределителя и в бак. Трубопровод характеризуют в основном номинальным
внутренним диаметром
трубопровода
d
или площадь проходного отверстия
тр
(
условное проходное сечение
).
Внутренний диаметр
F
в
зависимости от тре
отв
буемой пропускной способности и допустимой скорости потока в трубопроводе
рассчитывают по формулам
:
Q
ж
тр
F =
отв
Fd ==
6,43,11
Q
ж
, (6.11)
6v
ж
; (6.10)
v
ж
-
-
где
Q
–
требуемый расход жидкости, л/мин
ж
(в
нагнетательном трубопроводе
Металлические трубопроводы
– до 5 м/с, во
используют для взаимного соединения не
; vж –
скорость движения жидкости
всасывающем
– до 1,5 м/с).
имеющих перемещения гидроагрегатов (например, бак с насосом и распредели
телем, насос с распределителем и др
назначенные для работы под давлением до
Рукава высокого давления
взаимно перемещаемых гидроагрегатов и узлов
силовые цилиндры
). В
гибких рукавах применяют маслостойкую резину: в гид
росистеме тракторов с давлением от
металлической оплёткой, а выше
.),
имеющих различные диаметры и пред
32
МПа
.
(
гибкие шланги) применяют для соединения
(
например, распределитель и
10 до 15
15
МПа
–
МПа применяют рукава с одной
рукава с двумя и тремя металличе
скими оплётками. Конструкции двух- и трёхоплёточных рукавов аналогичны по
конструкции
– на
обоих концах каждого из рукавов смонтированы неразборные
наконечники, каждый из которых состоит из ниппеля, накидной гайки и муфты
-
-
-
-
.
Детали наконечников рукавов (муфта, ниппель и накидная гайка) стандартизи
рованы (табл
56
. 6.2).
-
6.2. Присоединительные размеры трубопроводов и
сте
н
ки
М
R H
S d
их наконечников в тракторных гидросистемах
Размеры
трубо-
провода,
Место расположения
трубопровода
в гидросистеме
мм
подача насоса, л/мин
Номинальная объёмная
Характеристика трубопроводов и их наконечников
60…75 Насос–распределитель, бак–насос 30 1,5 М39×1,5 19 22 46 28
60…75 Распределитель–цилиндр 16 1,0 М27×1,5 13 20 32 16
40…50 Насос–распределитель–бак 20 1,5 М27×1,5 13 20 32 18
40…50 Бак–насос 24 1,5 М39×1,5 19 22 46 25
40…50 Распределитель–цилиндр 12 1,0 М20×1,5 9 17 24 10
16 Насос–распределитель–бак–насос 16 1,0 М27×1,5 13 20 32 16
16 Распределитель–цилиндр 14 1,0 М20×1,5 9 17 24 10
Присоединительные размеры наконечников рукавов (шлангов)
– – 10 – М20×1,5 8 17 9 24
диаметр
Внутренний
Толщина
– – 12 – М20×1,5 10 17 9 24
– – 16 – М27×1,5 14 20 13 32
– – 20 – М30×1,5 20 20 13 36
Стальные детали наконечников рукавов высокого давления (а также шту
церов, запорных клапанов, разрывных муфт, замедлительных клапанов, сапу
нов) покрывают слоем цинка толщиной до
розии. В гидросистемах тракторов по ГОСТ
рукава высокого давления с внутренним диаметром
0,01 мм
6286–60
для предохранения от кор
применяют в основном
10, 12 и 16 мм. В
гидросис
темах тракторов применяют одинарные, а при необходимости и составные ру
кава, соединённые проходными штуцерами. Рукава выпускают следующих
размеров: максимальная длина
через каждые
50 мм и от 1200 до 2200 мм
2200 мм,
минимальная
через каждые
400 мм (от 400 до 800 мм
200 мм).
57
-
-
-
-
-
Запорные устройства
(
тракторов семейства
«
Кировец
»)
предназначены
для крепления к гидросистеме навесного устройства гидрошлангов, придавае
мых к трактору в комплекте с разрывными муфтами, и предотвращения выте
кания масла из гидрошлангов при их отсоединении. Запорное устройство пред
ставляет собой два гидроклапана, соединённые гайкой
гидроклапан, состоящий из корпуса
втулки
2 и
стопорного кольца
1,
5,
крестовины
устанавливают на трубопроводы, соединяю
3,
12 (
шарика
рис
6,
. 6.2).
