Виды рулевых приводов: типы приводов передних рулевых колёс, устройство и схема детали, его назначение в конструкции машины

типы приводов передних рулевых колёс, устройство и схема детали, его назначение в конструкции машины

Привод руля авто предназначен для обеспечения поворота колёс в стороны. Этот механизм имеет разные виды в зависимости от строения конструкции. Из статьи вы узнаете о составных элементах и деталях каждого из типов, а также получите необходимые теоретические знания для проведения плановых и внеплановых ремонтных работ на этом участке. Схема системы достаточно сложна, однако каждый автолюбитель должен следить за исправностью её деталей.

Что называют рулевым приводом

Рулевой привод — сложная система организации деталей, представляющая собой целый механизм. Он функционирует с целью переноса определённого усилия от руля к колёсам. Это необходимо для выполнения поворота авто в соответствующем направлении.

Эта сложная конструкция предназначена для обеспечения взаимодействия системы механического управления авто путём преобразования оборотов вала рассматриваемого механизма в движение колёс по вертикальной оси для реализации поворотного манёвра. Также она помогает снизить колебания колёс и предотвращает их самостоятельную смену траектории во время нормального функционирования процесса обеспечения связи колёсной базы и кузова, а также упругости авто.

1 — рулевой механизм; 2—рулевая сошка; 3 и 6—продольная и поперечная рулевые тяги; 4— верхний поворотный рычаг; 5 — поворотная цапфа; 7— нижние рычаги поворотных цапф

Виды рулевого привода и их конструкция

Данная структурированная система имеет разное строение, которое различается по типу установленной подвески и рулевого механизма.

Соответственно, приводы классифицированы на несколько видов:

1. Конструкция «шестерня-рейка».
2. Рулевая трапеция.
3. Рулевой наконечник и шаровый шарнир.

Знаете ли вы? Для настройки звука выхлопной системы Audi RS4 были привлечены специалисты звукозаписывающей студии. Эта машина звучит как глубокий бас внизу, сильный тенор в середине и звонкое сопрано вверху.

Рулевой привод механизма «шестерня-рейка»

Этот вид используется в современных авто наиболее часто. Благодаря ему передние колёса машины совершают поворот под определённым углом. В состав несложной конструкции входят две горизонтальные тяги. Помимо этого, ещё поворотные рычаги стоек передней подвески и наконечники. Рейка соединена шарнирами с тягами. Данная система позволяет передним колёсам выполнять углы разной величины при повороте.

Рулевая трапеция

Такую трапецию чаще используют в винтовом и червячном механизмах. Данная система включает в себя:

1. Маятниковый рычаг, а также по одному поворотному для каждой стороны.
2. Боковую и среднюю тяги.
3. Сошку.
4. Шаровые шарниры.

Свободное вращение деталей обеспечивает тяга, на концах которой расположены шарниры, так называемые опоры. Также она способствует совершению поворота управляемых колёс на различные углы. Классификация трапеций подразумевает цельную или разрезную конструкцию. Первая используется в зависимой подвеске, а вторая применяется в независимой. Устанавливается чаще всего на грузовых авто впереди оси или после неё.

Рекомендуем для прочтения:

Рулевой наконечник с шаровым шарниром

Данная конструкция представляет собой съёмный наконечник тяги. Он состоит из:

• шарнира, имеющего заглушку, заключённых в корпус;
• шарового пальца, имеющего резьбу;
• вкладышей, благодаря которым происходит ограничение перемещения при вращении шарового пальца;
• защитного кожуха с кольцом, позволяющим фиксировать его на пальце;
• пружины.

Техническая неисправность наконечника неизбежно приведёт к выходу из строя тяги, что влияет на безопасность движения. Обязательно необходимо провести замену детали во избежание повреждений связных элементов узла.

Что касается шарнира, он нужен для перенесения применяемых усилий от механизма управления авто к колёсам и должен обеспечивать подвижность тех деталей, которые соединяют элементы всего привода. Именно шаровые опоры берут на себя роль буфера, т. к. на низ машины приходится основной удар от всех неровностей на дороге.

Электрогидравлический рулевой привод

Основным преимуществом электрогидравлического типа является простая и лаконичная конструкция. Насос приводится в действие электродвигателем, а не двигателем внутреннего сгорания. Таково его назначение. Модуль управления представлен в виде единого механизма с электромотором насоса и гидравлическим механизмом.

Одним из главных плюсов такой системы является автоматическое отключение насоса при утечке масла, что предотвращает выход его из строя. Слабо изучено влияние параметров настройки привода на его характеристики. В связи с этим проблема исследования автономных электрогидравлических приводов с комбинированным регулированием скорости является актуальной и острой для современной автомобильной промышленности.

Знаете ли вы? Спорткар Aston Martin Vantage — мощный и яркий представитель именитого бренда. В режиме форсажа на оборотах двигателя около 7000 об/мин звук его выхлопной трубы слышно на расстоянии 6 км.

Основные детали рулевого привода

Механизм управления машиной представляет собой сложно структурированную конструкцию, которая состоит из нескольких элементов:

• поперечная и продольная тяги;
• нижний и верхний рычаги;
• поворотная цапфа;
• сошка;
• вал;
• рулевая передача;
• руль.

Строение рулевого привода может разниться, зависимо от принципов положения рычагов и тяг. Эти детали образуют собой рулевую трапецию, что может находиться спереди или сзади. Конструкция также отличается, исходя из вида подвески, которая может быть зависимой и независимой.

Основное назначение

Основополагающее предназначение этого привода состоит в обеспечении безопасного движения машины.

Конструкция и план управления является достаточно важным механизмом наряду с системой торможения. На авто курс движения меняется путём поворота передних колёс в нужную сторону, что становится возможным благодаря слаженному взаимодействию деталей в конструкции управления. Силовой способ во время совершения поворота лежит в основе работы механизма курсовой устойчивости.

Вспомогательный рулевой привод

Деталь рулевой системы должна обеспечивать кинематическую связь рулевого механизма и колёс. Само название этого элемента даёт понять для чего он предназначен. Каждый совестливый производитель какого-либо механизма всегда позаботиться о безопасности людей, поэтому и дополняет его полезными элементами. Вспомогательный привод — это система для управления авто, которая понадобится при выходе из строя главного рулевого управления.

Как выглядит рулевой привод при независимой подвеске колес

Если рассматривать механизм с независимой подвеской, то важно отметить, что он имеет некоторые особенности. Можно наблюдать другое строение поперечной тяги, что соединяется с рычагами и тягой шарнирами, благодаря которым и создаётся независимое движение колёс. Ниже рассмотрен управляющий привод, имеющий независимую подвеску и червячный механизм.

1 – стойка;2 – поворотные цапфы;3 – рычаг поворотной цапфы;4 и 9 – боковые тяги;5 – маятниковый рычаг;6 – сошка;7 – рулевой механизм;8 – средняя тяга.

Итак, он состоит из:

• сошки;
• маятникового рычага;
• средней тяги, соединённой первыми двумя элементами, 2-х боковых тяг, что в комплексе представляет собой механизм составной поперечной тяги;
• поворотных рычагов (правого и левого).

Чаще всего такой тип привод используется на легковых авто.

Нужно ли обслуживание и замена деталей

От исправности деталей и точности конструкции зависит не только отменная работоспособность автомобиля, но и жизнь водителя, и других участников дорожного движения. Устройства машин имеют свойство изнашиваться, независимо от того, как вы к ним относитесь, хотя и это немаловажно. Техническое обслуживание может предотвратить беду. Пренебрегая этим, можно обеспечить себе большие убытки и проблемы.

Важно! Любое вмешательство в ходовую систему должно сопровождаться регулировкой развала схождения. Если пренебречь этим правилом, наблюдается неравномерное изнашивание шин, некорректная работа ходовой и сложность в управлении авто.

При проведении ремонтных работ рекомендуется обратить внимание на все элементы механизма, даже те, что исправно работают, и проверить их техническое состояние. Каждая деталь имеет граничный срок эксплуатации или рекомендуемый пробег, по истечении которого стоит побеспокоится о замене узла.

Привод является важной составляющей рулевого управления. Необходимо постоянно следить за исправностью всех его элементов и своевременно производить замену на запасные, т. к. от их технического состояния зависит безопасность движения. Теперь вы знаете о видах рулевых приводов, их составляющих компонентах и о том, каков алгоритм работы системы.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Рулевые приводы

Рулевой привод служит для передачи усилия с рулевой машины на баллер руля.

Простейший привод — секторный с штуртросом (рис) который штуртросом связан с рулевой машиной. В качестве штуртроса используется стальной трос или цепь. Для выбирания слабины штуртроса в него включаются талрепы, а для смягчения ударов — буферные пружины. Проложенный по открытой палубе штуртрос неудобен в эксплуатации и его трудно ремонтировать в штормовых условиях. Поэтому этот привод сохранился лишь на некоторых

старых небольших судах.

Идея зубчатого секторного привода (рис.) очень проста Зубья, расположенные по дуге сектора, входят
в зацепление с зубчатой шестерней, которая через редуктор приводится во вращение от рулевой машины. Для смягчения ударов между сектором и баллером устанавливают упругую связь. Конструктивно это достигается тем, что привод,  кроме сектора, свободно насаженного на баллер, имеет также и румпель, который с баллером соединен жестко, а свободный конец румпеля соединяется с сектором буферными пружинами, через которые передаются усилия от сектора на румпель.

В настоящее время наибольшее распространение находят гидравлические приводы плунжерного, лопастного или винтового типов.

В гидравлическом приводе плунжерного типа (рис) поворот баллера производится румпелем, который
соединен с поршнями (плунжерами) двух цилиндров. При перекачке жидкости из одного цилиндра в другой поршни перемещаются и поворачивают румпель Амортизатором в гидравлическом приводе является перепускной клапан, установленный на дополнительном трубопроводе, который соединяет оба цилиндра. При ударе волны в перо руля давление в одном из цилиндров повышается, клапан автоматически приоткрывается и некоторое количество жидкости переходит из одного цилиндра в другой.

Лопастной гидравлический привод (рис) вместо цилиндров  с поршнями имеет вращающийся поршень, насаженный на баллер. Поршень помещен в цилиндрический корпус, который имеет секторовидные
камеры При перекачке жидкости из одной полости камеры в другую создается разность давлений, в результате чего поршень, а вместе с ним и баллер поворачиваются Секторовидные камеры соединены между собой каналами с перепускными клапанами, выполняющими роль амортизаторов.

Винтовой гидравлический привод (рис.) средняя часть которого выполняет роль цилиндра. В цилиндр
помещен кольцевой поршень, его внутренняя поверхность имеет в верхней части винтовые, а в нижней
— продольные канавки Другой стакан с винтовыми канавками закреплен неподвижно к крышке корпуса. При подаче жидкости в рабочую полость цилиндра поршень получает поступательное движение и, перемещаясь по винтовым канавкам неподвижного стакана, поворачивается. Поворот поршня через стакан с продольными канавками передается на баллер руля.

Согласно требованиям Регистра все морские суда имеют два рулевых привода — главный и вспомогательный. На судах, где оба эти привода расположены ниже грузовой ватерлинии, должен быть еще один привод — аварийный. Все приводы должны действовать на баллер руля независимо друг от друга и только в виде исключения допускается, чтобы они имели некоторые общие детали. Главный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля при максимальной
скорости переднего хода судна с 35° одного борта до 30° другого борта не более чем за 28 с. При действии вспомогательного привода время перекладки руля с 15 до 15° другого борта не должно превышать 60 с. Скорость судна при этом не должна быть менее половины максимальной или 7 уз (в зависимости от того, какое из этих значений больше). Для аварийного привода время перекладки руля не регламентируется, но требуется, чтобы он обеспечивал перекладку руля с борта на борт при скорости переднего хода не менее 4 уз. Главный привод должен работать от источника энергии и лишь на небольших судах его иногда делают ручным. То же относится и к вспомогательному приводу. Управление главным рулевым приводом должно быть предусмотрено с ходового мостика и из  румпельного отделения, а вспомогательным —  только из румпельного отделения. Для удержания руля на месте, что  необходимо при аварийном ремонте и при переходе с одного привода на другой, рулевое устройство имеет стопор (тормоз). Наиболее часто применяют ленточный стопор, который
зажимает непосредственно баллер руля. В гидравлических приводах роль стопора выполняют клапаны, с помощью которых перекрывают трубопроводы. Для ограничения угла перекладки
рулевое устройство имеет ограничители, допускающие перекладку руля на угол не более 35°. Они выполняются в виде выступов на пере руля и ахтерштевне, которые упираются друг р друга при максимальном угле перекладки. Секторные приводы имеют палубные ограничители, в которые
упирается сектор. Все механические рулевые приводы имеют конечные выключатели, которые отключают механизм, прежде чем руль дойдет до упора в ограничители.

Около поста управления главным и вспомогательным приводами устанавливают рулевые указатели — аксиометры, которые показывают угол перекладки руля. На секторе привода или на других деталях также наносят шкалу для определения действительного положения руля.

8. Виды рулевых приводов. Переход на аварийное управление рулём.

Рулевые приводы бывают механические и гидравлические.

Современные морские суда оборудованы гидравлическими рулевыми приводами. По конструкции гидравлические рулевые приводы бывают плунжерные и лопастные.

Секторный привод со штуртросовой передачей применяется на небольших судах с ручной или рулевой машиной. При таком приводе на баллер жестко насажен сектор (секторный румпель) с закреплённым на нём штуртросом. С сектора обе ветви штуртроса проходят через направляющие блоки к барабану, на который штуртроса наматывается несколькими шлангами. Барабан приводится во вращение непосредственно штурвалом. При вращении барабана штуртрос одного борта наматывается на барабан, а другого – потравливается, что и обеспечивает поворот сектора и руля.

