Рулевое управление колесных тракторов и автомобилей
Цель работы: изучить общие сведения по рулевому управлению колесных тракторов и автомобилей.
Общие сведения.
Рулевое управление предназначено для изменения и поддержания направления движения трактора или автомобиля по требуемой траектории.
Наибольшее распространение получили две схемы рулевого управления: поворотом передних колес относительно переднего моста (рис. 1, а) или полурам вместе с мостами и колесами относительно шарнира, соединяющего эти полурамы (рис. 1,б). Первая схема применена на всех автомобилях и универсально-пропашных тракторах, вторая — на колесных тракторах общего назначения с четырьмя ведущими колесами одинакового размера.
Рис.1 – Схемы поворота и рулевое управление колесных тракторов:
1 – цапфы; 2 – шкворни; 3 – рулевые рычаги; 4 – поперечная тяга; 5 – поворотный рычаг; 6 – продольная тяга; 7 – рулевая сошка; 8 – вал рулевой сошки; 9 – сектор; 10 – червяк; 11 – рулевой вал; 12 – рулевое колесо.
Основное условие поворота - качение направляющих колес без бокового скольжения. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы геометрические оси всех колес пересекались в мгновенном центре вращения - точке О, называемой ц ентром поворота. Расстояние OO1 от центра поворота до середины заднего моста называют радиусом поворота R.
Геометрические оси всех колес пересекутся в одной точке в том случае, если передние управляемые колеса при повороте будут поворачиваться на разные углы: внутреннее колесо на больший угол, наружное на меньший. Соблюдение этого условия достигается применением в конструкции рулевого управления четырехзвенного шарнирного механизма - р улевой трапеции.
Рулевая трапеция состоит из передней оси, рулевых рычагов 3 (рис. 1, в), закрепленных на шкворнях 2 поворотных кулаков, и поперечной тяги 4, шарнирно соединенной с рычагами 3. Рулевая трапеция приводится в движение водителем через продольную тягу 6.
Предотвращение пробуксовывания ведущих колес при повороте достигается установкой дифференциала в ведущем мосту.
Рулевое управление тракторов и автомобилей с передними управляемыми колесами состоит из рулевого колеса 12 с валом 11, рулевого механизма, включающего в себя в данном случае червяк 10, сектор 9 и вал 8 с рулевой сошкой 7, и рулевого привода, состоящего из продольной тяги 6 и рулевой трапеции.
Рулевой механизм преобразует вращательное движение рулевого колеса в ограниченный поворот рулевой сошки. Для удобства управления передаточное число рулевого механизма выбирают с таким расчетом, чтобы отклонение управляемых колес от нейтрального положения на максимальный угол 35...40° происходило за 1,25…2,0 оборота рулевого колеса в каждую сторону. Передаточное число рулевого механизма у многих тракторов и автомобилей составляет 15…25.
Чем больше это передаточное число, тем меньшее окружное усилие требуется для поворота, меньше угол отклонения управляемых колес за один оборот рулевого колеса и больше время поворота. Последнее существенно влияет на безопасность дорожного движения.
Если максимально возможное передаточное число рулевого механизма не обеспечивает требуемой легкости управления, применяют усилители. Наибольшее распространение получили гидравлические усилители рулевого механизма.
Рис. 2 – Схемы рулевых механизмов:
В качестве рулевых механизмов используют следующие передачи: Цилиндрический червяк 1 (рис. 2, а) - Сектор 2 (тракторы К-701, Т-150К, МТЗ-80, автомобиль Урал-375Д); Глобоидальный червяк 1 (рис. 2, б) - ролик 2 (автомобили ГАЗ-53-12, ГАЗ-66, «Волга», «Жигули», «Москвич»); Винт 1 (рис. 2, в) - Гайка 2 и Рейка 3 - Зубчатый сектор 4 (автомобили КамАЗ, ЗИЛ-130, БелАЗ-540, КрАЗ-255Б); Конические зубчатые колеса (самоходные шасси Т-16М); Зубчатое колесо - зубчатая рейка (автомобиль ВАЗ-2108).
По взаимному расположению рулевого колеса и рулевого механизма различают рулевые управления с совмещенным, или разделенным рулевым колесом и рулевым механизмом. При совмещенном рулевом управлении (см. рис. 1, в) рулевой вал 11 непосредственно соединен с ведущим элементом рулевого механизма - червяком 10, а при разделенном - рулевой вал соединен с рулевым механизмом через карданную передачу и ось рулевого вала не совпадает с осью вращения червяка или винта, как, например, у автомобиля ЗИЛ-130, трактора МТЗ-80 и др. При разделенном управлении рулевое колесо можно устанавливать в наиболее удобном для водителя месте.
