Статья рулевое управление автомобиля
статья

СПб ГБПОУ «Автомеханический колледж»

Статья на тему:

«РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ»

Исполнитель:

Мастер производственного

обучения

Белинская Д.В.

г. Санкт-Петербург,

2020 г.

Содержание

1. Назначение рулевого управления……………………………………..3

2. Рулевой механизм...................................................................................4

3. Рулевой привод……………………………………………………......10

Список используемой литературы...........................................................15

1. Назначение рулевого управления.

Рулевое управление - совокупность механизмов автомобиля, обеспечивающих его движение в заданном направлении.

Рулевое управление (рис. 1) состоит из рулевого колеса, соединенного валом с рулевым механизмом, и рулевого привода. Иногда в рулевое управление включен усилитель.

Рулевым механизмом называют замедляющую передачу, преобразующую вращение вала рулевого колеса во вращение вала сошки. Этот механизм увеличивает прикладываемое рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу.

Рулевым приводом называют систему тяг и рычагов, осуществляющую в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля. В результате работы рулевого механизма продольная тяга перемещается сошкой вперед или назад, вызывая этим поворот одного колеса влево или вправо, а рулевая трапеция передает поворачивающий момент на другое колесо. Рулевая трапеция представляет собой шарнирный четырехзвенник, образуемый балкой переднего моста (или картером переднего ведущего моста), поперечной рулевой тягой 1, левым 2 и правым 10 рычагами рулевой трапеции. Последние соединены с поворотными кулаками, на которых насажены управляемые колеса.

Благодаря наличию рулевой трапеции управляемые колеса поворачиваются на разные углы: внутреннее (ближайшее к центру поворота) колесо на больший угол, чем внешнее, что обеспечивает качение колес при повороте без существенного скольжения. Разница в углах поворота определяется величиной угла наклона левого и правого рычагов рулевой трапеции.

Рис. 1 - Рулевое управление автомобиля:

1 - поперечная тяга; 2 - левый рычаг рулевой трапеции; 3 ~ поворотный кулак; 4 - поворотный рычаг; 5 - продольная тяга; 6 ~ сошка; 7 - рулевой механизм; 8 - вал рулевого колеса; 9 - рулевое колесо; 10 - правый рычаг рулевой трапеции.

2.Рулевой механизм.

Рулевой механизм представляет собой или червячную, или винтовую, или кривошипную, или зубчатую передачи, или комбинацию таких передач. Большее распространение получил рулевой механизм в виде червячной передачи с червяком глобоидальной формы. К этому типу относят рулевые механизмы легковых и многих грузовых автомобилей семейства Г АЗ.

Рулевые механизмы с двухгребневым роликом на шарикоподшипниках имеют автомобили УАЗ-469. Рулевым механизмом с трехгребневым роликом снабжены грузовые автомобили ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12 и ГАЗ-66. В рулевом механизме автомобиля ГАЗ-53А (рис. 2) рулевое колесо закреплено на верхнем конце вала 10. На противоположном конце вала на шлицы напрессован глобоидальный червяк 13, опирающийся на конические роликоподшипники 12 и 21. В зацеплении с червяком находится трехгребневой ролик 16, посаженный на двух шарикоподшипниках 15 и 20, между которыми помещена распорная втулка 17. Ось 14 ролика закреплена в вильчатом кривошипе 18 вала 7 сошки 8. Картер 19 рулевого механизма прикреплен болтами к левому лонжерону рамы. На верхнем конце рулевого вала расположена кнопка сигнала, провод от которой проходит внутри рулевого вала в трубке 11. Между трубкой и валом установлен сальник 22, поджимаемый пружиной 23. Вал 7 сошки уплотнен сальником 6. Сошка на конических шлицах вала укреплена гайкой 9. Вал имеет сдвоенные шлицы, обеспечивающие правильность установки сошки под необходимым углом. На картере рулевого механизма сделаны выступы, служащие упорами для ролика при поворотах сошки из среднего положения в крайние на угол 450.