Штуртросовой привод прост, но имеет много недостатков: громоздкость, большой свободный ход большое трение в передаче, необходимость частого ремонта. Проложенный по открытой палубе штуртрос создаёт неудобства, особенно в штормовых условиях или при перевозке палубных грузов. Поэтому его применение ограничено.

Более распространён секторный привод с зубчатой передачей или электрической рулевой машиной. В этом приводе на баллер поверх жёсткого закреплённого румпеля свободно посажен зубчатый сектор. Зубъями сектор входит в зацепление с шестернёй редуктора рулевой машины, а с помощью пружинных амортизаторов упруго соединяются с румпелем. При работе рулевой машины шестерня поворачивает сектор, и его движение через пружины передаётся на румпель и баллер. Пружинные амортизаторы, как и штуртросовом приводе, служат для сглаживания толчков от ударов волн и перо руля. Червячный редуктор, включенный в привод, повышает усилие на румпеле за счет снижения числа оборотов рулевой машины, а также обеспечивает самоторможение привода. Поворот сектора ограничивается палубными кницами, а если рулевая машина электрическая, то предусматривается, кроме того, концевые выключатели, которые приподходесектора к крайнему положению автоматически останавливают рулевую машину.

Гидравлические рулевые приводы выполняется в виде одного блока с насосом специальной конструкции, служащим в данном случае рулевой машиной. Наибольшее применение имеет гидравлический плунжерный привод, в котором на баллер насажен румпель, связанный шарнирно с плунжером.

Приводы большой мощности выполняются обычно с четырьмя прессами и двумя насосами. На малых судах рулевые насосы могут применяться с ручным приводом непосредственно от штурвала. Подобные насосы в качестве запасных предусматриваются и на крупных судах.

Высокое давление масла в гидравлических приводах до 150-200атм позволяет выполнять их значительно меньшими по размерам, чем секторные приводы той же мощности. Привод отличается плавной и бесшумной работой, высокой чувствительностью управления. Благодаря этим достоинствам гидравлические плунжерные приводы устанавливаются на большинстве современных судов.

Гидравлический лопастной привод. В таком приводе на баллере насажен румпель, выполненный в виде крылатки с лопастями. Румпель помещён закрытый цилиндрический корпус, который разделён неподвижными переборками на несколько рабочих камер, заполняемых. При перекачке масла из одних полостей камер в другие создаётся разность давлений, что вызывает поворот румпеля и баллера

Запасные рулевые приводы. Независимо от конструкции основного рулевого привода, каждое морское судно оборудуется запасным (аварийным) рулевым приводом с ручным управлением. Запасные приводы чаще всего бывают валиковые, винтовые или гидравлические.

Перекладка руля с помощью всякого ручного привода требует значительных усилий, поэтому штурвалы запасных приводов делаются большого диаметра, чтобы их можно вращать. Пост запасного рулевого устройства оборудуется указателем положения руля (аксиометром) репитером гирокомпаса и имеет надёжную связь с ходовым мостиком.

Порядок перехода на аварийное управление рулём зависит от конструкции запасного привода. Во всех случаях необходимо застопорить руль, чтобы исключить его произвольную перекладку от удара волн. Для этого используют тормоз, который состоит из тормозной дуги на рулевом секторе, насаженного на баллер, зажимаемый тормозными колодками с помощью винтового устройства.

Руль можно застопорить при помощи штырей, закладываемых в специальные отверстия на неподвижной станине и румпеле, совпадающих при среднем положении руля.

Для приобретения необходимого практического опыта администрация судна должна проводить тренировочные учения.

Механизмы рулевого устройства, рулевые приводы, рулевые машины

Назначение и требования к рулевым устройствам

Рулевое устройство предназначено для изменения поворота судна и удержания его на курсе путем поворота руля на определенный угол или удержания его в диаметральной плоскости судна.

В состав рулевого устройства входят четыре основных узла:

1. руль — для восприятия давления воды и поворота судна;
2. рулевой привод — для связи с рулевой машиной и передачи вращающего момента на баллер;
3. рулевая машина (двигатель)—для обеспечения работы рулевого привода;
4. телединамическая передача (телемотор) —для связи рулевой машины с постами управления судном.

Все суда морского флота оборудуются основной механической и запасной ручной или механической рулевой машиной. По требованию Регистра мощность основной рулевой машины и привода должна быть достаточной для перекладки руля с, борта на борт (2X35°) за время не более 30 сек на полном переднем ходу судна. Ручной привод должен перекладывать руль за время не более 100 сек при этих же условиях. Мощность запасного механического привода должна быть достаточной для перекладки руля с 20° одного до 20° другого борта за время не более 60 сек при скорости переднего хода, равной половине полной, но не менее 6 узлов. Переход с основного привода на запасной не должен занимать более двух минут.

Рулевое устройство должно быть экономичным, надежным и безопасным в работе независимо от навигационных условий, в которые может попасть судно. На судне должно быть предусмотрено не менее двух разных постов управления рулевых устройств.

Рули

По конструктивному исполнению рули подразделяются на простые, полубалансирные, балансирные, обтекаемые и т. д., а по принципу действия — на пассивные и активные.

Пассивным называется руль, который воспринимает и передает только силу давления воды на перо. Активный руль, помимо этой силы, передает еще и силу упора собственного движителя, размещаемого в грушевидной насадке пера руля. Привод движителя монтируется совместно с ним или выносится в судовое помещение.

Активный руль повышает маневренность судна, позволяя перекладывать руль до 70—90° на борт, и может давать приращение скорости судна на 1,5 узла, имея мощность привода движителя от 8 до 11% от мощности главных двигателей.

Схема активного руля приведена на рис. 67. Гребной винт руля соединен с валом электродвигателя эластично. Питание к электродвигателю подводится по кабелю, проходящему через гельмпортовую трубу вдоль баллера. Двигатель охлаждается водой и внутренние поверхности его покрыты антикоррозионным лаком, являющимся одновременно и электроизоляцией. Управляется активный руль непосредственно с мостика.

Рулевые приводы

По конструктивному исполнению и принципу действия рулевые приводы подразделяются на:

• румпельные и секторные со штуртросной передачей;
• винтовые механические;
• ледокольного типа;
• секторные с зубчатой передачей;
• гидравлические;

Первый тип привода применяется при значительном удалении рулевой машины от руля и в настоящее время встречается лишь на малых судах.

Винтовые механические приводы применяются исключительно редко, да и то в качестве запасных.

Ледокольный привод представляет собой мощный румпель с расположенной на нем паровой рулевой машиной.

Этот привод применялся на паровых ледоколах старой постройки.

Некоторое распространение имеет секторный зубчатый привод на судах.

Одна из конструкций привода показана на рис. 68. Сектор насажен на баллер свобод¬но и находится в зацеплении с зубчатой шестерней, приводимой во вращение от вала рулевой машины. Посредством амортизационных пружин сектор соединяется с румпелем, плотно насаженным на баллер на шпонке.

Амортизационные пружины предназначены для передачи движения на румпель и для гашения динамических нагрузок руля, могущих привести к поломкам зубьев сектора и шестерни.

Современные недавно построенные и вновь строящиеся суда оборудуются в подавляющем большинстве гидравлическими рулевыми приводами, которые подразделяются на плунжерные (скальчатые), винтовые, плунжерные секторно-кольцевые и лопастные.

Плунжерные (скальчатые) приводы изготовляются двух- и четырех-скальчатыми. Двух- скальчатый рулевой гидропривод приведен на рис. 69. Цилиндровые скалки соединены между собой скользящей муфтой или подшипником румпеля.

Румпель скользит в подшипнике и одновременно, испытывая давление со стороны скалок, поворачивается. Направление движения скалок зависит от направления подачи рабочего масла в цилиндры привода. Цилиндры соединяются между собой трубопроводами с перепускными клапанами, которые срабатывают при резком возрастании нагрузки в одном из цилиндров.

Винтовой гидравлический привод приведен на рис. 70, а. Корпус и цилиндр привода жестко закреплены на фундаменте. К корпусу крепится верхняя крышка, изготовленная заодно с резьбовой втулкой, внутри которой проходит свободно баллер.

На баллере в нижней части сидит неподвижно на шпонке стакан с внешними шлицами. Шлицами соединяется со стаканом кольцевой поршень, имеющий также резьбовое зацепление с верхней крышкой привода. Соответствующие места уплотнены внутри привода кольцами из маслостойкой резины.

При подаче рабочего масла в верхнюю полость 8 поршень будет опускаться вниз и одновременно поворачиваться в резьбе крышки. Вращение передается баллеру и руль поворачивается. Из нижней полости масло отводится к насосу. Для обратного поворота руля рабочее масло подается в нижнюю полость и отводится из верхней полости привода. Поршень будет двигаться вверх, а руль — поворачиваться в противоположном направлении.

На квадратную головку баллера может надеваться румпель запасного привода. Конструкция винтового гидравлического привода компактна, но сложна, и сам привод имеет сравнительно низкий механический к.п.д.

Плунжерный секторно-кольцевой гидравлический рулевой привод показан на рис. 70, б. Этот привод получил некоторое распространение на современных морских судах иностранного флота.

Кольцевой цилиндр привода разделен перемычкой на две рабочие полости, в которых помещены пустотелые плунжеры, перемещающиеся по кольцевым рабочим полостям цилиндра. Разделительная перемычка имеет два отверстия, через которые производится подвод и отвод рабочего масла из полостей цилиндра. Рабочее масло давит на торец плунжера и заставляет его перемещаться. Торец плунжера оборудован уплотнением из маслостойкой резины для предотвращения протечек масла из полости цилиндра наружу.

Румпель насажен на баллере на штоке и входит своим приводным концом в специальную втулочную перемычку плунжеров. Секторно-кольцевой привод прост по устройству, но имеет серьезный эксплуатационный недостаток — трудность обеспечения внутреннего уплотнения.

Очень большое распространение в настоящее время получил лопастной гидравлический рулевой привод. Основными узлами его являются цилиндр с крышкой и ротор. Ротор представляет собой ступицу с закрепленными на ней или изготовленными совместно рабочими лопастями и насаживается на конический конец баллера или промежуточный вал на шпонке. Встречаются цельнолитые конструкции ротора, присоединяемого к баллеру фланцевым соединением. Изготовляются лопастные рулевые приводы и в нашей стране и за рубежом.

Рулевые машины

В некоторых литературных источниках и в производственной практике понятие о рулевой машине, часто отождествляют с понятием всего рулевого устройства или рулевого привода. Это неправильно, так как рулевая машина — лишь составная часть рулевого устройства.

На судах морского флота применяются паровые, электрические, гидравлические и ручные рулевые машины. Ручная машина и ручной привод играют только вспомогательную роль. Мощность рулевых машин составляет от 0,60 до 0,65% от мощности главного двигателя в 3000 л. с. и 0,18—0,19% при мощности главного двигателя 60 000 л. с.

Замена парусного флота паровым привела к быстрому росту скорости и водоизмещения судов. Условия ручного штурвального управления рулем затруднились и возникла необходимость применения механических рулевых машин. Основной энергией на паровых судах была энергия пара и поэтому прежде всего стали применяться паровые рулевые машины.

Рулевое устройство судна оборудуется одной паровой маши¬ной. Машина двухцилиндровая в вертикальном или горизонтальном исполнении. Через цилиндрическую зубчатую или червячную передачу рулевая машина передает мощность зубчатому сектору или грузовому барабану при штуртросном рулевом приводе.

Рулевая машина должна сразу же пускаться из любого положения, и реверс должен осуществляться без задержки. Поэтому машина работает без расширения пара и мотыли расположены под углом 90° друг к другу. Паровые золотники машины не имеют перекрышей, каждый цилиндр снабжен своим золотником и устанавливается третий пусковой золотник. Схема парораспределения рулевой паровой машины приведена на рис. 71. На двух частях рисунка пусковой золотник показан в своих крайних положениях. Движение пара и поршней машины показано стрелками. При среднем положении пускового золотника доступ пара к цилиндрам прекращается и машина останавливается. Скорость вращения вала рулевой машины и перекладки руля при работе рулевого устройства зависит от величины открытия паровых окон пусковым золотником, т. е. от количества подаваемого в цилиндры пара.

Цилиндровые золотники приводятся в движение от вала рулевой машины, а пусковой золотник — с мостика. Пусковой золотник связан с валом рулевой машины сервомотором, т. е. устройством для согласования действий штурвала и рулевой машины, которое служит для возврата пускового золотника в среднее положение после прекращения воздействий с мостика или другого поста управления.

Паровые рулевые машины оборудуются клапанами экономии, устанавливаемыми между пусковым золотником и стопорным паровым клапаном. Назначение клапана экономии — прекратить доступ пара к пусковому золотнику несколько раньше, чем он придет в среднее положение. В среднее положение золотник возвращается сервомотором, но не сразу, а в течение некоторого времени. Доступ пара в цилиндры машины постепенно прекращается и вращение ее замедляется. Наконец, наступает такой момент, когда паровая машина не может преодолеть силы сопротивления в рулевом устройстве из-за малого количества поступающего в нее пара и останавливается раньше, чем пусковой золотник станет в среднее положение. Паровые окна не будут закрыты полностью и через них свежий пар будет постоянно перетекать в магистраль отработавшего пара. Для предотвращения этих бесполезных утечек свежего пара устанавливается клапан экономии. Клапан может приводиться в действие автоматически от давления пара или механически от общего привода с пусковым золотником.

