Рулевые механизмы
Как рулить ?
Задача рулевого механизма состоит в том, чтобы реализовать сцепление между рулевым колесом и колесами, а строго говоря — переключателями этих колес.
Ключевыми элементами системы рулевого управления являются управляемые колеса, рулевой механизм и рулевой механизм с сопутствующими элементами. Основные требования, предъявляемые к рулевому механизму, включают:
• высокую эксплуатационную долговечность,
• высокую эффективность,
• обеспечение требуемого передаточного числа,
• обеспечение требуемой силы рулевого управления для выполнения поворота (для большинства транспортных средств категории N3 эта сила составляет максимум 200 Н, и 450 Н, для эффективной системы рулевого управления и системы с ошибкой),
• обратимость, то есть способность передавать крутящий момент как с рулевого колеса на колеса, так и в обратном направлении,
• небольшие размеры и вес.
бортовые мини погрузчики Bawoo
Типы трансмиссии
В настоящее время в грузовиках используются два типа рулевых механизмов: винтовые (шарико-винтовые) и реечные, встречающиеся в различных вариантах и вариантах конструкции. Ради порядка следует также упомянуть глобоидные передачи, которые все еще встречаются в старых грузовиках с меньшей полезной нагрузкой. В настоящее время понятие «рулевой механизм» такое же, как: рулевой механизм с гидравлической опорой. В следующей части статьи полностью механические решения будут опущены. Те, кто интересуется этим предметом, относятся к литературе.
Прогресс, достигнутый в конструкции рулевых механизмов, является результатом все более высоких требований в отношении безопасности и комфорта вождения. Тем не менее, этот прогресс в основном заключается в улучшении известных конструкций, разработке новых системных решений и поиске новых применений (таких как использование реечных зубчатых колес в тяжелых транспортных средствах с независимой низкой подвеской передней оси, предназначенных для перевозки объемных грузов).
На европейском (и не только) рынке рулевого управления для грузовых автомобилей доминировали ZF и TRW, предлагающие широкий спектр решений. ThyssenKrupp Presta SteerTec также активно работает на рынке. LuK является ценным поставщиком
Шариковые и винтовые передачи
Шарико-винтовые передачи представляют собой улучшенную версию винтовых рулевых механизмов (приводной элемент — винт, ведомая гайка), недостатком которых являлась низкая механическая эффективность, особенно на перевернутом приводе (от колес, управляемых до рулевого колеса). Технические и эксплуатационные параметры винтовых передач значительно улучшились в результате так называемого шариковая нить. Линия такой резьбы в болте и гайке имеет форму круглого сечения, в которое вставляются шарики. Назначение шариков заключается в изменении трения скольжения на трение качения при взаимном вращении болта и гайки. Благодаря тому, что коэффициент трения качения значительно ниже, КПД таких трансмиссий превышает 85%. Чтобы избежать выпадения шариков, оба конца (выходы) резьб гаек соединены между собой циркуляционным каналом,
Конструкция ZF Servocom
Самым популярным долговременным шарико-винтовым приводом является ZF Servocom. Эта коробка передач доступна во многих вариантах, в зависимости от нагрузки на ось, количества контуров и количества подающих насосов. Основные типы: Servocom 8090 (нагрузка на ось 1,5-4 т), 8095 (3-6 т), 8098 (5,5-8,5 т). Типы 8096 и 8099 являются двухконтурными коробками передач.
Рулевой механизм Servocom относится к группе механических коробок передач с гидравлической опорой. Основными элементами являются корпус (G), поршень (H), распределительный клапан (Q, R), торсион (L) и главный вал с зубчатым сектором (S).
Рулевой механизм позволяет управлять автомобилем даже в случае потери мощности. Это работает тогда как нормальная механическая коробка передач.
Входной вал (P) соединен с полым болтом (K) с помощью торсионной штанги (L) высокого соответствия. Слишком большое взаимное угловое смещение этих элементов предотвращается штифтом (M).
Вращение рулевого колеса передается на входной вал. После того, как шток (L) закручен на небольшой угол (около 7 ), штифт (M) принимает передачу крутящего момента от входного вала. Винтовой механизм (K), правая резьба встроена в корпусе (G) без зазора с помощью двух продольных игольчатых подшипников (F) и упорной шайбы (E). Посредством гайки (J) с закрытым каналом циркуляции шарика вращение входного вала (P), соединенного с рулевым колесом, преобразуется в линейное движение поршня (H). На одной стороне поршня зубья взаимодействуют с зубчатой частью, расположенной на главном валу (S), соединенном с рулевым механизмом. Угловое движение рычага через продольный стержень передается на рулевой механизм рулевого моста.
