Рулевой механизм – часть рулевого управления, облегчающая управление автомобилем, благодаря применению редуктора с высоким передаточным числом. Редуктор позволяет значительно уменьшить усилие, необходимое для вращения рулевого колеса, что особенно актуально при управлении автомобилями, имеющими значительную массу и диаметр управляемых колес.
Однако, в соответствии с Золотым правилом механики, при этом выигрыш в силе оборачивается проигрышем в расстоянии, и чтобы повернуть управляемые колеса автомобиля на некоторый угол, необходимо повернуть рулевое колесо на угол, равный произведению угла поворота колес на передаточное число редуктора.
Если учесть, что передаточное число редукторов рулевого механизма современных автомобилей может достигать значения u = 20 и даже более, то, например, чтобы повернуть управляемые колеса на угол 20˚, рулевое колесо должно совершить полный оборот. По этой причине повышение передаточного числа редуктора рулевого механизма для снижения усилия на рулевом колесе нельзя увеличивать без предела – увеличивается время выполнения маневра или поворота.
Передаточные числа рулевых механизмов современных легковых автомобилей обычно находятся в пределах 16…20, грузовых автомобилей – 20…25. Так, например, у рулевого механизма автомобиля ВАЗ-2105 передаточное число u = 16,4, у автомобиля ГАЗ-66-11 – 21,3, у автомобиля КамАЗ-5320 – 20, у автобуса ЛиАЗ-5256 – 23,6.
При управлении автомобилем выгоднее использовать рулевой механизм с изменяемым передаточным числом, поскольку максимальное усилие на рулевом колесе требуется при маневрировании на малых скоростях движения и особенно – при повороте колес неподвижного автомобиля. При высокой скорости движения для поворотов требуется значительно меньшее усилие.
При работе рулевого управления детали, составляющие рулевой механизм подвергаются износу, что приводит к появлению зазоров, негативно сказывающихся управляемости автомобиля и на безопасности движения. По этой причине необходимо использовать для изготовления ответственных деталей механизма износостойкие материалы, а также предусматривать возможность проведения регулировок зазоров либо их устранение в автоматическом следящем режиме с помощью различных устройств и трансформируемых элементов конструкции.
Еще одно условие, которое необходимо учитывать в конструкции рулевого управления – обратная связь между управляемыми колесами и рулевым колесом. Удары и толчки со стороны дороги (особенно боковые) не должны ощутимо передаваться рулевому колесу, и уж тем более – не изменять его положение, поскольку это может вызвать непроизвольное изменение направления движения автомобиля.
Требования к рулевым механизмам автомобиля
Исходя из всего, перечисленного выше, к конструкциям рулевых механизмов предъявляются следующие основные требования:
- высокое передаточное число и обеспечение заданного характера изменения передаточного числа рулевого механизма;
- высокий КПД при передаче усилия от рулевого колеса сошке;
- способность рулевого механизма воспринимать усилия от управляемых колес к рулевому колесу, что необходимо для стабилизации управляемых колес;
- высокая надежность механизма и износостойкость его деталей;
- минимальное число необходимых в процессе эксплуатации регулировок и простота технического обслуживания.
Рулевые механизмы современных автомобилей разделяют на червячные, винтовые, шестерные (в т. ч. — реечные) и комбинированные.
Червячные рулевые механизмы бывают с передачей червяк-ролик, червяк-сектор и червяк-кривошип. Ролик может быть двух- или трехгребневый, сектор — двух- или многозубый, кривошип с одним или двумя шипами.
К отдельной категории можно отнести гидростатические рулевые механизмы, использующие для своей работы давление масла из подведенной напорной магистрали. Такие рулевые механизмы могут оборудоваться гидравлическим усилителем, но могут работать и без него. Гидростатические усилители рулевого управления практически не применяются в конструкциях автомобилей, их чаще используют для управления колесными тракторами и другими самоходными машинами.