Электрическая рулевая машина представляет собой обычный электродвигатель постоянного или переменного тока, на валу которого закрепляется червяк, работающий в паре с червячным колесом. На одном валу с червячным колесом укрепляется прямозубая шестерня, входящая в зацепление с зубчатым сектором рулевого привода.

Во многих случаях рулевое устройство оборудуется двумя электродвигателями: рабочим и резервным. Установка их выполняется с учетом возможности осевого перемещения и вывода из зацепления с червячным колесом при переходе с одного электродвигателя на другой или на запасной привод. Для предотвращения чрезмерного поворота зубчатого сектора устанавливаются конечные выключатели, прерывающие питание электродвигателя током.

Электрогидравлическая рулевая машина представляет собой электроприводной насос, перемещающий рабочее масло в системе гидропривода. Применяются ротационные насосы (поршневые, винтовые, пластинчатые) и шестеренные с переменной и постоянной производительностью. Устанавливаются также две рулевые машины—рабочая и резервная.

Ротационный радиально-поршневой насос рулевой машины приведен на рис. 72.

Насос состоит из корпуса, регулировочного кольца и ротора. Основу ротора составляет звезда цилиндров, вращающаяся вместе с поршнями. Поршни имеют башмаки, а в некоторых конструкциях ролики, которые скользят по внутренней поверхности регулировочного кольца. Регулировочное кольцо выполняет роль пускового золотника, связано своими цапфами с телемотором и сервомотором и имеет возможность поперечного перемещения. Центральная полость звезды цилиндров разделена на две части неподвижной горизонтальной перегородкой. Каждая часть полости сообщается через отверстия с трубопроводами рулевого привода.

Средний рисунок насоса показывает нахождение регулировочного кольца в нейтральном или среднем положении. При вращении ротора поршни не имеют возвратно-поступательного движения и насос не производит перемещение рабочего масла. Этот момент соответствует удержанию руля в заданном положении.

Крайние рисунки показывают расположение регулировочного кольца в своих крайних положениях, что соответствует максимальной производительности насоса и максимальной скорости перекладки руля. При вращении ротора в направлении, указанном стрелкой, отвод регулировочного кольца вправо обеспечивает всасывание масла в центральную полость насоса через верхнее отверстие, а нагнетание — через нижнее. С отводом кольца влево всасывание будет производиться через нижнее отверстие, а нагнетание — через верхнее. Таким образом изменяется направление движения масла в трубопроводах и направление поворота привода и перекладки руля.

Ротор насоса вращается с постоянным числом оборотов. Напор насоса постоянный, а производительность переменная и зависит от степени отвода регулировочного кольца от среднего положения. Такой насос называется насосом с регулируемой производительностью.

Отечественное рулевое устройство РЭГ-ОВИМУ-7 с лопастным рулевым приводом, разработанное под руководством В. В. Завиша, приведено на рис. 73.

Рулевой привод двухлопастной и состоит из цилиндра и ротора. Ротор цельнолитой и имеет фланец, при помощи которого присоединяется к баллеру. Рулевая машина электрогидравлическая, насос ротационный пластинчатый марки Г-12-14 (ЛЗФ-70) постоянной производительности 73 л/мин при 1000 об/мин и мощности 5,6 квт. Рабочая жидкость — турбинное масло 22. Допускается применение и другого, более вязкого, масла. Давление масла в системе 35 кГ/см².

На рисунке руль стоит в заданном положении, насос разгружен и работает вхолостую, перемещая масло в направлении, указанном сплошными стрелками через отверстия г, е и б.

Для перекладки руля на правый борт каретка приемника телемотора отводится вправо воздействием на нее давления жидкости, перемещаемой в системе телемотора вращением рулевого штурвала. Золотники распределительного устройства переместятся вправо и отверстия д и в откроются, а отверстие е закроется. Масло будет перемещаться в системе в направлении, указанном пунктирными стрелками, и поступать в цилиндр привода через отверстия г и в. Ротор привода и руль будут поворачиваться против часовой стрелки.

Чтобы удержать руль в нужном положении, рулевой перестает вращать штурвальное колесо и сервомотор возвращает золотники распределительного устройства в среднее положение. Насос начинает работать опять вхолостую.

Для перекладки руля на левый борт рулевой вращает штурвальное колесо в обратном направлении. Каретка телемотора отводится влево и в этом же направлении переместится распределительный золотник (нижний), а разгрузочный золотник опять передвинется вправо. Масло теперь будет идти к приводу через отверстия г и д, а от привода — через в и б. Ротор привода и руль будут поворачиваться по часовой стрелке.

Распределительный и разгрузочный золотники связаны с ротором привода системой рычагов, представляющих собой сервомотор. Ротор всегда оказывает на золотники действие, обратное действию телемотора. Поэтому с прекращением вращения штурвального колеса действие телемотора прекращается и ротор рулевого привода своим движением приведет золотники в среднее положение через систему сервомотора.

Чтобы показания аксиометра совпадали с действительным положением руля, предусмотрен возврат разгрузочного золотника в среднее положение лишь после того, как распределительный золотник станет в среднее положение. Для этого к разгрузочному золотнику придан фиксатор в верхней части. При отводе золотника из среднего положения поршень фиксатора опускается вниз под действием давления пружины и застопоривает разгрузочный золотник. Когда распределительный золотник станет в среднее положение и закроет окна див, перераспределением гидравлического давления на поршень фиксатора последний поднимется вверх и даст возможность пружине разгрузочного золотника вернуть его в среднее положение.

В системе рулевого устройства предусмотрены предохранительный клапан для перепуска масла в случае заклинивания разгрузочного золотника в правом положении и перепускные клапаны для сброса масла из одной полости привода в другую при сильных ударах волн о перо руля.

Сервомоторы и телемоторы

Сервомотор — обязательный элемент каждой рулевой машины. Принцип действия всех сервомоторов одинаков, а конструктивное исполнение разное и зависит от типа рулевой машины и рулевого привода.

Одна из конструкций сервомотора паровой рулевой машины приведена на рис. 74.

Рабочий вал лежит в подшипниках и имеет опорные диски, препятствующие осевому перемещению вала. Рулевой штурвал выполнен совместно со ступицей, имеющей резьбовую нарезку. Ступица навинчена на вал и имеет кольцевой паз, куда входят выступы углового вильчатого рычага. Рычаг связан со штоком пускового золотника.

Для перекладки руля рулевой вращает штурвал, который навинчивается или вывинчивается с вала и перемещается по оси. Перемещение ступицы штурвала приводит к повороту углового рычага, который выводит пусковой золотник из среднего положения, и рулевая машина начинает работать. Через шестеренную передачу вращение вала рулевой машины передается рабочему валу, который оказывает на ступицу штурвального колеса действие, обратное действию рулевого, и будет стремиться вернуть штурвальное колесо и пусковой золотник в среднее положение.

Если скорость вращения штурвального колеса будет равна скорости вращения рабочего вала, пусковой золотник будет находиться в заданном положении и рулевая машина будет работать с постоянной скоростью. Для увеличения скорости вращения рулевой машины и перекладки руля рулевой должен вращать штурвальное колесо с возрастающей скоростью.

После перекладки руля на за¬данный угол рулевой отпускает штурвальное колесо. Рулевая машина еще будет работать некоторый малый промежуток времени, рабочий вал вернет штурвальное колесо и пусковой золотник в среднее положение, и машина остановится.

У гидравлических рулевых машин роль сервомотора выполняют рычажные передачи.

Почти на всех морских судах рулевая машина удалена от поста управления ею и, поэтому применяются специальные телединамические передачи или телемоторы для связи поста управления с пусковым устройством рулевой машины.

Существуют валиковый, стержневой, тросовый, электрический и гидравлический телемоторы. Последние два имеют преимущественное применение.

Гидравлический телемотор приведен на рис. 75. Основу телемотора составляют датчик (рулевая тумба) и приемник. Датчик устанавливается на мостике, а приемник — в румпельном отделении и соединяются между собой трубопроводами. Предварительное заполнение системы телемотора маслом производится при помощи ручного насоса. Воздух при заполнении системы отводится через воздушную пробку крышки цилиндра датчика, а заполнение контролируется по переливу масла в бачок через сливной трубопровод.

Внутри датчика находится зубчатая рейка с закрепленным на ней поршнем. Рейка приводится в движение от рулевого штурвала через зубчатую цилиндрическую передачу. К цилиндру датчика прикреплен резервуар, связанный с рабочей полостью датчика при посредстве двух клапанов. Один клапан служит для перепуска масла из цилиндра датчика в резервуар в случае чрезмерного повышения давления в системе, другой — для перепуска масла из резервуара в цилиндр датчика при значительном понижении давления в системе.

Приемник состоит из двух неподвижных пустотелых скалок и подвижного цилиндра, разделенного перегородкой на две части. К цапфам цилиндра присоединены две тяги, связанные со штоком пускового золотника рулевой машины.

При вращении штурвала против часовой стрелки зубчатая рейка и поршень датчика будут двигаться вверх. Масло будет выдавливаться из верхней полости цилиндра датчика и поступать в нижнюю полость цилиндра приемника. Цилиндр будет двигаться вверх, сжимая пружину и выталкивая масло из верхней полости в нижнюю полость цилиндра датчика. Тяги выведут золотник из среднего положения, и рулевая машина начнет работать.

Если рулевой перестанет вращать штурвал и отпустит его, пружина начнет расширяться и заставит цилиндр приемника опускаться вниз. Ход масла в системе будет обратный, и цилиндр приемника и зубчатая рейка с поршнем датчика будут возвращены в среднее положение. Сервомотор остановит рулевую машину.

Вращением штурвала по часовой стрелке обеспечится перекладка руля на другой борт.

Для управления рулевой машиной широко применяются авторулевые, заменяющие рулевого и повышающие экономичность рулевого устройства за счет более точного управления рулевой машиной и уменьшения расхода энергии. Вдобавок, судно идет более устойчиво, меньше рыскает, что снижает расход топлива главным двигателем и сокращает время перехода судна.

Обслуживание рулевых устройств

При обслуживании рулевых устройств необходимо руководствоваться общими указаниями по обслуживанию палубных механизмов, а также указаниями ССХ и заводов-изготовителей.

Рулевое устройство должно быть в полной готовности к моменту выхода судна в рейс. Приготовление рулевой машины к действию производится по указанию вахтенного помощника капитана.

В процессе приготовления к действию паровой рулевой ма¬шины производится ее внешний осмотр, прогревается паропровод и машина, проверяется действие пускового золотника, серво¬мотора и клапана экономии. Все необходимые части смазы¬ваются. Телемотор заполняется рабочей жидкостью, если необхо¬димо, и проверяется плотность гидравлической системы по удер¬жанию давления масла.

У секторного или механического винтового привода обращается особое внимание на состояние шестерен, червяков и червячных колес. При сломанных или треснутых зубьях работа рулевого привода запрещается.

В электрогидравлической рулевой машине проверяется уровень масла в расширительном бачке, действие и переход с одного насоса на другой и с основного привода на запасной и обратно, плотность соединений и отсутствие пропусков рабочего масла из системы.

Действие рулевого устройства проверяется пробными пусками с контролированием согласованности действия всех узлов. Замеченные ненормальности в работе устраняются.

Вахтенный моторист или машинист обязан не менее двух раз за вахту проверять работу рулевой машины и смазывать трущиеся части на ходу судна. При этом также проверяется нагрев трущихся деталей на ощупь или по показаниям термометров и наличие шумов и стуков в рабочих частях рулевого устройства.

В гидравлических системах проверяется уровень масла в бачках, не допускается снижение уровня ниже метки на указательной шкале или колонке. При длительной работе рулевого устройства необходимо работать поочередно рулевыми машинами, если их две.

О всех замеченных ненормальностях в работе рулевого устройства необходимо немедленно докладывать вахтенному механику. В случае нагрева трущихся частей машины выше нормы выделяется самостоятельный вахтенный для наблюдения за рулевым устройством.

При кратковременной остановке рулевой машины закрывается стопорный клапан свежего пара и открываются краны продувания паровых цилиндров. При остановке машины на длительное время все паровые клапаны, за исключением кранов продувания, закрываются. Руль должен быть установленным в среднее положение.

Вывод электрической и электрогидравлической рулевой машины из действия производится отключением питания электродвигателя. Гидравлическая система должна быть проверена на плотность и на отсутствие течи рабочей жидкости из системы.

Рулевой привод автомобиля.

Рулевой привод



Приводом (силовым приводом) в механике называют совокупность устройств, предназначенных для приведения в действие механизмов и машин. В общем случае силовой привод служит для дистанционного управления исполнительным органом машины, передавая ему усилие, прикладываемое к органам управления.

Рулевой привод обеспечивает кинематическую связь рулевого механизма и управляемых колес. Он должен преобразовывать вращение вала рулевого механизма или поступательное движение рейки во вращение управляемых колес вокруг вертикальной оси для совершения автомобилем маневра.

В рулевой привод входят все детали, передающие усилие от рулевого механизма к управляемым колесам. Иными словами, все, что находится между рулевым механизмом и управляемыми колесами, относится к рулевому приводу.
Обязательным элементом рулевого привода является рулевая трапеция (рис. 2), обеспечивающая поворот управляемых колес на различные углы.

Элементы рулевого управления автомобиля представлены на рис. 3 здесь (страница откроется в отдельном окне браузера). Воздействие на рулевую трапецию осуществляется механическим приводом, состоящим из сошки 11, продольной рулевой тяги 10 и поворотных рычагов 7.

