Особенности рулевого управления грузовых автомобилей
Устройство, виды и принцип работы рулевого механизма
Основой рулевого управления любого автомобиля является рулевой механизм. Он предназначен для преобразования вращательных движений рулевого колеса в возвратно-поступательные движения рулевого привода. Другими словами, данное устройство превращает повороты руля в нужные перемещения тяг и поворот управляемых колес. Основным параметром механизма является передаточное число. А само устройство, по сути, представляет собой редуктор, т.е. механическую передачу.
Функции механизма
Основными функциями устройства являются:
Типы рулевых механизмов
Устройство рулевого механизма различается в зависимости от способа преобразования крутящего момента. По этому параметру выделяют червячный и реечный виды механизмов. Существует еще винтовой тип, принцип работы которого схож с червячной передачей, но он имеет больший КПД и реализует большее усилие.
Червячный рулевой механизм: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки
Этот рулевой механизм является одним из «устаревших» устройств. Им оснащены практически все модели отечественной «классики». Механизм применяется на автомобилях с повышенной проходимостью с зависимой подвеской управляемых колес, а также в легких грузовых автомобилях и автобусах.
Конструктивно устройство состоит из следующих элементов:
Пара «червяк-ролик» находится в постоянном зацеплении. Глобоидальный червяк представляет собой нижнюю часть рулевого вала, а ролик закреплен на валу сошки. При вращении руля ролик перемещается по зубьям червяка, благодаря чему вал рулевой сошки также поворачивается. Результатом такого взаимодействия является передача поступательных движений на привод и колеса.
Рулевой механизм червячного типа имеет следующие преимущества:
Изготовление конструкции достаточно сложное и дорогое – в этом главный ее минус. Рулевое управление с таким механизмом состоит из множества соединений, периодическая регулировка которых просто необходима. В противном случае придется заменять поврежденные элементы.
Реечный рулевой механизм: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки
Рулевой механизм реечного типа считается более современным и удобным. В отличие от предыдущего узла, это устройство применимо на транспортных средствах с независимой подвеской управляемых колес.
В реечный рулевой механизм входят следующие элементы:
Шестерня устанавливается на рулевом валу и находится в постоянном зацеплении с рейкой. В процессе вращения рулевого колеса рейка перемещается в горизонтальной плоскости. В результате соединенные с ней тяги рулевого привода также перемещаются и приводят в движение управляемые колеса.
Механизм «шестерня-рейка» отличается простотой конструкции и высоким КПД. К ее преимуществам также можно отнести:
С другой стороны, редуктор этого типа чувствителен к ударам от неровностей дороги – любой толчок от колес передастся на руль.
Винтовой редуктор
Особенностью этого механизма является соединение с помощью шариков винта и гайки. За счет чего наблюдается меньшее трение и износ элементов. Механизм состоит из следующих элементов:
Винтовой рулевой механизм применяется в автобусах, тяжелых грузовых автомобилях и в некоторых легковых автомобилях представительского класса.
Регулировка устройства
Регулировка рулевого механизма применяется для компенсации зазоров в механизмах «червяк-ролик» и «шестерня-рейка». В процессе эксплуатации в данных механизмах может появиться люфт, который может привести к быстрому износу элементов. Регулировать рулевой механизм необходимо только в соответствии с рекомендациями производителя и на специализированных СТО. Избыточное “зажатие” механизма может привести к его заклиниванию при повороте руля в крайние положения, что чревато потерей управления автомобилем с соответствующими последствиями.
Устройство и виды рулевого управления автомобиля
Рулевое управление – одна из основных систем автомобиля, которая представляет собой совокупность узлов и механизмов, предназначенных для синхронизации положения рулевого колеса (руля) и угла поворота управляемых колес (в большинстве моделей автомобилей это передние колеса). Основное назначение рулевого управления для любых транспортных средств – это обеспечение поворота и поддержание заданного водителем направления движения.
Устройство системы рулевого управления
Конструктивно система рулевого управления состоит из следующих элементов:
Стоит также отметить, что подвеска и рулевое управление автомобиля имеют тесную взаимосвязь. Жесткость и высота первой определяют степень отклика автомобиля на вращение рулевого колеса.
