Рулевое управление колесных тракторов

Рулевое управление колесных тракторов

Рулевое управление служит для преобразования вращательного  движения рулевого колеса в угловое  перемещение рулевой сошки и  уменьшения усилия, прикладываемого  водителем к рулевому колесу для  осуществления поворота трактора.

Основным способом поворота колесных тракторов является поворот  в горизонтальной плоскости одной  пары колес относительно другой. При  этом могут поворачиваться как одна пара колес, так и обе пары одновременно с полурамой трактора.

Рулевое управление состоит из рулевого механизма, рулевого привода и усилителя рулевого управления.

Рулевые механизмы бывают шестеренные, червячные и винтовые. Наиболее распространены червячные  рулевые механизмы, обладающие малыми габаритами и большими передаточными  числами (/ 25). Червячные пары выполняют в Виде червяка и червячного 242 колеса или сектора, а также в виде глобоидального червяка и двух-, трехгреб-невого ролика.

Рулевой привод может быть механическим и гидравлическим. Гидравлический привод применяется на тракторах, поворот которого осуществляется за счет перемещения полурам (мостов), требующего приложения больших усилий. Механический рулевой привод представляет собой систему тяг и рычагов, образующих шарнирный четырехзвенный механизм, состоящий из передней оси, поперечной рулевой тяги и двух поворотных рычагов, жестко связанных с поворотными цапфами колес.

Усилитель рулевого управления устанавливается для облегчения работы водителя, сокращения времени  поворота и снижения усилия на рулевом  колесе. Наибольшее распространение получили гидроусилители с независимым питанием и питанием от общей гидросистемы трактора. По конструкции силового элемента гидроусилители могут быть с отдельным силовым цилиндром и с силовым цилиндром, совмещенным с рулевым механизмом.

На тракторе МТ3-80 рулевое управление состоит из рулевого колеса (см. рис. 224), рулевой колонки с рулевым валом, имеющим карданный шарнир промежуточного рулевого вала, рулевого механизма. вертикального поворотного вала и центрального рулевого рычага. На шлицы верхних концов цапф установлены поворотные рычаги, которые при помощи рулевых тяг соединены с центральным рулевым рычагом Рулевые тяги и поворотные рычаги имеют шарнирное соединение.

Рис. 225 Передняя подвеска трактора К-701

душим мостом двумя  стремянками и накладкой, а с  остовом трактора — посредством  переднего и заднего кронштейнов. Концы рессор установлены в кронштейнах  на резиновых подушках, которые снизу закрываются чашками. На полураме трактора закреплен резиновый буфер, смягчающий удары. Кроме того, с правой стороны к полураме трактора приварен ограничитель, ограничивающий обратный прогиб рессор за счет планки.

При повороте рулевого колеса вращение передается червяку посредством рулевого и промежуточного валов. Червяк поворачивает сектор вместе с вертикальным валом, а последний при помощи рычагов, и тяги — поворотные цапфы со ступицей. и направляющим колесом.

На тракторах  МТЗ-80 и МТ3-82 гидроусилитель имеет самостоятельную гидросистему и состоит из масляного резервуара, (рис. 226), шестеренного масляного насоса, распределителя, силового цилиндра с поршнем двустороннего действия,‘шток-рейка которого воздействует на секторы, находящиеся в зацеплении с червяком.

Распределитель  управляет работой силового цилиндра и состоит из корпуса, в котором  установлен золотник, соединенный с  хвостовиком червяка рулевого механизма  и трех пружин с плунжерами, расположенными в каналах корпуса. Плунжеры фиксируют  золотник в нейтральном положении. У распределителя имеется предохранительный шариковый клапан, ограничивающий давление в системе до МПа и клапан потока, обеспечивающий поступление нужного количества масла независимо от подачи насоса.

Когда к рулевому колесу не приложено-усилие, золотник находится в нейтральном положении и масло, нагнетаемое насосом, из резервуара через калиброванное отверстие клапана проходит по кольцевым каналам корпуса золотника и возвращается в резервуар, минуя полости силового цилиндра. Каналы, сообщающие нагнетательную магистраль с силовым цилиндром, в этом случае перекрыты, золотником.

При повороте рулевого колеса в ту или иную сторону усилие от червяка передается на правый сектор. Сопротивление передних колес трактора удерживает сектор от поворота, вследствие этого червяк вместе с золотником. преодолевая сопротивление пружин, центрирующих золотник, перемещается в осевом направлении, включая в работу гидроусилитель.

При повороте рулевого колеса вправо золотник перемещается вперед, перекр ывает проход масла на слив и направляет его в рабочую полость цилиндра. При этом полость цилиндра через золотник будет сообщаться с резервуаром на слив. Давление потока масла со стороны полости Б приведёт в движение поршень, который через шток-рейку и сектор повернет вал сошки и посредством рулевого привода повернет колеса по часовой стрелке.

