15Апр

Виды рулевых реек: Виды (типы) рулевых реек | Блог СТО в Киеве Автоцентр ЕВРОПА

15 Апр 2023 alexxlab Комментировать

Виды (типы) рулевых реек | Блог СТО в Киеве Автоцентр ЕВРОПА

Для того, чтобы автомобиль во время движения имел возможность изменять свою траекторию, поворачивать в ту или иную сторону, необходимо передать усилие и крутящий момент от руля на передние колеса.

Для этого в конструкции используются различные типы рулевых реек — электромеханических приводных узлов, преобразующих вращательное движение в возвратно поступательное.

О каком бы виде рейки не шла речь, она к в первую очередь является ключевым элементом, входящим в рулевое управление. Это комплексная система, которая связывает за счет механических передач расположенные в разных плоскостях и под разными углами руль и тяги колес.

Немного теории

В классическом случае, который рассматривается в технических вузах при изучении дисциплины «Детали машин», в состав передачи входит ведущая шестерня и продольная ведомая рейка. Она двигается вперед или назад, в зависимости от направления вращения зубчатого колеса.

В автомобиле, в силу компоновочных и эргономических решений, оси шестерни и рейки не могут располагаться под прямым углом, вынуждая разработчиком использовать косые зубья.

Виды рулевых реек

Если рассматривать существующие конструктивные решения в области автомобилестроения, то можно выделить три основных типа таких узлов:

Классическая. Отличается использованием исключительно мускульной силы водителя для вращения руля. Ее применение началось где-то в 70-80-ых года ХХ века и длилось вплоть до конца первого десятилетия XXI. Среди положительных сторон можно обозначить простоту и надежность конструкции, относительную дешевизну и легкость ремонтно-профилактических работ. В то же время, крутить руль при такой схеме достаточно сложно и тяжело, от чего снижается маневренность и управляемость. Чем тяжелее автомобиль, тем сложнее становится управление;

С гидроусилителем (ГУР). Формально, это так же классическая рейка, но с рядом конструктивных изменений. В систему дополнительно включены элементы гидросистемы (насос, поршневая группа, распределитель). Во время вращения рулевого колеса в нужном направление создается давление жидкости (до 50…100 атм.), что значительно упрощает процесс руления, снижая уровень необходимой прилагаемой физической силы. ГУР делает машину более маневренной, но при этом возникают очевидные недостатки: отбор мощности двигателя, сложность и дороговизна ремонта, применение специальной жидкости;

С электроусилителем (ЭУР). В этом случае, для облегчения поворота рулевого колеса, ведущий вал приводится в движение промежуточным электромотором. Он снабжается датчиками, позволяющими точно отслеживать положение зубьев и усилие руления. Это простой конструктивно и в плане ремонта механизм, где не используются дополнительные жидкости, а интеграция в современные электросистемы автомобиля идеальна. Среди недостатков можно выделить разве что наличие электроники, со всеми вытекающими обстоятельствами.

Неисправности

Во время эксплуатации автомобиля могут возникать различные ситуации, которые прямо или косвенно могут свидетельствовать о том, что необходим ремонт рулевых реек. К таким «симптомам» можно отнести:

  • Щелчки во время руления, повышение необходимых усилий для поворота колеса;
  • Наличие рывков и заеданий при повороте;
  • Покачивание руля при стоянке сопряжено с характерным стуком;
  • Присутствие люфта, вибрации, от чего колеса могут с запозданием реагировать на вращения руля;
  • Наличие крена (разных усилий для вращения) в левую или правую сторону;
  • Снижение уровня жидкости в бачке ГУРа.

Любой из этих случаев требует незамедлительной реакции и качественной диагностики, поскольку отказ рулевого управления во время движения прямо сопряжен с угрозой для жизни участников движения.

что это, виды рулевых реек, причины стука

Прогресс не стоит на месте, и на смену червячному рулевому механизму пришёл реечный, который быстро завоевал популярность у всех мировых автопроизводителей. По сравнению со своим предшественником он имеет меньшее количество составных частей, подверженных износу, что положительно сказывается на надёжности. Кроме того, автомобиль с таким рулевым механизмом обладает более острым управлением, а это означает улучшенную безопасность вождения и множество позитивных эмоций у водителя.

