Механизм рулевого управления грузового автомобиля

Устройство, виды и принцип работы рулевого механизма

Основой рулевого управления любого автомобиля является рулевой механизм. Он предназначен для преобразования вращательных движений рулевого колеса в возвратно-поступательные движения рулевого привода. Другими словами, данное устройство превращает повороты руля в нужные перемещения тяг и поворот управляемых колес. Основным параметром механизма является передаточное число. А само устройство, по сути, представляет собой редуктор, т.е. механическую передачу.

Функции механизма

Основными функциями устройства являются:

• преобразование усилия от руля (рулевого колеса);
• передача полученного усилия на рулевой привод.

Типы рулевых механизмов

Устройство рулевого механизма различается в зависимости от способа преобразования крутящего момента. По этому параметру выделяют червячный и реечный виды механизмов. Существует еще винтовой тип, принцип работы которого схож с червячной передачей, но он имеет больший КПД и реализует большее усилие.

Червячный рулевой механизм: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Этот рулевой механизм является одним из «устаревших» устройств. Им оснащены практически все модели отечественной «классики». Механизм применяется на автомобилях с повышенной проходимостью с зависимой подвеской управляемых колес, а также в легких грузовых автомобилях и автобусах.

Схема червячного редуктора

Конструктивно устройство состоит из следующих элементов:

• рулевой вал;
• передача «червяк-ролик»;
• картер;
• рулевая сошка.

Пара «червяк-ролик» находится в постоянном зацеплении. Глобоидальный червяк представляет собой нижнюю часть рулевого вала, а ролик закреплен на валу сошки. При вращении руля ролик перемещается по зубьям червяка, благодаря чему вал рулевой сошки также поворачивается. Результатом такого взаимодействия является передача поступательных движений на привод и колеса.

Рулевой механизм червячного типа имеет следующие преимущества:

• возможность поворота колес на больший угол;
• гашение ударов от дорожных неровностей;
• передача больших усилий;
• обеспечение лучшей маневренности машины.

Изготовление конструкции достаточно сложное и дорогое – в этом главный ее минус. Рулевое управление с таким механизмом состоит из множества соединений, периодическая регулировка которых просто необходима. В противном случае придется заменять поврежденные элементы.

Реечный рулевой механизм: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Рулевой механизм реечного типа считается более современным и удобным. В отличие от предыдущего узла, это устройство применимо на транспортных средствах с независимой подвеской управляемых колес.

В реечный рулевой механизм входят следующие элементы:

• корпус механизма;
• передача «шестерня-рейка».

Шестерня устанавливается на рулевом валу и находится в постоянном зацеплении с рейкой. В процессе вращения рулевого колеса рейка перемещается в горизонтальной плоскости. В результате соединенные с ней тяги рулевого привода также перемещаются и приводят в движение управляемые колеса.

Механизм «шестерня-рейка» отличается простотой конструкции и высоким КПД. К ее преимуществам также можно отнести:

• меньшее количество шарниров и тяг;
• компактность и невысокая цена;
• надежность и простота конструкции.

С другой стороны, редуктор этого типа чувствителен к ударам от неровностей дороги – любой толчок от колес передастся на руль.

Винтовой редуктор

Особенностью этого механизма является соединение с помощью шариков винта и гайки. За счет чего наблюдается меньшее трение и износ элементов. Механизм состоит из следующих элементов:

• вал рулевого колеса с винтом
• гайка, перемещаемая по винту
• зубчатая рейка, нарезанная на гайке
• зубчатый сектор, с которым соединена рейка
• рулевая сошка

Винтовой рулевой механизм применяется в автобусах, тяжелых грузовых автомобилях и в некоторых легковых автомобилях представительского класса.

Регулировка устройства

Регулировка рулевого механизма применяется для компенсации зазоров в механизмах «червяк-ролик» и «шестерня-рейка». В процессе эксплуатации в данных механизмах может появиться люфт, который может привести к быстрому износу элементов. Регулировать рулевой механизм необходимо только в соответствии с рекомендациями производителя и на специализированных СТО. Избыточное “зажатие” механизма может привести к его заклиниванию при повороте руля в крайние положения, что чревато потерей управления автомобилем с соответствующими последствиями.