***

Требования к рулевому приводу

К рулевому приводу предъявляют следующие требования:

• обеспечение правильного соотношения углов поворота управляемых колес;
• исключение или уменьшение автоколебаний управляемых колес;
• исключение самопроизвольного поворота управляемых колес при колебании автомобиля на подвеске.

Самопроизвольный поворот («рыскание») управляемых колес может иметь место из-за несогласованности кинематики перемещения подвески и продольной рулевой тяги. При расположении рулевого механизма, как показано на рис. 1, б, вертикальное перемещение передней оси неизбежно приведет к продольному перемещению тяги и повороту колес. Значительно лучше кинематическое согласование достигается при компоновке рулевого управления перед передней осью (рис. 1, а).

Одно из требований безопасности – отсутствие зазоров в шарнирах привода. По способу устранения зазора шарниры привода могут быть саморегулируемые, с периодической ручной регулировкой и нерегулируемые.
Саморегулируемые шарниры не требуют регулировок в процессе эксплуатации – появляющийся в результате изнашивания деталей зазор устраняется поджиманием сухарей к головке рулевого пальца с помощью пружины.
Периодически регулируемые шарниры имеют в конструкции специальную резьбовую пробку, затяжка которой устраняет зазоры между деталями.
Нерегулируемые шарниры используют на автомобилях, колеса которых поворачиваются только вокруг вертикальной оси. Эти шарниры проще по конструкции и дешевле в изготовлении, но менее долговечны.
Кроме того, в конструкциях рулевых приводов легковых автомобилей широко применяются нерегулируемые шарниры с вкладышами из синтетических материалов, хорошо противостоящих изнашиванию и обладающих низким коэффициентом трения.

***

Основные параметры рулевого привода

Основным оценочным параметром рулевого привода являются общее угловое передаточное число Uрп рулевого привода и КПД рулевого привода.

Общим угловым передаточным числом (кинематическим передаточным числом рулевого привода) называют отношение углового перемещения сошки к среднему угловому перемещению поворотных цапф управляемых колес.

Под силовым передаточным числом привода понимают отношение суммарного момента на поворотных цапфах всех управляемых колес к моменту на рулевой сошке.

КПД рулевого привода оценивает потери мощности в шарнирах рулевых тяг и шкворневых устройств управляемых колес.
Для автомобилей с передним управляемым мостом – потери в шкворнях составляют 40…50 %, в шарнирах рулевых тяг – 10…15 %. КПД рулевого привода (0,92…0,95) определяется как отношение силового передаточного числа к кинематическому.
Общий КПД рулевого управления определяется как произведение КПД рулевого механизма на КПД привода. Для современных автомобилей общий КПД рулевого управления может составлять 0,7…0,85.

***



Классификация рулевых приводов

Рулевые приводы различаются по следующим конструктивным признакам и свойствам:

— по взаимному расположению рулевого колеса и рулевого вала – с раздельным или совмещенным расположением.
При раздельном расположении рулевого вала и рулевого колеса их соединяют карданным валом, резиновой полумуфтой, сильфонным или перфорированным патрубком. При аварии такая конструкция обеспечивает травмобезопасность, так как при прямом ударе вал складывается и не перемещает рулевое колесо.
Кроме того, раздельное расположение вала и руля позволяет решить и некоторые другие технические задачи.

— по расположению рулевой трапеции – с передним или задним расположением относительно оси управляемых колес.
Варианты расположения и устройства рулевой трапеции при проектировании рулевого управления автомобиля определяются компоновочными возможностями. Схемы основных типов рулевых трапеций представлены на рис. 2 .

— по конструкции поперечной тяги – с цельной или разрезной тягой.
При применении зависимой подвески и неразрезной балке моста поперечная тяга для увеличения жесткости рулевого управления выполняется сплошной, при этом она может располагаться как перед балкой моста, так и за ней (рис. 2, а, б).
В случае применения неразрезной поперечной тяги при независимой подвеске вертикальное перемещение одного из колес вызвало бы поворот другого колеса. Чтобы избежать этого, поперечную тягу делают разрезной, из нескольких звеньев (рис. 2, в).
На переднеприводных автомобилях с реечным рулевым механизмом рулевая трапеция состоит из двух тяг, непосредственно связанных с рейкой (рис. 2, г).
Изменение длины поперечной тяги позволяет осуществлять регулировку схождения управляемых колес.

— по наличию усилителя – простой механический привод или с использованием усилителя.

Конструкция элементов рулевого привода должна быть достаточно жесткой для надежной и правильной передачи усилий и в тоже время позволять изменять их взаимное положение. Для обеспечения такой передачи соединение деталей рулевого привода осуществляется с помощью шаровых шарниров.

Сошка связывает выходной вал рулевого механизма с продольной тягой. Ее изготовляют методом ковки с переменным эллиптическим сечением по длине, что является наиболее рациональным для выполнения условий прочности и жесткости.

Сошку соединяют с валом шлицевым соединением треугольного профиля и фиксируют гайкой. Для беззазорной посадки отверстие в сошке и конец вала выполняют коническими, а для правильной установки сошки на валу предусмотрены соответствующие метки или несимметрично расположенные шлицы.

Продольную тягу 11 рулевого привода (рис. 3 ) делают трубчатой с утолщением по краям для монтажа шарниров. Каждый шарнир состоит из пальца 13, вкладышей 12 и 14, охватывающих сферическими поверхностями шаровую головку пальца, пружины 15 и резьбовой крышки 16.
Пружина постоянно прижимает вкладыши к шаровой головке пальца, устраняя зазоры, возникающие в результате изнашивания.

Поперечная рулевая тяга 10 также имеет трубчатое сечение. Шаровые шарниры размещаются в наконечниках 8, навинченных на концы тяги. Положение наконечников фиксируется стяжными болтами.
Наворачивая или свинчивая наконечники, можно изменять длину поперечной тяги при регулировке схождения колес. Так как резьба, нарезанная на концах тяги имеет разное направление, то изменение длины тяги можно осуществлять вращением самой тяги.

В корпусе наконечника установлен шаровой палец 5, к головке которого пружина 3 прижимает вкладыш 4, а своим вторым концом опирается на крышку 1, которая через прокладку 2 крепится болтами к корпусу наконечника.

Выход пальца из корпуса уплотняется защитной накладкой 9. Зазоры в шарнире при изнашивании устраняются путем постоянного прижатия вкладышей к шаровой головке пальца пружиной.
Такие наконечники не требуют регулировки.
Все шаровые соединения имеют пресс-масленки для периодического смазывания.

Шарнирные соединения механических рулевых приводов являются наиболее ответственными деталями с точки зрения безопасности движения. Они могут иметь пальцы сферической, полусферической или цилиндрической формы и вкладыши, изготовленные из различных материалов.
Наряду с шарнирным соединением, представленным на рис. 3, где постоянная плотность сопряжения головки шарового пальца с вкладышами поддерживается упругим воздействием пружины, действующим вдоль оси пальца, существуют шарниры с усилием вдоль оси тяги (рис. 4,а,б,в). Такие шарниры просты в изготовлении и получили распространение на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности.
Однако такая конструкция имеет существенный недостаток: усилие пружины 3 должно быть значительно больше максимального усилия, которое может действовать вдоль оси тяги при движении автомобиля. Поэтому рабочие поверхности шаровых пальцев 1 и вкладышей 2 постоянно нагружены усилиями со стороны пружин. Это отрицательно сказывается на долговечности деталей.

Унифицированные шарниры неразборной конструкции (рис. 4,г,д,е) снабжены вкладышами, изготовленными из полиуретана или нейлона, пропитанного специальным составом. Наличие прорези во вкладыше обеспечивает сборку и беззазорное соединение сопряженных поверхностей с помощью пружин. Для исключения выхода пальцев из тяги при значительных деформациях или поломках пружин в шарнирах устанавливают ограничители.
Эти шарниры не требуют регулировок и смазочного материала.

Детали рулевого привода изготавливают из сталей 20, 30, 35; пальцы шарниров – из сталей 12ХН3А, 18ХГТ и 15ХН; наконечники рулевых тяг, рычаги и сошку выковывают из сталей 35, 40, 45, 30Х, 35Х, 40Х, 38ХГМ, 40ХНМА.

Диаметр рулевого колес нормирован. Он составляет для легковых и грузовых автомобилей малой грузоподъемности 380…425 мм, а для грузовых автомобилей и автобусов большой вместимости- 440…550 мм.
Максимальный угол поворота рулевого колеса зависит от типа автомобиля и находится в пределах ±540…1080˚ (1,5…3 оборота).

***

Усилители рулевого управления



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Рулевые приводы и передачи на морских судах

Рулевые приводы. Для передачи усилия рулевого двигателя баллеру или обеспечения поворота руля вручную применяются рулевые приводы, типы и конструкции которых определяются в основном размерами судна и расположением рулевого двигателя.

Секторный рулевой привод со штуртросом (рис. 62) встречается только на небольших судах.Перекладка руля осуществляется вручную штурвалом или рулевым двигателем при помощи штуртросовой передачи и сектора. На барабан 1 штурвала или двигателя намотано несколько шлагов короткозвенной цепи 2.
Ее концы, проведенные через направляющие блоки — роульсы 3, присоединены к стальным штангам 4, проложенным по палубе на роликах или деревянных вкладышах. Концы штанг присоединены к корпусам жестких стальных пружин — амортизаторов 5. На головке баллера 10 жестко закреплена ступица сектора 9, имеющего на ободе два желоба для штуртросной цепи.

 

Цепи 6 и 11 одними концами присоединены к шайбам, сжимающим пружины, а другими — проведены через направляющие роульсы по желобам сектора и присоединены соответственно к талрепам 8, закрепленным на ступице. Талрепы служат для обтягивания штуртроса.
Перекладка руля на угол более 35° ограничивается приваренными к палубе кницами 7. В местах прохода по грузовой палубе штуртрос защищен металлическим кожухом. При повороте барабана штурвалом или рулевым двигателем одна ветвь штуртроса ослабляется, а другая выбивается, сектор разворачивается и поворачивает баллер.

Секторный привод со штуртросом имеет существенные недостатки: сложная и громоздкая проводка штуртроса, быстрый износ цепи и других трущихся частей, неудобство ухода за ним при перевозке палубного груза и др.

 

рис. 63 Секторно-румпельный привод

 

Поэтому более широкое применение получили секторно- румпельные приводы (рис. 63) с рулевым двигателем, установленным вблизи от сектора руля. Сектор, свободно насаженный на баллер, имеет зубчатый обод 1, входящий в зацепление с зубчатой шестерней 2 рулевого двигателя. Через буферные пружины — амортизаторы 3 сектор связан с румпелем 4, жестко насаженным на головку баллера.
Перекладка руля осуществляется рулевым электродвигателем, который поворачивает сектор, а он через пружины поворачивает румпель и баллер руля. Электрогидравлические рулевые приводы получили широкое применение на судах любого тоннажа.

Такой привод в комплексе с электродвигателем представляет собой электрогидравлическую рулевую машину. На судах обычно устанавливаются плунжерные двух- или четырехцилиндровые электрогидравлические машины.

 

рис. 64 Схема двухцилиндровой рулевой машины

 

Схема устройства двухцилиндровой рулевой машины довольно проста (рис. 64). На головку баллера руля 1 жестко насажен румпель 2, на котором установлен ползун 3, имеющий с боков сферические углубления. В них входят и свободно упираются штоки 4 от плунжеров 5 двух гидроцилиндров 6. Цилиндры соединены трубопроводами 7 с насосом 9, который приводится в действие электромотором 10 Вся система заполняется маслом.

При работе электромотора насос отсасывает масло из одного цилиндра и нагнетает в другой, в результате чего плунжер цилиндра, находящегося под давлением, своим штоком давит на ползун и через него поворачивает румпель и баллер руля. Оба цилиндра соединяются между собой дополнительным трубопроводом с перепускным клапаном 8, который является амортизатором.
При ударах волн о перо руля давление в одном из цилиндров повышается, перепускной клапан открывается и перепускает часть масла в другой цилиндр. Кроме электрогидравлического привода плунжерного типа, нашли применение лопастные и винтовые гидравлические приводы.

Для удержания пера руля в фиксированном положении на случай ремонта или перехода с одного привода на другой рулевое устройство имеет стопоры. В гидравлических приводах стопорение руля обеспечивается перекрытием масляных трубопроводов при помощи специальных клапанов.

Ручные рулевые приводы (гидравлические, секторные с валиковой передачей и винтовые) применяются как, запасные или аварийные. Широкое применение на судах получил ручной поперечно-румпельный с винтовым механизмом перекладки руля привод Дэвиса.

 

рис. 65 Винтовой рулевой привод Дэвиса

 

Привод Дэвиса (рис. 65) устанавливается в румпельном отделении в непосредственной близости от румпеля. Винтовой шпиндель 4, приводимый во вращение штурвалом 6, имеет на одной половине винта правую нарезку, на другой левую. На шпиндель навинчены два ползуна 5 и 7, имеющих в приливах отверстия, через которые проходят гладкие направляющие стержни 3 и 8, укрепленные в станине. Стержни обеспечивают перемещение ползунов вдоль шпинделя без перекосов.

Стальными тягами 2 и 9 ползуны соединены с поперечным румпелем 1, жестко насаженным на головку баллера. При вращении штурвала ползуны перемещаются по шпинделю в разные стороны и через тяги поворачивают румпель. Винтовой привод повышает усилие, передаваемое от штурвала на баллер, в 25 — 30 раз.

 

Рулевые передачи. Существуют механические1 (валиковые, штуртросовые, стержневые и др.), гидравлические и электрические рулевые передачи.