Срок службы рулевой рейки (при регулярном техобслуживании) составляет около 100 000 км пробега. Со временем, по мере износа, появятся неисправности, в том числе и самая распространённая – стук в рулевой рейке. Устранение неполадки лучше доверить сервисному центру, а вот определить причину можно самостоятельно. Но прежде чем мы расскажем вам, как провести диагностику своими руками, давайте подробнее рассмотрим строение этого механизма, его разновидности и почему стучит рулевая рейка.

Из чего состоит рулевая рейка

Простейшая механическая рулевая рейка имеет следующую конструкцию: в картере особой формы смонтирован гофрированный чехол; там же на нескольких подшипниках стоит шестерня вала рулевого управления, приводимая в движение рулём через вал, а к ней с помощью пружины прижата зубчатая рейка (пружина нужна, чтобы между шестернёй и рейкой не было зазора).

Устройство рулевой рейки с гидроусилителем

Виды рулевых реек


Механическая рулевая рейка


Самая простая и надёжная. Колёса поворачиваются только за счёт физической силы. Самая простая и надёжная. Колёса поворачиваются только за счёт физической силы. Для большего комфорта водителя зачастую бывает с различным шагом зубьев рейки от краёв к середине (это снижает усилие на руле при маленькой скорости).

Гидравлическая рулевая рейка


Такая рейка оснащена гидроусилителем (ГУР), в результате чего повышается острота и лёгкость управления автомобилем. Такая рейка оснащена гидроусилителем (ГУР), в результате чего повышается острота и лёгкость управления автомобилем. Кроме того, при поездке по плохой дороге руль не вырывается из рук, в отличие от механической рейки. Большинство выпускаемых в мире машин оснащается именно таким рулевым механизмом.

Электрическая рулевая рейка


Очень похожа на гидравлическую, но в качестве усилителя используется электромотор, управляемый ЭБУ. Очень похожа на гидравлическую, но в качестве усилителя используется электромотор, управляемый ЭБУ. Применяется в основном на автомобилях бизнес-класса и спорткарах, для которых важна отличная управляемость. На бюджетных машинах устанавливается редко.

Причины стука рулевой рейки


Причинами появления стука в рулевой рейке могут быть:
  • Ослабленные крепёжные соединения.
  • Износ опорной втулки.
  • Образование люфта в подшипниках.
  • Износ зубцов рейки.
  • Поджимной сухарь соприкасается с корпусом рулевой рейки по причине изнашивания антифрикционной накладки.

Как самостоятельно определить причину стука в рулевой рейке?

Можно провести диагностику на СТО или сделать это своими силами. Во втором случае последовательность действий будет следующей:

  1. Найдите ассистента, который будет вам помогать. Одному осмотреть рейку невозможно;
  2. Убедитесь, что мотор не работает, поставьте машину на «ручник» и попросите ассистента сесть на место водителя;
  3. Залезьте под машину и найдите рулевую рейку, затем скажите ассистенту, чтобы он покрутил руль влево-вправо;
  4. Если рейка с ГУР, оцените состояние шлангов на предмет протечек. Также проверьте уровень жидкости и её прозрачность;
  5. Проверьте, не повреждены ли пыльники, а также нет ли где-нибудь подтёков смазки;
  6. Если по итогу выполнения двух предыдущих пунктов нареканий нет, прислушайтесь, откуда исходит стук. Скорее всего, дело в подшипниках или износе зубцов рейки. Рулевую рейку придётся снимать и перебирать, а то и менять целиком;
  7. Теперь можно переходить к ремонту повреждённого узла своими силами или отправляться в автосервис.

Как защитить рулевую рейку от поломки


Рекомендации на этот счёт очень просты:
  • Не крутите, руль до упора – оставляйте небольшой запас хода.
  • Осторожно двигайтесь по плохим дорогам. Попадание колеса в яму на большой скорости может повредить рулевую рейку.
  • Если автомобиль оснащён ГУР, следите за жидкостью в нём, а конкретнее за её уровнем и цветом. Также не забывайте вовремя менять жидкость.
  • Контролируйте состояние пыльников. Если есть сомнения в их герметичности – сразу меняйте.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Ключевые теги: неисправности автомобиля, устройство автомобиля

Различные типы конструкций и характеристик рулевой рейки

перейти к содержанию

Когда я впервые начал работать в Steeringly, я ничего не знал о рулевой рейке ! Я был озадачен всеми видами рулевых редукторов !

1 механическая рулевая рейка

1) Реечная рулевая рейка

2) Рециркуляция шаровой рулевой рейки

3) Кривошипно-шатунный рулевой механизм с червячной передачей

2 рулевая рейка с гидроусилителем (система гидроусилителя руля)

1) Гидравлический усилитель рулевого управления

2) Что такое электроусилитель руля?

