Рулевые двигатели


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.

sea-library.ru

Электрические и электрогидравлические рулевые машины

Электрические рулевые машины широко применяются на судах сравнительно небольшого водоизмещения. В качестве исполнительного рулевого двигателя они имеют электродвигатель, соединенный с червячной передачей, передающей крутящий момент на зубчатый сектор баллера руля и позволяющей значительно уменьшить частоту вращения рулевого привода. Кроме того, самотормозящая червячная пара (червяк и червячное колесо) при остановке электродвигателя обеспечивает остановку руля. Исполнительный электродвигатель управляется из рулевой рубки нажатием кнопки или вращением штурвала. Электрогидравлические рулевые машины наибольшее распространение получили на отечественных судах современной постройки. По сравнению с другими видами машин они имеют ряд преимуществ, важнейшими из которых являются: получение больших крутящих моментов, малые массы и габариты на единицу мощности, плавное изменение скорости перекладки руля, высокий КПД. Машины серии Р разработаны на основе типизированной конструкции, включающей 14 типоразмеров рулевых машин, входящих в пять конструктивных групп и рассчитанных на крутящий момент 6,3— 1600 кН·м (0,03—160 тс·м). На рис. 2 показана схема электрогидравлической рулевой машины. Основные узлы машины: привод к баллеру А; электронасосы регулируемой производительности Б с приводом от электродвигателя; механизм управления насосами В со штурвальной тумбой; трубопроводы рабочего масла Д с главной клапанной коробкой; теледвигатели Г, предназначенные для гидравлического управления рулевой машиной с удаленных постов управления № 1 и № 2.

Рис. 2. Схема электрогидравлической рулевой машины.

Электронасосы регулируемой производительности подают масло в гидравлические цилиндры под давлением до 15 тыс. кН/м2 (150 кгс/см2). В показанном на схеме положении рабочее масло по трубам 5 и 6 нагнетается насосом Б регулируемой производительности в главную коробку 7, а из нее по трубам 4 и 8 - направляется в два гидравлических цилиндра 2, расположенных по диагонали. В это время из противоположных полостей другой пары цилиндров масло отсасывается вторым насосом регулируемой производительности. Под давлением масла плунжеры 1 перемещаются вдоль осей цилиндров, передавая усилия на цапфы 9 поперечного румпеля 10, и поворачивают баллер А руля. Поворот руля (в данном случае на правый борт) будет происходить до тех пор, пока тяга 3 не возвратит направляющее кольцо насоса регулируемой производительности в среднее положение. При этом подача масла в гидравлические цилиндры прекратится, и руль будет зафиксирован в заданном положении. На рис. 3 показано устройство насоса регулируемой производительности. Насос состоит из нечетного числа звездообразно расположенных цилиндров 1, представляющих собой одну общую отливку и вращающихся в одном направлении. Неподвижная перегородка 9 делит центральную часть на две полости, к которым подведены трубы 3 и 8. При вращении ротора каждый цилиндр своим нижним открытым концом попеременно сообщается с трубами.

Рис. 3. Насос регулируемой производительности.

В цилиндрах перемещаются скалки 2, шарнирно соединенные с ползунами 5, которые скользят по внутренней поверхности кольца 4, служащего направляющей для ползунов. Кольцо может перемещаться вправо или влево при помощи цапф 7 и 10, проходящих через станину 6 насоса. Когда кольцо 4 перемещено вправо (рис. 3, а), при вращении ротора с цилиндрами против часовой стрелки всасывание будет осуществляться по трубе 8, а нагнетание — по трубе 3. Если кольцо займет крайнее левое положение (рис. 3, б), назначение труб изменится. При среднем положении кольца (рис. 3, в) расстояния от оси вращения ротора до внутренней поверхности кольца будут по радиальным направлениям одинаковы, поэтому скалки в цилиндрах перемещаться не будут и насос перестанет подавать масло. Следовательно, путем перемещения кольца 4 из среднего положения в любое крайнее можно регулировать производительность насоса от нулевой до максимальной и изменять направление жидкости в трубопроводе. Привод к баллеру руля (рис. 4) расположен в румпельном помещении судна. Он передает от рулевой машины непосредственно на баллер усилие, необходимое для поворота руля. Для этого предназначены четыре (или два) гидравлических цилиндра 3, соединенных посредством двух поперечных 2 и двух продольных 4 балок в один общий блок. Крепление блока к фундаменту производится лапами 1 цилиндра 3.