Гидравлическая передача применяется для управления пусковым устройством электрогидравлического рулевого привода. Она представляет собой систему из поршневого насоса, приемника гидравлической передачи — цилиндра и тонких медных трубок, соединяющих между собой соответствующие полости цилиндров насоса, и приемника.
Поршень насоса получает движение от штурвала, с которым он связан непосредственно, а поршень цилиндра приемника связан через тяги с пусковым устройством гидравлического рулевого привода. Вся система цилиндров и трубопроводов заполнена незамерзающей смесью воды с глицерином или минеральным маслом.

Поворот штурвала приводит в движение поршень насоса, который сжимает рабочую жидкость в одной из полостей, в результате чего поршень приемника перемещается и через тяги вводит в действие электрогидравлический рулевой привод.

Электрическая передача, как наиболее совершенная, получила широкое применение в судовых рулевых устройствах. Она предназначена для дистанционного управления рулевым электродвигателем. В зависимости от устройства последнего на судах применяются различные схемы электрической передачи. Подробное описание схем и инструкция по обслуживанию передачи приводится в технической документации рулевого устройства.

Рулевые приводы

Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевой машины к баллеру руля. Действие привода на руль осуществляется через румпель, насаженный неподвижно на головку баллера. В зависимости от типа и расположения румпеля различают продольно-румпельный, поперечно-румпельный и секторный приводы. По принципу действия рулевые приводы можно подразделить на штуртросовые, механические, секторные, винтовые, гидравлические и электрические.

Наиболее простым является продольно-румпельный привод, в котором румпель, расположенный в продольном направлении, используется в комбинации с ползуном (рис. 108, а) или со штуртросовой проводкой (рис. 108, б). Штуртросовый рулевой привод применяется только на судах малого водоизмещения, так как при перемещении румпеля от точки О к точке О’ в штуртросе появляется слабина и перекладка руля с борта на борт не будет соответствовать повороту штурвала. Самой распространенной мерой для устранения слабины штуртроса является включение в привод ползуна. За счет перемещения ползуна вдоль румпеля центр О приложения усилия к румпелю движется прямолинейно. Этот принцип используется во многих рулевых приводах.

Рис. 108. Продольно-румпельные приводы: а — с ползуном; б — с штуртросовой проводкой.

Поперечный румпель, составляющий основу поперечно-румпельного привода, представляет собой двуплечий рычаг, расположенный поперек судна и жестко соединенный с баллером руля.

Часто поперечный румпель комбинируют с винтовым механизмом перекладки руля. В этом случае он носит название винтового привода или привода Девиса. Такой привод находит самостоятельное применение на малых судах и в качестве запасного ручного привода на крупных судах.

В состав винтового привода (рис. 109) входят: поперечный румпель 4, винтовой шпиндель 6, имеющий правую и левую прямоугольную резьбу на рабочих участках, ползуны 1 и 3, тяги 2 и 5, направляющие 7 и штурвал 8. При вращении штурвала, приводящего в движение шпиндель, ползуны сходятся или расходятся, поворачивая при помощи тяг румпель; при повороте румпеля производится перекладка руля на тот или другой борт. Основным недостатком винтового привода является жесткость всех его элементов, что даже на малых судах часто приводит к поломкам резьбы.

Рис. 109. Поперечно-румпельный винтовой привод.

На крупных современных судах поперечно-румпельный привод нашел широкое применение в комбинации с четырехплунжерными гидравлическими рулевыми машинами.

В секторном приводе румпель заменен сектором, жестко посаженным на баллер руля и поворачиваемым при помощи штуртросовой, цепной, валиковой или зубчатой передачи. Конструкция секторного привода с цепным штуртросом, объединяющим в себе преимущества и недостатки передач первых двух типов, показана на рис. 110. Наличие сектора в приводе исключает появление слабины у штуртроса. Однако в сочетании с валиковой или зубчатой передачей такой привод имеет ряд недостатков, основными из которых являются: большие искажения передаваемого штурвалом угла поворота в результате скручивания валиков, люфты в их соединениях и частые поломки зубчатого зацепления из-за отсутствия в составе привода эластичного звена.

Рис. 110. Секторный привод с цепным штуртросом.

Последний недостаток отсутствует в комбинированном сектор-но-румпельном приводе (рис. 111), в котором сектор 1 свободно вращается на баллере, а продольный румпель 2 при помощи шпонок жестко связан с баллером. Сектор и румпель соединены между собой пружинными амортизаторами 3, которые частично или полностью гасят ударные нагрузки, передаваемые от руля на зубчатое зацепление. Вследствие того что пружины амортизаторов работают на сжатие, связь между сектором и румпелем в случае поломки пружин не нарушается.

Рис. 111. Комбинированный секторно-румпельный привод.

Секторные приводы, как и румпельные, занимают основное место в современной судовой практике, удачно сочетаясь с электрическими и гидравлическими рулевыми машинами.

Рулевое управление | Boggs Automotive

Система рулевого управления с гидроусилителем в вашем автомобиле позволяет вам направлять автомобиль в желаемом направлении. Рулевое управление с гидроусилителем — это действительно рулевое управление с усилителем. Рулевое управление с усилителем позволит вам управлять автомобилем вручную, когда двигатель не работает или если у вас есть неисправность в системе рулевого управления с усилителем, которая выводит его из строя.

Знание о гидроусилителе рулевого управления

В гидроусилителе рулевого управления используется гидравлический насос, работающий от ремня, приводимого в движение двигателем, этот насос позволяет небольшому количеству жидкости находиться под давлением.Это давление, в свою очередь, помогает рулевому механизму направлять шины при повороте рулевого колеса. Система рулевого управления с гидроусилителем обычно включает в себя насос, жидкость для гидроусилителя рулевого управления, узел напорного шланга, регулирующий клапан и возвратную линию.

На транспортных средствах используются два основных типа систем рулевого управления с усилителем. Реечная система рулевого управления и обычная / встроенная система рулевого управления, также известная как система рулевого управления с рециркуляцией шариков. Реечная система рулевого управления является наиболее часто используемой системой рулевого управления с усилителем на современных автомобилях.Рулевой вал вращает шестерню, которая перемещает рейку из стороны в сторону, используя силовой агрегат, встроенный непосредственно в сборку рейки. Система рулевого механизма обычно используется чаще всего на грузовиках, она имеет серию стальных шариков, которые действуют как катящиеся резьбы между рулевым валом и поршнем рейки. Вал рулевого колеса соединяется с зубчатым колесом и рядом звеньев и / или рычагов, которые поворачивают колеса влево или вправо.

Лучший способ поддерживать систему рулевого управления с гидроусилителем вашего автомобиля — это регулярно проверять уровень и состояние жидкости рулевого управления с гидроусилителем.Низкий уровень рабочей жидкости может вызвать повреждение некоторых компонентов системы рулевого управления. Boggs Automotive рекомендует устранять утечки, если они возникают, и промывать жидкость примерно каждые 50 000 миль, чтобы она была чистой от загрязнений. Эта жидкость является ключом к поддержанию смазки насоса рулевого управления с гидроусилителем, рулевого механизма или узла реечной передачи и является гидравлическим элементом системы рулевого управления с гидроусилителем.

Отказ гидроусилителя рулевого управления обычно происходит постепенно и подает предупреждающие знаки перед тем, как выйти из строя полностью, но системы рулевого управления с гидроусилителем могут выйти из строя внезапно, даже если они должным образом обслуживаются.

Остановитесь в

Boggs Automotive для бесплатного осмотра , если ваш автомобиль начинает проявлять некоторые из следующих симптомов:

• Жесткое рулевое управление
• Сильное рулевое управление или отсутствие реакции на низких скоростях или во время маневров на стоянке
• Рулевое колесо, которое не возвращается в «центр» должным образом
• Прислушивайтесь к шумам при повороте рулевого колеса. Если вы слышите завывание, стон или визг, возможно, в насосе вашей системы рулевого управления с гидроусилителем серьезно низкий уровень жидкости.
• Обратите внимание, насколько свободно вращается рулевое колесо. Обычно вы должны иметь возможность повернуть рулевое колесо с небольшим усилием всякий раз, когда вы хотите повернуть автомобиль на повороте или повороте. Если вы обнаружите, что поворот рулевого колеса для поворота автомобиля требует больших усилий, ваша система рулевого управления с гидроусилителем выходит из строя.
• Проверить на утечки жидкости рулевого управления с гидроусилителем. Если вы заметили пятно на земле под автомобилем, когда он простоял долгое время, возможно, из вашего автомобиля вытекает жидкость.Если пятно желтого, розового или красного цвета, это может быть жидкость для гидроусилителя руля.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы не можете определить, какого цвета пятно, поместите лист белой мясной бумаги под машину, когда оставите ее на несколько часов. Цвет будет легче увидеть на белом фоне.

Если гидроусилитель руля в вашем автомобиле выключается во время движения:

• Предупредить других водителей. Если ваш гидроусилитель руля выходит из строя при движении на высокой скорости, вашим первым инстинктом будет паника.Вместо этого включите мигалки и гудите, чтобы другие водители знали, что у вас внезапные проблемы с автомобилем. Это заставит их уйти с вашего пути.
• Двигайтесь к обочине дороги. Сделайте это как можно осторожнее; без мощности управлять автомобилем будет намного сложнее.
• Постепенно остановите автомобиль, постепенно замедляя его. При нажатии на педаль тормоза автомобиль может попасть в занос, из которого трудно выйти с усилителем рулевого управления и почти невозможно выехать без него.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если гидроусилитель руля вашего автомобиля выключается из-за остановки двигателя, ваши тормоза будут казаться более жесткими, если у вас есть усиленные тормоза, заставляя вас нажимать на педаль сильнее и нажимать ее ниже, чем обычно. Возможно, вам также придется переключиться на более низкую передачу или использовать трение о перила, гравийную обочину или разделитель цемента, чтобы замедлить автомобиль настолько, чтобы тормоза сделали все остальное.

• Перезапустите двигатель, если он заглох. Поверните рулевое колесо в любом направлении, чтобы посмотреть, насколько хорошо оно поворачивается.Если он поворачивает так же свободно, как обычно, выезжайте на проезжую часть и продолжайте движение в обычном режиме. Если этого не произошло, либо медленно поезжайте к ближайшему механику, либо вызовите эвакуатор.

Типы автомобильных рулевых механизмов — автомобильные

Автомобильное рулевое управление является основой управления движением любого транспортного средства. Он состоит из всех компонентов, шарниров и рычагов, необходимых для передачи мощности от двигателя к колесам.

Рулевое управление также регулирует углы поворота колес по двум осям для обеспечения их направленности.

Два традиционных механизма, которые используются до сих пор, — это реечный механизм и шариковое рулевое управление с рециркуляцией.

1. Рейка и шестерня

Реечное рулевое управление — наиболее распространенный тип механизма управления движением в легковых автомобилях, небольших грузовиках и внедорожниках.

Строительство

1. Комплект зубчатых колес Rack & Pinion заключен в металлическую трубку, причем каждый конец рейки направлен из трубки.
2. Штанга — тяга или осевая тяга — соединяется с каждым концом стойки.
3. Ведущая шестерня прикреплена к рулевому валу.

Механизм

При повороте руля шестерня будет вращаться, сдвигая рейку. Рулевая тяга соединяется с рулевым рычагом, который прикреплен к шпинделю.

Назначение зубчатой ​​передачи Rack & Pinion — преобразование кругового движения рулевого колеса в поступательное. Он позволяет понижать передачи, облегчая поворот колес.

Два типа реечных рулевых систем:

1. Концевой отвод
2. Центральная взлетная

Рулевое управление с переменным передаточным числом

Подтип рулевого управления с реечной передачей — это рулевое управление с переменным передаточным числом.

Эта система рулевого управления имеет другой шаг зубьев в центре, чем на концах.

Это снижает чувствительность рулевого управления, когда рулевое колесо находится близко к своему центральному положению.

И когда он повернут в сторону блокировки, колеса становятся более чувствительными к круговым движениям руля.

2. Шарик с рециркуляцией / Рулевой механизм

Рулевое управление с рециркуляцией шариков — это наиболее часто используемая система рулевого управления в тяжелых автомобилях.

Он работает на параллелограмме, в котором:

1. Рычаг Pitman & Idler остается параллельным
2. Механизм поглощает большие ударные нагрузки и вибрации

Строительство

1. Рулевое колесо крепится к рулевому валу, на конце которого имеется стержень с резьбой. Стержень с резьбой фиксированный, в отличие от типа Rack & Pinion.
2. На поверхности блока обработаны зубья шестерни.
3. Резьба в штоке заполнена шарикоподшипниками.
4. Эти шарикоподшипники выполняют две функции: уменьшают трение и износ шестерни; Фиксация зубьев шестерни, чтобы они не разорвали контакт друг с другом при изменении направления рулевого колеса.

Механизм

1. При вращении рулевого колеса шток поворачивается.
2. Когда колесо вращается, блок движется.
3. Блок перемещает другую шестерню, которая, в свою очередь, перемещает руку Питмана.
4. Шарикоподшипники в резьбе повторно циркулируют через шестерню при ее вращении.

Плюсы и минусы для разных типов выбора привода

Разные колеса для роботов и вездеходов. Кредит: CC0 общественное достояние

В прошлом мы изучали конструкцию колес и кинематику колес с бортовым поворотом и механических колес. В этом посте мы кратко рассмотрим различные типы мобильности (например, колеса, гусеницы) и способы их соединения.

Я знаю, что элементы в этом списке не являются прямыми сравнениями. Например, перечисление качающейся тележки не обязательно является исключительным для других перечисленных типов.Кроме того, я знаю, что вы можете спроектировать автомобиль, чтобы обойти все плюсы и минусы, которые я перечисляю ниже. Список основан на распространенных механических конфигурациях.

