Рулевой привод | Рулевое управление
Рулевой привод ⭐ — это устройство предназначенное для передачи от рулевого механизма усилия, необходимого для поворота управляемых колес обоих бортов автомобиля.
Рулевой привод обеспечивает поворот колес на разные углы и тем самым — их качение без проскальзывания по концентрическим окружностям с общим центром, являющимся центром поворота автомобиля.
Движение автомобиля не сопровождается боковым скольжением его колес, если траектории качения всех колес имеют единый центр поворота.
Рулевой привод автомобиля состоит из рулевых рычагов и рулевых тяг, образующих рулевую трапецию, которая и обеспечивает одновременный поворот управляемых колес на неодинаковые углы.
Правильное соотношение углов поворота управляемых колес устанавливается при повороте автомобиля за счет разных длин рычагов, входящих в рулевую трапецию.
Различают цельную (единую) трапецию, применяемую при наличии зависимой подвески управляемых колес, и расчлененную, используемую в сочетании независимой подвеской. В первом случае левое и правое управляемые колеса 3 связаны жесткой балкой 7 управляемого моста. Сошка 11 шарнирно соединена с продольной тягой 10, жестко связанной с левым поворотным кулаком, рычаг 9 которого, в свою очередь, шарнирно соединен с поперечной тягой 8. Во втором случае сошка 5 шарнирно связана с левым концом средней поперечной тяги б. Правый конец тяги также шарнирно соединен с маятниковым рычагом 7, имеющим опору на раме (кузове) автомобиля и в точности имитирующим перемещение сошки в процессе поворота. Тяга 6 шарнирно связана с боковыми тягами 4, соединенными посредством поворотных рычагов 1 трапеции с поворотными кулаками, на оси которых установлены управляемые колеса.
Рис. Рулевой привод с цельной трапецией:
1 — рулевая колонка; 2 — рулевой вал; 3 — управляемые колеса; 4,9 — рычаги левого поворотного кулака; 5 — правый поворотный кулак; 6 — рычаг правого поворотного кулака; 7 — балка управляемого моста; 8 — поперечная рулевая тяга; 10 — продольная тяга; 11 — сошка; 12 — червячный механизм; 13 — рулевое колесо; стрелками показано направление движения элементов рулевого управления
Рис. Расчлененная трапеция:
1 — поворотные рычага; 2 — наконечник; 3 — регулировочные втулки; 4 — боковые тяги; 5 — сошка; 6 — средняя поперечная тяга; 7 — маятниковый рычаг; 8 — стяжные болты; 9 — хомутик втулки; 10 — шаровой палец; 11 — вкладыш; 12 — пресс-масленка; 13 — заглушка; 14 — пружина; 15 — опорная пята; 16 — уплотнитель
В процессе эксплуатации автомобиля на детали рулевой трапеции (сошка, тяги) действуют значительные нагрузки, вызывающие износ этих деталей. Поэтому шарнирные соединения деталей трапеции обычно выполняют шаровыми и саморегулирующимися. Саморегулирование заключается в автоматическом устранении зазоров, возникающих по мере изнашивания деталей. Излишние зазоры в приводе вызывают увеличение свободного хода рулевого колеса.
Шаровой наконечник сошки зажат между двумя полусферическими вкладышами и регулировочной пробкой для устранения зазора в соединении по мере изнашивания деталей.
Шаровые пальцы защищены от попадания грязи специальным резиновым уплотнителем 16. Поверхность вкладыша (сухарей) 11 прижимается к шаровой поверхности пальца пружиной 14. При сборке шарнира поджатие пружины к опорной пяте 15 обеспечивается установкой заглушки 13. В некоторых случаях применяют винтовые пробки, которые после регулирования зазоров в шарнире шплинтуются в наконечнике. Трущиеся поверхности шарниров обычно смазываются консистентной смазкой с помощью специальных пресс-масленок 12.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Рулевые приводы и передачи на морских судах
Рулевые приводы. Для передачи усилия рулевого двигателя баллеру или обеспечения поворота руля вручную применяются рулевые приводы, типы и конструкции которых определяются в основном размерами судна и расположением рулевого двигателя.
Секторный рулевой привод со штуртросом (рис. 62) встречается только на небольших судах.Перекладка руля осуществляется вручную штурвалом или рулевым двигателем при помощи штуртросовой передачи и сектора. На барабан 1 штурвала или двигателя намотано несколько шлагов короткозвенной цепи 2.
Ее концы, проведенные через направляющие блоки — роульсы 3, присоединены к стальным штангам 4, проложенным по палубе на роликах или деревянных вкладышах. Концы штанг присоединены к корпусам жестких стальных пружин — амортизаторов 5. На головке баллера 10 жестко закреплена ступица сектора 9, имеющего на ободе два желоба для штуртросной цепи.
Цепи 6 и 11 одними концами присоединены к шайбам, сжимающим пружины, а другими — проведены через направляющие роульсы по желобам сектора и присоединены соответственно к талрепам 8, закрепленным на ступице. Талрепы служат для обтягивания штуртроса.
Перекладка руля на угол более 35° ограничивается приваренными к палубе кницами 7. В местах прохода по грузовой палубе штуртрос защищен металлическим кожухом. При повороте барабана штурвалом или рулевым двигателем одна ветвь штуртроса ослабляется, а другая выбивается, сектор разворачивается и поворачивает баллер.
Секторный привод со штуртросом имеет существенные недостатки: сложная и громоздкая проводка штуртроса, быстрый износ цепи и других трущихся частей, неудобство ухода за ним при перевозке палубного груза и др.
рис. 63 Секторно-румпельный привод
Поэтому более широкое применение получили секторно- румпельные приводы (рис. 63) с рулевым двигателем, установленным вблизи от сектора руля. Сектор, свободно насаженный на баллер, имеет зубчатый обод 1, входящий в зацепление с зубчатой шестерней 2 рулевого двигателя. Через буферные пружины — амортизаторы 3 сектор связан с румпелем 4, жестко насаженным на головку баллера.
Такой привод в комплексе с электродвигателем представляет собой электрогидравлическую рулевую машину. На судах обычно устанавливаются плунжерные двух- или четырехцилиндровые электрогидравлические машины.
рис. 64 Схема двухцилиндровой рулевой машины
Схема устройства двухцилиндровой рулевой машины довольно проста (рис. 64). На головку баллера руля 1 жестко насажен румпель 2, на котором установлен ползун 3, имеющий с боков сферические углубления. В них входят и свободно упираются штоки 4 от плунжеров 5 двух гидроцилиндров 6. Цилиндры соединены трубопроводами 7 с насосом 9, который приводится в действие электромотором 10 Вся система заполняется маслом.