Рис. 2 - Рулевой механизм автомобиля Г АЗ-53А:

1 - стопорная шайба; 2 - хвостовик вала сошки; 3 - винт; 4 и 9 - гайки; 5 - штифт; 6 и 22 - сальники; 7 - вал сошки; 8 - сошка; 10 - вал; II - трубка; 12. 15, 20 и 21 - подшипники; 13 - глобоидальный червяк; 14 - ось ролика; 16 - ролик; 17 - распорная втулка; 18 - кривошип; 19 - картер; 23 - пружина; 24 – прокладка.

Осевой зазор подшипников 12 и 21 регулируют изменением числа прокладок 24 под крышкой картера. Зацепление червяка и ролика регулируют, не разбирая рулевой механизм, винтом 3, в паз которого входит хвостовик 2 вала сошки. Оси ролика и червяка лежат в разных плоскостях, поэтому для уменьшения зазора в зацеплении достаточно переместить вал сошки в сторону червяка, ввертывая винт 3. Для фиксирования регулировочного винта служат стопорная шайба 1, штифт 5 и навернутая на винт гайка 4. Аналогичное устройство имеет рулевой механизм автомобиля Г АЗ-24 «Волга».

Другим распространенным типом рулевого механизма является винтовая передача с циркулирующими шариками и зубчатым зацеплением.

Комбинированный рулевой механизм автомобиля МАЗ-5335 (рис. 3) представляет собой винт 12, который проходит внутри гайки-рейки 6, находящейся в зацеплении с зубчатым сектором 7. В винтовые канавки между гайкой 6 и винтом 12 при сборке заложено два ряда шариков. Движение шариков в винтовых канавках ограничено направляющими 13 и 15. Высокая точность деталей механизма обеспечивает легкое и плавное вращение винта в гайке.

Рис. 3 - Рулевой механизм автомобиля МАЗ-5335:

1 - сошка: 2 и 17 - сальники; 3 - упорное кольцо; 4 - подшипник вала сектора; 5 - картер; 6 - гайка-рейка; 7 - зубчатый сектор; 8 - регулировочные прокладки; 9 - болт крепления крышки; 10 - нижняя крышка; II - подшипник винта; 12 - винт; 13 и 15 - направляющие шариков; 14 - шарики: 16 - пробка отверстия для заправки масла; 18 - опорная пластина; 19 - гайка регулировочного винта; 20 - боковая крышка картера: 21 - контргайка, 22 - регулировочный винт.

Сектор 7 рулевого механизма, изготовленный как одно целое с валом сошки, установлен на игольчатых подшипниках 4. Зубья сектора выполнены с переменной по длине толщиной, что позволяет регулировать зазор в зацеплении с рейкой, перемещая в осевом направлении сектор регулировочным винтом 22. Винт в сборе с валом сектора ввертывают в боковую крышку 20 картера и крепят контргайкой 21. Регулировочный винт упирается в опорную пластину 18 и удерживается гайкой 19. Контргайка 21 фиксирует положение винта после регулировки.

Рис. 4 – привод рулевого управления с гидроусилителем.

Для правильной установки сошки на торце вала сектора нанесена метка, которую при сборке совмещают с меткой на сошке. Винт 12 вращается в двух роликоподшипниках 11 и соединяется с рулевым валом карданным шарниром. Привод рулевого управления снабжен гидроусилителем 2 (рис. 4). Картер рулевого механизма закрыт крышками 10 и 20 (см. рис. 3) и уплотнен резиновыми сальниками 2 и 17. Отверстие для заливки масла закрыто пробкой 16.

Рис. 5 – Схема рулевого управления автомобиля ЗИЛ-130.

Рулевое управление автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 5) включает рулевой механизм 10 с гидроусилителем рулевого привода, масло к которому подается насосом 1. Движение от рулевого колеса к рулевому механизму передается через два карданных шарнира 8, карданный вал 9 и вал рулевого колеса, проходящего внутри рулевой колонки 5.

Рис. 6 – Рулевой механизм управления автомобиля ЗИЛ-130.

У рулевого механизма автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 6) поршень-рейка 5 одновременно является поршнем гидроусилителя и рейкой рулевого механизма, которая находится в зацеплении с зубчатым сектором 29 вала 37 рулевой сошки. Водитель с помощью рулевого колеса через вал и карданную передачу вращает винт 7, по которому на циркулирующих шариках 10 перемещается шариковая гайка 8. Вместе с гайкой вдоль винта перемещается поршень-рейка 5, поворачивающая зубчатый сектор 29 вала сошки. Зазор в зацеплении зубьев рейки и сектора можно регулировать, смещая в осевом направлении вал сошки, так как зубья имеют переменную по длине толщину. В картер 4 рулевого механизма и в отверстие его боковой крышки 30 запрессованы бронзовые втулки 39, в которых вращается вал сошки.

