Файл: Доклад По дисциплине Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортнотехнологических машин и оборудования.docx

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО науки и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра транспортно-технологических процессов и машин

Доклад
По дисциплине: Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Тема: Назначение рулевого управления. Рулевой механизм. Рулевой привод. Усилители рулевого привода.

Выполнил: студент гр. АХ-20 Кутявин В.А.

^{(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)}

Оценка:

Дата:

Проверил

руководитель работы: доцент Федотов В.Н.

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2021

Содержание

Назначение рулевого управления.
Рулевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении и наряду с тормозной системой является важнейшей системой управления автомобилем. На большинстве легковых автомобилей изменение направления движения осуществляется за счет поворота передних колес (кинематический способ поворота). Изменить направление движения можно и за счет подтормаживания отдельных колес. Силовой способ поворота положен в основу работы системы курсовой устойчивости.

Рулевое управление современного автомобиля объединяет рулевое колесо с рулевой колонкой, рулевой механизм и рулевой привод.

Рулевое колесо

---

 воспринимает от водителя усилия, необходимые для изменения направления движения, и передает их через рулевую колонку рулевому механизму. Рулевое колесо выполняет также и информационную функцию. По величине усилий, характеру вибраций происходит передача водителю информации о характере движения. Диаметр рулевого колеса легковых автомобилей находится в пределе 380 - 425 мм, грузовых автомобилей – 440 – 550 мм. Рулевое колесо спортивных автомобилей имеет меньший диаметр.

Рулевая колонка обеспечивает соединение рулевого колеса с рулевым механизмом. Рулевая колонка представлена рулевым валом, имеющим несколько шарнирных соединений. В конструкции рулевой колонки предусмотрена возможность складывания при сильном фронтальном ударе, что позволяет снизить тяжесть травмирования водителя. На современных автомобилях предусмотрено механическое или электрическое регулирование положения рулевой колонки. Регулировка может производиться по вертикали, по длине или в обоих направлениях. В целях защиты от угона осуществляется механическая или электрическая блокировка рулевой колонки.

Рулевой механизм предназначен для увеличения, приложенного к рулевому колесу усилия, и передачи его рулевому приводу. В качестве рулевого механизма используются различные типы редукторов, которые характеризуются определенным передаточным числом. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получил реечный рулевой механизм.

Реечный рулевой механизм включает шестерню, установленную на валу рулевого колеса и связанную с зубчатой рейкой. При вращении рулевого колеса рейка перемещается в одну или другую сторону и через рулевые тяги поворачивает колеса. Реечный рулевой механизм располагается, как правило, в подрамнике подвески автомобиля.

На некоторых автомобилях BMW, Mercedes-Benz, Porsche, Volkswagen применяется рулевой механизм с переменным передаточным отношением.

В механизме используется зубчатая рейка с разными зонами зубьев. По мере удаления от зоны прямолинейного движения форма зубьев зубчатой рейки существенно изменяется (косой наклон зубьев). Это обеспечивает прогрессивное уменьшение передаточного отношения и соответственно меньший диапазон поворота рулевого колеса. Управление автомобилем становится более удобным и динамичным, а руль – тяжелым и острым.

---

Ряд автопроизводителей (BMW, Honda, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Renault, Toyota,) предлагают на некоторых легковых автомобилях рулевые механизмы с четырьмя управляемыми колесами. Данное техническое решение обеспечивает лучшую управляемость и устойчивость при движении автомобиля на высокой скорости (при этом передние и задние колеса повернуты в одну сторону), а также высокую маневренность при движении с небольшой скоростью (передние и задние колеса повернуты в разные стороны).

Необходимо отметить, что эффект «подруливания» задних колес при движении автомобиля на высокой скорости достигается и пассивными средствами. При повороте автомобиля резинометаллические упругие элементы задней подвески деформируются за счет крена кузова и воздействия боковых сил, тем самым обеспечивают незначительные углы поворота колес.

Рулевой привод предназначен для передачи усилия, необходимого для поворота, от рулевого механизма к колесам. Он обеспечивает оптимальное соотношение углов поворота управляемых колес, а также препятствует их повороту при работе подвески. Конструкция рулевого привода зависит от типа применяемой подвески.

Наибольшее распространение получил механический рулевой привод, состоящий из рулевых тяг и рулевых шарниров. Рулевой шарнир выполняется шаровым. Шаровой шарнир состоит из корпуса, вкладышей, шарового пальца и защитного чехла. Для удобства эксплуатации шаровой шарнир выполнен в виде съемного наконечника рулевой тяги. По своей сути рулевая тяга с шаровой опорой выступает дополнительным рычагом подвески.