Источник статьи: http://techautoport.ru/hodovaya-chast/rulevoe-upravlenie/rulevoy-mehanizm.html

Устройство и виды рулевого управления автомобиля

Рулевое управление – одна из основных систем автомобиля, которая представляет собой совокупность узлов и механизмов, предназначенных для синхронизации положения рулевого колеса (руля) и угла поворота управляемых колес (в большинстве моделей автомобилей это передние колеса). Основное назначение рулевого управления для любых транспортных средств – это обеспечение поворота и поддержание заданного водителем направления движения.

Устройство системы рулевого управления

Конструктивно система рулевого управления состоит из следующих элементов:

• Рулевое колесо (руль) – предназначено для управления водителем с целью указания направления движения автомобиля. В современных моделях оно дополнительно оснащается кнопками управления мультимедийной системой. Также в рулевое колесо встраивается передняя подушка безопасности водителя.
• Рулевая колонка – выполняет передачу усилия от руля к рулевому механизму. Она представляет собой вал с шарнирными соединениями. Для обеспечения безопасности и защиты от угона колонка может быть оснащена электрическими или механическими системами складывания и блокировки. Дополнительно на рулевой колонке устанавливается замок зажигания, органы управления светотехникой и стеклоочистителем ветрового стекла автомобиля.
• Рулевой механизм – выполняет преобразование усилия, создаваемого водителем через поворот рулевого колеса и передает его приводу колес. Конструктивно представляет собой редуктор с некоторым передаточным отношением. Сам механизм соединяет с рулевой колонкой карданный вал рулевого управления.
• Рулевой привод – состоит из рулевых тяг, наконечников и рычагов, выполняющих передачу усилия от рулевого механизма к поворотным кулакам ведущих колес.
• Усилитель рулевого управления – повышает усилие, которое передается от руля к приводу.
• Дополнительные элементы (амортизатор рулевого управления или “демпфер”, электронные системы).

Стоит также отметить, что подвеска и рулевое управление автомобиля имеют тесную взаимосвязь. Жесткость и высота первой определяют степень отклика автомобиля на вращение рулевого колеса.

Виды рулевого управления

В зависимости от типа редуктора системы, рулевой механизм (система рулевого управления) может быть следующих видов:

• Реечный – самый распространенный вид, используемый в легковых автомобилях. Этот вид рулевого механизма имеет простую конструкцию и отличается высоким КПД. Недостатки заключаются в том, что этот тип механизма чувствителен к возникающим ударным нагрузкам при эксплуатации в сложных дорожных условиях.
• Червячный – обеспечивает хорошую маневренность автомобиля и достаточно большой угол поворота колес. Этот вид механизма меньше подвержен влиянию ударной нагрузки, но более дорогостоящий в изготовлении.
• Винтовой – принцип работы похож на червячный механизм, однако он имеет более высокий КПД и позволяет создавать большие усилия.

В зависимости от вида усилителя, который предусматривает устройство рулевого управления, различают системы:

• С гидравлическим усилителем (ГУР). Его основным достоинством является компактность и простота конструкции. Гидравлическое рулевое управление среди современных транспортных средств является одним из наиболее распространенных. Недостатком такой системы является необходимость контроля уровня рабочей жидкости.
• С электрическим усилителем (ЭУР). Такая система рулевого управления с усилителем считается наиболее прогрессивной. Он обеспечивает простоту регулировки настроек управления, высокую надежность работы, экономный расход топлива и возможность управления автомобилем без участия водителя.
• С электрогидравлическим усилителем (ЭГУР). Принцип действия данной системы аналогичен системе с гидравлическим усилителем. Главное отличие заключается в том, что насос усилителя приводится в действие электродвигателем, а не ДВС.

Рулевое управление современного автомобиля может быть дополнено следующими системами:

• Активного рулевого управления (AFS) – система изменяет величину передаточного отношения в зависимости от текущей скорости. Она позволяет корректировать угол поворота колес и обеспечивает более безопасное и устойчивое движение на скользких поверхностях.
• Динамического рулевого управления – работает аналогично активной системе, однако в конструкции в этом случае вместо планетарного редуктора используется электродвигатель.
• Адаптивного рулевого управления для транспортных средств – главной особенностью является отсутствие жесткой связи между рулем автомобиля и его колесами.