При работе электромотора насос отсасывает масло из одного цилиндра и нагнетает в другой, в результате чего плунжер цилиндра, находящегося под давлением, своим штоком давит на ползун и через него поворачивает румпель и баллер руля. Оба цилиндра соединяются между собой дополнительным трубопроводом с перепускным клапаном 8, который является амортизатором.
Для удержания пера руля в фиксированном положении на случай ремонта или перехода с одного привода на другой рулевое устройство имеет стопоры. В гидравлических приводах стопорение руля обеспечивается перекрытием масляных трубопроводов при помощи специальных клапанов.
Ручные рулевые приводы (гидравлические, секторные с валиковой передачей и винтовые) применяются как, запасные или аварийные. Широкое применение на судах получил ручной поперечно-румпельный с винтовым механизмом перекладки руля привод Дэвиса.
рис. 65 Винтовой рулевой привод Дэвиса
Привод Дэвиса (рис. 65) устанавливается в румпельном отделении в непосредственной близости от румпеля. Винтовой шпиндель 4, приводимый во вращение штурвалом 6, имеет на одной половине винта правую нарезку, на другой левую. На шпиндель навинчены два ползуна 5 и 7, имеющих в приливах отверстия, через которые проходят гладкие направляющие стержни 3 и 8, укрепленные в станине. Стержни обеспечивают перемещение ползунов вдоль шпинделя без перекосов.
Стальными тягами 2 и 9 ползуны соединены с поперечным румпелем 1, жестко насаженным на головку баллера. При вращении штурвала ползуны перемещаются по шпинделю в разные стороны и через тяги поворачивают румпель. Винтовой привод повышает усилие, передаваемое от штурвала на баллер, в 25 — 30 раз.
Рулевые передачи. Существуют механические1 (валиковые, штуртросовые, стержневые и др.), гидравлические и электрические рулевые передачи.
Гидравлическая передача применяется для управления пусковым устройством электрогидравлического рулевого привода. Она представляет собой систему из поршневого насоса, приемника гидравлической передачи — цилиндра и тонких медных трубок, соединяющих между собой соответствующие полости цилиндров насоса, и приемника.
Поршень насоса получает движение от штурвала, с которым он связан непосредственно, а поршень цилиндра приемника связан через тяги с пусковым устройством гидравлического рулевого привода. Вся система цилиндров и трубопроводов заполнена незамерзающей смесью воды с глицерином или минеральным маслом.
Поворот штурвала приводит в движение поршень насоса, который сжимает рабочую жидкость в одной из полостей, в результате чего поршень приемника перемещается и через тяги вводит в действие электрогидравлический рулевой привод.
Электрическая передача, как наиболее совершенная, получила широкое применение в судовых рулевых устройствах. Она предназначена для дистанционного управления рулевым электродвигателем. В зависимости от устройства последнего на судах применяются различные схемы электрической передачи. Подробное описание схем и инструкция по обслуживанию передачи приводится в технической документации рулевого устройства.
sea-library.ru
Виды рулевых приводов
Основной и запасный рулевые приводы должно иметь каждое судно. В качестве основного применяют секторный привод со штуртросовой проводкой, румпельно-секторный привод с валиковой передачей и привод непосредственно от рулевой машины.
Секторный привод со штуртросовой проводкой (рис. 46, а) используют как основной рулевой привод на небольших судах и как запасной на крупных судах. Штуртрос выполнен из калиброванной цепи, его пропускают через звездочку рулевой машины и по бортам подводят в кормовую часть судна к сектору. Цепь штуртроса, кроме участка, пропускаемого через звездочку, может быть заменена стальным канатом.
Для обеспечения постоянного натяжения штуртроса в его ветви монтируют талрепы. Направление движения штуртроса изменяют поворотными, направляющими и поддерживающими блоками. Для смягчения рывков при ударе волн о перо руля устанавливают пружинные амортизаторы.
При вращении штурвала рулевой машины штуртрос перепускается с одного борта на другой и осуществляет поворот сектора. С этой целью ветвь штуртроса правого борта крепят к сектору со стороны левого борта и наоборот.
| Рисунок 46 – Рулевые приводы 1 – штурвал; 2 – редуктор ручной рулевой машины; 3 – звездочка; 4 – цепной штуртрос; 5 – поворотный блок; 6 – поддерживающий ролик; 7 –талреп; 8 – пружинный амортизатор; 9 – сектор; 10 – редуктор; 11 – карданный шарнир; 12 – коническая зубчатая передача; 13 – румпель-тали. |
Румпельно-секторный привод с валиковой передачей (рис. 46, б) компактен, безопасен и бесшумен в работе; его применяют как в качестве основного, так и запасного приводов. Ведущий вал рулевой машины приводит во вращение всю систему валиков, соединенных между собой коническими зубчатыми шестернями. Концевой валик передает вращение через червячный редуктор зубчатой рейке сектора. Движение сектора через буферные пружины, служащие амортизаторами, передается на румпель, который вращает баллер. Во избежание заклинивания на изгибах валики привода соединяют между собой карданными шарнирами. Для безопасности валиковый привод закрывают съемными кожухами.
Привод непосредственно от рулевой машины (рис. 47) отличается большой надежностью и находит широкое применение на речном флоте в качестве основного рулевого привода. При этом рулевую машину устанавливают в румпельном отделении и соединяют непосредственно с сектором.
| 1 – перо руля; 2 – нижний опорный подшипник; 3 – баллер; 4 – верхний опорно-упорный подшипник; 5 – румпель; 6 – зубчатый сектор; 7 – валиковый ручной привод; 8 – пружинные амортизаторы; 9 – редуктор рулевой машины; 10 – электродвигатель. | |
| Рисунок 47 – Рулевое устройство |
На судах смешанного река – море плавания в качестве запасного рулевого привода дополнительно устанавливают румпель-тали (рис. 46, в).
Электрический привод допускает раздельное управление поворотными насадками в целях улучшения маневренных качеств судна. При этом устанавливают две рулевые машины (рис. 48), электродвигатели которых соединены валом с разобщительной электромагнитной муфтой 6. Муфта позволяет управлять каждой из насадок 1 независимо одна от другой. Передача вращения от каждого из электродвигателей 7 через дифференциал Федорицкого 4 зубчатому сектору 3, баллеру 2 насадки выполнена по описанной схеме. Вместо запасного ручного привода в данном случае используется также электрический от вспомогательных электродвигателей 5. При установке рукояток на пульте управления в положение совместной работы рулевых машин электромагнитная муфта автоматически включается и насадки поворачиваются синхронно. Такой привод к поворотным насадкам позволяет им обеспечивать управляемость судна как при движении с большой скоростью, так и при маневрировании.
| Рисунок 48 – Электрический привод раздельно-управляемых насадок |
Органы управления рулевой машиной размещают в рулевой рубке судна. При ручном приводе это штурвал с ободом, а при электрическом и электрогидравлическом – кнопки или рукоятки.
