Устройство рулевого управления: БГАК — Учебные материалы — Д.В.Фокин — Современные автомобильные технологии — Теория — Рулевое управление

16 декабря, 2022
Разное
By alexxlab

Содержание

Рулевое управление: устройство, принцип работы, виды

Первые автомобили, в частности, автомобиль Карла Бенца, который считается первым в мире серийным авто, были трехколесными. Почему? Да просто конструкторы не могли придумать, как заставить оба передних колеса синхронно поворачивать в одну сторону. Поэтому переднее колесо было одно, а вместо привычной сегодня «баранки» стоял рычаг.

Но такое положение вещей не продлилось долго. Следующие «самоходные телеги» уже имели 4 колеса и худо-бедно справлялись с маневрами. Так начало развиваться рулевое управление, назначение которого не изменилось за все годы существования автомобиля.

Содержание

Устройство и принцип работы типичного рулевого управления
Классификация рулевого управления
Основные неисправности рулевого управления
Основные требования к рулевому управлению
Принципиальные отличия между «левым» и «правым» рулем
Заключение

Устройство и принцип работы типичного рулевого управления

https://www. youtube.com/watch?v=TNjrSKwj4V0

На абсолютном большинстве автомобилей рулевое управление реализовано по одинаковому принципу. Конечно, есть отличия (например, тип усилителя руля), но тип общей компоновки не меняется.

Устройство рулевого управления

Руль стоит первым в цепочке управления автомобилем. Это не только способ передать сигнал системе управления, в какую сторону и как резко поворачивать, но и способ обратной связи, а также элемент пассивной безопасности автомобиля (в рулевое колесо встраивается подушка).
Рулевая колонка – промежуточный элемент между самим рулем и механизмом поворота. На рулевую колонку может крепиться система безопасности, замок зажигания, рычаги включения дворников и поворотников.
Следующий на очереди – рулевой механизм, с помощью которого поворот руля (а следовательно, и рулевой колонки) преобразовывается в команду на поворот для рулевых тяг.
После того, как рулевой механизм передал усилие на рулевую рейку, в действие приходят рулевые тяги с наконечниками и рычагами. Они соединены с поворотными кулаками передних колес и заставляют их поворачивать в нужном направлении на нужный угол.
Чтобы с вождением автомобиля справился любой человек, применяется гидравлический или электрический усилитель руля.

Классификация рулевого управления

Принципиальных отличий между разными типами рулевого управления нет, но часто его классифицируют по типу редуктора рулевого механизма:

Тип редуктора «шестерня-рейка».

Устройство рулевого управления с редуктором типа «шестерня-рейка» 1 — руль; 2 — рулевой вал с шестерней; 3 — рейка; 4 — рулевые тяги; 5 — поворотные рычаги; 6 — колеса.

Это самая распространенная разновидность рулевого редуктора, которая за годы использования показала свою надежность.

Принцип действия очень простой: на рулевом валу (который отходит от рулевой колонки) закреплена продолговатая шестерня. Рулевая рейка имеет зубчатый участок, который входит в зацепление с этой шестерней. При вращении руля шестерня вращается на месте и толкает зубчатую рейку в одну или другую сторону. Соответственно приходят в действие и рулевые тяги.

Передаточное число на рейке может быть неизменным, а может меняться ближе к краям. Получить такой эффект просто: нужно изменить наклон зубьев на рейке. Благодаря этому для поворота на большой угол не нужно «крутить баранку» до посинения, количество оборотов руля для маневра сокращается.

Тип редуктора «червяк-ролик».

Устройство рулевого управления с редуктором типа «червяк-ролик»: 1 — руль; 2 — рулевой вал с червяком; 3 — ролик с валом сошки; 4 — рулевая сошка; 5 — средняя тяга; 6 — боковые тяги; 7 — поворотные рычаги; 8 — колеса; 9 — маятниковый рычаг; 10 — шарниры рулевых тяг.

Этот тип редуктора можно назвать устаревшим, поскольку его давно перестали устанавливать на автомобили. Тем не менее, он еще встречается на старых машинах.