Требования к рулевому управлению автомобиля

Согласно стандарту, к рулевому управлению применяются следующие основные требования:

• Обеспечение заданной траектории движения с необходимыми параметрами поворотливости, поворачиваемости и устойчивости.
• Усилие на рулевом колесе для осуществления маневра не должно превышать нормированного значения.
• Суммарное число оборотов руля от среднего положения до каждого из крайних не должно превышать установленного значения.
• При выходе из строя усилителя должна сохраняться возможность управления автомобилем.

Существует еще один стандартный параметр, определяющий нормальное функционирование рулевого управления – это суммарный люфт. Данный параметр представляет собой величину угла поворота руля до начала поворота управляемых колес.

Значение допустимого суммарного люфта в рулевом управлении должно быть в пределах:

• 10° для легковых автомобилей и микроавтобусов;
• 20° для автобусов и подобных транспортных средств;
• 25° для грузовых автомобилей.

Особенности правостороннего и левостороннего руля

В современных автомобилях может быть предусмотрено правостороннее или левостороннее рулевое управление, что зависит от вида транспортного средства и законодательства отдельных стран. В зависимости от этого руль может располагаться справа (при левостороннем движении) или слева (при правостороннем).

В большинстве стран левостороннее рулевое управление (или правостороннее движение). Основное отличие механизмов не только в позиции руля, но и в рулевом редукторе, который адаптирован под различные стороны подключения. С другой стороны, переоборудование правостороннего руля на левостороннее рулевое управление все же возможно.

В некоторых видах спецтехники, например, в тракторах, предусматривается гидрообъемное рулевое управление, которое обеспечивает независимость положения руля от компоновки других элементов. В этой системе отсутствует механическая связь привода и рулевого колеса. Для выполнения поворота колес гидрообъемное рулевое управление предусматривает силовой цилиндр, которым управляет насос-дозатор.

Основные достоинства, которые имеет гидрообъемное рулевое управление для транспортных средств в сравнении с классическим рулевым механизмом с гидравлическим усилителем: необходимость приложения меньших усилий для выполнения поворота, отсутствие люфта, а также возможность произвольного расположения узлов системы.

Таким образом, ГОРУ может обеспечивать и правостороннее, и левостороннее рулевое управление. Это позволяет его устанавливать в транспортных средствах с особыми режимами эксплуатации (дорожно-строительные машины, уборщики).

Источник статьи: http://techautoport.ru/hodovaya-chast/rulevoe-upravlenie/rulevoe-upravlenie-avtomobilya.html

Техническое обслуживание рулевого управления грузового автомобиля

Техническое обслуживание рулевого управления грузового автомобиля

Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля. При не­подвижной передней оси изменение направле­ния движения автомобиля осуществляется пово­ротом передних управляемых колес.

Для того чтобы при движении автомобиля на повороте колеса его имели качение без бокового скольжения, они должны катиться по окружностям, описанным из одного центра, который называется центром поворота.

В этом центре должны пересекаться про­должения осей всех колес. Для соблюдения данного условия внутреннее к центру поворота управляемое колесо должно поворачиваться круче, т. е. на больший угол, чем наружное колесо.

Для одновременного поворота колес на необходимые различные углы служит руле­вая трапеция.

Для поддержания правильного зацепления пары и устранения повышенных зазоров в ру­левом механизме, что может вызвать боль­шой свободный ход рулевого колеса, приме­няют регулировочные устройства.

При этом регулируют осевой зазор червяка в подшип­никах, осевой зазор вала сошки и зацепление пары.

Применяют также ру­левые механизмы типов винт-сектор, винт-гайка и др.

В рулевом механизме, выпол­ненном в виде пары винт—гайка, для уменьшения трения между ними в некоторых конструк­циях рулевых управлений вво­дят непрерывную цепь цирку­лирующих стальных шариков. При этом трение скольжения в паре заменяется трением ка­чения, что облегчает поворот рулевого колеса.

Рулевая сошка одним концом закреплена на наружном конце вала рулевого механизма.

Крепление производится на конусных шлицах с помощью гайки. Для правильной установки сошки при сборке на валу делают специальные метки или сдвоенный шлиц, обеспечивающий возможность установки сошки на валу только в одном положении.

У грузовых автомобилей нижний конец сошки соединен при помощи продольной тяги с руле­вым рычагом, закрепленным в поворотном кулаке. Тяга обычно имеет трубчатое сечение и снабжена наконечниками, в которых установлены сухари, охватывающие шаровые пальцы сошки или рулевого рычага.