При сборке рулевого механизма вначале в винтовые канавки шариковой гайки 8 и винта 7, в желоба 9 закладывают шарики 10, а затем гайку закрепляют установочными винтами 28, которые раскернивают. Шарики, выкатывающиеся при повороте винта с одного конца гайки, возвращаются к другому ее концу по двум штампованным желобам 9, вставленным в отверстия паза винтовой канавки шариковой гайки 8.

Картер рулевого механизма снизу закрыт крышкой 1. Неподвижные соединения рулевого механизма уплотнены резиновыми кольцами 2, 14, 27 и 31. Резиновый сальник 40, защищенный упорным кольцом 41, уплотняет вал сошки. Винт 7 уплотнен в промежуточной крышке 12 и в поршне-рейке 5, а последний в картере' 4 чугунными разрезными кольцами 11. Для уплотнения винта в верхней крышке установлен резиновый сальник 24 с упорным 22 и замочным 23 кольцами. Металлические частицы, попадающие в масло, залитое в картер рулевого механизма, улавливаются магнитом пробки 38.

Рис. 7 – Общий вид рулевого управления автомобиля КАМАЗ-5320.

Общий вид рулевого управления автомобиля КамАЗ-5320 представлен на рис. 7. Рулевой механизм автомобиля КамАЗ-5320 (рис. 194) включает угловой редуктор, ведущее 3 и ведомое 4 конические зубчатые колеса которого передают вращение на винт 15, перемещающий гайку 16 и скрепленную с ней поршень-рейку 13, зубья которой входят в зацепление с зубчатым сектором 19 вала рулевой сошки.

К корпусу 23 углового редуктора прикреплен корпус 2 клапана управления. Картер рулевого механизма одновременно является корпусом гидроусилителя.

3.Рулевой привод.

Рулевой механизм представляет собой или червячную, или винтовую, или кривошипную, или зубчатую передачи, или комбинацию таких передач. Большее распространение получил рулевой механизм в виде червячной передачи с червяком глобоидальной формы. К этому типу относят рулевые механизмы легковых и многих грузовых автомобилей семейства Г АЗ.

Рулевой привод включает сошку 2, продольную тягу 3, поворотный рычаг 7, левый и правый поворотные кулаки 6 и детали рулевой трапеции. Рулевая трапеция может быть задней или передней, т. е. с поперечной рулевой тягой, расположенной сзади переднего моста или перед ним. Различают цельную трапецию, при меняемую при зависимой подвеске колес, и расчлененную, используемую при независимой подвеске. Сошка может качаться по дуге окружности, расположенной в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля, или в плоскости, параллельной переднему мосту. В последнем случае продольная тяга отсутствует, а сила от сошки передается через поперечные рулевые тяги поворотным кулакам. Типичным во всех случаях является крепление сошки на валу при помощи конуса, треугольных шлицев и гайки.

Рис. 8 - Рулевой механизм автомобиля КамАЗ-5320:

1 - реактивный плунжер; 2 - корпус клапана управления; 3 - ведущее зубчатое колесо; 4 - ведомое зубчатое колесо; 5, 22 и 29 - стопорные кольца; 6 - втулка; 7 и 31 - упорные кольца; 8 - уплотнительное кольцо; 9 и 15 - винты; 10 - перепускной клапан; 11 и 28 - крышки; 12 - картер; 13 - поршень-рейка; 14 - пробка; 16 и 20 - гайки; 17 - желоб; 18 - шарик; 19 - сектор; 21 - стопорная шайба; 23 - корпус; 24 - упорный подшипник; 25 - плунжер; 26 - золотник; 27 - регулировочный винт; 30 - регулировочная шайба; 32 - зубчатый сектор вала сопки.