В основе заложена червячная передача, в которой червяк закреплен на дополнительном валу рулевой колонки. При повороте руля вращается червяк и приводит в движение ролик, стоящий с ним в зацеплении.

Сдвигаясь по нарезке червяка, ролик заставляет вращаться вал, на который он установлен и к которому присоединен рычаг рулевой сошки. Вал вращается, рулевая сошка описывает полукруг, приводит в действие остальные элементы рулевого привода (среднюю тягу, маятниковый рычаг, боковую тягу, поворотные кулаки колес).

Винтовой тип редуктора.

Устройство редуктора рулевого управления винтового типа

По принципу действия он очень похож на червячный редуктор. Однако на дополнительном валу рулевой колонки установлен не червяк, а винт. Он входит в зацепление с гайкой, на наружную сторону которой нанесен зубчатый обод. Когда вращается винт, гайка поворачивается в одну или другую сторону и поворачивает рулевую сошку, а она уже направляет остальные компоненты рулевого привода.

В усовершенствованных моделях на винт ставится шариковая шайба, которая служит промежуточным элементом между ним и гайкой. При вращении винта шарики сдвигают шайбу, а она поворачивает гайку.
Когда на легковые автомобили начали массово устанавливать гидроусилитель руля (ГУР), червячный редуктор вышел из обихода – к нему ГУР не поставишь. На его место пришел реечный привод, а винтовой «перекочевал» на тяжелые автомобили.

Кроме редуктора, в рулевом механизме могут отличаться типы передачи усилия на управляемые колёса. Более простой считается конструкция с реечным редуктором: от рулевой рейки отходят две рулевые тяги, которые крепятся к поворотным кулакам колес. Для того, чтобы соединение было подвижным, но без люфтов, используются шаровые наконечники.

На редуктор с червячной или винтовой передачей подходит другой тип рулевого механизма. Его называют рулевой трапецией и состоит он из довольно сложной системы рычагов. Сложность конструкции оправдывается большей мощностью, так что рулевая трапеция с винтовым редуктором ставится на грузовые автомобили, в то время как рулевая рейка лучше подходит для легковых.

И, наконец, систему рулевого управления классифицируют по типу усилителя: ГУР, ЭГУР и ЭУР.

ГУР – гидравлический усилитель, классический тип. Он и сегодня ставится на автомобили, но постепенно уступает дорогу более современным видам усилителя;
ЭГУР – электрогидравлический усилитель руля. В нём электромотор выполняет вспомогательную функцию, в то время как основная работа выполняется гидравликой;
ЭУР – электроусилитель, современный способ управлять автомобилем. Электромотор умножает усилие, которое водитель прикладывает к рулю, то есть работает без каких-либо гидравлических элементов.

Основные неисправности рулевого управления

Конструкторы делают элементы рулевого управления из надежных износостойких материалов. Однако любая деталь имеет свой ресурс и свой запас прочности, так что рано или поздно в рулевом управлении начинают появляться неисправности и дефекты. Они достаточно типичные для большинства автомобилей.

Износ шарниров рулевых тяг. По сути, любой шарнир в рулевом управлении – слабое место, особенно это касается конструкции рулевой трапеции. Однако рулевые тяги постоянно страдают от нагрузок, ударов и агрессивного вождения, и их шарниры выходят из строя чаще всего. Как только шарнирное соединение выходит из строя, оно дает о себе знать стуком во время выполнения поворота или просто езды по неровной дороге.
Износ рулевых наконечников. Совершенно стандартная ситуация, поскольку рулевые наконечники считаются расходниками, особенно на наших дорогах. Шаровые шарниры защищены пыльниками и смазкой, но со временем вода попадает под пыльник, шарнир изнашивается и начинает люфтить. Водитель чувствует проблему как увеличение свободного хода руля и ухудшение управляемости. При появлении таких симптомов нужно поскорей принять меры. Замена рулевых наконечников – стандартная процедура, которую выполнят на любом СТО.
Износ подшипника рулевой колонки. Такая поломка происходит редко, но требует срочных мер по устранению. Если подшипник изнашивается, рулевой вал начинает шататься, а водитель чувствует это как «биение руля». Лучше сразу обратиться в сервис, чем ставить на своей машине интересные опыты.
Нарушение настроек колес. Неотбалансированные колёса будут ощущаться водителем как пульсация рулевого колеса при движении. Это не только доставляет дискомфорт, но и влияет на срок службы самих колес и смежных элементов.