Виды рулевого управления
В зависимости от типа редуктора системы, рулевой механизм (система рулевого управления) может быть следующих видов:
В зависимости от вида усилителя, который предусматривает устройство рулевого управления, различают системы:
Рулевое управление современного автомобиля может быть дополнено следующими системами:
Требования к рулевому управлению автомобиля
Согласно стандарту, к рулевому управлению применяются следующие основные требования:
Существует еще один стандартный параметр, определяющий нормальное функционирование рулевого управления – это суммарный люфт. Данный параметр представляет собой величину угла поворота руля до начала поворота управляемых колес.
Значение допустимого суммарного люфта в рулевом управлении должно быть в пределах:
Особенности правостороннего и левостороннего руля
В современных автомобилях может быть предусмотрено правостороннее или левостороннее рулевое управление, что зависит от вида транспортного средства и законодательства отдельных стран. В зависимости от этого руль может располагаться справа (при левостороннем движении) или слева (при правостороннем).
В большинстве стран левостороннее рулевое управление (или правостороннее движение). Основное отличие механизмов не только в позиции руля, но и в рулевом редукторе, который адаптирован под различные стороны подключения. С другой стороны, переоборудование правостороннего руля на левостороннее рулевое управление все же возможно.
В некоторых видах спецтехники, например, в тракторах, предусматривается гидрообъемное рулевое управление, которое обеспечивает независимость положения руля от компоновки других элементов. В этой системе отсутствует механическая связь привода и рулевого колеса. Для выполнения поворота колес гидрообъемное рулевое управление предусматривает силовой цилиндр, которым управляет насос-дозатор.
Основные достоинства, которые имеет гидрообъемное рулевое управление для транспортных средств в сравнении с классическим рулевым механизмом с гидравлическим усилителем: необходимость приложения меньших усилий для выполнения поворота, отсутствие люфта, а также возможность произвольного расположения узлов системы.
Таким образом, ГОРУ может обеспечивать и правостороннее, и левостороннее рулевое управление. Это позволяет его устанавливать в транспортных средствах с особыми режимами эксплуатации (дорожно-строительные машины, уборщики).
Особенности рулевого управления грузовых автомобилей
Рулевое управление это совокупность механизмов, обеспечивающих изменение направления движения автомобиля, и состоит из рулевого механизма, рулевого привода и, как правило, на современных автомобилях имеет усилитель (рисунок 5.1).
Рулевое управление на автомобиле должно обеспечивать легкость и удобство управления; минимальное боковое скольжение колёс при повороте; небольшое усилие на рулевом колесе; предотвращение передачи толчков от удара управляемых колёс о неровность дороги на рулевое колесо; стабилизацию прямолинейного движения автомобиля.
Рисунок 5.1 – Рулевое управление грузового автомобиля
1 – поперечная тяга; 2 – левый нижний рычаг поворотной цапфы; 3 – поворотная цапфа; 4 – верхний рычаг поворотной цапфы; 5 – продольная тяга; 6 – сошка; 7 – рулевой механизм; 8 – гидроусилитель;9 – вал рулевого колеса; 10 – рулевое колесо; 11 – правый нижний рычаг поворотной цапфы
Рулевой механизм служит для передачи усилия, приложенного к рулевому колесу водителем, и для увеличения этого усилия. Он преобразует вращение рулевого колеса в поступательное перемещение тяг привода, вызывающих поворот управляемых колёс.
Рулевые механизмы, устанавливаемые на изучаемых автомобилях, подразделяются на червячные, винтовые и комбинированные. В червячном рулевом механизме усилие передается от червяка, закреплённого на рулевом валу, к червячному сектору (ролику), установленному на одном валу с сошкой. В винтовом рулевом механизме вращение винта преобразуется в прямолинейное движение гайки. Комбинированные рулевые механизмы: винт-гайка, рейка-сектор. Вращение винта преобразуется в прямолинейное движение гайки, на которой нарезана рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором, а сектор установлен на общем валу с сошкой.
Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма на управляемые колёса автомобиля. В него входят сошка, продольная тяга, верхний и нижние рычаги поворотных цапф и поперечная тяга. Передняя ось, поперечная тяга и нижние рычаги поворотной цапфы образуют рулевую трапецию.