Рис. 4. Схема привода к баллеру рулевой машины.

В цилиндрах расположены плунжеры 6, перемещающиеся вдоль оси цилиндра под давлением масла и шарнирно соединенные при помощи цапф 7 с румпелем 8. Румпель с помощью шпонок жестко соединен с баллером руля. Для уменьшения нагрузки от боковых усилий, возникающих при повороте румпеля, плунжеры 6 снабжены ползунами 5, скользящими по направляющим плоскостям продольных балок. При повороте румпеля его цапфы 6 перемещаются в шарнирах 9, цапфы которых при этом могут вращаться в отверстиях вилок плунжеров вокруг оси. Таким образом, обеспечивается свободный поворот румпеля, а вместе с ним и руля при продольном перемещении плунжеров в гидравлических цилиндрах привода. Гидравлический теледвигатель Г (см. рис. 2) состоит из двух цилиндров с поршнями. Один из цилиндров (передаточный) установлен на ходовом мостике, второй (приемный) — у рулевой машины. Полости цилиндров соединены трубопроводами, вся система заполнена жидкостью — обычно смесью воды с глицерином (глицерин предупреждает замерзание воды в зимнее время). Вращение штурвала передается поршню передаточного цилиндра, вызывая его перемещение и увеличение давления жидкости на поршень приемного цилиндра, который вследствие этого перемещается, воздействуя через систему тяг на насосы регулируемой производительности, соединенные трубопроводом рабочего масла с приводом баллера руля. Таким образом, все основные узлы электрогидравлической рулевой машины оказываются соединенными между собой соответствующей аппаратурой и трубами рабочего масла и управления теледвигателем. Смазочное масло к трущимся частям рулевой машины подается по отдельному трубопроводу.

www.stroitelstvo-new.ru

Р-7 Проблема N 1. Графитовые рули заменяются управляющими двигателями

 

 

 

 

 

 

Р-7 Проблема N 1. Графитовые рули заменяются управляющими двигателями

После исследований и проектных расчетов альтернативных схем двухступенчатой ракеты был выбран пакетный вариант. Первую ступень составляли четыре ракеты, окружавшие центральную ракету, которая и являлась второй ступенью. Опыта запуска мощного ЖРД в космосе не было. Глушко гарантировать надежность запуска где-то там, далеко, в неведомых условиях не мог. Приняли решение запускать под контролем Земли все пять двигателей одновременно. Но тогда время работы центральной второй ступени превосходит 250 с. Это в два раза больше того, что могут выдержать графитовые газоструйные рули. Но даже если их делать не из графита, армированного вольфрамом, а из чего-то еще более огнеупорного, то все равно остаются два довода против газоструйных рулей. Первый - они приводят к потере дальности, являясь сопротивлением на выходе струи газов из сопла двигателя. И второй - ошибки по дальности определяются точностью измерения скорости. По достижении расчетного значения конечной скорости по команде системы управления выключается двигатель второй ступени. Так вот, оказалось, что какой бы замечательной ни была система управления, после исполнения ее команды на выключение двигателя идет неуправляемый процесс догорания остатков топлива, который образует так называемый импульс последействия. Разброс величины импульса последействия по опыту Р-5 и стендовым испытаниям столь велик, что в десятки раз перекрывает разброс ошибок за счет системы управления.