Основные требования к рулевому управлению

Существуют стандартные требования, которые предъявляются к системе рулевого управления. Если система этим требованиям соответствует, ее можно считать исправной.

Угол свободного хода руля. Это тот угол поворота, который делается «вхолостую», до начала поворота колес. В норме для легковых автомобилей он должен быть не боле 10 градусов, и если свободный ход постепенно увеличивается, это говорит о необходимости регулировки или ремонта.
Система должна правильно «рулить»! То есть, нормально держать автомобиль при езде по прямой, точно выполнять маневры, не отклоняться от заданной траектории.
Руль должен легко поворачиваться во время выполнения маневров. Усилители для того и придумали, чтобы на дороге водитель думал о дороге, а не о том, хватит ли ему сил на следующий поворот. Если управление тугое, требует значительных усилий, проблему нужно найти и решить.
Строго выверенное число полных оборотов руля от среднего до крайнего положения. Для выполнения поворота водитель не должен выкручивать руль до бесконечности.
Система должна работать даже после того, как отключится усилитель руля. В дороге может случиться всё, что угодно, в том числе утечка гидравлической жидкости или отказ электродвигателя в ЭУР. При этом автомобиль должен сохранить управляемость. Да, усилий это потребует больше, но и остановка будет там, где захочет водитель.

Принципиальные отличия между «левым» и «правым» рулем

В отношении праворульных автомобилей до сих пор ведутся споры. Сторонники утверждают, что те машины, которые делались японскими или английскими инженерами «как для себя», выше по качеству, чем аналогичные модели, но выпущенные на экспорт. Сложно сказать, действительно ли это так, но факт остается фактом: есть отдельная категория автолюбителей, которые предпочитают только машины с правым рулем.

Основное отличие рулевого управления автомобилей с правым рулем – зеркальное расположение элементов. Например, размещение редуктора на рулевой рейке. И сам редуктор рассчитан на другую сторону подключения.

А можно ли переделать праворульную машину на леворульную? Купить автомобиль с правым рулем и затем перенести руль влево можно, и есть даже СТО, которые специализируются на таких услугах. Но цена такого тюнинга немаленькая, поскольку «перекраивать» придется много. Это не просто руль на другой стороне, отличается очень многое, от зеркал до головного света.

Заключение

Рулевое управление – система достаточно живучая. Если не считать регулярную замену расходников, моно проездить на своей машине долгие годы и ни разу его не ремонтировать. Однако если случается проблема или просто какие-то странные постукивания-пошатывания не дают покоя, лучше не затягивать с визитом на СТО. В системе рулевого управления все элементы взаимосвязаны, и поломка одного ведет к поломке другого. Грамотная диагностика и своевременный ремонт уберегут от проблем и лишних расходов.

Общее устройство и принцип работы рулевого управления автомобиля

Рулевое управление автомобиля – система, отвечающая за передвижение в выбранном водителем направлении. Наряду с тормозами, это важнейшие элементы контроля и безопасности движения авто. Исторически применялись различные виды рулевого управления, среди которых встречались:

червячный тип – обеспечивает повышенную маневренность за счет возможности поворота колес на большие углы, мало подвержен ударным нагрузкам. К недостаткам относят конструктивную сложность и недостаточный комфорт при управлении.
реечный тип – практически повсеместно устанавливается на легковые автомобили. Обеспечивает легкость и безопасность управления, при этом имеет достаточно простую конструкцию. Его единственный недостаток — чувствительность к повышенным ударным нагрузкам. На нем проще всего объяснить принцип работы рулевого управления.

Рулевого колеса, с помощью которого водитель непосредственно управляет системой и задает нужное направление движения. Часто оснащается кнопками сигнала, управления мультимедийной системой, в него может встраиваться и подушка безопасности.
Рулевой колонки или вала, передающей усилие от рулевого колеса на элементы рулевого механизма. Чаще всего – это вал с шарнирным или карданным соединением, со специальными фиксирующими элементами. Возле рулевой колонки расположен замок зажигания.