Гидроусилители, устанавливаемые на изучаемых автомобилях, могут быть двух типов. Широкое распространение получили гидроусилители выполненные, в одном корпусе с рулевым механизмом, их можно назвать совмещенными или встроенными и гидроусилители выполненные отдельно от рулевого механизма, т.е. раздельные.
Особенности рулевого привода легковых и грузовых автомобилей
вращается вместе с пальцем. Втулки входят в кронштейн с зазором, что позволяет переднему концу маятникового рычага упруго перемещаться до
Рулевой привод грузовых автомобилей. Конструктивно он несколько отличается от рулевого привода легковых автомобилей, у которых отсутствует продольная рулевая тяга. У грузовых автомобилей она имеется (рис.18, в).
Усилие с вала сошки у грузовых автомобилей передается на сошку, на продольную рулевую тягу, рычаг продольной рулевой тяги, поворотный кулак, левый рычаг поперечной рулевой тяги, правый рычаг поперечной рулевой тяги и на правый поворотный кулак.
Рулевые рычаги соединяются с тягами шарнирно. Шаровые сочленения имеют различную конструкцию и тщательно защищены от попадания грязи; смазка подается в них через масленки. В некоторых моделях автомобилей в сочленениях тяг применяются пластмассовые вкладыши, не требующие смазки.
Шарнирное соединение продольной рулевой тяги (рис.18, а) имеет вкладыши 1 и 3, охватывающие шаровой палец 2. Пружина 4 смягчает удары от колес и устраняет зазоры при износе сочленения. Для ограничения сжатия пружины (во избежание ее поломки) устанавливаются ограничительные упоры 5. Зазор в сочленениях устраняют резьбовой проб кой 6. В поперечных тягах (рис.18, б, в) применяются эксцентриковые вкладыши (наконечники) 9, прижимаемые к шаровому пальцу пружиной, установленной снизу. При таком устройстве пружины не нагружаются силами, действующими на поперечную рулевую тягу, а устранение зазора при износе сочленений происходит автоматически. Концы поперечной тяги и наконечники 7 имеют правую и левую резьбу для регулировки длины тяги. После регулировки наконечники затягивают стяжными болтами 8.
1. Каково назначение рулевого управления?
2. Что такое центр поворота автомобиля и где он находится?
3. Каково назначение рулевой трапеции? Из каких деталей она состоит при
зависимой и независимой подвеске передних колес?
4. Каково назначение рулевого механизма? Перечислите типы рулевых
механизмов изучаемых автомобилей, их устройство и принцип действия.
5. Что называется передаточным числом рулевого механизма?
6. Каково назначение рулевого привода? Из каких деталей он состоит при
зависимой подвеске передних колес? Объясните их устройство и
7. Что такое люфт рулевого колеса и чем он вызван?
8. Объясните устройство и принцип действия рулевого управления
9. Объясните устройство и принцип действия гидравлического усилителя
рулевого привода автомобиля ЗИЛ-431410.
10. Какие конструктивные и технологические мероприятия обеспечивают
повышение надежности, долговечности и упрощение обслуживания рулевого
11. Из каких деталей состоит рулевой привод при независимой подвеске колес?
Рулевое управление грузового автомобиля
Рулевое управление – это совокупность устройств, обеспечивающих поворот управляемых колес автомобиля при воздействии водителя на управляемое колесо. Оно состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Для облегчения поворота управляемых колес в рулевой механизм или привод может встраиваться усилитель. Рулевой механизм предназначен для передачи усилия от водителя к рулевому приводу и для увеличения крутящего момента, приложенного к рулевому колесу. Он состоит из рулевого колеса, вала и редуктора. Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам автомобиля и для обеспечения необходимого соотношения между углами их поворота.
На автомобилях обычно применяется механический рулевой привод, состоящий из системы рычагов и тяг с шарнирами: сошки, продольной тяги, рычага поворотной цапфы, поперечной тяги и поперечных рычагов.