Основной привод должен обеспечивать при полной скорости переднего хода перекладку рулей на угол от 35° одного борта до 35° другого борта у водоизмещающих судов не более чем за 30сек, а у скоростных судов – за 15сек. Рулевые приводы имеют обычно ограничители поворота пера руля на борт до 35°. Такой угол перекладки является наивыгоднейшим с точки зрения момента, осуществляющего поворот судна.
Конструкция рулевых приводов должна обеспечивать переход с основного на запасной привод по возможности немедленно, но не более чем за 10сек.
3-net.ru
Механизмы рулевого устройства, рулевые приводы, рулевые машины
Назначение и требования к рулевым устройствам
Рулевое устройство предназначено для изменения поворота судна и удержания его на курсе путем поворота руля на определенный угол или удержания его в диаметральной плоскости судна.
В состав рулевого устройства входят четыре основных узла:
- руль — для восприятия давления воды и поворота судна;
- рулевой привод — для связи с рулевой машиной и передачи вращающего момента на баллер;
- рулевая машина (двигатель)—для обеспечения работы рулевого привода;
- телединамическая передача (телемотор) —для связи рулевой машины с постами управления судном.
Все суда морского флота оборудуются основной механической и запасной ручной или механической рулевой машиной. По требованию Регистра мощность основной рулевой машины и привода должна быть достаточной для перекладки руля с, борта на борт (2X35°) за время не более 30 сек на полном переднем ходу судна. Ручной привод должен перекладывать руль за время не более 100 сек при этих же условиях. Мощность запасного механического привода должна быть достаточной для перекладки руля с 20° одного до 20° другого борта за время не более 60 сек при скорости переднего хода, равной половине полной, но не менее 6 узлов. Переход с основного привода на запасной не должен занимать более двух минут.
Рулевое устройство должно быть экономичным, надежным и безопасным в работе независимо от навигационных условий, в которые может попасть судно. На судне должно быть предусмотрено не менее двух разных постов управления рулевых устройств.
Рули
По конструктивному исполнению рули подразделяются на простые, полубалансирные, балансирные, обтекаемые и т. д., а по принципу действия — на пассивные и активные.
Пассивным называется руль, который воспринимает и передает только силу давления воды на перо. Активный руль, помимо этой силы, передает еще и силу упора собственного движителя, размещаемого в грушевидной насадке пера руля. Привод движителя монтируется совместно с ним или выносится в судовое помещение.
Активный руль повышает маневренность судна, позволяя перекладывать руль до 70—90° на борт, и может давать приращение скорости судна на 1,5 узла, имея мощность привода движителя от 8 до 11% от мощности главных двигателей.
Схема активного руля приведена на рис. 67. Гребной винт руля соединен с валом электродвигателя эластично. Питание к электродвигателю подводится по кабелю, проходящему через гельмпортовую трубу вдоль баллера. Двигатель охлаждается водой и внутренние поверхности его покрыты антикоррозионным лаком, являющимся одновременно и электроизоляцией. Управляется активный руль непосредственно с мостика.
Рулевые приводы
По конструктивному исполнению и принципу действия рулевые приводы подразделяются на:
- румпельные и секторные со штуртросной передачей;
- винтовые механические;
- ледокольного типа;
- секторные с зубчатой передачей;
- гидравлические;
Первый тип привода применяется при значительном удалении рулевой машины от руля и в настоящее время встречается лишь на малых судах.
Винтовые механические приводы применяются исключительно редко, да и то в качестве запасных.
Ледокольный привод представляет собой мощный румпель с расположенной на нем паровой рулевой машиной.
Этот привод применялся на паровых ледоколах старой постройки.
Некоторое распространение имеет секторный зубчатый привод на судах.
Одна из конструкций привода показана на рис. 68. Сектор насажен на баллер свобод¬но и находится в зацеплении с зубчатой шестерней, приводимой во вращение от вала рулевой машины. Посредством амортизационных пружин сектор соединяется с румпелем, плотно насаженным на баллер на шпонке.
Амортизационные пружины предназначены для передачи движения на румпель и для гашения динамических нагрузок руля, могущих привести к поломкам зубьев сектора и шестерни.
Современные недавно построенные и вновь строящиеся суда оборудуются в подавляющем большинстве гидравлическими рулевыми приводами, которые подразделяются на плунжерные (скальчатые), винтовые, плунжерные секторно-кольцевые и лопастные.
Плунжерные (скальчатые) приводы изготовляются двух- и четырех-скальчатыми. Двух- скальчатый рулевой гидропривод приведен на рис. 69. Цилиндровые скалки соединены между собой скользящей муфтой или подшипником румпеля.
Румпель скользит в подшипнике и одновременно, испытывая давление со стороны скалок, поворачивается. Направление движения скалок зависит от направления подачи рабочего масла в цилиндры привода. Цилиндры соединяются между собой трубопроводами с перепускными клапанами, которые срабатывают при резком возрастании нагрузки в одном из цилиндров.
Винтовой гидравлический привод приведен на рис. 70, а. Корпус и цилиндр привода жестко закреплены на фундаменте. К корпусу крепится верхняя крышка, изготовленная заодно с резьбовой втулкой, внутри которой проходит свободно баллер.
На баллере в нижней части сидит неподвижно на шпонке стакан с внешними шлицами. Шлицами соединяется со стаканом кольцевой поршень, имеющий также резьбовое зацепление с верхней крышкой привода. Соответствующие места уплотнены внутри привода кольцами из маслостойкой резины.
При подаче рабочего масла в верхнюю полость 8 поршень будет опускаться вниз и одновременно поворачиваться в резьбе крышки. Вращение передается баллеру и руль поворачивается. Из нижней полости масло отводится к насосу. Для обратного поворота руля рабочее масло подается в нижнюю полость и отводится из верхней полости привода. Поршень будет двигаться вверх, а руль — поворачиваться в противоположном направлении.
На квадратную головку баллера может надеваться румпель запасного привода. Конструкция винтового гидравлического привода компактна, но сложна, и сам привод имеет сравнительно низкий механический к.п.д.
Плунжерный секторно-кольцевой гидравлический рулевой привод показан на рис. 70, б. Этот привод получил некоторое распространение на современных морских судах иностранного флота.
Кольцевой цилиндр привода разделен перемычкой на две рабочие полости, в которых помещены пустотелые плунжеры, перемещающиеся по кольцевым рабочим полостям цилиндра. Разделительная перемычка имеет два отверстия, через которые производится подвод и отвод рабочего масла из полостей цилиндра. Рабочее масло давит на торец плунжера и заставляет его перемещаться. Торец плунжера оборудован уплотнением из маслостойкой резины для предотвращения протечек масла из полости цилиндра наружу.
Румпель насажен на баллере на штоке и входит своим приводным концом в специальную втулочную перемычку плунжеров. Секторно-кольцевой привод прост по устройству, но имеет серьезный эксплуатационный недостаток — трудность обеспечения внутреннего уплотнения.