Принцип действия рулевого управления достаточно прост и базируется на правилах работы рычагов и передаточных механизмов. Рулевое колесо крепится на верхнюю часть вала и жестко закрепляется на нем. На нижней части вала так же жестко закрепляется шестерня. В результате вращение руля усилие и угол поворота точно передается на нижнюю часть вала, заставляя таким же образом проворачиваться и шестерню.

Шестерня через пазы, соответствующие ее зубцам, соединена с металлической рулевой рейкой. Поэтому данные механизмы рулевого управления называются реечными. С помощью болтов или резьбового соединения на рейке закрепляются рулевые тяги, представляющие собой прочные цельнометаллические валы.

На тяги наворачивается важнейший элемент, от которого зависит работа рулевого управления автомобиля – рулевые наконечники. В них установлены рулевые пальцы, которые вставляются в рычаги поворотных кулаков, закрепляясь гайкой.

Чтобы исключить попадание влаги и грязи, механизм рулевой рейки и шестерни закрывается кожухом. Это позволяет избежать неисправности рулевого управления, связанной с преждевременным износом этого узла, который подвергается повышенным нагрузкам. Для его герметизации дополнительно устанавливают резиновые пыльники. Чтобы облегчить управление автомобилем, на рулевой механизм дополнительно может ставиться гидравлический или электрический усилитель.

Важная деталь системы управления — рулевой наконечник, состоящий из рулевого пальца, укрепленного между верхним и нижним вкладышем. Чтобы они обжимали палец, в верхней части наконечника устанавливается пружина и конструкция плотно затягивается. Для защиты от пыли и влаги на наконечник устанавливают резиновый пыльник.

Сам палец затягивается в рычаг поворотного кулака специальной корончатой гайкой, чтобы она была зафиксирована на пальце. Гайка сначала затягивается, потом одна из прорезей короны совмещается с отверстием на пальце и шплинтуется. В некоторых моделях вместо этой системы используются самоконтрящиеся гайки.

Такая конструкция позволяет передавать усилие с рулевого колеса на механизм синхронно. Но в результате эксплуатации, сильных динамических ударов и стандартного износа, вкладыши разбиваются пальцем, и появляется люфт рулевого управления. Это приводит к тому, что усилие с рулевого колеса передается с запаздыванием, не синхронно.

При длительной эксплуатации это явление проявляется на обоих наконечниках и реечном соединении, это называется суммарный люфт в рулевом управлении. Определить его можно по величине свободного хода руля, когда он поворачивается, а усилие на управляющие колеса не передается. Большой суммарный люфт говорит о сильном износе рулевого управления и необходимости его ремонта.

Важным моментом ухода за рулевым управлением является отслеживание цельности резиновых пыльников. Попадание пыли и грязи в защищаемые ними элементы приводит к их быстрому износу. Их своевременная замена позволяет избежать дорогостоящего ремонта.

В автомобилях рулевой вал не является цельной конструкцией, он состоит из трех частей – вал рулевого колеса, рулевого механизма и карданной передачи. Такая конструкция позволяет регулировать руль по высоте. Для фиксации настроек используется специальный фиксатор.

Значения рулевого управления автомобиля является определяющим для безопасного передвижения. Его неожиданная поломка в большинстве случаев приводит к серьезным авариям. Если это случилось, требуется немедленно остановиться и вызвать эвакуатор, который доставит машину в гараж или на СТО. Чтобы этого не случилось, нужно делать своевременную диагностику этого узла.

Каждый водитель должен самостоятельно следить за состоянием рулевого управления своего автомобиля. Его суммарный люфт не должен превышать нормы, допустимой производителем, при повороте рулевого колеса не должно быть никаких посторонних звуков. Периодически нужно осматривать пыльники, а при их повреждении немедленно делать замену. В этом случае неприятностей с этим важнейшим узлом можно будет избежать.

Наша основная компетенция заключается в разработке прототипов и мелкосерийном производстве оптико-механических устройств и систем, где основной вклад вносится квалифицированным трудом. Наше расположение в ИНДИИ позволяет нам быть наиболее рентабельными в этой сфере деятельности по сравнению с любой другой компанией в мире.