пружины
Левый
4,
щие гидробак с выносными гидроцилиндрами. Правый гидроклапан аналогич
ной конструкции с накидной гайкой
гидроцилиндров
При заворачивании гайки
.
12
12
устанавливают на шланги выносных
шарики
6 и 8
отжимают один другого от
гнёзд, и масло из гидросистемы трактора поступает в гидросистему присоеди
нённой к нему сельскохозяйственной машины (или орудия
нии гайки
12
шарики под действием пружин прижимаются к гнёздам и пере
).
При отворачива
крывают выход масла как из тракторного трубопровода, так и из гидрошланга
машины или орудия
Разрывные муфты
.
закреплены на бонке, приваренной к задней балке
-
-
-
-
-
-
-
-
задней полурамы. Они предназначены для предохранения гидрошлангов от
разрушения при случайных рывках, а также при обрыве прицелов. Две полови
ны муфты соединены шариковым фиксатором. Основные части разрывной
муфты: два гидроклапана, конструктивно аналогичных клапанам запорных уст
ройств; запорная втулка
тракторе; пружина
13 и
5 (
рис
шарики
. 6.3) со
4.
стопорным кольцом
6,
закреплённая на
-
-
Рис. 6.2. Запорное устройство:
1 и 14 – стопорные кольца; 2 и 13 – втулки; 3 и 11 – крестовины;
4 и 10 – пружины; 5 и 9 – корпуса; 6 и 8 – шарики; 7 – уплотнительное кольцо; 12 – гайка
58
Рис. 6.3. Разрывная муфта тракторов семейства «Кировец»:
1 и 9 – корпуса; 2 и 10 – опорные втулки; 3, 7 и 13 – пружины;
4, 12 и 15 – шарики; 5 – запорная втулка; 6, 8 и 17 – стопорные кольца;
11 и 16 – крестовины; 14 – уплотнительное кольцо
В рабочем положении корпуса
ваемыми запорной втулкой
сов. Шарики
12 и 15
отжаты, и масло свободно проходит через муфту. При
5.
Пружина
1 и 9
13
рывке шланга, присоединённого к корпусу
сжимая пружину
рассоединяются, шарики
и перекроют выход масла из гидрошлангов
13.
При выходе шариков
12 и 15
гидроклапанов прижмутся к гнёздам корпусов
.
Трубопроводы гидрофицированных машин, агрегатируемых с тракторами
МТЗ
-100 и
росоединяемые муфты (рис
МТЗ
-102, к
боковым и задним выводам присоединяют через быст
. 6.4).
Наружные муфты
ны на выводах гидросистемы, а внутренние
Муфты соединяют перемещением фиксатора
ты
1 (
шарики
нием внутренней муфты
4
при этом располагаются против проточки в фиксаторе) и введе
2 в
наружную до упора. Одновременно с этим клапаны
застопорены шариками
4,
удержи
препятствует рассоединению корпу
1,
корпус
4 за
2
край запорной втулки шланги
прикладываются в ЗИП трактора
9
перемещается влево
1 с
шариками
3 в
сторону наружной муф
4
установле
-
-
,
-
-
.
-
-
6
,
преодолевая усилие пружин
7,
отходят от своих гнезд, открывая проход мас
лу к исполнительным механизмам сельскохозяйственных машин и орудий
Фиксатор
мещается в исходное положение, вводя шарики
Разъединяют муфты перемещением фиксатора до освобождения шариков
3,
поджимаемый пружиной
5,
при освобождении от нагрузки пере
4 в
канавку внутренней муфты
4,
.
.
59
Рис. 6.4. Быстросоединяемые муфты тракторов МТЗ-100/102:
1 – наружная муфта; 2 – внутренняя муфта; 3 – фиксатор; 4 – шарик;
5 – пружина фиксатора; 6 – запорный клапан; 7 – пружина запорного клапана
после чего внутренняя муфта усилием пружин
клапан
6
перекрывает выход масла.
7
выталкивается и запорный
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]