Наибольшее распространение получили червячно-роликовые рулевые механизмы, в которых рулевая пара состоит из глобоидного червяка (образующая такого червяка — дуга окружности) и двух- или трехгребневого ролика. Такая передача имеет высокую нагрузочную способность из-за одновременного зацепления большого числа зубьев и малые потери на трение, так как трение скольжения зубчатого колеса (сектора) в этой передаче заменено трением качения ролика, размещенного на подшипнике. В рулевом механизме такой конструкции сохраняется зацепление на большом угле поворота червяка, снижен износ деталей из-за уменьшения потерь на трение.
В комбинированном рулевом механизме передача осуществляется обычно через две передающие пары: винт, гайка-рейка и сектор; винт, гайка и кривошип; винт, гайка и рычаг. На некоторых моделях автомобилей применяются рулевой механизм с комбинированной винтовой передачей, в которую для уменьшения сил трения вводят непрерывную цепь циркулирующих стальных шариков.
Читайте также: Смазка для редуктора плм
В винтовом рулевом механизме «винт-гайка-рейка-сектор» вращение винта преобразуется в прямолинейное движение гайки, на которой нарезана рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором. Сектор установлен на общем валу с сошкой. Для уменьшения трения в рулевом механизме и повышения износостойкости соединение винта и гайки часто осуществляют через шарики. Передаточное число рулевого механизма обычно определяется из соотношения углов поворота рулевого колеса и вала сошки.
К шестеренным рулевым механизмам относятся механизмы с цилиндрическими или коническими шестернями, а также реечные рулевые механизмы. В реечных рулевых механизмах передаточная пара выполнена в виде ведущей шестерни и зубчатой рейки, при этом зубчатую рейку можно считать зубчатым колесом с бесконечно большим радиусом. Вращение шестерни, закрепленной на рулевом валу, вызывает линейное перемещение рейки, которая является частью составной поперечной тяги рулевого управления.
Реечные рулевые механизмы в настоящее время получили широкое применение на легковых автомобилях, особенно — переднеприводных. Такой механизм отличается простотой конструкции и высокой точностью работы, имеет малые габариты и прост в обслуживании. Однако реечный рулевой механизм не лишен и некоторых недостатков, в первую очередь – высокой чувствительностью к толчкам и ударам со стороны дороги (обратная связь с рулевым колесом), а также неудобством защиты деталей от попадания грязи.
Конструктивные особенности рулевых механизмов, применяемых на автомобилях разных марок можно ознакомиться на отдельных страницах сайта:
Видео:Краткий обзор рулевых редукторов, представленных в магазине West-Marine.ruСкачать
Назначение редуктора в рулевой системе авто
В системе управления машиной рулевой редуктор передает и усиливает крутящий момент с рулевого колеса. Конструкционно это механическая передача, помещенная в корпус, закрепленная неподвижно на кузове авто, имеющая собственную систему смазки и регулировку.
Редуктор рулевой системы
Безрельсовое наземное транспортное средство в принципе бесполезно без функции поворота. За нее отвечает рулевая система, состоящая из колеса (руль), колонки, редуктора и исполнительного механизма (тяги к управляемым колесам, обычно передним). Алгоритм поворота машины имеет вид:
- водитель прилагает усилие на рулевое колесо;
- крутящий момент передается в колонку (вал внутри трубчатой конструкции);
- затем рулевой редуктор изменяет пространственное положение оси вращения, усиливает крутящий момент, передает его на кулису;
- шарнирно закрепленные на кулисе средние и боковые тяги толкают в заданном направлении поворотные рычаги управляемых передних колес.
Принцип действия рулевой системы с редуктором
Другими словами, редуктор рулевого управления преобразует вращение руля в возвратно-поступательные движения влево/вправо относительно маршрута движения машины, делая возможным поворот транспортного средства.
Реализация этого принципа возможна несколькими способами, самыми популярными из которых являются шестерня/червяк, винт/рейка и шестерня/рейка.
Внимание: Последняя передача не имеет корпуса, то есть полноценным редуктором не является. В данном руководстве рассматриваться не будет.