По месту расположения рулевой трапеции относительно управляемого моста различают рулевые приводы с передним и задним расположением трапеции. Рулевое управление с передним расположением трапеции показано на рисунке 1,в.
По конструкции поперечной тяги рулевые трапеции могут быть цельными или расчлененными. Цельная трапеция имеет одну поперечную тягу 4, как показано на рисунке 1,в, а расчлененная состоит из двух поперечных тяг, шарнирно соединенных с рулевым рычагом или сошкой. Расчлененные трапеции применяют на автомобилях с независимой передней подвеской, а также на тракторе МТЗ-80.
Помимо механических рулевых управлений без усилителей и с гидро- и пневмоусилителями может быть использовано гидрообъемное рулевое управление (ГОРУ), у которого рулевое колесо с рулевым валом не имеет механической связи с рулевой трапецией. ГОРУ применяют на тракторе МТЗ-100 и комбайнах.
Колесные тракторы общего назначения (Т-150К, К-701) со всеми ведущими, одинаковыми по размерам колесами поворачиваются в результате углового смещения полурам гидроцилиндрами, которые являются исполнительными механизмами рулевого управления.
Установка управляемых колес. Правильная установка управляемых колес обеспечивает курсовую устойчивость движения тракторов и автомобилей, легкость поворота, качение колес с меньшей затратой мощности и минимальным износом шин. Под стабилизацией управляемых колес понимают их способность сохранять прямолинейное движение и автоматически возвращаться в исходное положение после поворота. Стабилизацию колес достигают с помощью поперечного и продольного наклонов шкворней.
Установка направляющих колес
Рис. 3 – Установка направляющих колес:
а – развал колес и поперечный наклон шкворней; 1 – остов трактора; 2 – выдвижные трубы кулаков; 3 – передняя ось; 4 – шкворень; б – продольный наклон шкворней; в – схождение колес: 1 – наконечник; 2 – контрагайка; 3 – труба поперечной тяги; 4 – сошка; 5 – ось; 6 – поворотный рычаг.
Поперечный наклон шкворня определяется углом 
(рис. 3, а), который составляет 6…10°. При поперечном наклоне шкворней поворот колес сопровождается некоторым подъемом переднего моста, что способствует возвращению колес в положение, соответствующее прямолинейному движению.
Продольный наклон шкворня верхним концом назад определяется углом 
(рис. 3, б), который составляет 1,0…3,5°. При повороте возникает центробежная сила, которая через ступицы, колеса и шины передается на дорогу и вызывает со стороны дороги боковые реакции на колеса. Эти реакции приложены в области контакта колес с дорогой. При продольном наклоне шкворней возникает стабилизирующий момент от действия этих сил и реакций, который стремится вернуть управляемые колеса в положение прямолинейного движения.
Углы наклонов шкворней определяются конструкцией переднего моста и рулевого управления и в процессе эксплуатации не регулируются.
Для облегчения управления колеса устанавливают под некоторыми углами.
Развал колес под углом 
(рис. 3, а), который задают не более 20, способствует появлению силы, направленной вдоль оси колеса и постоянно прижимающей его к внутреннему подшипнику ступицы. Это предотвращает перемещение и раскачивание колеса вдоль своей оси и улучшает устойчивость движения.
Совместно с поперечным наклоном шкворней развал колес уменьшает плечо обката — расстояние х между средней плоскостью колеса и точкой пересечения оси шкворня с поверхностью дороги. Благодаря этому уменьшается усилие для поворота колеса относительно шкворня, что облегчает управление трактором или автомобилем. Развал под большим углом резко увеличивает износ шин.
Схождение колес определяют как разность расстояний между боковинами шин в средней их части сзади по ходу трактора или автомобиля (расстояние L2 на рис. 3,в) и спереди (расстояние L1). Схождение колес задают в пределах 2…12 мм регулировкой длины поперечной тяги как допуск на зазоры, которые при качении выбираются и схождение уменьшается до нуля.
Задание для самостоятельной работы:
Марка и модель ТС ______________________________________________
1.Схема рулевого управления ТС ____________________________________
2.Схема рулевого механизма ________________________________________
3.По взаимному положению рулевого колеса и рулевого механизма_________________________________________________________
4.По месту расположения рулевой трапеции ___________________________
5.По конструкции поперечной рулевой тяги _____________________________
6.Рулевое управление с усилением или без ______________________________
Выполнил студент _____________________ «__»__________ 201__г.
Принял преподаватель__________________ «__»__________
Контрольные вопросы
1. Для чего предназначена рулевая трапеция?
2. Какое колесо при повороте поворачивается на больший угол??