4. Вывод

Рекомендации

Итак, я собрал много информации и прочитал много литературы и видео, чтобы понять

рулевая рейка . Я недавно порылся в интернете и обнаружил, что многие люди были так же сбиты с толку, как и я в то время, столкнувшись с таким количеством типов рулевых механизмов ! Итак, я упорядочил прочитанную ранее информацию и надеюсь, что моя статья будет вам полезна!

Ознакомьтесь с оглавлением ниже, чтобы сразу перейти к интересующим вас местам!

1 Механическая рулевая рейка

Механическая рулевая рейка представляет собой чисто механическую конструкцию, которая приводится в движение только силой человека в процессе рулевого управления без внешней силы. Наиболее распространены реечная рулевая рейка , рулевая рейка с рециркуляцией шариков и штифт кривошипа червячной передачи рулевая рейка.

1) Реечная рулевая рейка
a. Что такое реечный рулевой механизм？

Реечный рулевой механизм представляет собой самую простую конструкцию и самый простой в изготовлении. Реечный рулевой механизм в основном состоит из шестерни, рейки, регулировочного винта, корпуса рулевого управления и направляющего блока рейки. Между регулировочным винтом и рейкой находится пружина, которая вращается, чтобы придать рейке усилие в направлении шестерни, таким образом, они плотно соединяются, а направляющая рейки связана с движением рейки. Рулевой механизм находится на нижнем конце рулевого вала и входит в зацепление с рулевой рейкой в ​​корпусе рулевого управления. Когда водитель манипулирует рулевым колесом, шестерня вращается рулевым валом, а зацепление реечной передачи приводит к перемещению рейки в рулевом механизме в горизонтальном направлении, в то время как конец рулевой рейки соединен к концу рулевой тяги, тем самым передавая усилие на рычаг поворотного кулака и вызывая отклонение колеса для достижения управляемости.

б. Преимущества и недостатки реечных рулевых механизмов
  • Преимущества: компактная и простая конструкция, низкая стоимость изготовления, КПД его передачи может достигать 90%, а при наличии зазора между шестерней и рейкой из-за износа регулировочный винт и пружина, установленные в корпусе рулевого управления, расположенные в задней части стойки для приложения давления, могут устранить зазор между зубьями, а поскольку нет рулевого коромысла и прямой рулевой тяги, угол поворота рулевого колеса можно увеличить. .
  • Недостаток: эффективность люфта слишком высока, до 60%-70%, когда автомобиль движется по неровной дороге, большая часть удара между рулевым колесом и дорогой может быть повторно передана на рулевое колесо, это явление называется люфт, явление люфта затруднит водителю точное управление направлением движения автомобиля и приведет к травме водителя из-за явления «руки». Это явление называется обратной реакцией.

Подводя итог, можно сказать, что в больших автомобилях почти не используется чисто механическое рулевое управление с реечной передачей, чаще с гидроусилителем руля, в небольших автомобилях используется больше реечного рулевого управления, например, в гражданских автомобилях, пляжных автомобилях и т. д.

2) Шариковый рулевой механизм с рециркуляцией
a. Что такое рулевой механизм с циркулирующим шариком?

Основные компоненты рулевого механизма с циркуляционным шариком состоят из гайки, винта, корпуса рулевого управления и множества маленьких стальных шариков, шарик рециркуляции в рулевом управлении с циркулирующим шариком относится к этим маленьким стальным шарикам, маленькие стальные шарики помещаются в закрытую трубу между гайкой и винтом, фиксируя рулевую колонку и винт вместе, когда винт поворачивается, винт может толкать гайку вверх и вниз, а затем гайка приводит в движение рулевой механизм нажав на шестерню для достижения цели рулевого управления. Когда винт поворачивается, винт может толкать гайку для перемещения вверх и вниз, а затем гайка может толкать шестерню, приводя в движение возвратно-поступательное движение коромысла для достижения цели рулевого управления. В связи с этим рециркуляционное рулевое управление имеет две ступени передачи, рулевой винт и рулевая гайка составляют первую ступень трансмиссии, а рулевой винт соединен с рулевым валом; рейка и редукторный вентилятор составляют другую ступень трансмиссии, а рейка обрабатывается на нижней плоскости рулевой гайки, а редукторный вентилятор интегрирован с валом шестеренчатого вентилятора. Следовательно, рулевая гайка является не только толкателем трансмиссии первой ступени, но и активным элементом трансмиссии второй ступени. Поскольку рулевой винт и рулевая гайка скользят относительно друг друга, чтобы уменьшить трение и износ между ними, их резьба превращается в дорожку качения, а середина дорожки качения оснащена множеством стальных шариков, таким образом преобразование трения скольжения в трение качения. Гайка рулевого управления оснащена двумя стальными шарикопроводами, заполненными стальными шариками, которые соединены с дорожкой качения, образуя два независимых закрытых канала для циркуляции и качения стальных шариков. В этом процессе рулевого управления маленькие стальные шарики всегда циклически вращаются в закрытом трубопроводе, поэтому этот тип рулевого механизма называется рулевым механизмом с циклическим шариком.