Реечная передача рулевого управления
Заливается масло в рулевой редуктор для смазки деталей трения только в червячных и винтовых модификациях, имеющих картер.
Видео:Рулевой редуктор Pretech LT под трос M58Скачать
Конструкция редуктора
В упрощенном виде устройство рулевого редуктора представляет механическую зубчатую передачу с передаточным числом 15 – 30. Это позволяет снизить усилие крутящего момента, которое пользователь должен приложить к рулю. Основными нюансами при этом являются:
- с увеличением передаточного числа вал внутри рулевой колонки крутить значительно легче;
- в то же время, в большую сторону отклоняется угол, на который нужно провернуть руль;
- на высоких скоростях это опасно ДТП, так как автолюбитель может физически не справиться с этой задачей.
Передаточное число зубчатой пары
В связи с этим в транспортных средствах с гидроусилителем либо электроусилителем руля (ГУР и ЭУР, соответственно) эти агрегаты дублируют снижение крутящего момента на рулевом колесе. Для примера:
- в редукторе с передаточным числом 30 для поворота колес на 25 градусов «баранку» нужно выкрутить на 750 градусов;
- передача с отношением 15 потребует вращения руля на 375 градусов для аналогичного поворота колес;
- однако в первом случае нужно приложить 6 кН усилия, а во втором 3 кН, что вдвое меньше.
Редуктор на 2 оборота руля
Конструкторами транспортных средств в редуктор закладывается схема – из нейтрального положения (колеса по ходу движения) за 2,5 оборота руля максимум они должны повернуть на 30 – 45 градусов влево или вправо. То есть, общий ход «баранки» составит 4 – 5 оборотов, чтобы подшипник прослужил дольше, а пользователю было комфортно управление на разных скоростях.
Читайте также: Стук в рулевом редукторе уаз патриот как устранить
Пространственное положение
Рулевая колонка расположена вертикально или наклонно, а тяги и рычаги поворотных колес горизонтально, поэтому простейшим вариантом преобразования вращения является горизонтально расположенный редуктор – рейка.
Во всех остальных случаях, то есть при использовании редукторов (передача в корпусе) используются вертикальные модификации:
- червяк, нижняя коническая шестерня или винт расположены вертикально;
- насаженная на их вал кулиса вращается в горизонтальной плоскости.
Вертикальный редуктор
В сложных схемах угловой рулевой редуктор обычно передает вращение с кардана на кардан, и дальше на управляющий механизм. Соответственно, в каждом редукторе используется подшипник разной конструкции.
Угловой редуктор
Внимание: ГУР и ЭУР не относятся к рулевым редукторам, так как являются самостоятельными сложными узлами автомобиля.
Конструкция ГУР
Тип передачи
Самыми эффективными традиционно считаются зубчатые и червячные передачи. Однако в них могут использоваться конические, цилиндрические и комбинированные шестерни. Существуют кинематические схемы редукторов нескольких модификаций:
- одноступенчатые, двухступенчатые, многоступенчатые;
- с раздвоенными ступенями;
- с развернутыми ступенями соосными.
Редуктор Мерседес многоступенчатый
Чаще прочих применяются схемы:
- шестерня – червяк (червячные);
- коническая шестерня – коническая шестерня (угловые);
- винт – гайка шариковая – рейка – шестерня (винтовые).
Редуктор винтовой
Винтовыми механизмами комплектуются легковые машины представительского класса, тяжелые грузовики и автобусы. Червячные модификации стоят на остальных авто, они не чувствительны к неровностям дорожного покрытия, передача находится в постоянном зацеплении, обеспечивает больший маневр.
По умолчанию червяк имеет большую поверхность контакта с валом, подшипник испытывает меньшие нагрузки, эксплуатируется в щадящем режиме. В винтовых редукторах вал и подшипник изнашиваются быстрее.