Очень большое распространение в настоящее время получил лопастной гидравлический рулевой привод. Основными узлами его являются цилиндр с крышкой и ротор. Ротор представляет собой ступицу с закрепленными на ней или изготовленными совместно рабочими лопастями и насаживается на конический конец баллера или промежуточный вал на шпонке. Встречаются цельнолитые конструкции ротора, присоединяемого к баллеру фланцевым соединением. Изготовляются лопастные рулевые приводы и в нашей стране и за рубежом.
Рулевые машины
В некоторых литературных источниках и в производственной практике понятие о рулевой машине, часто отождествляют с понятием всего рулевого устройства или рулевого привода. Это неправильно, так как рулевая машина — лишь составная часть рулевого устройства.
На судах морского флота применяются паровые, электрические, гидравлические и ручные рулевые машины. Ручная машина и ручной привод играют только вспомогательную роль. Мощность рулевых машин составляет от 0,60 до 0,65% от мощности главного двигателя в 3000 л. с. и 0,18—0,19% при мощности главного двигателя 60 000 л. с.
Замена парусного флота паровым привела к быстрому росту скорости и водоизмещения судов. Условия ручного штурвального управления рулем затруднились и возникла необходимость применения механических рулевых машин. Основной энергией на паровых судах была энергия пара и поэтому прежде всего стали применяться паровые рулевые машины.
Рулевое устройство судна оборудуется одной паровой маши¬ной. Машина двухцилиндровая в вертикальном или горизонтальном исполнении. Через цилиндрическую зубчатую или червячную передачу рулевая машина передает мощность зубчатому сектору или грузовому барабану при штуртросном рулевом приводе.
Рулевая машина должна сразу же пускаться из любого положения, и реверс должен осуществляться без задержки. Поэтому машина работает без расширения пара и мотыли расположены под углом 90° друг к другу. Паровые золотники машины не имеют перекрышей, каждый цилиндр снабжен своим золотником и устанавливается третий пусковой золотник. Схема парораспределения рулевой паровой машины приведена на рис. 71. На двух частях рисунка пусковой золотник показан в своих крайних положениях. Движение пара и поршней машины показано стрелками. При среднем положении пускового золотника доступ пара к цилиндрам прекращается и машина останавливается. Скорость вращения вала рулевой машины и перекладки руля при работе рулевого устройства зависит от величины открытия паровых окон пусковым золотником, т. е. от количества подаваемого в цилиндры пара.
Цилиндровые золотники приводятся в движение от вала рулевой машины, а пусковой золотник — с мостика. Пусковой золотник связан с валом рулевой машины сервомотором, т. е. устройством для согласования действий штурвала и рулевой машины, которое служит для возврата пускового золотника в среднее положение после прекращения воздействий с мостика или другого поста управления.
Паровые рулевые машины оборудуются клапанами экономии, устанавливаемыми между пусковым золотником и стопорным паровым клапаном. Назначение клапана экономии — прекратить доступ пара к пусковому золотнику несколько раньше, чем он придет в среднее положение. В среднее положение золотник возвращается сервомотором, но не сразу, а в течение некоторого времени. Доступ пара в цилиндры машины постепенно прекращается и вращение ее замедляется. Наконец, наступает такой момент, когда паровая машина не может преодолеть силы сопротивления в рулевом устройстве из-за малого количества поступающего в нее пара и останавливается раньше, чем пусковой золотник станет в среднее положение. Паровые окна не будут закрыты полностью и через них свежий пар будет постоянно перетекать в магистраль отработавшего пара. Для предотвращения этих бесполезных утечек свежего пара устанавливается клапан экономии. Клапан может приводиться в действие автоматически от давления пара или механически от общего привода с пусковым золотником.
Электрическая рулевая машина представляет собой обычный электродвигатель постоянного или переменного тока, на валу которого закрепляется червяк, работающий в паре с червячным колесом. На одном валу с червячным колесом укрепляется прямозубая шестерня, входящая в зацепление с зубчатым сектором рулевого привода.
Во многих случаях рулевое устройство оборудуется двумя электродвигателями: рабочим и резервным. Установка их выполняется с учетом возможности осевого перемещения и вывода из зацепления с червячным колесом при переходе с одного электродвигателя на другой или на запасной привод. Для предотвращения чрезмерного поворота зубчатого сектора устанавливаются конечные выключатели, прерывающие питание электродвигателя током.
Электрогидравлическая рулевая машина представляет собой электроприводной насос, перемещающий рабочее масло в системе гидропривода. Применяются ротационные насосы (поршневые, винтовые, пластинчатые) и шестеренные с переменной и постоянной производительностью. Устанавливаются также две рулевые машины—рабочая и резервная.
Ротационный радиально-поршневой насос рулевой машины приведен на рис. 72.
Насос состоит из корпуса, регулировочного кольца и ротора. Основу ротора составляет звезда цилиндров, вращающаяся вместе с поршнями. Поршни имеют башмаки, а в некоторых конструкциях ролики, которые скользят по внутренней поверхности регулировочного кольца. Регулировочное кольцо выполняет роль пускового золотника, связано своими цапфами с телемотором и сервомотором и имеет возможность поперечного перемещения. Центральная полость звезды цилиндров разделена на две части неподвижной горизонтальной перегородкой. Каждая часть полости сообщается через отверстия с трубопроводами рулевого привода.
Средний рисунок насоса показывает нахождение регулировочного кольца в нейтральном или среднем положении. При вращении ротора поршни не имеют возвратно-поступательного движения и насос не производит перемещение рабочего масла. Этот момент соответствует удержанию руля в заданном положении.
Крайние рисунки показывают расположение регулировочного кольца в своих крайних положениях, что соответствует максимальной производительности насоса и максимальной скорости перекладки руля. При вращении ротора в направлении, указанном стрелкой, отвод регулировочного кольца вправо обеспечивает всасывание масла в центральную полость насоса через верхнее отверстие, а нагнетание — через нижнее. С отводом кольца влево всасывание будет производиться через нижнее отверстие, а нагнетание — через верхнее. Таким образом изменяется направление движения масла в трубопроводах и направление поворота привода и перекладки руля.
Ротор насоса вращается с постоянным числом оборотов. Напор насоса постоянный, а производительность переменная и зависит от степени отвода регулировочного кольца от среднего положения. Такой насос называется насосом с регулируемой производительностью.
Отечественное рулевое устройство РЭГ-ОВИМУ-7 с лопастным рулевым приводом, разработанное под руководством В. В. Завиша, приведено на рис. 73.
Рулевой привод двухлопастной и состоит из цилиндра и ротора. Ротор цельнолитой и имеет фланец, при помощи которого присоединяется к баллеру. Рулевая машина электрогидравлическая, насос ротационный пластинчатый марки Г-12-14 (ЛЗФ-70) постоянной производительности 73 л/мин при 1000 об/мин и мощности 5,6 квт. Рабочая жидкость — турбинное масло 22. Допускается применение и другого, более вязкого, масла. Давление масла в системе 35 кГ/см2.