б. Преимущества и недостатки рециркуляционного шарикового рулевого механизма
  • Преимущества: По сравнению с реечным рулевым управлением, рециркуляционное рулевое управление больше зависит от трения качения, поэтому эффективность трансмиссии выше, эффект автоматического возврата лучше, работа легче и удобнее, а износ всех механических частей меньше, поэтому срок службы относительно велик.
  • Недостатки: Из-за относительно сложной конструкции установить силовое устройство рулевого управления непросто, а из-за двухступенчатой ​​трансмиссии оно не является прочным при использовании рулевого управления с циркулирующим шариком. Производственный процесс относительно сложен. Эффективность обратной передачи высока, и удар по дороге легко передается обратно на рулевое колесо, что приводит к ситуации «удара», и легко возникают явления тряски и вибрации рулевого колеса.

Как упоминалось выше, рулевой механизм с циркулирующими шариками в основном используется в средних и крупных коммерческих автомобилях, а с постепенным обновлением и совершенствованием системы рулевого управления его использование в небольших автомобилях постепенно сокращается.

3) Червячная шестерня, кривошипно-пальцевая рулевая передача
a. Что такое рулевой механизм с червячной передачей?

Рулевой механизм с червячной передачей в основном состоит из рулевого червяка, кривошипа рулевого коромысла, пальца, боковой крышки, корпуса рулевого механизма и т. д. Корпус рулевого механизма закреплен на кронштейне рулевого механизма рамы автомобиля, а переводник установлен в корпусе, в котором активной частью является рулевой червяк и имеет резьбу трапециевидного сечения, опирающуюся на два шарикоподшипника с обоих концов корпус рулевого механизма, а палец, установленный на конце кривошипа коромысел, является толкателем. При управлении автомобилем водитель через рулевое колесо приводит в движение рулевой червяк, который приводит в зацепление с ним штифт пальца, который сам вращается и совершает круговое движение вокруг оси вала коромысел в резьбовой канавке червяка с кривошип в качестве радиуса, чтобы управлять кривошипом, а затем управлять поворотом коромысла рулевого управления для достижения цели управления автомобилем.

б. Преимущества и недостатки рулевого управления с червячной рукояткой
  • Преимущества: Управление с помощью пальцевого пальца работает в условиях полного трения качения, поэтому оно имеет высокую эффективность передачи и легкое управление, его легко организовать и обслуживать. весь автомобиль и повысить безопасность вождения благодаря сегментированному рулевому валу. Эффективность реверсивной передачи низкая, сила удара по рулевому колесу невелика, хорошая устойчивость, простота изготовления, простота обслуживания
  • Недостатки: том занимает большой, неудобная компоновка.

Таким образом, червячный рулевой механизм с кривошипно-шатунным механизмом в основном используется для больших транспортных средств, требующих большого усилия на рулевом колесе.

2 Рейка рулевого управления с усилителем (система рулевого управления с усилителем)

Рейка рулевого управления с усилителем на самом деле представляет собой комбинацию механического рулевого механизма и силового агрегата рулевого управления. В настоящее время наибольшее распространение получили системы рулевого управления с гидроусилителем ( рулевой механизм с механическим гидроусилителем и рулевая рейка с электрогидравлическим усилителем ) и системы рулевого управления с электроусилителем.

1) Гидравлический усилитель рулевого управления
а. Что такое гидроусилитель руля?