Сухари сжимаются пружиной и закрепляются пробкой, ввернутой в конец тяги.

При помощи пробки можно регулировать затяжку пружин. Предельное сжатие ее огра­ничивается ограничителем.

Пробку в устано­вленном положении шплинтуют. Отверстия в наконечниках тяг для прохода шаровых пальцев закрывают уплотняющими крышками.

Внутрь наконечников подается смазка через масленку. Наконечники тяги с амортизирую­щими пружинами смягчают толчки, передавае­мые от колес на сошку, предохраняя рулевой механизм от повышенного износа и поломки.

Рулевые рычаги закреплены в отверстиях вилок поворотных кулаков на шпонках гайками со шплинтами.

Шаровые пальцы рычагов обычно делают вставными и крепят в рычагах при помощи гаек со шплинтами.

Поперечная тяга, соединяю­щая рычаги цапф, имеет по концам наконеч­ники, навернутые на резьбе и закрепленные стяжными болтами. Вращением тяги в нако­нечниках можно изменять рабочую длину тяги, что необходимо для правильной регулировки схождения передних колес. В поперечной тяге обычно применяют наконечники с вертикальными вкладышами, плотно зажи­мающими шаровой или полушаровой палец под действием подпятника и пружины.

Таким соединением обеспечивается автоматическое устранение зазора при износе деталей сочле­нения.

В некоторых конструкциях применяют для снижения трения в сочленении и его износа пластмассовые вкладыши.

Наконечник снизу закрыт крышкой и сочленение сверху уплот­няется резиновой шайбой или закрывается резиновым чехлом; внутрь шарнира подается смазка.

Основные неисправности. Неисправности рулевого управления создают угрозу безопасности движения и затрудняют управление автомобилем.

Основными признаками неисправностей рулевого уп­равления являются увеличенный свободный ход рулевого колеса, тугое вращение или заедание в рулевом механизме, стуки и на­рушение герметичности, недостаточное или неравномерное усиление и др.

Увеличенный свободный ход рулевого колеса появляется при износе шарниров рулевых тяг, нарушении ре­гулировки червяка с роликом, износе подшипников червяка, ослаб­лении крепления картера рулевого механизма, увеличении зазоров в подшипниках ступиц передних колес и шкворней. Указанные неисправности устраняют выполнением регулировочных работ, заменой или ремонтом изношенных деталей.

Тугое вращение или заедание в рулевом механизме обусловлено неправильной регулировкой зацепления в редукторе рулевого механизма, погнутостью тяг, недостаточной смазкой в картере редуктора. Устраняют эти неисправности регу­лировкой, ремонтом тяг, пополнением масла в редукторе рулевого механизма до необходимого уровня. Нарушение герметичности в рулевом механизме устраняют заменой прокладок и подтяжкой креплений и соединений.

Недостаточное или неравномерное усиление в рулевом механизме с гидроусилителем может быть из-за слабого натяжения ремня привода насоса, снижения уровня масла в бачке, попадания воздуха в систему, заедания золотника или перепуск­ного клапана при загрязнении.

После выявления причин неисправ­ностей их устраняют регулировкой натяжения ремня привода, доливкой масла до заданного уровня, промывкой системы и за­меной масла, ремонтом насоса, гидроусилителя или клапана управ­ления.

Все работы по определению причин неисправностей рулевого управления выполняют при проведении диагностирования и техни­ческого обслуживания, а устранение неисправностей производят при ТР.

Диагностирование рулевого управления .Оно позволяет без раз­борки его узлов оценивать состояние рулевого механизма и рулево­го привода; включает работы по определению свободного хода ру­левого колеса, общей силы трения, люфта в шарнирах рулевых тяг

При замере люфта рулевого колеса через рукоятку приклады­вают усилие 10 Н, сначала действующее вправо, а затем влево. Перемещение стрелки из нулевого положения в левое и правое крайние положения укажет в сумме люфт колеса.

Для автомобилей, имеющих поперечную неразрезную тягу, в момент замера необхо­димо вывесить левое переднее колесо. У автомобилей с гидро­усилителем люфт определяют при работающем двигателе (на малых оборотах).