На рисунке руль стоит в заданном положении, насос разгружен и работает вхолостую, перемещая масло в направлении, указанном сплошными стрелками через отверстия г, е и б.
Для перекладки руля на правый борт каретка приемника телемотора отводится вправо воздействием на нее давления жидкости, перемещаемой в системе телемотора вращением рулевого штурвала. Золотники распределительного устройства переместятся вправо и отверстия д и в откроются, а отверстие е закроется. Масло будет перемещаться в системе в направлении, указанном пунктирными стрелками, и поступать в цилиндр привода через отверстия г и в. Ротор привода и руль будут поворачиваться против часовой стрелки.
Чтобы удержать руль в нужном положении, рулевой перестает вращать штурвальное колесо и сервомотор возвращает золотники распределительного устройства в среднее положение. Насос начинает работать опять вхолостую.
Для перекладки руля на левый борт рулевой вращает штурвальное колесо в обратном направлении. Каретка телемотора отводится влево и в этом же направлении переместится распределительный золотник (нижний), а разгрузочный золотник опять передвинется вправо. Масло теперь будет идти к приводу через отверстия г и д, а от привода — через в и б. Ротор привода и руль будут поворачиваться по часовой стрелке.
Распределительный и разгрузочный золотники связаны с ротором привода системой рычагов, представляющих собой сервомотор. Ротор всегда оказывает на золотники действие, обратное действию телемотора. Поэтому с прекращением вращения штурвального колеса действие телемотора прекращается и ротор рулевого привода своим движением приведет золотники в среднее положение через систему сервомотора.
Чтобы показания аксиометра совпадали с действительным положением руля, предусмотрен возврат разгрузочного золотника в среднее положение лишь после того, как распределительный золотник станет в среднее положение. Для этого к разгрузочному золотнику придан фиксатор в верхней части. При отводе золотника из среднего положения поршень фиксатора опускается вниз под действием давления пружины и застопоривает разгрузочный золотник. Когда распределительный золотник станет в среднее положение и закроет окна див, перераспределением гидравлического давления на поршень фиксатора последний поднимется вверх и даст возможность пружине разгрузочного золотника вернуть его в среднее положение.
В системе рулевого устройства предусмотрены предохранительный клапан для перепуска масла в случае заклинивания разгрузочного золотника в правом положении и перепускные клапаны для сброса масла из одной полости привода в другую при сильных ударах волн о перо руля.
Сервомоторы и телемоторы
Сервомотор — обязательный элемент каждой рулевой машины. Принцип действия всех сервомоторов одинаков, а конструктивное исполнение разное и зависит от типа рулевой машины и рулевого привода.
Одна из конструкций сервомотора паровой рулевой машины приведена на рис. 74.
Рабочий вал лежит в подшипниках и имеет опорные диски, препятствующие осевому перемещению вала. Рулевой штурвал выполнен совместно со ступицей, имеющей резьбовую нарезку. Ступица навинчена на вал и имеет кольцевой паз, куда входят выступы углового вильчатого рычага. Рычаг связан со штоком пускового золотника.
Для перекладки руля рулевой вращает штурвал, который навинчивается или вывинчивается с вала и перемещается по оси. Перемещение ступицы штурвала приводит к повороту углового рычага, который выводит пусковой золотник из среднего положения, и рулевая машина начинает работать. Через шестеренную передачу вращение вала рулевой машины передается рабочему валу, который оказывает на ступицу штурвального колеса действие, обратное действию рулевого, и будет стремиться вернуть штурвальное колесо и пусковой золотник в среднее положение.
Если скорость вращения штурвального колеса будет равна скорости вращения рабочего вала, пусковой золотник будет находиться в заданном положении и рулевая машина будет работать с постоянной скоростью. Для увеличения скорости вращения рулевой машины и перекладки руля рулевой должен вращать штурвальное колесо с возрастающей скоростью.
После перекладки руля на за¬данный угол рулевой отпускает штурвальное колесо. Рулевая машина еще будет работать некоторый малый промежуток времени, рабочий вал вернет штурвальное колесо и пусковой золотник в среднее положение, и машина остановится.
У гидравлических рулевых машин роль сервомотора выполняют рычажные передачи.
Почти на всех морских судах рулевая машина удалена от поста управления ею и, поэтому применяются специальные телединамические передачи или телемоторы для связи поста управления с пусковым устройством рулевой машины.
Существуют валиковый, стержневой, тросовый, электрический и гидравлический телемоторы. Последние два имеют преимущественное применение.
Гидравлический телемотор приведен на рис. 75. Основу телемотора составляют датчик (рулевая тумба) и приемник. Датчик устанавливается на мостике, а приемник — в румпельном отделении и соединяются между собой трубопроводами. Предварительное заполнение системы телемотора маслом производится при помощи ручного насоса. Воздух при заполнении системы отводится через воздушную пробку крышки цилиндра датчика, а заполнение контролируется по переливу масла в бачок через сливной трубопровод.
Внутри датчика находится зубчатая рейка с закрепленным на ней поршнем. Рейка приводится в движение от рулевого штурвала через зубчатую цилиндрическую передачу. К цилиндру датчика прикреплен резервуар, связанный с рабочей полостью датчика при посредстве двух клапанов. Один клапан служит для перепуска масла из цилиндра датчика в резервуар в случае чрезмерного повышения давления в системе, другой — для перепуска масла из резервуара в цилиндр датчика при значительном понижении давления в системе.
Приемник состоит из двух неподвижных пустотелых скалок и подвижного цилиндра, разделенного перегородкой на две части. К цапфам цилиндра присоединены две тяги, связанные со штоком пускового золотника рулевой машины.
При вращении штурвала против часовой стрелки зубчатая рейка и поршень датчика будут двигаться вверх. Масло будет выдавливаться из верхней полости цилиндра датчика и поступать в нижнюю полость цилиндра приемника. Цилиндр будет двигаться вверх, сжимая пружину и выталкивая масло из верхней полости в нижнюю полость цилиндра датчика. Тяги выведут золотник из среднего положения, и рулевая машина начнет работать.
Если рулевой перестанет вращать штурвал и отпустит его, пружина начнет расширяться и заставит цилиндр приемника опускаться вниз. Ход масла в системе будет обратный, и цилиндр приемника и зубчатая рейка с поршнем датчика будут возвращены в среднее положение. Сервомотор остановит рулевую машину.
Вращением штурвала по часовой стрелке обеспечится перекладка руля на другой борт.
Для управления рулевой машиной широко применяются авторулевые, заменяющие рулевого и повышающие экономичность рулевого устройства за счет более точного управления рулевой машиной и уменьшения расхода энергии. Вдобавок, судно идет более устойчиво, меньше рыскает, что снижает расход топлива главным двигателем и сокращает время перехода судна.