При движении автомобиля по неровной дороге на детали рулевого привода (сошку, продольную и поперечную рулевые тяги, рулевые рычаги) действуют большие нагрузки. В связи с этим в рулевой привод вводят пружины для смягчения толчков и устройства для автоматического устранения зазоров, возникающих при изнашивании деталей. Поперечная рулевая тяга представляет собой трубку с левой резьбой на одном конце и правой на другом для навинчивания наконечников крепления шаровых шарниров. Вследствие этого можно изменять расстояние между шарнирами при регулировании схождения управляемых колес.

Рис. 9 - Рулевой привод:

а – задняя и передняя расчлененная трапеция; 2 - сошка; 3 -- продольная рулевой трапеции; 5 - поперечная тяга, 6 - поворотный кулак; 7 - поворотный рычаг; 8•- стойка, 9 и 11 - боковые тяги; 12 - средняя тяга.

Рис. 10 – Шарнирное соединение рулевого привода автомобиля ГАЗ-53А.

На автомобиле ГАЗ-53А применены унифицированные шарнирные устройства в наконечниках продольных и поперечных рулевых тяг. В продольной тяге в наконечники 6, l1риваренные к трубе 7, установлены сменные вкладыши 14, сухарь 13 и полусферический палец 12, опирающийся на пяту 2. Пяту поджимает коническая пружина 3, опорой которой служит крышка 4, закрепляемая стопорным кольцом 5. С другой стороны наконечника на палец шарнира с небольшим натягом надет резиновый колпак 10, закрепленный обоймой 9 на наконечнике. Стальное кольцо 11, завулканизированное в колпак, обеспечивает его уплотнение при старении резины. Через масленку 1 смазывают шарнир у поперечной тяги наконечники 15 левой и правой резьбой соединены с трубой /7, имеющей на концах соответствующую резьбу и продольные разрезы. После соединения с наконечниками концы трубчатой тяги, имеющие продольные разрезы, стягивают хомутами 16, причем болты крепления хомутов располагают со стороны прорезей.

Один из сухарей 19 шарнирного соединения шарового пальца с продольной рулевой тягой автомобиля ЗИЛ-l30 представляет собой жесткую опору, а другой опирается на пружину 20 с ограничителем 21. Внешний сухарь при жат к шаровому шарниру резьбовой пробкой 18. Пружины в наконечниках продольной рулевой тяги поставлены так, чтобы смягчались удары, передающиеся через тягу в обе стороны. При независимой подвеске управляемых колес соединение их поворотных кулаков жесткой поперечной тягой нарушило бы возможность независимого перемещения колес; поэтому поперечная рулевая тяга выполнена из двух или трех шарнирно связанных частей, позволяющих колесам перемещаться независимо одно от другого.

Рис. 11 – Схема рулевого привода автомобиля ГАЗ-24 "Волга".

У автомобиля ГАЗ-24 «Волга» задняя рулевая трапеция расчленена (рис. 11) и состоит из боковых тяг 18, поперечной тяги 17, сошки 19, маятникового рычага 14 и рычагов 24 поворотных кулаков. Размеры боковых тяг регулируют при помощи регулировочных трубок 22. Трубка 22 имеет продольный разрез, и после регулировки ее зажимают с двух сторон хомутами 21 при помощи болтов 20. Шарниры тяг с полусферическими пальцами саморегулирующиеся, разборные. Смазочный материал закладывают при сборке на заводе, и регулярного пополнения его не требуется.

Ввиду большой нагрузки на детали рулевого механизма и рулевого привода они подвергаются значительному изнашиванию, что может повлечь за собой появление зазоров в шарнирных соединениях и увеличение свободного хода рулевого колеса, который не должен превышать 250.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автомобили / А.В. Богатырёв, Ю.К. Есеновский-Лашков, М.Л. Насоновский, В.А. Чернышёв. Под ред. А.В. Богатырёва. – М.: Колос, 2001. – 496 с.
2.  Автомобили / В.К. Вахламов, М.Г. Шатров, А.А. Юрчевский. Под ред. А.А. Юрчевского. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 816 с.
3. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов / Н.Н. Вишняков, В.К. Вакхламов, А.Н. Нарбут и др. – 2-ое изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 304 с.
4. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств / В.Л. Роговцев, А.Г. Пузанков и др. – М.: Транспорт, 1991.