Общую силу трения в рулевом управлении проверяют при полно­стью вывешенных передних колесах приложением усилия к рукоят­кам динамометра.

Замеры выполняют при прямолинейном положе­нии колес и в положениях максимального поворота их вправо и влево.

В правильно отрегулированном рулевом механизме рулевое колесо должно свободно поворачиваться от среднего положения для движения по прямой при усилии 8-16 Н.

Оценку состояния шарниров рулевых тяг проводят визуально или на ощупь в момент резкого приложения усилия к рулевому колесу. При этом люфт в шарнирах будет проявляться взаимным относительным перемещением соединенных деталей.

Проверка усилителя рулевого управления сводится к измерению давления в системе гидроусилите­ля.

Для этого в нагнетательную магистраль устанавливают манометр с краном.

Доливают в бачок масло до требуемого уровня, пускают двигатель на малых оборотах и, открыв полностью кран, поворачивают колеса в крайние положения. При этом давление, развиваемое насосом, должно составлять не менее 6 МПа. Если давление меньше указанного значения, медленно закрывают кран, наблюдая по манометру за увеличением давления, которое должно подняться до 6,5 МПа. Если давление не увели­чивается, то это свидетельствует о неисправности насоса. Не­исправный насос снимают с автомобиля и ремонтируют.

Регулировочные работы по рулевому управлению. Рулевые механизмы типа червяк — ролик, винт — гайка, рейка­ — зубчатый сектор имеют две регулировки: осевого зазора в подшип­никах вала винта и в зацеплении. Состояние рулевого механизма считается нормальным, если люфт рулевого колеса при движении по прямой не превышает 100. При отклонении люфта в сторону увеличения необходимо прежде всего проверить зазор в подшип­никах червяка (вала винта). Для этого резко поворачивают рулевое колесо в обе стороны и пальцем прощупывают осевое перемещение колеса относительно рулевой колонки. При наличии большого зазора в подшипниках осевой люфт будет легко ощу­щаться.

Для регулировки и устранения осевого, люфта в подшипниках вала отворачивают болты и снимают нижнюю крышку картера у левого механизма.Из-под крышки удаляют одну регулировочную прокладку, после чего собирают механизм и вторично проверяют осевой люфт.

Если регулировка окажется недостаточной, то все операции повторяют вновь до получения нужного результата. После регулировки натяга в подшипниках проверяют усилие на ободе рулевого колеса, отсоединив сошку от тяги рулевого привода. Усилие на поворот руля должно составлять 3-6 Н.

Зацепление червяка с роликом регулируют без снятия рулевого механизма с автомобиля. Для регулировки отвертывают гайку и, сняв шайбу с штифта, специальным ключом поворачивают регулировочный винт на несколько вырезов в стопорной шайбе. При этом изменяется боковой зазор в зацеплении гребней ролика и нарезки червяка, что изменяет свободный ход левого колеса. После регулировки гайку устанавливают на место.

Люфт в сочленениях рулевого привода определяют резко покачивая сошку руля при поворотах рулевого колеса, охватив руками проверяемое сочленение.При этом повышенный люфт легко ощущается и, чтобы его устранить, под­тягивают резьбовую пробку в следующем порядке: в начале расшплинтовывают пробку, затем специальным ключом завертывают пробку до отказа и, отпустив на одну прорезь до совпадения с отверстием в головке тяги, шплинтуют.

Во время регулировки осевого люфта добавляют смазку в со­членения. При большом износе, если не удается таким образом устранить люфт, заменяют шаровой палец сочленения или всю тягу в сборе. Неразборные шарниры рулевого привода на легковых автомобилях регулировке не подлежат, поэтому при износе и возникновении люфта их заменяют.

Свободный ход рулевого колеса и силу трения определяют универсальным прибором модели НИИАТ К-402. Прибор со­стоит из люфтомера и двухшкального динамометра. Люфтомер со­стоит из шкалы, закрепленной на динамометре, и указательной стрелки, которая жестко закреплена на рулевой колонке зажимами. Динамометр зажимами крепят к ободу рулевого колеса. Шкалы динамометра расположены на рукоятках и обеспечивают отсчет прикладываемого к рулевому колесу усилия в диапазонах до 20 Н и от 20 до 120 Н.

Источник статьи: http://lesnaya.nethouse.ru/articles/38940