Водитель изменяет направление движения автомобиля, поворачивая колеса, которые принято называть управляемыми. Управляемыми могут быть передние и задние колеса, или те и другие вместе. Основным недостатком автомобиля с задними управляемыми колесами по сравнению с автомобилем, имеющим передние управляемые колеса, при прочих равных условиях поворота является то, что отъехать от борта тротуара или стены он может только задним ходом или при очень большом радиусе поворота; кроме того, передняя часть автомобиля при повороте медленнее отклоняется от первоначального направления, чем в случае передних управляемых колес. Если все колеса управляемые, то радиус поворота получается минимальным, что особенно важно при ограниченных углах поворота колес. Однако автомобилю со всеми управляемыми колесами свойственны недостатки автомобиля с задними управляемыми колесами, но в несколько меньшей степени, поскольку управляемыми являются также и передние колеса.
Одним из важнейших элементов устойчивости автомобиля является его управляемость, т. е. качество, обеспечивающее движение в направлении, заданном водителем. Управляемые колеса, повернутые из нейтрального положения, соответствующего прямолинейному движению автомобиля на угол Θ будут катиться в плоскости своего вращения, а не скользить вбок или буксовать пока боковая реакция на каждом из них не будет меньше соответствующего значения.
Водитель как легкового, так и грузового автомобиля должен выбрать угол поворота рулевого колеса так, чтобы отклонения автомобиля от заданного направления движения было или оставалось минимальным. Однако между выполняемым при этом поворотом рулевого колеса и требуемым изменением направления движения однозначная функциональная взаимосвязь отсутствует, так как цепочка «поворот рулевого колеса – изменение угла поворота управляемых колес – формирование боковых сил – изменение направления движения» нелинейно вследствие ограниченной жесткости элементов рулевого управления. Поэтому во время езды взаимосвязь между углом поворота рулевого колеса и вызванным им изменением направления движения постоянно изменяется. В результате водитель должен перерабатывать большой объем информации, которая выходит за рамки что визуальной. Сюда следует также отнести, например, вынужденный наклон водителя под воздействием поперечного ускорения и стабилизирующий момент на рулевом колесе, ощущаемый водителем.
Задачей рулевого управления является более однозначное преобразование угла поворота рулевого колеса в угол поворота колес и передача водителю через рулевое колесо информации о состоянии движения автомобиля.
Конструкция рулевого управления должна обеспечивать:
1) Легкость управления, уценивая усилием на рулевом колесе. Для легковых автомобилей без усилителя при движении это усилие составляет 50…10 Н, а с усилителем – 10…20 Н. Для грузовых автомобилей усилие на рулевом колесе регламентируется соответствующими стандартами и при переходе от прямолинейного движения к движению по окружности радиусом 12 м при скорости 10км/ч на горизонтальном участке с сухим твердым покрытием не должно превышать: 250 Н – для рулевого управления без усилителя на пути не более 17 м; 120 Н – для рулевого управления с усилителем на пути не более 11 м; 500 Н – в случае прекращения действия усилителя на пути не более 17 м;
2) качение управляемых колес с минимальным боковым уводом и скольжением при повороте автомобиля. Несоблюдение этого требования приводит к ускоренному изнашиванию шин и снижению устойчивости автомобиля при движении;
3) стабилизацию повернутых управляемых колес, обеспечивающую их возвращение в положение, соответствующее прямолинейному движению, при отпущенном рулевом колесе;
4) предотвращение передачи ударов на рулевое колесо при наезде управляемых колес на препятствия;
5) минимальные зазоры в соединениях. Оцениваются углом свободного поворота рулевого колеса автомобиля, стоящего на сухой, твердой и ровной поверхности в положении, соответствующем прямолинейному движению. По ГОСТ 21398—75 этот зазор не должен превышать 150 при наличии усилителя и 50 – без усилителя рулевого управления;
6) отсутствие автоколебаний управляемых колес при работе автомобиля при любых условиях и на любых режимах движения.
Это важно:
Движение в сложных погодных условиях
Если вам надо срочно ехать, а на улице сильный дождь, ночь или ослепительно яркое солнце, то, скорее всего, это вас не остановит. Но если уж вы решились на поездку в таких условиях, только одного осознания трудностей предстоящей поездки недостаточно.