Для целей публикации:

• Голономное движение: — это место, где транспортное средство может двигаться во всех направлениях X и Y и не ограничено.
• Неголономное движение: — это когда транспортное средство ограничено только определенными движениями. Примером может служить автомобиль, который не может двигаться боком (с рулевым управлением Акермана).Не кричите на меня про параллельную парковку волшебных машин. Это не норма.

Источник: Роботы для робототехников

Тип	Плюсы	Минусы
Гусеницы (дифференциальный привод)	Хорошая мобильность на пересеченной местности, с низким давлением на грунт	Сложный механизм, высокая потребляемая мощность при повороте
Мини-погрузчик, 4 колеса	Очень простой, большая грузоподъемность	Потребление большой мощности, требуется занос / скольжение
Дифференциальный привод на 2 колеса + пассивные ролики	Легко	Меньший вес, менее точное управление.плохо для препятствий / неровностей
2 колеса + 1 Ролик с усилителем	Легкое механическое рулевое колесо с усилителем для управления	Конструкция с меньшим весом, потенциально большой вес на рулевом колесе.
2 колеса (Segway Drive)	Легко, механически, весело!	Неустойчивый динамически
Рулевое управление Ackerman	Колеса не должны буксовать для поворота. Фиксированные задние колеса облегчают управление геометрией.	Увеличенное количество двигателей
Рулевое управление вилочного погрузчика заднего колеса	Маневренность высокая, хорошая, если вес приходится на передние колеса	Менее отзывчив, чем Акерман, нестабилен на «высоких» скоростях
Независимое управление всеми колесами	Много гибкости для движения	Сложность механизма и большое количество двигателей. Для поворотов требуется больше координации.
Коромысло тележки / усреднение корпуса	Помогает кузову усреднить шасси для уменьшения наклона.Позволяет всем колесам поддерживать контакт с землей при распределении веса.	Механическая сложность
Омни	Неголономный, легкий, простой, Лучшая производительность при перемещении по диагонали, количество колес можно варьировать	Движение может быть неровным, чувствительным к неровной местности, низкий крутящий момент для толкания
Mecanum O *	Возможен бортовой поворот, голономные движения, выдерживает большие нагрузки	Движение может быть ухабистым, очень чувствительным к неровной местности, может быть шумно, много деталей
Крабовый бык	Позволяет полноприводному транспортному средству перемещаться под углом / по горизонтали (голономное движение).Часто колеса могут поворачиваться на поворотах.	Все 4 колеса должны приводиться в действие, чтобы вращаться и вращаться (часто с 8 двигателями, но можно сделать и с меньшим количеством двигателей). Может быть неустойчивым на холмах.
Ножки (2,4,6 и др.)	Легкость преодоления труднопроходимой местности	Жесткий, сложный, высокая мощность
Одиночный шар (Ballbot)	База небольшого размера, очень маневренная, может менять ориентацию робота	Жесткое управление, нестабильно в динамике, подходит для более высоких роботов, а не для более широких роботов
Inchworming ** (перистальтическое движение)	Повышенное сцепное устройство и подъем по склону из-за использования неподвижных колес / трения	Требуется дополнительное срабатывание, движение медленнее, чем при обычном движении, может потребоваться большое количество энергии

* Конфигурация Mecanum X и O зависит от способа установки колес.В случае колес mecanum левое и правое колеса физически различаются. Если смотреть снизу, вам нужна конфигурация О. Конфигурация X не допускает вращения (без борьбы с роликами).

Конфигурации колес Mecanum. Если смотреть снизу, ролики образуют X- или O-образную форму.

** Основное описание инсульта. Inchworming перемещает по одному колесу за раз, чтобы использовать статическое трение для повышения мобильности.

Изображение инчворминга.Изображение слева показывает стандартное вождение. На изображениях справа показано образование глистов на каждой из двух стадий движения. На верхнем изображении показано, как робот опускается при движении переднего колеса. На нижнем изображении показано, как робот поднимается, втягивая заднее колесо.

Впервые описано здесь, а затем исследовано другими.

Дополнительные примеры необычных методов передвижения можно найти на сайте unknownlocomotion.com.

Есть ли другие варианты мобильности, которые мне следовало включить?

Drive Selection — Колеса, гусеницы и многое другое впервые появились в Robots For Roboticists.

Роботы для робототехники

приглашенный автор

Роботы для робототехников Дэвид Коханбаш — инженер-робототехник из Питтсбурга, штат Пенсильвания, США. Он любит строить, играть и работать с роботами.

Рулевое управление | Tractor & Construction Plant Wiki

Гидравлический цилиндр рулевого управления на тракторе County 4-wd

Деталь рулевого механизма автомобиля: рулевая тяга, рулевой рычаг, ось шкворня (с шарнирами).

Рулевое управление — это термин, применяемый к сбору компонентов, рычагов и т. Д., Которые позволяют судну (кораблю, лодке) или транспортному средству (автомобиль, мотоцикл, велосипед) следовать заданным курсом. Исключение составляет случай железнодорожного транспорта, на котором железнодорожные пути, объединенные со стрелочными переводами (также известные как «точки» в британском английском языке), обеспечивают функцию рулевого управления.

Наиболее обычное устройство рулевого управления заключается в повороте передних колес с помощью рулевого колеса с ручным управлением, которое располагается перед водителем через рулевую колонку, которая может содержать универсальные шарниры (которые также могут быть частью конструкции складной рулевой колонки. ), чтобы позволить ему несколько отклониться от прямой линии.Другие устройства иногда встречаются на разных типах транспортных средств, например, румпель или рулевое управление задними колесами. Гусеничные транспортные средства, такие как бульдозеры и танки, обычно используют дифференциальное рулевое управление — то есть гусеницы приводятся в движение с разной скоростью или даже в противоположных направлениях с использованием сцеплений и тормозов, чтобы вызвать изменение курса или направления.

Базовая геометрия [править | править источник]

Геометрия рулевого управления Ackermann

Угол наклона θ обозначает линию поворота шкворня, а серая область обозначает шину транспортного средства с колесом, движущимся справа налево.Положительный угол кастера способствует курсовой устойчивости, так как колесо имеет тенденцию буксовать, но большой угол затрудняет управление.

Кривые, описываемые задними колесами обычного автомобиля. В то время как автомобиль движется с постоянной скоростью, внутренние и внешние задние колеса этого не делают.

Основная цель рулевого управления — обеспечить направление колес в желаемом направлении. Обычно это достигается с помощью ряда рычагов, стержней, шарниров и шестерен.Одна из фундаментальных концепций — это с углом наклона — каждое колесо управляется с точкой поворота впереди колеса; это заставляет рулевое управление самоцентрироваться по направлению движения.

Рулевые тяги, соединяющие рулевой механизм и колеса, обычно соответствуют вариации геометрии рулевого управления Аккермана, чтобы учесть тот факт, что в повороте внутреннее колесо фактически движется по пути меньшего радиуса, чем внешнее колесо, так что степень схождения, подходящая для движения по прямой дороге, не подходит для поворотов.Угол поворота колес относительно вертикальной плоскости также влияет на динамику рулевого управления (см. , угол развала ), как и шины.

Рейка и шестерня, рециркуляционный шар, червяк и сектор [редактировать | править источник]

Реечный рулевой механизм: 1 Рулевое колесо; 2 Рулевая колонка; 3 Рейка и шестерня; 4 Анкерный стержень; 5 Шкворня.

Узел реечной передачи, установленный в кабине шасси спортивного автомобиля Ariel Atom. В большинстве случаев при крупносерийном производстве он обычно устанавливается с другой стороны панели.

Во многих современных автомобилях используются реечные механизмы рулевого управления, в которых рулевое колесо вращает ведущую шестерню; шестерня перемещает рейку, которая представляет собой линейную шестерню, которая входит в зацепление с шестерней, преобразуя круговое движение в линейное движение вдоль поперечной оси автомобиля (движение из стороны в сторону).Это движение передает крутящий момент рулевого управления на шаровые опоры шарнирного пальца, которые заменили ранее использовавшиеся шкворни поворотной оси управляемых колес, с помощью рулевых тяг и короткого плеча рычага, называемого рулевым рычагом.

Реечная конструкция имеет преимущества большой степени обратной связи и непосредственного «ощущения» рулевого управления. Недостатком является то, что он не регулируется, поэтому, когда он изнашивается и образует ресницы, единственным лекарством является замена.

В старых конструкциях часто используется шаровой механизм с рециркуляцией, который до сих пор используется на грузовиках и грузовых автомобилях.Это вариант более старого червя и конструкции секторов; рулевая колонка вращает большой винт («червячная шестерня»), который входит в зацепление с сектором шестерни, заставляя его вращаться вокруг своей оси при повороте червячной передачи; рычаг, прикрепленный к оси сектора, перемещает рычаг Pitman, который соединен с рулевым механизмом, и таким образом управляет колесами. Версия этого устройства с рециркуляцией шариков снижает значительное трение за счет размещения больших шарикоподшипников между зубьями червяка и винта; на обоих концах устройства шары выходят между двумя частями во внутренний канал коробки, который соединяет их с другим концом устройства, таким образом, они «рециркулируют».

Механизм с рециркуляцией шаров имеет гораздо большее механическое преимущество, так что он был найден на более крупных и тяжелых транспортных средствах, в то время как рейка и шестерня изначально использовались только для меньших и легких; Однако из-за почти повсеместного применения рулевого управления с усилителем это больше не является важным преимуществом, что приводит к все более широкому использованию реечной передачи на новых автомобилях. Конструкция с рециркулирующим шариком также имеет заметный люфт или «мертвую точку» в центре, где небольшой поворот рулевого колеса в любом направлении не перемещает рулевое устройство; это легко регулируется с помощью винта на конце рулевого механизма для учета износа, но полностью исключить его невозможно, поскольку в других положениях он создает чрезмерные внутренние силы, а механизм изнашивается очень быстро.Эта конструкция до сих пор используется в грузовиках и других крупных транспортных средствах, где скорость рулевого управления и непосредственное ощущение менее важны, чем надежность, ремонтопригодность и механические преимущества.

Червяк и сектор были более старой конструкции, использовавшейся, например, в автомобилях Willys и Chrysler, а также Ford Falcon (1960-е годы). ^[1]

Существуют и другие системы рулевого управления, но они не используются в дорожных транспортных средствах. В детских игрушках и картингах часто используется очень прямая связь в виде рычага коленчатого вала (также известного как рычаг Питмана), прикрепляемого непосредственно между рулевой колонкой и рулевыми рычагами, а также использование рулевых тяг с тросом (например.грамм. механизм Capstan и Bowstring) также встречается на некоторых самодельных транспортных средствах, таких как мыльницы и лежачие трехколесные велосипеды.

Усилитель руля [редактировать | править источник]

Основная статья: Рулевое управление с усилителем

Рулевое управление с усилителем помогает водителю транспортного средства управлять рулем, направляя часть своей мощности для помощи в повороте управляемых колес вокруг их рулевых осей. По мере того, как автомобили становились тяжелее и переходили на передний привод, особенно с использованием геометрии с отрицательным смещением, наряду с увеличением ширины и диаметра шин, усилие, необходимое для поворота колес вокруг их оси поворота, увеличивалось, часто до такой степени, что возникали серьезные физические нагрузки. была бы необходима, если бы не помощь власти.Чтобы облегчить эту проблему, автопроизводители разработали системы рулевого управления с усилителем: или, точнее, рулевое управление с усилителем — на дорожных транспортных средствах должно быть механическое соединение в качестве отказоустойчивого. Есть два типа систем рулевого управления с усилителем; гидравлический и электрический / электронный. Возможна также гидравлическая электрическая гибридная система.

Гидравлический усилитель рулевого управления (HPS) использует гидравлическое давление, создаваемое насосом с приводом от двигателя, чтобы способствовать повороту рулевого колеса. Рулевое управление с электроусилителем (EPS) более эффективно, чем рулевое управление с гидроусилителем, поскольку электродвигателю рулевого управления с электроусилителем требуется только помощь при повороте рулевого колеса, тогда как гидравлический насос должен работать постоянно.В EPS размер помощи легко настраивается в зависимости от типа транспортного средства, скорости движения и даже предпочтений водителя. Дополнительным преимуществом является устранение опасности для окружающей среды, вызванной утечкой и утилизацией жидкости гидроусилителя рулевого управления. Кроме того, электрическая помощь не теряется, когда двигатель выходит из строя или глохнет, тогда как гидроусилитель перестает работать, если двигатель останавливается, что делает рулевое управление вдвойне тяжелым, поскольку теперь водитель должен крутить не только очень тяжелое рулевое управление — без какой-либо помощи — но и Сама система гидроусилителя.

Рулевое управление, чувствительное к скорости [редактировать | править источник]

Результатом гидроусилителя руля является чувствительное к скорости рулевое управление, при котором рулевому управлению сильно помогают на низкой скорости и незначительно — на высокой. Автопроизводители понимают, что автомобилистам может потребоваться большое усилие рулевого управления при маневрировании для парковки, но не при движении на высокой скорости. Первым автомобилем с этой функцией был Citroën SM с его компоновкой Diravi ^{[ цитируется ]} , хотя вместо того, чтобы изменить объем помощи, как в современных системах рулевого управления с усилителем, он изменил давление на центрирующий кулачок, который заставил рулевое управление колесо попытается «пружинить» обратно в положение для движения по прямой.Современные чувствительные к скорости системы рулевого управления с усилителем уменьшают механическую или электрическую помощь по мере увеличения скорости автомобиля, обеспечивая более прямое ощущение. Эта функция постепенно становится все более распространенной.