На практике червяк может сопрягаться с кривошипом двухзубым либо многозубым, 2 – 5 зубым сектором и роликом с двумя или тремя гребнями. В большинстве машин применяется глобоидный, а не цилиндрический червяк (седлообразная рабочая поверхность). Это позволяет снизить трение на 15 – 25%.
Обычный и глобоидный червяк в редукторе
Передаточное отношение
Указанная характеристика жестко привязана к конструкции конкретного транспортного средства. Самыми маневренными считаются машины с рулевыми рейками, но «баранку» приходится крутить с заметным напряжением, что особенно заметно на старых ВАЗ, не оснащенных ЭУРом и ГУРом.
При среднем значении передаточного числа U=20 полному обороту руля соответствует поворот колес на 20 градусов. В настоящее время для грузовиков и автобусов принято значение U 20 – 25. Например, у ЛиАЗа оно по паспорту 23,6, а у КамАЗа 20 ровно.
Редуктор рулевой грузовика Man
Для легковых машин стандартом условно считается U в пределах 16 – 20. Например, ВААЗ 2105 обладает передаточным числом 16,4 единицы. Основными нюансами рулевого управления являются:
- с усложнением конструкции увеличивается люфт в рулевом, так как детали изнашиваются, подтяжка производится несвоевременно;
- на малых скоростях и при выруливании с парковки требуется большее усилие на руле, поэтому созданы механизмы с изменяемым значением передаточного числа;
- существует обратная связь – рывки рулевого колеса при передвижении по неровному дорожному покрытию и пересеченной местности.
Поскольку узел является ответственным и достаточно сложным, продается рулевой редуктор с инструкцией по эксплуатации, в которой указано, как отрегулировать свободный ход и усилие на руле для конкретной конструкции.
Видео:Устройство рулевого управления автомобиля различные типы усилителей руляСкачать
Расположение рулевого редуктора
Поскольку под капотом авто стоит основной «виновник» вибраций – мотор, крепится редуктор рулевого механизма исключительно к кузову машины. Его местоположение отличается у различных брендов и модификаций, но доступ к крепежу всегда крайне сложный.
Расположение редуктора в Jeep WJ Limited
Чтобы отрегулировать рулевой редуктор, придется демонтировать защиту снизу, как минимум. Травмобезопасность водителя при лобовом столкновении обеспечивается следующим способом:
- верхние крепежные болты приварены к корпусу редуктора;
- снизу стоят болты отрывные, края фиксирующих пластин которых проходят в специальные прорези кронштейна.
Отрывные болты для безопасности водителя
При ударе руль складывается вперед вверх, что более безопасно для грудной клетки водителя, чем любые другие варианты.
Видео:Рулевой механизм типа "червяк-ролик"Скачать
Основные неисправности
В зависимости от конструкции и эксплуатационных условий конкретного авто ремонт рулевого редуктора становится необходим при обнаружении неисправностей:
- тугое вращение руля, усиление обратной связи;
- скрипы, стук и масляные пятна на месте парковки;
- поломкой считается ухудшение управляемости или маневренности машины.
Читайте также: Редуктора понижающего давление в водопроводе
Производители рекомендуют минимальный ремонт своими руками – можно поменять сальники и смазку, зная, какое масло или набивку использовать, отрегулировать зазоры. Остальные неисправности лучше исправлять в сервисе.
Видео:⛵ Рулевые редукторы PRETECH для лодки или катераСкачать
Регулировка
В отличие от ремонта, регулировка рулевого редуктора может осуществляться собственными силами. Для этого производители предусматривают в конструкции регулировочный винт, обычно защищенный полимерной крышкой, пробкой.
Регулировочный винт углового редуктора
Ее вращением увеличивается или уменьшается зазор между деталями передачи (ролик/червяк, сектор/червяк, коническая шестерня/коническая шестерня) в зависимости от конструкции эксплуатируемого редуктора:
- защитный колпачок снимается, удаляется стопорная шайба после ослабления гайки;
- руль быстро прокручивается помощником на небольшой угол около 15 градусов вправо/влево;
- в это же время мастер убирает свободный ход откручиванием или закручиванием винта отверткой;
- усилие на руле и свободный ход приводятся в оптимальное соотношение указанным способом;
- при затягивании гайки необходимо придержать шлиц винта в отрегулированном положении отверткой.