Только по этой причине ошибки по дальности могут составить свыше полусотни километров. По этому поводу было много предложений, большинство из которых сводились к доработкам двигательной установки, которые Глушко отвергал. Решение пришло в виде предложения, убивавшего сразу двух зайцев. Вместо газоструйных рулей для управления использовать специальные управляющие двигатели. Эти же двигатели должны служить последней ступенью малой, "нониусной" тяги. После выключения основного двигателя второй ступени точное измерение скорости производится на режиме работы только рулевых двигателей. По достижении заданной скорости они выключаются практически без импульса последействия. Глушко отказался делать рулевые двигатели. Ему хватало забот с основными двигателями, сроки доводки которых были под угрозой срыва. Для разработки рулевых двигателей по инициативе Мишина были приглашены на работу в ОКБ-1 Михаил Мельников , Иван Райков и Борис Соколов , которые застряли в НИИ-1 у Келдыша после того, как оттуда ушел Исаев со своими двигателистами. Двигательное производство на заводе уже имелось, но только для исаевских ЖРД на высококипящих компонентах для зенитных ракет и Р-11. Надо было организовать заново производство кислородных двигателей малой тяги и создать комплекс для всех видов испытаний, в том числе огневых. Мы с Пилюгиным еще в Бляйхероде мечтали о системе без газоструйных рулей. Василий Мишин оказался энтузиастом этой идеи и пошел дальше. Если можно отказаться от газоструйных рулей на центральном блоке, то зачем их сохранять на "боковушках" первой ступени? Было принято революционное решение - на ракете вообще никаких газоструйных графитовых рулей . Управление на всем активном участке осуществляется только управляющими двигателями, которые работают на тех же компонентах, что и основные, и получают питание от тех же турбонасосных агрегатов. Глушко создал для первой и второй ступеней по существу один двигатель с четырьмя камерами сгорания. Теперь к этому двигателю на второй ступени добавили еще четыре малых, рулевых, а на первой - по две малых камеры на каждый двигатель боковых блоков. Эскизный проект предусматривал на каждом боковом блоке для управления использование трех газоструйных и одного воздушного руля. Четыре управляющих двигателя вводились только на центральном блоке. Решение о замене газоструйных и воздушных рулей на боковых блоках управляющими двигателями было принято уже после защиты эскизного проекта. Вместо одной камеры сгорания, с которой все мы привыкли иметь дело на любой ракете, появились сразу тридцать две! Этому решению почти 40 лет. Но оно не только не стареет, а сейчас переживает уже третью молодость. Тридцатью двумя камерами надо научиться управлять - готовить запуск турбонасосных агрегатов, открывать в требуемой последовательности десятки клапанов, обеспечивать одновременное зажигание и последующий выход на все режимы. Резко возросла наша ответственность за координацию работ в треугольнике ОКБ-1 - ОКБ-456 - НИИ-885 . Общую пневмогидросхему разрабатывало ОКБ-1, общую электрическую схему - НИИ-885, а схема и циклограмма работы двигателей была за ОКБ-456. Нелегко было Глушко согласиться с подключением к его двигательным установкам еще двенадцати качающихся камер! Но бескомпромиссная позиция Мишина плюс энтузиазм команды Мельникова, Райкова, Соколова показали пример нестандартного "выхода из безвыходного положения" и проложили дорогу для многих последующих схем управления ракетами и космическими аппаратами. Мой коллектив совместно с рулевиками Калашниковым , Вильницким , Степаном должен был создать новые рулевые машины, обладающие большим запасом по динамическим параметрам и мощностью для преодоления трения в узлах подвода кислорода и керосина к качающимся двигателям. Все вместе: двигатели Глушко, рулевые камеры Мельникова, наши рулевые машины - надо было после раздельной разработки отработать на совместном огне! Сначала на стендах ОКБ-456 в Химках, а потом в Загорске - филиале N 2 НИИ-88 .

Ссылки:1. Р-7: проблемы создания первой межконтинентальной ракеты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

www.famhist.ru

Рулевое устройство

Рулевое устройство служит для управления судном. Его составными частями являются руль, двигатель, привод, пост управления и рулевая передача.

Руль позволяет удерживать судно на заданном курсе и изменять направление его движения. Он состоит из стальной плоской или обтекаемой пустотелой конструкции — пера руля и вертикального поворотного вала — баллера, жестко соединенного с пером. На верхний конец (головку) баллера, выведенный на одну из палуб, насажен сектор или рычаг—румпель, к которому прикладывается внешнее усилие, поворачивающее баллер.

Рулевой двигатель через привод поворачивает баллер, что обеспечивает перекладку руля. Двигатели бывают паровые, электрические и электрогидравлические. Двигатель установлен в румпельном отделении судна.

Пост управления служит для дистанционного управления рулевым двигателем. Он установлен в рулевой рубке. Органы управления обычно монтируют на одной колонке с авторулевым. Для контроля за положением пера руля относительно диаметральной плоскости судна служат указатели — аксиометры.

Рулевая передача обеспечивает дистанционное управление рулевым двигателем с поста управления. Наиболее простыми передачами являются механические, непосредственно соединяющие штурвал с пусковым устройством рулевого двигателя, но из-за низкого к. п. д. на современных судах они не применяются. Самыми распространенными являются электрические рулевые передачи.

По конструкции пера рули подразделяют на плоские и обтекаемые.