Передаточное число рулевого механизма и число оборотов между крайними положениями управляемых колес зависят от фактического радиуса зацепления между поршнем и главным валом и угла наклона спирали.
В эффективной рулевой трансмиссии механическая передача крутящего момента осуществляется с помощью гидравлики в результате давления, создаваемого внешним масляным насосом.
Гидравлическая часть трансмиссии состоит из поршня (H) и распределительного клапана, встроенного в первичный вал, и болта. Сердечник клапана (Q) образует одно целое с входным валом (P). Функцией корпуса клапана (R) является секция болта (K). Входной вал установлен внутри винта. На поверхности сердечника и корпуса отклоняющего клапана расположены шесть продольных гнезд. Через соответствующие масляные каналы дополнительные посадочные места в сердечнике попеременно соединяются с подводящим (C) и обратным (D) проводами. Три из шести седел в корпусе клапана соединены с левой стороной поршня, остальные три седла соединены с правой стороной. Соединение этих розеток также чередуется.
Если на торсион не действует сила, отклоняющий клапан находится в нейтральном положении. Калибровка нейтрального положения клапана происходит во время изготовления рулевого механизма. В этом состоянии посадочные места в сердечнике (Q) и корпусе (R) выровнены друг с другом таким образом, что пространства на левой и правой сторонах поршня (H) одновременно соединены с линией подачи (C) и линией возврата (D). ). Другими словами, канал подачи связан с обратным каналом. Когда двигатель работает, масло, закачиваемое через гидравлический насос, проходит через распределительный клапан и направляется обратно в бак. Силы, действующие на обе стороны поршня, сбалансированы. Это называется гидравлическое центральное положение.
Когда рулевое колесо поворачивается вправо, поршень (H) также перемещается вправо. Однако ранее из-за использования гибкого торсионного стержня происходит угловое смещение входного вала относительно винта. Сердечник распределительного клапана (Q) вращается вправо, перекрывая поток масла из трех гнезд питания (3) к седлам корпуса клапана (2), соединенным с правой стороны поршня коробки передач. В то же время вращающийся сердечник увеличивает степень открытия патрубков (4), подающих масло к патрубкам (1) корпуса клапана, из которых масло проходит через резьбовые канавки масла к левой стороне поршня. В рулевом механизме начинается процесс гидравлической поддержки, поддерживаемый закрытыми патрубками (3), предотвращающими возврат масла из патрубков (4) в резервуар. Когда поршень рулевого колеса движется вправо,
При повороте рулевого колеса влево происходит аналогичный процесс (рис. 5). В результате вращения сердечника распределительного клапана влево гнезда (3) и (2) открываются более широко, а гнезда (4) и (1) остаются закрытыми. Опорная операция находится на правой стороне поршня рулевого управления. Масло, вытесненное из левого рабочего пространства, возвращается в бак через открытые седла (5) и (6).
Объем потока масла через рулевой механизм зависит от скорости (скорости) вращения рулевого колеса. Чем выше скорость потока, тем быстрее отклик рулевого управления. В свою очередь, когда давление масла увеличивается, усилие поддержки увеличивается. Непосредственным фактором, определяющим давление масла, является сила сопротивления управляемых колес автомобиля в зависимости от нагрузки на ось и коэффициента трения между шинами и землей. Из-за разницы углов поворота входного вала и болта распределительный клапан поддерживает оптимальное соотношение расхода и давления масла. Влияние изменений давления — это реакции на рулевом колесе, которые позволяют водителю оценить ситуацию и «почувствовать» автомобиль.
Ударная нагрузка управляемых колес (например, в результате столкновения с бордюром или кромкой) создает силу, которая заставляет болт резко вращаться относительно входного вала, изменяя положение корпуса отклоняющего клапана относительно сердечника клапана. В результате максимальный поток масла направляется на сторону низкого давления рулевого механизма, где давление быстро возрастает и сила удара подавляется до того, как оно передается на рулевое колесо.
Кроме того, в статье рассматриваются ограничители давления, редукторы Servocom, редукторы Servocomtronic и трансмиссии серии ZF: 8056 и 8033.