Обслуживание рулевых устройств
При обслуживании рулевых устройств необходимо руководствоваться общими указаниями по обслуживанию палубных механизмов, а также указаниями ССХ и заводов-изготовителей.
Рулевое устройство должно быть в полной готовности к моменту выхода судна в рейс. Приготовление рулевой машины к действию производится по указанию вахтенного помощника капитана.
В процессе приготовления к действию паровой рулевой ма¬шины производится ее внешний осмотр, прогревается паропровод и машина, проверяется действие пускового золотника, серво¬мотора и клапана экономии. Все необходимые части смазы¬ваются. Телемотор заполняется рабочей жидкостью, если необхо¬димо, и проверяется плотность гидравлической системы по удер¬жанию давления масла.
У секторного или механического винтового привода обращается особое внимание на состояние шестерен, червяков и червячных колес. При сломанных или треснутых зубьях работа рулевого привода запрещается.
В электрогидравлической рулевой машине проверяется уровень масла в расширительном бачке, действие и переход с одного насоса на другой и с основного привода на запасной и обратно, плотность соединений и отсутствие пропусков рабочего масла из системы.
Действие рулевого устройства проверяется пробными пусками с контролированием согласованности действия всех узлов. Замеченные ненормальности в работе устраняются.
Вахтенный моторист или машинист обязан не менее двух раз за вахту проверять работу рулевой машины и смазывать трущиеся части на ходу судна. При этом также проверяется нагрев трущихся деталей на ощупь или по показаниям термометров и наличие шумов и стуков в рабочих частях рулевого устройства.
В гидравлических системах проверяется уровень масла в бачках, не допускается снижение уровня ниже метки на указательной шкале или колонке. При длительной работе рулевого устройства необходимо работать поочередно рулевыми машинами, если их две.
О всех замеченных ненормальностях в работе рулевого устройства необходимо немедленно докладывать вахтенному механику. В случае нагрева трущихся частей машины выше нормы выделяется самостоятельный вахтенный для наблюдения за рулевым устройством.
При кратковременной остановке рулевой машины закрывается стопорный клапан свежего пара и открываются краны продувания паровых цилиндров. При остановке машины на длительное время все паровые клапаны, за исключением кранов продувания, закрываются. Руль должен быть установленным в среднее положение.
Вывод электрической и электрогидравлической рулевой машины из действия производится отключением питания электродвигателя. Гидравлическая система должна быть проверена на плотность и на отсутствие течи рабочей жидкости из системы.
mirmarine.net
Виды приводов рулевого управления. Достоинства и недостатки.
Любой потенциальный покупатель транспортного средства считает привод одним из главных критериев при выборе.
Рулевое управление — одна из систем управления механического транспортного средства, с помощью которой осуществляется его движение в заданном направлении. Рулевое управление состоит из двух основных групп элементов — рулевого механизма и рулевого привода.
Задний привод
Эта конструкция привода позволяет передавать энергию от двигателя к задним колёсам. Этот тип привода является наиболее распространённым. Задний привод позволяет лучше ощутить всю мощь автомобиля. Специфика расположения привода в транспортном средстве требует обязательного наличия карданного вала, поскольку длины двигателя и коробки передач не хватает для передачи усилий. Несмотря на то что вал утяжеляет автомобиль, вращение задних колёс сказывается на параметрах динамики разгона.
Плюсы:
— Кузов транспортного средства не вибрирует при работе заднеприводной системы. Всё благодаря тому, что двигатель расположен продольно, да ещё и «посажен» на смягчающих элементах. Так как в заднеприводном автомобиле передняя пара колёс лишь задаёт направление поворота, при развороте уменьшается его радиус. Кроме того, это свойство позволяет легче справляться с поворотами, особенно если есть хорошие дорожные условия.
— Нажав на газ, вес транспорта автоматически передаётся на заднюю пару колёс, что увеличивает, в свою очередь, динамику разгона автомобиля. В итоге первые 100 км/ч достигаются более быстро, нежели в обыкновенном переднеприводном авто.
— Предсказуемость заноса на заднеприводном автомобиле куда лучше, чем в случае с другими приводами. Как результат, если создаётся потенциальная опасность вхождения в занос, лёгкий поворот руля в обратную сторону позволяет обезопасить себя и пассажиров.
Минусы:
— Для передачи усилий на заднюю пару колёс используется карданный вал. Его конструкция вынуждает производителей использовать специальные тоннели, которые уменьшают количество полезной площади внутри салона.
— Задний привод в большинстве случаев используется лишь в представительском или бизнес-классе. Отечественный производитель, конечно же, также снабжает свою продукцию заднеприводной конструкцией, но это вовсе не значит, что водителю от этого комфортнее. Как показывает официальная статистика от ADAC, 95 и более процентов автомобилей среднего класса выпускаются с передним приводом, так как это серьёзно уменьшает расходы.
— Многие считают, что заднеприводный автомобиль имеет более плохие показатели проходимости. Особенно на бездорожье.
Передний привод
Главной конструктивной особенностью переднего привода автомобиля является полное совмещение устройства подачи крутящего момента с устройством управления транспортным средством. Именно эта особенность отличает передний привод от тех схем работы, которые используют другие виды приводов. Конечно, конструкция усложняется, да и сложность ремонтных работ даёт о себе знать, но передний привод имеет свои неоспоримые преимущества. Поскольку в определённом смысле передний и задний приводы являют собой полную противоположность по отношению друг к другу, преимущества заднего привода принято считать за недостаток переднего, и наоборот.
Плюсы:
— Автомобиль, оснащённый системой переднего привода, более дешёвый в производстве. Следовательно, производитель тратит меньше денег и усилий на создание нового продукта, а потенциальный покупатель не переплачивает лишние деньги при покупке готового продукта.
— В конструкции отсутствует карданный вал, что даёт возможность ощутить комфорт в салоне без обустройства лишнего тоннеля внутри салона. Принято считать, что вместительность автомобиля в таком случае куда больше, чем в заднеприводном варианте.
— В зимний период автомобиль вытягивается практически под любую горку с помощью техники добавления определённого усилия на педаль газа и особого поворота руля. А всё благодаря тому, что вес передней части автомобиля не смещается назад.
Минусы:
— Потенциальный покупатель переднеприводного автомобиля должен быть готов к тому, что ему придётся постоянно ощущать вибрации от двигателя. Всё это благодаря особой конструкции силовой установки. Вне зависимости от того, какой тип двигателя используется (дизельный, бензиновый), вибрации будут ощутимы постоянно.
— Нажав на педаль газа, водитель будет испытывать действие реактивных усилий. Это особенно касается бюджетных автомобилей, где нет гидроусилителя руля. В таком случае руль непременно будет дрожать. Если хочется удержать транспорт под контролем, лучше всего держать руль покрепче.