Управление четырьмя колесами [править | править источник]

Управление четырьмя колесами в зависимости от скорости.

Ранний пример управления всеми четырьмя колесами. Фотография 1910 года 80-сильного трактора Caldwell Vale в действии.

1937 Mercedes-Benz Type G 5 с рулевым управлением на все четыре колеса.

Sierra Denali с Quadrasteer, задний угол поворота.

Сочлененный троллейбус Arnhem демонстрирует управляемость всеми четырьмя колесами на передней и задней осях (2006 г.).

Тяжелый транспортный прицеп с рулевым управлением всеми колесами с дистанционным управлением рулевым, идущим в задней части прицепа (2008 г.).

2007 Телескопический погрузчик Liebherr-Bauma с крановым управлением.

Тандемный каток Hamm DV70 с поворотным механизмом для максимального покрытия дороги (2010 г.).

Устройство для внесения сельскохозяйственных удобрений с крабовым управлением для минимизации уплотнения почвы (2009 г.).

Рулевое управление всеми колесами (или рулевое управление всеми колесами) — это система, используемая некоторыми автомобилями для улучшения реакции рулевого управления, повышения устойчивости автомобиля при маневрировании на высокой скорости или для уменьшения радиуса поворота на низкой скорости.

Активное рулевое управление всеми четырьмя колесами [править | править источник]

В активной системе рулевого управления на четыре колеса все четыре колеса поворачиваются одновременно, когда водитель рулит.В большинстве активных четырехколесных систем рулевого управления задние колеса управляются компьютером и исполнительными механизмами. Как правило, задние колеса не могут поворачиваться до передних колес. Могут быть элементы управления для отключения заднего поворота и опции для управления только задним колесом независимо от передних колес. На низкой скорости (, например, парковка ) задние колеса поворачиваются напротив передних колес, уменьшая радиус поворота до двадцати пяти процентов, что иногда критично для больших грузовиков или тракторов и транспортных средств с прицепами, а на более высоких скоростях как передние, так и задние колеса поворачиваются одинаково (с электронным управлением), так что автомобиль может менять положение с меньшим рысканием, повышая устойчивость при движении по прямой.Таким образом, «эффект змеи», возникающий при движении по автомагистрали при буксировке туристического прицепа, в значительной степени сводится к нулю. ^{[ сомнительно — обсудить ]}

Управление четырьмя колесами нашло наиболее широкое применение в грузовиках-монстрах, где маневренность на небольших аренах имеет решающее значение, а также на больших сельскохозяйственных машинах и грузовиках. В некоторых современных европейских междугородних автобусах также используется рулевое управление на четыре колеса для облегчения маневрирования на автобусных остановках, а также для повышения устойчивости дороги.

Раньше Honda предлагала четыре колеса в качестве опции в их моделях Prelude 1987–2000 и Honda Ascot Innova (1992–1996). Mazda также предложила четыре колеса рулевого управления на 626 и MX6 в 1988 году. General Motors предложила Quadrasteer Delphi в своих потребительских Silverado / Sierra и Suburban / Yukon. Однако с момента ее внедрения в 2002–2004 годах с этой системой было продано только 16 500 автомобилей. В связи с низким спросом GM прекратил выпуск этой технологии в конце 2005 модельного года. ^[2] Nissan / Infiniti предлагает несколько версий своей системы HICAS в стандартной комплектации или в качестве опции в большей части своего модельного ряда. Новая система Active Drive представлена ​​в версии 2008 года линейки Renault Laguna. Он был разработан как одна из нескольких мер по повышению безопасности и стабильности. Активный привод должен снизить эффект недостаточного поворота и уменьшить вероятность пробуксовки, перенаправляя часть перегрузок, возникающих при повороте, с передних на задние колеса. На малых скоростях радиус поворота можно уменьшить, чтобы облегчить парковку и маневрирование.

Серийные автомобили с активным управлением четырьмя колесами [править | править источник]

• BMW 850CSi (опция)
• BMW 7-й серии (2009 г.в., часть спорт-пакета) ^[3]
• BMW 5-й серии (2011 г.в., опция интегрального активного рулевого управления)
• Chevrolet Silverado (2002–2005) (высокая и низкая скорость)
• Efini MS-9 (высокая и низкая скорость)
• GMC Sierra (2002–2005) (высокая и низкая скорость)
• GMC Sierra Denali (2002–2004) (высокая и низкая скорость)
• Honda Prelude (высокая и низкая скорость, механическая с 1987 по 1991 год, компьютеризированная с 1992 по 2001 год)
• Honda Accord (1991) (высокая и низкая скорость, механика)
• Honda Ascot Innova (1992) (высокая и низкая скорость, компьютеризация с 1992 по 1996 год)
• Infiniti FX50 AWD (опция в спортивном пакете) (2008 – настоящее время) (высокая и низкая скорость, полностью электронная)
• Infiniti G35 Sedan (опция для спортивных моделей) (2007 – настоящее время) (только высокая скорость?)
• Infiniti G35 Coupe (опция для спортивных моделей) (2006 – настоящее время) (только высокая скорость) ^[4]
• Infiniti J30t (туристический пакет) (1993–1994)
• Infiniti M35 (опция на спортивных моделях) (2006 – настоящее время) (только высокая скорость?)
• Infiniti M45 (опция на спортивных моделях) (2006 – настоящее время) (только высокая скорость?)
• Infiniti Q45t (1989–1994) (только высокая скорость?)
• Lexus GS (2013 г.в., при оснащении дополнительной системой Lexus Dynamic Handling)
• Mazda 929 (1992–1995) (компьютеризированная, высокая и низкая скорость) (все модели)
• Mazda 626 (1988) (высокая и низкая скорость)
• Mazda MX-6 (1989–1997) (высокая и низкая скорость)
• Mazda RX-7 (опция, компьютеризированная, высокая и низкая скорость)
• Mazda Eunos 800 (1996–2003) (опционально, компьютеризированная, высокая и низкая скорость)
• Mercedes-Benz Vito (вариант лондонского такси)
• Mitsubishi Galant / Sigma (только высокая скорость)
• Mitsubishi GTO (также продается как Mitsubishi 3000GT и Dodge Stealth) (механический) (только высокая скорость)
• Nissan Cefiro (A31) (только высокая скорость)
• Nissan 180SX (опция HICAS)
• Nissan 240SX / Silvia (опция на моделях SE) (только высокая скорость)
• Nissan 300ZX (все модели Twin-Turbo Z32) (только высокая скорость)
• Nissan Laurel (более поздние версии) (только высокая скорость)
• Nissan Fuga / Infiniti M (только высокая скорость)
• Nissan Silvia (опция для всех моделей S13) (только высокая скорость)
• Nissan Skyline GTS, GTS-R, GTS-X (1986) (только высокая скорость)
• Nissan Skyline GT-R (высокая и низкая скорость)
• Renault Laguna (только в версии GT 3-го поколения, выпущенной в октябре 2007 г., GT — в апреле 2008 г.)
• Subaru Alcyone SVX JDM (1991–1996) (японская версия: только «L-CDX») (только высокая скорость)
• Toyota Aristo (1997) (высокая и низкая скорость?)
• Toyota Camry / Vista JDM 1988–1999 (дополнительно) ^[5]
• Toyota Carina ED / Toyota Corona EXiV (первый в мире двухрежимный переключатель с 2WS на 4WS)
• Toyota Celica (опция для 5-го и 6-го поколений, 1990–1993 ST183 и 1994–1997 ST203) (двухрежимный, высокая и низкая скорость)
• Тойота Соарер (UZZ32)

Крабовое рулевое управление [править | править источник]

Крабовое рулевое управление — это особый тип активного управления четырьмя колесами.Он работает за счет поворота всех колес в одном направлении и под одинаковым углом. Крабовое управление используется, когда транспортному средству необходимо двигаться по прямой линии, но под углом (например, при перемещении грузов с помощью ричтрака или во время съемки тележкой для камеры), или когда задние колеса могут не следовать за колеями передних колес ( т.е. для уменьшения уплотнения почвы при использовании колесной сельхозтехники).

Пассивное управление задними колесами [править | править источник]

Многие современные автомобили предлагают форму пассивного рулевого управления сзади, чтобы противодействовать обычным тенденциям движения автомобиля.Например, Subaru использовала пассивную систему рулевого управления для коррекции тенденции заднего колеса к сносу. На многих автомобилях при повороте задние колеса имеют тенденцию слегка поворачиваться за пределы поворота, что может снизить устойчивость. Пассивная система рулевого управления использует поперечные силы, возникающие при повороте (из-за геометрии подвески), и втулки, чтобы исправить эту тенденцию и слегка направить колеса внутрь угла. Это улучшает устойчивость автомобиля на повороте. Этот эффект называется недостаточной поворачиваемостью, и он или его противоположность присутствует на всех подвесках.Типичные методы достижения недостаточной поворачиваемости — это использование Watt’s Link на ведущей задней оси или использование втулок регулировки схождения на подвеске с поворотной балкой. На независимой задней подвеске это обычно достигается за счет изменения положения резиновых втулок в подвеске. Некоторые подвески всегда будут иметь избыточную поворачиваемость из-за геометрии, например, ведущие оси Hotchkiss или полуприцеп IRS.

Пассивное рулевое управление задними колесами не является новой концепцией, поскольку оно используется в течение многих лет, хотя и не всегда признается таковым.Например, независимая задняя подвеска Jaguar с 1961 года включала в себя небольшое пассивное управление задними колесами.

Шарнирно-сочлененное рулевое управление [редактировать | править источник]

Фронтальный погрузчик с шарнирно-сочлененной рамой (2007 г.).

Шарнирно-сочлененное рулевое управление — это система, с помощью которой полноприводный автомобиль разделяется на переднюю и заднюю половины, которые соединяются вертикальным шарниром. Передняя и задняя половины соединены с одним или несколькими гидроцилиндрами, которые изменяют угол между половинами, включая переднюю и заднюю оси и колеса, таким образом управляя транспортным средством.В этой системе не используются рулевые тяги, шкворни, рулевые тяги и т. Д., Как в системе управления четырьмя колесами. Если вертикальный шарнир расположен на одинаковом расстоянии между двумя осями, это также устраняет необходимость в центральном дифференциале, поскольку и передняя, ​​и задняя оси будут следовать по одному и тому же пути и, таким образом, вращаться с одинаковой скоростью. В длинных автопоездах, сочлененных автобусах и троллейбусах для внутреннего транспорта используется шарнирно-сочлененное рулевое управление для достижения меньших диаметров поворота, сравнимых с радиусами поворота более коротких обычных транспортных средств. Сочлененные самосвалы обладают очень хорошими внедорожными качествами.

Рулевое управление задним колесом [править | править источник]

Некоторые типы транспортных средств используют только управление задними колесами, особенно вилочные погрузчики, тележки с телекамерами, погрузчики с ранней оплатой, автомобиль Dymaxion Бакминстера Фуллера и ThrustSSC. ^[6]

Управление задними колесами имеет тенденцию быть нестабильным, потому что в поворотах геометрия рулевого управления изменяется, следовательно, уменьшается радиус поворота (избыточная поворачиваемость), а не увеличивается (недостаточная поворачиваемость). Автомобиль с управляемым задним колесом демонстрирует неминимальное фазовое поведение. ^[7] Он поворачивает в направлении, противоположном его первоначальному рулевому управлению. Быстрое рулевое управление вызовет два ускорения, сначала в направлении поворота колеса, а затем в противоположном направлении: «обратный отклик». Это затрудняет управление автомобилем с управляемым задним колесом на высокой скорости, чем автомобилем с управляемым передним колесом.

Проводное управление [редактировать | править источник]

1971 Лунный вездеход (LRV) с джойстиком рулевого управления.

2012 Honda EV-STER Концепция «двухрычажного рулевого управления».

Целью технологии с проводным управлением является полное устранение как можно большего количества механических компонентов (рулевой вал, колонка, зубчатый редуктор и т. Д.). Полная замена традиционной системы рулевого управления на электрическую имеет ряд преимуществ, таких как:

• Отсутствие рулевой колонки упрощает дизайн салона автомобиля.
• Отсутствие рулевого вала, колонки и зубчатого редуктора позволяет значительно лучше использовать пространство в моторном отсеке.
• Рулевой механизм может быть спроектирован и установлен как модульный узел.
• Без механического соединения между рулевым колесом и опорным колесом маловероятно, что удар при лобовом столкновении вынудит рулевое колесо вторгнуться в пространство для выживания водителя.
• Характеристики системы рулевого управления можно легко и плавно регулировать для оптимизации реакции и ощущения от рулевого управления.

По состоянию на 2007 год не было серийных автомобилей, которые полагались бы исключительно на технологию управления по проводам из-за безопасности, надежности и экономических соображений, но эта технология была продемонстрирована на многочисленных концептуальных автомобилях и аналогичных fly-by-wire. Технология используется как в военной, так и в гражданской авиации.Удаление механической рулевой тяги в дорожных транспортных средствах потребует принятия нового законодательства в большинстве стран.

Безопасность [править | править источник]

Основная статья: Безопасность автомобилей

По соображениям безопасности все современные автомобили оснащены складной рулевой колонкой (энергопоглощающей рулевой колонкой), которая разрушается в случае сильного лобового удара, чтобы избежать чрезмерных травм водителя. Подушки безопасности также обычно входят в стандартную комплектацию. Неразборные рулевые колонки, установленные на старых автомобилях, очень часто пронзали водителей при лобовых столкновениях, особенно когда рулевой механизм или рейка устанавливались перед линией передней оси, в передней части зоны деформации.Это было особенно проблемой для автомобилей с жесткой раздельной рамой шасси без зоны деформации. Большинство современных транспортных средств рулевые коробки / стойки устанавливаются за передним мостом на передней перегородке, в задней части передней зоны деформации.