Рулевое управление характеризуется множеством кинематических параметров, основными из которых являются четыре угла (схождения, развала, поперечного и продольного наклона оси поворота колеса) и два плеча (обкатки и стабилизации). В общем виде конструкция рулевого управления представляет собой компромисс кинематических параметров, т.к. вынуждена объединять противоречащие друг другу устойчивость движения и легкость управления.

Для уменьшения усилий, необходимых для поворота рулевого колеса, в рулевом приводе применяется усилитель рулевого управления. Применение усилителя обеспечивает точность и быстродействие рулевого управления, снижает общую физическую нагрузку на водителя, а также позволяет устанавливать рулевые механизмы с меньшим передаточным числом. В зависимости от типа привода различают следующие виды усилителей рулевого управления: гидравлический, электрический и пневматический.

---

Большинство современных автомобилей имеют гидравлический усилитель рулевого управления (другое название – гидроусилитель руля). Разновидностью гидроусилителя является электрогидравлический усилитель рулевого управления, в котором гидронасос имеет привод от электродвигателя. В последние годы на автомобилях все шире применяется электрический усилитель рулевого управления (другое название – электроусилитель руля). Крутящий момент от электродвигателя может передаваться непосредственно на вал рулевого колеса или на зубчатую рейку. Электроника позволяет использовать электроусилитель руля для автоматического управления автомобилем, например в системе автоматической парковки, системе помощи движению по полосе.

Усилитель рулевого управления, в котором поворотное усилие изменяется в зависимости от скорости автомобиля, называется адаптивным усилителем рулевого управления. Известной конструкцией адаптивного усилителя рулевого управления является электрогидравлический усилитель Servotronic.

Инновационными являются система активного рулевого управления от BMW, система динамического рулевого управления от Audi, в которых передаточное число рулевого механизма изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля. Компания BMW добавила в рулевой вал сдвоенный планетарный редуктор, корпус которого может поворачиваться с помощью электродвигателя и в зависимости от скорости движения автомобиля менять передаточное отношение рулевого механизма.

Перспективной является конструкция рулевого управления, в которой отсутствует механическая связь рулевого колеса и ведущих колес, т.н. рулевое управление по проводам. Система обеспечивает независимое воздействие на каждое колесо с помощью электропривода. Серийное применение рулевого управления по проводам сдерживает скорее психологический фактор, связанный с высоким риском аварии в случае отказа системы.
Усилители рулевого управления.

Гидравлический усилитель руля (ГУР)

Это один из наиболее распространенных типов, применяемый с 50-х годов прошлого века. Состоит из насоса, гидроцилиндра, бачка с запасом гидравлической жидкости (также называют маслом ГУР) и распределителя, соединенных между собой трубками. Насос, соединенный приводом с двигателем, создает необходимое давление в системе. Гидроцилиндр преобразует давление жидкости в перемещение поршня и штока, тем самым облегчает вращение колес.

---

Гидравлический усилитель нравится опытным водителям по той причине, что обеспечивает информативное и точное управление. При выходе из строя, руль будет сложно вращать, но все же доехать до сервиса можно.

Минусы такой системы:

• 
  на насос уходит часть энергии двигателя, что приводит к увеличению расхода топлива;
  
• 
  есть вероятность протечек системы.
  

При нарушении герметичности системы жидкость постепенно уходит. Если это вовремя не заметить, то из строя может выйти дорогостоящий узел. Когда вы заметите снижения уровня жидкости в бачке ГУР, необходимо немедленно связаться с технической службой ГК FAVORIT MOTIRS. Квалифицированные мастера в короткие сроки устранят неисправность.

Электрический усилитель руля (ЭУР)

Миром правит электричество, и сейчас большое распространение получили электрические усилители руля, состоящие из электродвигателя, механической передачи и системы управления (датчиков). Датчик фиксирует действия водителя и активирует мотор, интегрированный в рейку рулевого колеса. В результате от водителя требуется минимальное усилие.

Такая система компактна, не так уж дорога, требует минимальных настроек. Вероятность выхода из строя, по сравнению с гидравлической, мала. Чаще всего причина неисправности состоит в окислении контактов или неисправности датчика. Бывают случаи, когда причиной дефекта становятся сбои в работе блоков управления или скачки напряжения бортовой сети. В этом случае на панели приборов загорится сигнал неисправности, и нужно оперативно связаться с технической службой ГК FAVORIT MOTORS.

Электрогидравлический усилитель руля (ЭГУР)

Замкнутая система состоит из тех же элементов, что и классический гидравлический усилитель руля: насос, гидроцилиндр, распределитель, бачок с запасом жидкости ГУР. Основное отличие в том, что насос вращает дополнительный электродвигатель, получающий питание от генератора. Такая система работает не постоянно, а только в момент вращения колеса, что снижает расход топлива. Вероятность утечки жидкости ГУР и выхода из строя электрических блоков, разумеется, есть, но и преимущества налицо: энергоэффективность, сочетающаяся с информативностью и точностью управления.

---