— Шарнир равных угловых скоростей полностью совмещается с рулевым управлением. Как результат, на переднеприводном автомобиле радиус разворота будет гораздо больше, чем на обычном, даже бюджетном заднеприводном транспорте. Чтобы правильно войти в поворот или развернуться, не стоит сильно давить на педаль газа. Кроме того, не стоит забывать о дороговизне шарниров. Если вывести их из строя, дорогостоящий ремонт обеспечен.
Полный привод
Конструктивная его особенность заключается в том, что усилия могут передаваться одновременно на переднюю и на заднюю ось. В свою очередь, ощущается лучшая управляемость и проходимость в любых, даже самых сложных условиях бездорожья. Как правило, чаще всего транспортные средства с таким типом привода производятся в кузовах джипов и «паркетников»
Плюсы:
— Высокий показатель проходимости автомобиля. Он достигается благодаря хорошему распределению усилий двигателя на каждое колесо по отдельности. В этом заслуга электронных систем стабилизации автомобиля, а не каких-либо механических устройств.
— За счёт равномерной подачи усилий гарантируется высокий уровень курсовой устойчивости. Во время прохождения поворота на высокой скорости система полного привода стабилизирует транспорт.
— Склонность к пробуксовке практически полностью отсутствует. И в этом тоже вина систем стабилизации. Конечно, на мощных джипах, где мощность двигателя достигает 600 и более лошадиных сил, пробуксовка возможна, но и здесь она вряд ли появится из-за умного бортового компьютера.
Минусы:
— Пожалуй, главным минусом является повышенный расход топлива. Двигателю приходится обслуживать сразу две оси — переднюю и заднюю, создавая оптимальные усилия для передвижения. Следовательно, силовая установка должна иметь достаточный запас мощности, что автоматически приводит к повышению расхода топлива.
— Стоимость ремонта также выше, чем в случае с другими автомобилями. Причина в сложности системы.
— Повышенная вероятность шумов существует, даже если есть дорогая шумоизоляция.
infopedia.su
Глава 2. Рулевые электроприводы.
Назначение и классификация рулевых приводов.
Под рулевым приводом принято понимать механизм для передачи движения к рулю. Рулевые приводы можно разделить по ряду признаков.
По назначению привод может быть основным, запасным и аварийным.
В зависимости от рода используемой энергии различают ручной и электрифицированный привод.
По принципу управления электрифицированные приводы разделяют на три типа :
— простого дистанционного действия, осуществляемого посредством кнопок, педалей или рычагов, положение которых не соответствует положению пера руля;
— следящего действия, осуществляемого с помощью рычагов и штурвала, положение которых строго соответствует положению пера руля;
— автоматического действия, выполняющие автоматическую стабилизацию судна на курсе, автоматический переход на новый курс и программное управление курсом по наперед заданному закону. Автоматические системы имеют резервное управление простого и следящего типов.
По типу передаточного механизма привод можно разделить на две группы:
— с механической передачей – РЭМ приводы;
— с гидравлической передачей – РЭГ приводы.
Рулевые приводы с механической передачей бывают штуртросовые, валиковые, винтовые и секторные.
Штуртросовые Валиковые Винтовые
Рассмотрим принцип действия и устройство секторной рулевой машины.
10- электродвигатель |
Баллер – вертикальный вал, закрепленный в подшипниках. Снизу к нему крепится перо руля, сверху свободно надевается сектор и жестко, шпонками, крепится румпель. Усилия от сектора к румпелю передается при помощи демпферных пружин, предназначенных для компенсации ударной нагрузки. Между ЭД и сектором стоит редуктор, представленный на чертеже червячной парой и цилиндрической шестерней, находящейся в зацеплении с сектором. Червячная пара – обязательный элемент редуктора, так как с его помощью легче и проще всего сделать передачу самотормозящейся, что требует Регистр. Передача становится самотормозящейся при КПД < 0,5 (обратный момент не передается), поэтому общий КПД секторных машин мех = 0,36 ÷ 0,4.
Секторные рулевые машины подразделяются на пять типов:
1 тип – машины одинарные «морские» с одним электродвигателем и червячным редуктором основного привода. Запасный привод автономный, действует на баллер руля независимо от основного, выполнен отдельно.
2 тип – машины одинарные «речные» с одним электродвигателем основного привода, одним ЭД запасного привода и дифференциальным редуктором Федорицкого, состоящего из двух червячных передач и конических шестеренок. Основной ЭД подсоединен к одному червяку, запасный, через дополнительный редуктор, ко второму червяку. Червячные колеса выполнены заодно с коническими шестернями, которые передают усилие на баллер через сателлиты. При работе одного двигателя, второй заторможен.
3 тип – машины одинарный «морские» с двумя электродвигателями и червячным редуктором основного привода. Запасный привод не предусматривается.
4 тип – тоже «речные».
Машины 1-4 типов предназначены для обслуживания одного и двух рулей.
5 тип – машины сдвоенные «речные», состоящие из двух одинарных машин 2 типа, у которых ЭД основного привода имеют два выходных конца вала: один подсоединен к хвостовику червяка редуктора, а другие концы, обращенные к диаметральной плоскости, соединены между собой при помощи электромагнитной муфты, допускающей раздельную работу одинарных рулевых машин.
Рулевые электрические приводы с гидравлической передачей (РЭГ — приводы) классифицируются по целому ряду признаков:
По типу гидропривода бывают: плунжерные, лопастные, с качающимися цилиндрами, реечно-плунжерные и т.д.
По типу насосов – с насосами переменной подачи и с насосами постоянной подачи;
По типу сервоприводов – постоянного, переменного тока, электромагнитный привод;
По типу дифференциалов кинематики сервопривода – рычажные, кулачковые, электрические и т.д.
Рассмотрим принципиальную схему, состав и работу плунжерного гидропривода, где:
1 – цилиндр 2 – плунжер 3 – баллер 4 – румпель 5 – поворотная муфта с цапфами 6 – ползуны 7 – направляющие 8 – предохранительный клапан 9 – клапанная коробка 10 – дроссельный клапан 11 – главная клапанная коробка 12 – насос переменной подачи 13 – насос постоянной подачи 14 – электродвигатель 15 – цистерна 17 – рычажный дифференциал 18 – пружина. |
Плунжерные гидроприводы могут быть в зависимости от момента на баллере с одной или двумя парами цилиндров. При четырех цилиндрах вторая пара располагается с другой стороны баллера, симметрично. Цилиндры могут располагаться параллельно и перпендикулярно диаметральной плоскости судна. Плунжерные гидравлические машины выполняются одно- и двухрулевые.