Складные рулевые колонки были изобретены Белой Бареньи и были внедрены в Mercedes-Benz W111 Fintail 1959 года вместе с зонами деформации. Эта функция безопасности впервые появилась ^{[ когда? ]} на автомобили, построенные General Motors после обширной и публичной лоббистской кампании, проведенной Ральфом Надером.Компания Ford начала устанавливать складные рулевые колонки в 1968 году. ^[8]

Audi использовала убирающееся рулевое колесо и систему натяжения ремня безопасности под названием procon-ten, но с тех пор ее производство было прекращено в пользу подушек безопасности и пиротехнических преднатяжителей ремней безопасности. .

циклов [править | править источник]

Рулевое управление имеет решающее значение для устойчивости велосипедов и мотоциклов. Дополнительные сведения см. В статьях о динамике велосипедов и мотоциклов и противодействии рулевому управлению. Особенно сложно управлять моноциклами и моноциклами.

Суда и катера обычно управляются рулем. В зависимости от размера судна, рули направления могут приводиться в действие вручную или управляться с помощью сервомеханизма или системы триммера / сервопривода. Лодки с подвесными моторами управляются за счет вращения всего привода. Лодки с бортовыми двигателями иногда управляются только за счет вращения гондолы гребного винта (например, привода Volvo Penta IPS). На современных судах с дизель-электрическим приводом используются азимутальные подруливающие устройства. Лодки, управляемые веслами (т. Е. Гребные лодки, включая гондолы) или веслами (т.е. каноэ, байдарки, плоты) управляются за счет создания большей движущей силы на стороне лодки, противоположной направлению поворота. Гидроциклы управляются за счет крена, вызванного смещением веса, и вектора тяги водяной струи. Водные лыжи и доски для серфинга управляются только креном, вызванным смещением веса.

Рулевое управление самолетов и судов на воздушной подушке [редактировать | править источник]

Самолеты, ракеты, дирижабли и воздушные суда обычно управляются рулем направления и / или вектором тяги. Управление реактивными ранцами и летающими платформами осуществляется только по вектору тяги.Вертолеты управляются с помощью циклического управления, изменяющего вектор тяги несущего винта (ов), и с помощью управления противовращающим моментом, обычно обеспечиваемого хвостовым винтом (см. органы управления полетом вертолета ).

Проходческие машины для проходки туннелей управляются гидроцилиндрами, наклоняющими режущую головку. Рельсовые транспортные средства (например, поезда, трамваи) управляются изогнутыми направляющими, включая стрелочные переводы, и шарнирно-сочлененные ходовые части. Сухопутные яхты на колесах и кайт-багги управляются аналогично легковым автомобилям. Управление ледовыми яхтами и бобслеями осуществляется путем поворота передних направляющих против направления движения.Снегоходы управляются таким же образом, вращая передние лыжи. Гусеничные машины (т. Е. Танки) управляются за счет увеличения движущей силы на стороне, противоположной направлению поворота. Сани, запряженные лошадьми, и собачьи упряжки управляются путем изменения направления тяги. В газонокосилках с нулевым поворотом используется независимый гидравлический привод колес для поворота на месте.

• Энциклопедия немецких танков времен Второй мировой войны Питера Чемберлена и Хилари Дойл, 1978, 1999

Лаборатория автомобильной электроники Клемсона: электроусилитель рулевого управления

Электронный усилитель руля Базовое описание Системы рулевого управления с усилителем дополняют крутящий момент, который водитель прикладывает к рулевому колесу.Традиционные системы рулевого управления с усилителем — это гидравлические системы, но рулевое управление с электроусилителем (EPS) становится все более распространенным. EPS исключает многие компоненты HPS, такие как насос, шланги, жидкость, приводной ремень и шкив. По этой причине электрические системы рулевого управления обычно меньше и легче гидравлических. Системы EPS имеют регулируемый усилитель мощности, который обеспечивает большую помощь на более низких скоростях автомобиля и меньшую помощь на более высоких скоростях. Им не требуется значительная мощность для работы, когда не требуется помощь со стороны рулевого управления.По этой причине они более энергоэффективны, чем гидравлические системы. Как работает система: Электронный блок управления EPS рассчитывает необходимую вспомогательную мощность на основе крутящего момента, прикладываемого водителем к рулевому колесу, положения рулевого колеса и скорости автомобиля. Электродвигатель EPS вращает рулевой механизм с приложенной силой, которая снижает крутящий момент, требуемый от водителя. Существует четыре формы EPS в зависимости от положения вспомогательного двигателя.Это вспомогательный тип стойки (C-EPS), вспомогательный тип шестерни (P-EPS), тип с прямым приводом (D-EPS) и вспомогательный тип стойки (R-EPS). Тип C-EPS имеет блок гидроусилителя, датчик крутящего момента и контроллер, подключенные к рулевой колонке. В системе P-EPS блок гидроусилителя соединен с валом шестерни рулевого механизма. Этот тип системы хорошо работает в небольших автомобилях. Система D-EPS имеет низкую инерцию и трение, поскольку рулевой механизм и вспомогательный блок представляют собой единое целое.Тип R-EPS имеет вспомогательный блок, соединенный с рулевым механизмом. Системы R-EPS могут использоваться на средних и полноразмерных транспортных средствах из-за их относительно низкой инерции из-за высоких передаточных чисел редуктора. В отличие от системы рулевого управления с гидроусилителем, которая непрерывно приводит в действие гидравлический насос, преимущество системы EPS заключается в том, что она приводит в действие двигатель EPS только при необходимости. Это приводит к снижению расхода топлива автомобилем по сравнению с тем же автомобилем с системой HPS. Эти системы можно настроить, просто изменив программное обеспечение, управляющее ЭБУ.Это дает уникальную и экономичную возможность отрегулировать «ощущение» рулевого управления в соответствии с классом автомобильной модели. Дополнительным преимуществом EPS является его способность компенсировать односторонние силы, такие как спущенная шина. Он также может управлять автомобилем в аварийных маневрах в сочетании с электронной системой контроля устойчивости. В современных системах всегда существует механическое соединение между рулевым колесом и рулевым механизмом. По соображениям безопасности важно, чтобы отказ электроники никогда не приводил к ситуации, когда двигатель мешает водителю управлять транспортным средством.Системы EPS включают в себя отказоустойчивые механизмы, которые отключают питание двигателя в случае обнаружения проблемы с ЭБУ. Следующим шагом в электронном рулевом управлении является снятие механической связи с рулевым колесом и переход на рулевое управление с чисто электронным управлением, которое называется управляемым по проводам. Это функционирует путем передачи цифровых сигналов на один или несколько удаленных электродвигателей вместо узла реечной передачи, который, в свою очередь, управляет транспортным средством.Хотя Infinity Q50 2014 года использовался в электрических погрузчиках и некоторых тракторах, а также в нескольких концептуальных автомобилях, он стал первым коммерческим автомобилем, в котором реализовано управление по проводам. Хотя обычно нет прямого механического соединения, Q50 имеет механическую резервную копию. В случае обнаружения проблемы с электронным управлением включается сцепление, чтобы восстановить механическое управление водителем. Как и в случае с системами управления дроссельной заслонкой, вполне вероятно, что электронное управление станет стандартом, как только электронное управление окажется более безопасным и надежным, чем современные гибридные системы. Датчики Датчик крутящего момента на рулевом колесе, датчик положения рулевого колеса, датчик скорости вращения колеса Приводы Электродвигатель Передача данных Обмен данными по шине CAN между EPS и контроллером двигателя Производителей Bosch, Denso, Hella, JTEKT, Kobelt, Koyo, Mitsubishi Electric, Nexteer, NSK, Preh, Showa, TRW, ZF Для получения дополнительной информации [1] Гидроусилитель руля, Википедия. [2] Электроусилитель руля (EPS), веб-сайт Freescale. [3] Рулевое управление с электроусилителем, www.aa1car.com. [4] Research Analysis: A Review of Electric Power Steering Systems, Matthew Beecham, Just-auto.com, 6 августа 2007 г. [5] BMW Electric Power Steering EPS, YouTube, 21 ноября 2008 г. [6] Hyundai Power Steering (MDPS), YouTube, 15 июля 2009 г. [7] Мы теряем связь? Комплексное сравнительное испытание электрического и гидравлического усилителя рулевого управления, автомобиль и водитель, январь.2012. [8] Nissan представляет технологию независимого рулевого управления Fly-by-Wire, YouTube, 17 октября 2012 г. [9] Электроусилитель рулевого управления от Ford Motor Company, YouTube, 14 марта 2013 г. [10] Top Tech Cars 2013: Infiniti Q50, Лоуренс Ульрих, IEEE Spectrum, 29 марта 2013 г. [11] Car Tech 101: описание гидроусилителя руля, YouTube, 1 апреля 2014 г.

Робо

Робо

Передвижение роботов-крыс: бортовой привод

---

Двигатели с бортовым поворотом обычно используются на гусеничных транспортных средствах, таких как танки и бульдозеры, но также используется на некоторых четырех- и шестиколесных транспортных средствах.На В этих транспортных средствах колеса (или гусеницы) с каждой стороны могут приводиться в движение в различных скорости в прямом и обратном направлении (все колеса по бокам приводятся в движение одинаково показатель). Нет явного рулевого механизма — как следует из названия рулевое управление осуществляется путем приведения в действие каждой стороны с разной скоростью или в в другом направлении, в результате чего колеса или гусеницы соскальзывают или скользят по земля.

На левом верхнем рисунке колеса с левой стороны приводятся в движение. вперед, и колеса с правой стороны вращаются задним ходом одновременно показатель.В результате получается поворот с нулевым радиусом по часовой стрелке вокруг центра автомобиль показан на правом рисунке.

Обратите внимание, что на протяжении всего поворота колеса должны скользить по земле, при этом передняя и задняя пара колес буксуют больше, чем центральная пара. У заноса есть некоторые недостатки, в том числе износ шин / гусениц, но для гусениц. транспортным средствам альтернативы нет. (Автомобили с бортовым поворотом обычно внедорожные типы, такие как строительная техника и танки — уменьшенный трение о немощеную поверхность помогает снизить износ шин / гусениц.) В «в реальном мире» эти недостатки компенсируются простотой система привода. Однако в «мире роботов» занос — это серьезная проблема. Недостаток из-за отрицательного влияния на одометрию: скользящие колеса не отслеживают точное движение робота. Поскольку одометрия является очень важным датчиком для определения положения, бортовой поворот не часто используется на роботах с разреженным зондированием (без видеокамер и сонаров) которые требуют точного определения местоположения (например, поиск «еды на карте» предметы »в конкурсе Робо-Крысы).

Мини-погрузчик тесно связан с дифференциалом система привода, заменяющая самоустанавливающееся колесо дополнительными ведущими колесами. Он имеет тот же недостаток: движение по прямой требует, чтобы колеса с каждой стороны поворачивать с одинаковой скоростью, чего бывает трудно добиться. В Преимущество бортового погрузчика — повышенная тяга и отсутствие «самоустанавливающегося колеса» эффект ».

Ниже приведена фотография стандартного 4-колесного робота с бортовым поворотом от ActivMedia:

Двигатели :

2 — По одному с каждой стороны робота.

Плюсы :

Простота — Нет явного рулевого механизма.

Тяга — Несколько ведущих колес с каждой стороны дают значительно увеличенное тяга, особенно на пересеченной местности (даже больше у гусеничных машин).

Минусы :

Control — Прямолинейный ход может быть затруднен (см. комментарии по дифференциальному приводу).

Одометрия — При заносе колеса теряют контакт с землей это означает, что датчики одометрии не могут точно отслеживать положение транспортное средство.

---

Назад к странице передвижения Робокрыс

Вернуться на главную страницу Робо-Крысы

---

Последнее изменение: 04.04.01 22:30

JTEKT CORPORATION ｜ Электроусилитель руля

Электроусилитель руля

Рулевая колонка с электроусилителем

Наброски

• Поскольку блок гидроусилителя расположен в кабине, этот тип системы рулевого управления подходит для компактных автомобилей, у которых меньше места в машинном отделении.
• Этот тип в принципе принят для легких, компактных и средних автомобилей.

Каталог Скачать

Рулевое управление с шестеренчатым электрическим усилителем

Наброски

• Эта система рулевого управления оснащена гидроусилителем на валу шестерни (внутри машинного отделения) и отличается бесшумностью по сравнению с рулевой колонкой.

Каталог Скачать

Электроусилитель рулевого управления с двумя шестернями

Наброски

• Поскольку вспомогательная функция этой системы рулевого управления отделена от вала рулевого колеса, степень свободы установки увеличивается, а вместе с оптимальной прочностью конструкции достигается большая мощность.

Каталог Скачать

Рулевое управление с прямым приводом и электроусилителем

Наброски

• Поскольку вал рейки получает непосредственное содействие, достигается низкое трение, низкая инерция и идеальное ощущение рулевого управления.

Каталог Скачать

Электронасосный гидроусилитель руля

Наброски

• Это энергосберегающая система рулевого управления с гидроусилителем, в которой гидравлический насос приводится в действие под управлением микрокомпьютера.
• Благодаря поддержке режима остановки на холостом ходу потребление энергии в режиме без рулевого управления (при движении по прямой) снижается примерно на 80% (режим 10-15) по сравнению с мощностью в лошадиных силах.