 |
Винтореечные рулевые механизмы (ЗИЛ, КамАЗ, МАЗ и др.)
|
|
|
|
Силовое передаточное число рулевого управления
(1.6)
где 
-момент, приложенный к рулевому колесу;
-момент сопротивления повороту управляемых колес.
При проектировании автомобилей ограничивается как минимальное (60Н), так и максимальное (120Н) усилие.
По ГОСТ 21398-75 для поворота на месте на бетонной поверхности усилие не должно превышать для легковых автомобилей 400 Н, для грузовых автомобилей 700 Н.
Момент сопротивления повороту управляемых колес рассчитывают по эмпирической формуле:
(1.7)
где 
-коэффициент сцепления при повороте колеса на месте (
=0,9…1,0);
Gk -нагрузка на управляемое колесо, Н;
Рш -давление воздуха в шине, МПа.
Параметры рулевого колеса.
Максимальный угол поворота рулевого колеса в каждую сторону находится в пределах 540…10800 (1,5…3 оборота).
Диаметр рулевого колеса нормирован: для легковых и грузовых малой грузоподъемности автомобилей он составляет 380…425 мм, а для грузовых автомобилей 440…550 мм.
Усилие на рулевом колесе для поворота на месте
Рр.к =Мс / (
), (1.8)
где Rpк -радиус рулевого колеса;
-КПД рулевого механизма.
КПД рулевого механизма. Прямой КПД -при передаче усилия от рулевого колеса к сошке
рм = 1 - (Мтр1 / Мр.к) (1.9)
где Мтр1 -момент трения рулевого механизма, приведенный к рулевому колесу.
Обратный КПД характеризует передачу усилия от сошки к рулевому колесу:
рм = 1 - (Мтр2 / Мв.с) (1.10)
где Мтр2 - момент трения рулевого механизма, приведенный к валу сошки;
Мв.с -момент на валу сошки, подведенный от управляемых колес.
КПД как прямой, так и обратный зависят от конструкции рулевого механизма и имеют следующие значения:
рм =0,6…0,95; рм =0,55…0,85
1.2 Расчет конструкции рулевых механизмов
|
|
|
Червячные рулевые механизмы.
(ВАЗ-2105, -2106, -2107, ГАЗ-3102; ГАЗ-3307, УАЗ и др.).
Передаточное число (практически постоянно)
Uрм = Z2 / Z1 (1.11)
автомобиль рулевой тормозной гидропривод
Где Z1 -число заходов червяка;
Z2 - число зубьев червячного колеса.
КПД: прямой рм ≈ 0,85; обратный рм ≈ 0,70
Винтореечные рулевые механизмы (ЗИЛ, КамАЗ, МАЗ и др.)
Передаточное число (практически постоянно)
Upм = 2 
(1.12)
Где r 
-радиус начальной окружности сектора;
hв -шаг винта.
КПД винтореечного механизма
Реечные рулевые механизмы ().
(ВАЗ - 2110, ВАЗ - 2115) и др.)
Угловое передаточное число переменно
U = 
Cos (
Θ0 ± Θ) / r, (1.13)
где - длина поворотного рычага;
Θ 0 - начальный угол установки поворотного рычага (при нейтральном положении управляемых колес);
Θ - угол поворота управляемых колес;
r - радиус шестерни.
Усилие, передаваемое шестерней на зубчатую рейку
= Pp.к Rp.к. / r , (1.14)
где Pp.к. - усилие на рулевом колесе;
Rp.к. - радиус рулевого колеса;
r - начальный радиус шестерни.
1.3 Расчет рулевых усилителей
Необходимость установки рулевого усилителя определяется по соотношению усилий на рулевом колесе: условному расчетному (400 Н для легковых и 700 Н для грузовых автомобилей) и определяемому по формуле (1.8) при повороте на месте.
Если вычисленное значение усилия превосходит условное расчетное, то на автомобиле требуется установка рулевого усилителя.
Площадь торца золотника, обращенного к реактивной камере, находящейся под давлением
Fз = Рр.к.Rр.к.Up.м. р.м. / Рж 
сош, (1.15)
где сош - плечо рулевой сошки;
Рж - давление в напорной гидролинии за вычетом давления слива.
Давление, создаваемое гидронасосом, находится в пределах 6…10 МПа.
Имея значение площади торца золотника, находят его диаметр.
Площадь поршня гидроцилиндра
, (1.16)
где S - плечо поворотного рычага.
|
|
|
Подача насоса (см3/мин.)
, (1.17)
где Fгц - площадь поршня гидроцилиндра, см2;
гц - рабочий ход поршня гидроцилиндра, соответствующий повороту управляемых колес из одного крайнего положения в другое, см;
np.к - максимальная частота вращения рулевого колеса (np.к = 70…100 мин-1)
α max -угол поворота рулевого колеса из одного крайнего положения в другое, рад;
Н -объемный КПД гидронасоса ( Н = 0,7…0,8);
З -коэффициент, учитывающий утечки через золотник (
З =0,1).
1.4 Нагрузки в элементах рулевого управления
Рулевой вал в большинстве конструкций выполняется полым. Рулевой вал нагружается моментом
МР.К. =РР.К. RР.К (1.18)
Напряжение кручения полого вала
, (1.19)
где dH и dв -наружный и внутренний диаметры рулевого вала;
Допустимое напряжение кручения [ 
]=100 МПа.
Проверяется также угол закрутки рулевого вала, который допускается в пределах 5…80 на 1 м длины вала.
Рулевой механизм.
Для механизма, включающего глобоидный червяк и ролик, определяется контактное напряжение.
|
|
|