У рассматриваемой двухцилиндровой плунжерной рулевой машины цилиндры 1 установлены на фундаменте в направляющей 7. Выходы цилиндров 1 имеют уплотнения (кожаные или из маслостойкой резины). В месте утолщения плунжерной пары установлена поворотная муфта 5 свободно вращающаяся вокруг вертикальной оси на цапфах. В муфту входит цилиндрический хвостовик румпеля 4. При перемещении плунжеров происходит поворот баллера руля, сопровождающийся скольжением хвостовика румпеля в муфте, а также поворотом муфты. Боковые усилия, возникающие в плунжерной паре, через ползуны 6 воспринимаются направляющей 7.
Перекладка пера руля (поворот румпеля) происходит за счет избыточного давления в одном из цилиндров, которое создается насосом переменной подачи 12, перекачивающим масло из одного цилиндра в другой. Величина давления в цилиндрах определяется моментом сопротивления на баллере. При динамических нагрузках и возникновении давления выше допустимого срабатывает предохранительный клапан 8 и перепускает масло во всасывающую полость. Главная клапанная коробка 11 автоматически подключает работающий насос (их может быть два – основной и резервный, или основной и запасный, может быть три – два основных и один запасный). У четырехцилиндровых машин она позволяет отсечь неисправные два любых цилиндра и осуществлять работу на оставшихся цилиндрах. Насос постоянной подачи 13, дроссельный клапан 10 и клапанная коробка 9 создают подпор p = 0,3 ÷ 0,5 МПа для исключения подсасывания воздуха, при провале давления во всасывающем трубопроводе. В некоторых установках вместо них устанавливается подпорный бак.
В приводе используется главным образом управление следящего действия. Рассмотрим его работу на примере ручного управления с рычажным дифференциалом. Так при повороте рычага управления 16 влево нижний конец рычага 17 переместится в точку b, конец манипулятора насоса 12 переместится в точку d. Возникает эксцентриситет, и масло из правого цилиндра будет перекачиваться в левый, плунжер будет перемещаться вправо до тех пор, пока конец манипулятора не вернется в точку c и насос будет работать с нулевой подачей. Полный эксцентриситет возникает обычно при задании 50; больший угол перекладки пера руля воспринимается пружиной e — f.
Отечественной промышленностью выпускаются плунжерные гидравлические машины типов Р11 – Р20 с одним или двумя маслеными насосами регулируемой подачи с электроприводом. Указанные машины способны развивать момент на баллере 63 – 1000 кН•м.
studfile.net
Привод рулевого механизма. Классификация рулевых механизмов
⇐ ПредыдущаяСтр 30 из 48Следующая ⇒
Рулевым называется механизм, преобразующий вращение рулевого колеса в поступательное перемещение рулевого привода, вызывающее поворот управляемых колес. Рулевой механизм служит для увеличения усилия водителя, прилагаемого к рулевому колесу, и передачи его к рулевому приводу. Увеличивать усилие водителя необходимо для облегчения управления автомобилем. Увеличение усилия, прилагаемого к рулевому колесу, происходит за счет передаточного числа рулевого механизма.
Передаточным числом рулевого механизма называется отношение угла поворота рулевого колеса к углу поворота вала рулевой сошки. Передаточное число рулевого механизма зависит от типа автомобиля и составляет 15…20 у легковых автомобилей и 20…25 у грузовых автомобилей и автобусов. Такие передаточные числа за один два полных оборота рулевого колеса обеспечивают поворот управляемых колес автомобилей на максимальные углы равные 35…45°. На автомобилях применяются различные типы рулевых механизмов (рис. 9.4).
Рис. 9.4. Типы рулевых механизмов
Червячные рулевые механизмы применяются на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распространение имеют червячно-роликовые рулевые механизмы (рис. 9.5, а), состоящие из червяка и ролика. При вращении червяка 1, закрепленного на рулевом валу 2, момент от червяка передается ролику 3, который установлен на подшипнике на оси, размещенной в пазу вала 4 рулевой сошки. При этом благодаря глобоидной форме червяка обеспечивается надежное зацепление его с роликом при повороте рулевого колеса на большие углы.
Рис. 9.5. Рулевые механизмы: а — червячно-роликовый; б — винтореечный; в — реечный; 1 — червяк; 2, 4, 9 — валы; 3— ролик; 5— винт; <5 — гайка; 7— шарик;
8— сектор; 10— шестерня; 11 —рейка
Винтовые рулевые механизмы используются на тяжелых грузовых автомобилях. Наибольшее применение получили винтореечные рулевые механизмы. Винтореечный рулевой механизм (рис. 9.5, б) включает в себя винт 5, шариковую гайку-рейку 6 и сектор 8, изготовленный вместе с валом 9 рулевой сошки. КПД винтореечного механизма почти одинаков в обоих направлениях, достаточно высок и находится в пределах 0,8…0,85. Поэтому при винтореечном рулевом механизме применяют гидроусилитель руля, который воспринимает толчки и удары, передаваемые на рулевое колесо от неровностей дороги.
Винторычажные рулевые механизмы в настоящее время применяются редко, так как имеют низкий КПД и значительный износ, который невозможно компенсировать регулировкой.
Зубчатые рулевые механизмы применяются в основном на легковых автомобилях малого и среднего классов. При этом шестеренные рулевые механизмы, включающие цилиндрические или конические шестерни, используются редко. Наибольшее применение получили реечные рулевые механизмы.
Реечный рулевой механизм (рис. 9.5, в) состоит из шестерни 10 и рейки 11. Вращение шестерни 10, закрепленной на рулевом валу, вызывает перемещение рейки 11, которая выполняет роль поперечной рулевой тяги. Реечные рулевые механизмы просты по конструкции, компактны и имеют наименьшую стоимость по сравнению с рулевыми механизмами других типов. Их КПД очень высок, приблизительно одинаков в обоих направлениях и равен 0,9…0,95.Из-за большой величины обратного КПД реечные рулевые механизмы без усилителя устанавливают на легковых автомобилях особо малого и малого классов, так как только в этом случае они способны поглощать толчки и удары, которые передаются от дорожных неровностей на пулевое колесо.
Рулевой привод.Рулевым приводом называется система тяг и рычагов, осуществляющая связь управляемых колес автомобиля с рулевым механизмом. Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и обеспечения правильного поворота колес.На автомобилях применяются различные типы рулевых приводов (рис. 9.6). Основной частью рулевого привода является рулевая трапеция.
Рис. 9.6. Типы рулевых приводов, классифицированные по различным
признакам
Рулевой трапецией называется (см. рис. 9.1), образованная поперечными рулевыми тягами, рычагами поворотных цапф и осью управляемых колес. Основанием трапеции является ось колес, вершиной — поперечные тяги 6, 8 и 10, а боковыми сторонами — рычаги 5 и 11 поворотных цапф. Рулевая трапеция служит для попорота управляемых колес на разные углы.
Рис. 9.1
Рекомендуемые страницы:
lektsia.com