Основные технические параметры рулевого управления

Минимальный радиус поворота автомобиля. Расстояние от центра поворота

Рис. 1.5 Схема поворота автомобиля с жесткими колесами

до центра пятна контакта шины с дорогой (оси следа) внешнего колеса при наибольшем угле поворота управляемых колес обычно приводится в технических характеристиках автомобилей и называется минимальным радиусом поворота.

Определим минимальный радиус поворота двухосного автомобиля с жесткими колесами, пользуясь схемой на рис. 1.5.

Для того чтобы исключить боковое скольжение колес при движении автомобиля на повороте, траектории всех колес должны представлять собой дуги концентрических окружностей с общим центром О. Для этого управляемые колеса должны быть повернуты на разные углы. Связь между углами поворота наружного и внутреннего колес определяется из геометрических соотношений:

ctgӨ_H - ctgӨ_B = (OD – OC)/L = CD/L = M/L (1.3)

где 0_Н и 0_В — углы поворота соответственно наружного и внутреннего колес: L — база автомобиля; М — расстояние между осями шкворней (AB = CD).

Такая связь между управляемыми колесами осуществляется при помощи рулевой трапеции. Для приведенной на рис. 5 схемы центр поворота принят лежащим на продолжении оси задних колес. Вследствие эластичности шин центр поворота смещается внутрь базы автомобиля из-за бокового увода шин (см. соответствующий раздел учебника «Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств»).

Минимальный радиус поворота двухосного, трехосного автомобилей с жесткими передними управляемыми колесами

R_H.min = L/sin Ө_H.max (1.4)

где Ө_H.max — максимальный угол поворота наружного управляемого колеса.

Минимальный радиус поворота автомобиля со всеми управляемыми колесами

R_H.min = L/(2sin Ө_H.max) (1.5)

При определении расстоянием от оси шкворня до центра пятна контакта шины обычно пренебрегают.

Ниже приведены значения минимальных радиусов поворота (в м) некоторых автомобилей.

Общий КПД рулевого управления.

Этот параметр определяется произведением КПД рулевого механизма и рулевого привода:

ή_PY = ή_PM ή_PN (1.6)

Угловое передаточное число рулевого управления. Отношение элементарного угла поворота рулевого колеса к полусумме элементарных углов поворота наружного и внутреннего колес. Оно переменно и зависит от передаточных чисел рулевого механизма U_МР и рулевого привода U_РП:

U_ω = U_МР U_РП (1.7)

Передаточное число рулевого механизма U_МР — отношение элементарного угла поворота рулевого колеса к элементарному углу поворота вала сошки. В зависимости от конструкции рулевого механизма оно может быть постоянным в процессе поворота рулевого колеса или переменным. Считается, что рулевые механизмы с переменным передаточным числом (U_РМmax соответствует нейтральному поло­жению рулевого колеса) целесообразно применять для легковых автомобилей. Это обеспечивает большую безопасность движения на повышенных скоростях, так как малый угол поворота рулевого колеса не вызывает значительного поворота управляемых колес. Для грузовых автомобилей и особенно для автомобилей высокой проходимости, не оборудованных рулевыми усилителями, целесообразно применять рулевые механизмы, U_РМmax которых соответствует крайним положениям рулевого колеса, что облегчает управление автомобилем при маневрировании.

В настоящее время на большинстве автомобилей применяются рулевые меха­низмы с постоянным передаточным числом. Передаточные числа рулевых меха­низмов некоторых автомобилей приведены ниже.

В числителе приведены значения полного хода рейки, в знаменателе — число оборотов рулевого колеса.

Передаточное число рулевого привода U_РП — отношение плеч рычагов привода. Поскольку положение рычагов в процессе поворота рулевого колеса изменяется, то передаточное число рулевого привода переменно: U_РП = 0,85…2,0. Большие значения выбирают для специальных автомобилей.

Силовое передаточное число рулевого управления. Его оценивают отношением суммы сил сопротивления повороту управляемых колес к усилию, приложенному к рулевому колесу. Иногда под силовым передаточным числом понимают отношение момента сопротивления повороту управляемых колес М_Е к моменту, приложенному на рулевом колесе М_Р.К:

U_C = M_C / M_P.K. (1.8)

Силовое передаточное число может служить критерием оценки легкости управ­ления по усилию, приложенному к рулевому колесу для поворота управляемых колес. При проектировании автомобилей ограничивается как минимальное (60 Н), так и максимальное (120 Н) усилие

Ограничение минимального усилия необходимо, чтобы водитель не терял «чувства дороги». Для поворота на месте на бетонной поверхности усилие не должно превосходить 400 Н. По ГОСТ 21398-75 максимальное усилие при выходе из строя усилителя не должно превышать 500 Н у грузовых, автомобилей.

Параметры рулевого колеса. Максимальный угол поворота рулевого колеса в каждую сторону зависит от типа автомобиля и находится в пределах 540...1080° (1,5...3 оборота). При больших значениях угла поворота рулевого колеса может быть затруднено маневрирование. Диаметр рулевого колеса нормирован: для легковых и грузовых малой грузоподъемности автомобилей он составляет 380...425 мм, а для грузовых автомобилей, тягачей, многоместных автобусов 440...550 мм.