Основными компонентами механической системы рулевого управления с гидравлическим усилителем являются гидравлический насос, масляная труба, клиновидный приводной ремень, клапан управления рабочей жидкостью и резервуар для хранения масла. Двигатель является источником питания гидравлической системы рулевого управления с усилителем, а масляный насос рулевого управления приводится в действие двигателем. Клапан управления рулевым управлением обеспечивает мощность рулевого управления, контролируя направление потока масла и величину давления масла, тем самым уменьшая усилие водителя на рулевом колесе и достигая эффекта усиления. Помимо механического гидравлического усилителя рулевого управления имеется также электрогидравлический усилитель рулевого управления, в состав которого входят гидравлическое реактивное устройство и распределительный клапан потока жидкости, а также дополнительная электронная система управления, включающая датчик скорости, ЭБУ усилителя рулевого управления. , электромагнитный клапан и т. д. Гидравлическая система рулевого управления с электронным управлением использует электронный блок управления для регулирования роли и регулировки мощности на рулевом колесе в зависимости от скорости автомобиля, в то время как размер вспомогательной силы гидравлической системы питания изменяется путем управление степенью открытия клапана управления рулевым управлением, чтобы достичь различных скоростей для регулировки характеристик мощности различных вспомогательных усилий рулевого управления.

б. Преимущества и недостатки системы рулевого управления с гидравлическим усилителем

Для системы рулевого управления с механическим гидравлическим усилителем, хотя она имеет хорошие характеристики мощности и стабильность управления на низких и средних скоростях, эффект фиксированной мощности сделает рулевое колесо слишком чувствительным и затруднит работу водителя. ощущение дороги ухудшается при движении на высокой скорости, а также потому, что двигатель всегда приводит во вращение масляный насос во время движения автомобиля, что приводит к потере энергии двигателя. Для электрогидравлической системы рулевого управления величина мощности будет разной при движении на высоких и низких скоростях, а на низких скоростях мощность системы велика, и водитель будет более легким и гибким; на высоких скоростях мощность ослабевает, так что сила маневрирования водителя увеличивается, по сравнению с гидравлической силовой системой будет иметь четкое чувство дороги не только для обеспечения гибкости маневрирования рулевым управлением, но и для повышения стабильности рулевого управления при высокая скорость и чувство безопасности. Однако электрогидравлическая система сложна и дорога, а недостатки системы рулевого управления с гидроусилителем, такие как низкий КПД и высокое энергопотребление, до сих пор не преодолены.

2) Что такое электроусилитель руля?

Система рулевого управления с электроусилителем в основном состоит из электронного блока управления (ЭБУ), крутящего момента и тому подобного. Ожидаемые данные об интенсивности отказов электронных компонентов, таких как полупроводниковые дискретные устройства, оптопары, микроэлектронные компоненты, реле, электрические разъемы, фильтры питания, кристаллы, силовые преобразователи, печатные платы и паяные соединения в контроллере гидроманипулятора, могут быть получены из соответствующие данные GJB299C, а конкретные ожидаемые данные показаны в таблице 1. В таблице 1 показаны ожидаемые данные

Таблица 1 Расчетная частота отказов электронных компонентов в контроллере подводного гидроманипулятора
Серийный номер Тип компонента λp/(10-6/ч)
1 Сопротивление 0,638 4
2 Конденсатор 0,338 34
3 Полупроводниковые дискретные устройства 0,721 44
4 Фотопара 0,729 945
5 Микроэлектронные компоненты 1,007 67
6 Реле 0,290 3
7 Электрические разъемы 1.
161 81
8 Сетевой фильтр 2,08
9 Кварцевый осциллятор 1,925
10 Силовой преобразователь 2,775
11 Печатные платы 0,219 15
12 Сварные соединения 0,356 46
Итого — 12.243 52

Поскольку срок службы электронных изделий подчиняется экспоненциальному распределению R(t) = e-λt , можно рассчитать надежность задачи профиля задачи гидроманипулятора в течение 15 мин как

4 Заключение

В данной статье показано применение метода прогнозирования надежности контроллера подводного гидроманипулятора на примере применения метода анализа напряжений надежности к контроллеру подводного гидроманипулятора определенного типа. После нескольких испытаний данного типа подводного аппарата его контроллер подводного гидроманипулятора ни разу не вышел из строя, что доказывает, что внедренный метод прогнозирования надежности эффективен и надежно гарантирует надежность и безопасность подводных операций.

Ссылки

[1] Анализ реечного рулевого управления с помощью CAD и CAE [J]. Лю Сянли. Умный город. 2019(17)

[2]Использование и техническое обслуживание механической системы рулевого управления транспортного средства[J]. Мяо Чжэн, Чжоу Вэйдун, Шао Хунлян. Сельское хозяйство и технологии. 2009(02)

Подпишитесь на нас, чтобы получать больше новостей