Если рулевое  колесо повернуть влево, то золотник сместится назад и масло от насоса будет поступать в полость  А цилиндра и из полости Б —  на слив в резервуар. После поворота рулевого колеса золотник возвращается в нейтральное положение под действием пружин и работа усилителя заканчивается, а трактор продолжает движение в выбранном направлении.

На тракторах  К-7 0 и К-70 рулевое управление состоит  из рулевого колеса с приводным валом и опорой, червячного рулевого механизма с распределителем, масляного насоса, гидроцилиндров поворота, следящего устройства, масляного бака и трубопроводов.

Поворот этих тракторов  осуществляется за счет углового смещения шарнирно соединенных полурам относительно друг друга. Поворот полурам осуществляется двумя силовыми гидроцилиндрами‘с гидравлическим управлением.

Рулевое колесо (рис. 227, а) закреплено на верхнем конце  приводного вала, установленного на опоре. На нижнем конце приводного вала имеются  шлицевая муфта для соединения с валом червяка рулевого механизма трактора.

Рис. 226. Схема  гидроусилителя рулевого управления тракторов  МТЗ-80 и МТЗ-82

Рулевой механизм состоит из червяка и червячного сектора 16, на валу которого закреплена сошка.

Распределитель  обеспечивает управление силовыми гидроцилиндрами  и состоит из золотника, установленного на хвостовике червяка. корпуса золотника, прикрепленного к картеру рулевого механизма, и центрирующего устройства. Центрирующее устройство с пружинами и плунжерами удерживает и возвращает золотник в нейтральное положение. В корпусе золотника имеются пять кольцевых каналов. по которым подводится и отводится масло. К корпусу золотника прикреплен предохранительный клапан, ограничивающий давление масла в системе до МПа.

Масляный насос  предназначен для создания в гидравлической системе давления, достаточного для  поворота трактора. Насос — шестеренный, левого вращения.

Гидроци‘линдр поворота состоит из корпуса, закрытого  с торцев крышками, в котором помещается шток с головкой и поршнем. Для  предохранения гидроцилиндров от повышенных давлений масла служит предохранительный  клапан, который открывается при  давлении МПа, сообщая рабочие полости гидроцилиндров со сливным трубопроводом. В клапанной коробке, прикрепленной к крышке гидроцилиндра, размещены два запорных клапана, управляемые толкателем. Запорные клапаны не позволяют маслу выходить из полостей цилиндров, что препятствует перемещению поршня и обеспечивает стабильность движения трактора.

Следящее устройство служит для согласования углов поворота рулевого колеса и полу-рам трактора Оно состоит из системы тяг  и рычагов, соединяющих сошку  с задней полурамой.

Масляный бак расположен за кабиной и разделен перегородкой на два отсека: один для системы управления поворотом, второй для системы навесного оборудования.

Система управления поворотом работает следующим образом. Масляный насос создает требуемое  высокое давление в системе как при работе двигателя, так и при передвижении трактора на буксире — при неработающем двигателе.

При прямолинейном  движении гидроцилиндры находятся  в закрытом положении, удерживая  полурамы от поворота вокруг оси вертикального  шарнира. Золотник распределителя под действием предварительно сжатых пружин и плунжеров устанавливается в нейтральное положение. Масло из бака нагнетается насосом по трубопроводу к распределителю и проходя через кольцевые каналы корпуса золотника по трубопроводу возвращается в масляный бак, минуя рабочие полости гидроцилиндров.

При повороте рулевого колеса вправо, червяк перемещает золотник вперед, соединяя нагнетательную магистраль насоса через кольцевые каналы распределителя и трубопровод с клапанными коробками  гидроцилиндров. Под давлением поступающего масла откроются запорные клапаны обоих гидроцилиндров. При этом масло, нагнетаемое насосом под высоким давлением, поступает в полость Б правОго цилиндра И в полость А левого цилиндра, заставляя поршни со штоками перемещаться в разные стороны и осуществляя тем самым поворот полурам и трактора вправо. Одновременно из полостей В и Г обоих гидроцилиндров масло вытесняется через запорные клапаны и по трубопроводам через распределитель сливается в бак.

При повороте рулевого колеса влево золотник перемещается назад, соединяя нагнетательную магистраль с клапанной коробкой и масло по трубопроводу сливается в бак, т. е. процесс происходит в обратной последовательности. При этом трактор поворачивает влево.

После поворота рулевого колеса следящее устройство и плунжеры под действием пружин установят золотник в нейтральное положение, запорные клапаны закроются, полурамы прекратят угловое перемещение и зафиксируются в заданном положении. При этом гидравлическая система будет работать, как при прямолинейном движении, а трактор двигаться криволинейно при заданном радиусе поворота. Для продолжения поворота необходимо снова повернуть рулевое колесо.