Продукты, описанные на этом веб-сайте, представляют собой только стандартные изделия, которые мы производим для исследований и промышленного рынка. Одним из наших основных направлений деятельности является рынок OEM, где мы разрабатываем и поставляем малосерийные оптико-механические устройства и позиционируем их в соответствии с индивидуальным дизайном. Мы также занимаемся контрактным производством оптико-механической продукции по стандартным и индивидуальным спецификациям.

Гарантия на продукт: Наша гарантия на все наши механические компоненты и системы составляет ОДИН год с даты отгрузки. Ремонт или замена будут произведены бесплатно для продуктов с дефектами материалов и изготовления в течение этого периода. Для наших оптических компонентов наша гарантия составляет 30 дней с даты отгрузки. Дефектные элементы будут заменены бесплатно. Покупатель должен уведомить о любых дефектах оптических компонентов в течение 48 часов с момента получения. Для всех гарантийных замен требуется письменное заявление с подписью уполномоченного лица, указывающее причину отказа, с приложением отчетов об испытаниях, которые должны сопровождать возвращаемые детали. Все дефектные товары должны быть возвращены в оригинальной транспортной упаковке в течение 10 дней с даты отправки.

Оплата: 100% Предоплата перед отправкой. Клиенты, осуществляющие оплату международным банковским переводом, должны предварительно оплатить все банковские сборы, включая все сборы, взимаемые банками-корреспондентами или банками-посредниками.

Доставка и доставка: Стоимость доставки, таможенная пошлина и любые (если) налоги на посадку и т. д. будут дополнительными. Дата доставки является ориентировочной, и мы не несем ответственности за несвоевременную или частичную доставку. мы можем отказаться от любого заказа по любой причине. Элементы каталога обычно отгружаются сразу со склада. В случае отсутствия товара на складе, ориентировочная дата доставки указывается при оформлении заказа. Большинство товаров могут быть отправлены в течение 45 дней.

Налоги: Мы взимаем общий налог с продаж на поставки, если только покупатель не предоставит нам подписанное официальное свидетельство об освобождении от налога с продаж вместе с заказом. Покупка, совершенная за пределами нашего региона, облагается государственным или местным налогом с продаж/использования, если таковой имеется, и другими налогами, подлежащими уплате в связи с этой транзакцией.

: Владелец и строитель парохода из Питтсбурга Джеймс Риз разработал способ уменьшить усилие, необходимое для управления речными судами, и запатентовал эту идею в 1882 году. точка поворота румпеля вперед и точка его соединения с рулем направления назад, что улучшило рычаг румпеля и облегчило управление. Эта модель демонстрирует его изобретение применительно к трехрулевой системе.; Эта модель была найдена в коллекции Смитсоновского института в 1970-х годах. Он соответствует чертежам и спецификациям патента Джеймса Риса на рулевое устройство 1882 года, но пока не найдено никакой информации, указывающей, как он попал в музей. В записях Патентного ведомства указано, что для этого изобретения не было получено никакой модели. (И ничего не требовалось: его заявка была подана после того, как модели, как правило, больше не принимались.) Либо в патентных записях есть ошибка, либо это была демонстрационная модель, поступившая в Смитсоновский институт через потомков или соратников Риса.; Весьма вероятно, что румпельное устройство, продемонстрированное в этой модели, использовалось в коммерческих целях, поскольку Джеймс Рис (1821–1889 гг. ) был активным владельцем и строителем речных пароходов, а его фирма поставляла двигатели для многих судов на реках Миссисипи, Огайо и Миссури. системы. Как он описал проблему, которую он надеялся решить с помощью этого изобретения, «обычный метод соединения румпеля включает в себя необходимость приложения большого усилия к румпелю для манипулирования рулем направления и часто требует, чтобы пилот бросал руль в желаемое положение до любого движения судна назад, иначе было бы почти невозможно манипулировать им при движении судна задним ходом». Его аппарат, напротив, работал «с легкостью как при движении судна назад, так и вперед».

Blog Detail