Обыкновенный плоский руль имеет ось вращения у передней кромки руля (рис. 1). Перо руля (9), изготовленное из толстого стального листа, с обеих сторон подкреплено ребрами жесткости 8. Они отлиты или откованы заодно с утолщенной вертикальной кромкой руля — рудерписом (7) — с петлями (6), в которых надежно закреплены штыри (5) руля, навешиваемого на петли (4) рудерпоста. Штыри имеют бронзовую облицовку, а петли рудерпоста — бакаутовые втулки. Нижний штырь рудерписа входит в углубление пятки ахтерштевня (10), в которое для уменьшения трения вставляется бронзовая или бакаутовая втулка с закаленной стальной чечевицей на дне. Пятка ахтерштевня через чечевицу воспринимает на себя давление руля.

(рис. 1) Схемы рулей

Для предупреждения смещения руля вверх один из штырей, обычно верхний, на нижнем конце имеет головку. Верхняя часть рудерписа соединяется с баллером (2) руля специальным фланцем (3). Фланец несколько смещен от оси вращения, поэтому образуется плечо и облегчается поворот пера руля. Смещение фланца позволяет во время ремонта пера руля снять его с петель рудерпоста без подъема баллера, разобщив фланец и развернув перо и баллер в разные стороны.

Обыкновенные плоские рули просты по конструкции и прочны, но создают большое сопротивление движению судна, поэтому требуется большое усилие для их перекладки. На современных судах применяются обтекаемые, балансирные и полубалансирные рули.

Перо обтекаемого руля (рис. 1, б) представляет собой сварной металлический водонепроницаемый каркас, обшитый листовой сталью.

Перу придают обтекаемую форму и иногда устанавливают на нем дополнительно специальные наделки — обтекатели. Рудерпост также делают обтекаемым.

Убалансирного руля (рис. 1, в) часть пера смещена от оси вращения к носу судна. Площадь этой части, называемой балансирной, составляет 20—30% всей площади пера. При перекладке руля давление встречных потоков воды на балансирную часть пера содействует повороту руля, уменьшая нагрузку на рулевую машину.

Полубалансирный руль (рис. 1, г) отличается от балансирного тем, что его балансирная часть имеет меньшую высоту, чем основная.

Кроме рулей, на судах применяются подруливающие устройства. Посредством движителя, устанавливаемого в поперечном канале корпуса судна, они создают тяговое усилие в направлении, перпендикулярном его ДП, обеспечивают управляемость при отсутствии движения судна или при движении его на предельно малых скоростях, когда обычные рулевые устройства неэффективны. В качестве движителей используются винты фиксированного иди регулируемого шага, крыльчатые движители или насосы. Подруливающие устройства расположены в носовой или кормовой оконечностях, а на некоторых судах устанавливают по два таких устройства и в носовой и в кормовой оконечностях. В этом случае возможен не только разворот судна на месте, но и движение его лагом без использования главных движителей. Для улучшения управляемости служат также поворотные насадки, закрепляемые на баллере, и носовые балансирные рули.

www.wherry.ru

Рулевые колонки и валы.

Рулевые колонки и валы



В общем случае передача вращения от рулевого колеса на рулевой механизм осуществляется валом, который размещается внутри специального кожуха, называемого колонкой. На грузовых автомобилях (рис. 1) рулевая колонка 3, установленная внутри кабины водителя, крепится средней частью к внутренней панели и переднему щитку кабины. На рулевой колонке может устанавливаться токосъемник звукового сигнала и переключатель указателя поворота. Вал 8 установлен в колонке 3 на подшипниках 7, а рулевое колесо 4 соединяется с валом шпонкой или шлицами и крепится при помощи гайки. Нижний конец вала имеет канавку для крепления вилки карданной передачи. В центре рулевого колеса расположено контактное устройство кнопки звукового сигнала.

Рулевой вал и винт рулевого механизма не всегда сосны из-за компоновки автомобиля и необходимости правильной установки рулевого колеса. Кроме того, укол между валом и винтом может меняться, так как кабина, устанавливаемая на упругих опорах, имеет возможность небольшого перемещения относительно рамы. Поэтому вал соединяется с винтом через карданную передачу 2. На некоторых автомобилях с размещением кабины над двигателем карданная передача между рулевой колонкой и рулевым механизмом позволяет поднимать кабину для обеспечения доступа к двигателю и его системам. Карданная передача рулевого механизма имеет два шарнира неравных угловых скоростей, которые по своей конструкции аналогичны применяемым в трансмиссии автомобиля.