Наибольшее распространение  получили две схемы рулевого управления: поворотом передних колес относительно переднего моста (рис. 1, а) или полурам вместе с мостами и колесами относительно шарнира, соединяющего эти полурамы (рис. 2,6). Первая схема применена на всех автомобилях и универсально-пропашных тракторах, вторая — на колесных тракторах общего назначения с четырьмя ведущими колесами одинакового размера.

Основное условие  поворота — качение направляющих колес без бокового скольжения. Для  выполнения этого условия необходимо, чтобы геометрические оси всех колес  пересекались в мгновенном центре вращения — точке О, называемой Центром поворота. Расстояние OO1 от центра поворота до середины заднего моста называют Радиусом поворотаR.

Геометрические  оси всех колес пересекутся в  одной точке в том случае, если передние управляемые колеса при  повороте будут поворачиваться на разные углы: внутреннее колесо на больший угол, наружное на меньший. Соблюдение этого условия достигается применением в конструкции рулевого управления четырехзвенного шарнирного механизма — Рулевой трапеции.

Рулевая трапеция состоит из передней оси, рулевых рычагов 3 (рис. 1, в), закрепленных на шкворнях 2 поворотных кулаков, и поперечной тяги 4, шарнирно соединенной с рычагами 3. Рулевая трапеция приводится в движение водителем через продольную тягу 6.

Рис.1 – Схемы поворота и рулевое управление колесных тракторов:

А – четырехколесного универсального трактора; б – трактора общего назначения с четырьмя ведущими колесами; в – рулевое управление; 1 – цапфы; 2 – шкворни; 3 – рулевые  рычаги; 4 – поперечная тяга; 5 – поворотный рычаг; 6 – продольная тяга; 7 – рулевая сошка; 8 – вал рулевой сошки; 9 – сектор; 10 – червяк; 11 – рулевой вал; 12 – рулевое колесо.

Предотвращение  пробуксовывания ведущих колес  при повороте достигается установкой дифференциала в ведущем мосту.

Рулевое управление тракторов и автомобилей с передними управляемыми колесами состоит из рулевого колеса 12 с валом 11, рулевого механизма, включающего в себя в данном случае червяк 10, сектор 9 и вал 8 с рулевой сошкой 7, и рулевого привода, состоящего из продольной тяги 6 и рулевой трапеции.

Рулевой механизм преобразует вращательное движение рулевого колеса в ограниченный поворот  рулевой сошки. Для удобства управления передаточное число рулевого механизма  выбирают с таким расчетом, чтобы  отклонение управляемых колес от нейтрального положения на максимальный угол 35.. .40° происходило за 1,25…2,0 оборота рулевого колеса в каждую сторону. Передаточное число рулевого механизма у многих тракторов и автомобилей составляет 15…25.

Чем больше это  передаточное число, тем меньшее  окружное усилие требуется для поворота, меньше угол отклонения управляемых колес за один оборот рулевого колеса и больше время поворота. Последнее существенно влияет на безопасность дорожного движения.

Если максимально  возможное передаточное число рулевого механизма не обеспечивает требуемой легкости управления, применяют усилители. Наибольшее распространение получили гидравлические усилители рулевого механизма. В качестве рулевых механизмов используют следующие передачи: Цилиндрический червяк 1 (рис. 2, а) — Сектор 2 (тракторы К-701, Т-150К, МТЗ-80, автомобиль Урал-375Д); Глобоидальный червяк 1 (рис. 2, б) — ролик 2 (автомобили ГАЗ-53-12, ГАЗ-66, «Волга», «Жигули», «Москвич»); Винт 1 (рис. 2, в) — Гайка 2 и Рейка 3 — Зубчатый сектор 4 (автомобили КамАЗ, ЗИЛ-130, БелАЗ-540, КрАЗ-255Б); Конические зубчатые колеса (самоходные шасси Т-16М); Зубчатое колесо — зубчатая рейка (автомобиль ВАЗ-2108).

Схемы рулевых  механизмов

Рис. 2 – Схемы рулевых механизмов:

А – цилиндрический червяк; 1 – сектор 2; б – глобоидальный  червяк 1 – ролик 2; в – комбинированная: 1 – винт; 2 – гайка; 3 – рейка; 4 – сектор; 5 – шарик.

По взаимному  расположению рулевого колеса и рулевого механизма различают рулевые управления с Совмещенным, или Разделеннымрулевым колесом и рулевым механизмом. При совмещенном рулевом управлении (см. рис. 1, в) рулевой вал 11 непосредственно соединен с ведущим элементом рулевого механизма — червяком 10, а при разделенном — рулевой вал соединен с рулевым механизмом через карданную передачу и ось рулевого вала не совпадает с осью вращения червяка или винта, как, например, у автомобиля ЗИЛ-130, трактора МТЗ-80 и др. При разделенном управлении рулевое колесо можно устанавливать в наиболее удобном для водителя месте.