В случае размещения кабины над двигателем рулевая колонка располагается почти вертикально и для передачи вращения под большим углом на винт в рулевом механизме применяется угловой редуктор 6 (рис. 1,в) с передаточным числом, равным единице. Вал 12 с ведущим зубчатым колесом 10 установлен в корпусе на шариковых подшипниках 13, закрепленных гайкой со стопорной шайбой. Ведомое зубчатое колесо 15 соединено с винтом шлицами, что обеспечивает возможность перемещения винта относительно зубчатого колеса в продольном направлении.

***



На легковых автомобилях (рис. 2,а) рулевая колонка включает в себя вал 1, размещенный в трубе, которая крепится к передней панели. Соединение рулевого вала с валом рулевого механизма осуществляется чаще всего через упругую муфту. Вал вращается на подшипнике 3, на верхнем конце вала на шлицах устанавливается рулевое колесо. На современных автомобилях рулевая колонка может иметь несколько положений регулировки по вертикали и в продольном направлении для обеспечения удобства управления, что усложняет ее конструкцию.

Рулевые колонки могут становиться причиной серьезных травм водителя при авариях. Для уменьшения опасности воздействия рулевой колонки на водителя используют рулевое колесо, которое способно деформироваться при ударе, поглощая часть энергии удара. Вал рулевого колеса при аварии должен изгибаться или расщепляться, не перемещаясь внутрь салона более, чем на 127 мм. Это осуществляется установкой травмобезопасных рулевых колонок, являющихся элементами пассивной безопасности автомобиля.

На автомобиле ВАЗ-2121 вал складывается, так как имеет карданную передачу, а энергия удара при аварии поглощается кронштейном крепления рулевой колонки особой конструкции.

На автомобиле ГАЗ-3102 энергопоглощающим элементом является резиновая муфта, устанавливаемая между двумя частями рулевого вала.

Поглощать энергию удара при столкновении может и деформируемый рулевой вал 4, устанавливаемый на зарубежных автомобилях (рис. 2,б). Такой вал представляет собой перфорированную трубу, которая может значительно укорачиваться при силовом воздействии на нее в осевом направлении.

Рулевой вал может также состоять из двух частей и соединяться несколькими продольными пластинами, которые будут при ударе изгибаться, поглощая энергию.

***

Рулевой привод и его разновидности



k-a-t.ru

Усилители рулевого управления: виды, достоинства и недостатки

При повороте рулевого колеса предполагается прикладывание усилия, которое водитель вынужден применять, чтобы изменить направление движения. В автомобилях легкового типа, где чаще всего устанавливаются реечные рулевые механизмы, приходится применять меньшее усилие при повороте руля. Такая легкость была достигнута за счет сочетания передаточного числа и зацепления червяка рулевого механизма и зубчатого колеса рейки.

Чем больше цифра передаточного числа, тем проще крутить рулевое колесо. Но у такой схемы рулевого механизма есть недостаток - чем значительнее передаточное число, тем больше оборотов рулевого колеса требуется для совершения поворота или разворота. Вследствие чего страдает реакция и маневренность управления, что может сказаться при непредвиденных ситуациях на большой скорости при езде по извилистым дорогам. Это и послужило главной причиной для отказа от этого типа рулевого механизма и перехода на более комфортное рулевое управление. Новый механизм стал оснащаться усилителем, который позволяет уменьшить значение передаточного числа без потери легкости управления на высоких скоростях.

Интересный факт, что до 1958 года немецкие производители автомобилей вообще не оборудовали свои автомобили рулевыми усилителями. Самым первым кто стал использовать усилители рулевого управления, стала компания Mercedes – Benz, причем преподнесли они это как компонент комфорта, а не безопасности. Впрочем, дело это в прошлом, а сегодня на машины устанавливается три разновидности усилителей рулевого управления. Какие достоинства и недостатки у каждого из них, за каким усилителем будущее?

Самый распространенный – это гидроусилитель (ГУР), он состоит из золотника, гидравлического цилиндра и насоса, которые соединяются между собой трубопроводами, по которым подается гидравлическая жидкость. Насос гидроусилителя создает нужное давление, а золотник распределяет это давление. В зависимости от того, куда крутит рулевое колесо водитель, он пускает необходимое количество жидкости в нужную полость силового цилиндра, и за счет этого создаваемое давление в системе облегчает водителю совершать маневры автомобилем, прилагая тем самым минимальное количество сил.

Насос гидроусилителя приводится в действие за счет приводного ремня от двигателя автомобиля. В этом и заключаются недостатки системы ГУР. Если двигатель не работает, то помощи от гидроусилителя ждать не стоит – чтобы повернуть передние колеса, водителю придется применить максимальное усилие. Продуктивность насоса повышается с оборотами коленчатого вала, что вступает в противоречие с реальными потребностями рулевого управления, оно должно выдавать максимальное усилие при работающем двигателе на холостых оборотах, а не наоборот. Эту проблему можно решить, но только через усовершенствование конструкции.

Когда двигатель работает насос ГУР, не зависимо от того, необходимо усиление в данный момент или нет, постоянно работает в пару с двигателем. Из-за этого детали насоса (и приводные детали – шкив, подшипник, ремень и т.д.) подвергаются постоянному износу, что рано или поздно приведет к ремонтным работам.

Однако гидроусилитель сдает постепенно свою позицию двум другим видам усилителей. От ГУР отказываются не по перечисленным недостаткам, а из-за того, что по некоторым оценкам приведение насоса в действие отбирает у двигателя от 2 – 8 л/с, все зависит от размеров объема двигателя и условий эксплуатации. Другими словами, гидроусилитель расходует энергию двигателя, которая должна использоваться коробкой передач, приводя автомобиль в движение.

Такой недостаток гидроусилителя способствовал появлению электрического гидроусилителя (ЭГУР), после этого обычные гидроусилители стали называться механическими, чтобы не путать два вида гидроусилителей друг с другом. Вся разница в том, что ЭГУР приводится в действие не от приводного ремня как его собрат, а от электромотора, который работает за счет бортовой сети автомобиля.

За счет такой особенности насос ЭГУР может приводиться в действие по необходимости и может запускаться, например, когда двигатель автомобиля не заведен, а может не работать совсем, если автомобиль движется в прямом направлении либо с высокой скоростью, когда необходимости в усилителе нет. Все зависит от критерия движения, которое отслеживают датчики, а командует системой усилителя руля электронный блок управления (ЭБУ). Плюсы такой системы в том, что экономится топливо, меньше вредных выбросов в атмосферу и выше долговечность деталей, страдающих при механическом износе.

Но ЭГУР как ГУР, имеет недостаток такой же, как и в гидроусилителе, а именно - наличие гидравлической жидкости, которая со временем может потечь. В то же время ЭГУР приводится в действие от электричества, и если будут неполадки в электронной системе, то возможно он не будет работать, даже если неполадка не связана с системой ЭГУР. Например, при неисправном генераторе ЭБУ двигателя может отключить питание ЭГУР из-за того, что он потребляет больше всего электроэнергии. Также негативно повлиять на его работу скачки напряжения в электрической цепи, вызванные неправильной зарядкой или снятием и установкой АКБ, и другими человеческими факторами. Из-за этих мелочей и сложной конструкции общая ремонтопригодность и надежность ЭГУР хуже, чем у ГУР.

Существует еще такая разновидность усилителей, как электронный усилитель (ЭУР), который помогает управлять передними колесами за счет электродвигателя. Он может встраиваться в рулевую колонку, устанавливаться на рулевую рейку параллельно рейке (когда электродвигатель мощный, следовательно, большой по размерам). Жидкости в ЭУР совсем нет, что исключает любые неполадки с ней. Благодаря отсутствию гидроцилиндра, рейка работающая в паре с ЭУР проще в конструкции, а значит - долговечней, надежней и дешевле. По показателям экономии топлива ЭУР превосходит своих соперников ЭГУР и ГУР. И самое главное - ЭУР может придать управлению дополнительные функции, которые не способен придать ГУР и ЭГУР. Например, благодаря ЭУР в автомобилестроении реализована система автоматической парковки, которая позволяет парковаться, не прикладывая никаких усилий со стороны водителя.

Однако за счет сложного управляющего электронного механизма, сложности ремонта ЭУР нет равных, и это самый главный его недостаток. Чтобы разобраться с неполадками ЭУР, требуется специальное оборудование, которое присутствует не на всех СТО. К недостаткам также можно отнести «блочный» принцип ремонта, который предлагает завод-изготовитель. С проблемами ЭУР могут разобраться только высококвалифицированные специалисты.

Не вызывает сомнений, что будущее стоит за электричеством. Но было бы хорошо, если бы инженеры продолжали совершенствовать электронику не для дополнительных функций ЭУР, а для надежности. Пока же, учитывая последнюю информацию по ЭУР, из-за неполадок в электронной системе, его надежность находится на невысоком уровне.

Похожие записи:

www.poiskavtouslug.ru


Смотрите также