Регулировка свободного хода и усилия на руле винтом
Внимание: Люфт может присутствовать в оси маятникового рычага, избавиться от него поможет затягивание другой гайки, находящейся на верхней части этой оси, защищенной от прокручивания шплинтом.
Протяжка гайки оси маятникового рычага
По аналогии с этим стук в рулевом редукторе может быть вызван ослаблением крепежа промежуточного вала, гаек поворотных рычагов, кронштейна рычага-маятника, крепежа картера. Похожий эффект вызывает увеличение зазора в червячных подшипниках или в самом зацеплении червяк/ролик.
Видео:Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать
Смазка
Опытные пользователи часто производят замену смазки, даже в отсутствие поломок по причинам:
- штатная набивка синего цвета слишком густая;
- возможно снижение пластичности зимой;
- она скапливается возле крышки, минимально поступает к парам трения.
Штатная смазка редуктора
Обычно используется графитовая смазка с добавлением моторного масла для разжижения или специальная редукторная набивка.
Графитная смазка с Мотул 4100 10W40
В некоторых авто, например, ВАЗ 21213 Нива используется трансмиссионное масло, о чем указано в мануале официального производителя для СТО. Для этого верхняя крышка картера имеет отверстие, защищенное резьбовой пробкой, заливать масло можно, не разбирая редуктор.
Редуктор ВАЗ 21213 с отверстием для смазки
Видео:НАГЛЯДНО. Как работает червячный механизм рулевого управления.Скачать
Устранение течи
Если смазка рулевого редуктора периодически остается на асфальте под машиной, причинами неисправности могут быть:
- сальники валов червяка и сошки – необходим ремкомплект по цене 1200 – 3500 рублей в зависимости от конструкции редуктора;
- выработан вал возле рулевой сошки – деталь считается не ремонтопригодной, на практике ремонтируем наплавлением и последующей шлифовкой в заводских условиях;
- деформация нижней крышки подшипника червячного вала – возвращение начальной геометрии.
Течь редуктора
В любом случае придется снять рулевой редуктор, что очень сложно на практике. На некоторых авто он извлекается вверх после частичного демонтажа прочих узлов и механизмов в подкапотном пространстве (например, узел инжектора). В других откручивается сверху, а вытаскивается вниз, потребуется, как минимум, яма и демонтаж защиты двигателя.
Видео:Рулевой механизм типа "винт-гайка-рейка-зубчатый сектор"Скачать
Замена редуктора
При замене узла трудоемкость ниже, чем при ремонте:
- убрал крепление спряженных механизмов, демонтировал редуктор, разбирать его не нужно ;
- во время ремонта производится переборка деталей, при необходимости наваривается и шлифуется вал, затем выбираем заливаемое масло, после сборки подтягиваем регулировочный винт.
На примере Гранд Чероки замена рулевого редуктора состоит из последовательности действий:
- поддомкрачивание переднего моста и установка на временные опоры;
- сняв переднее левое колесо и подкрылок внутри арки, получаем доступ снизу;
- снимите бак омывателя ;
- откручивание болта, которым рулевой кардан крепится к редуктору;
- демонтаж трубок ГУР, идущих на редуктор;
- снимается сошка рулевого редуктора и 4 крепежных болта картера.
Демонтаж редуктора рулевого управления
Традиционно для любого механизма, сборка рулевого редуктора происходит в обратном порядке.
Таким образом, независимо от конструкции редуктора системы рулевого управления машины, чаще всего производится регулировка зазора между деталями передачи либо замена агрегата целиком. Для ремонта выпускаются наборы прокладок и сальников вала, трансмиссионное масло и редукторная набивка. Валы реставрируются народными умельцами, в мануалах нет информации по размерам посадочных поверхностей, так как узел считается не ремонтопригодным.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности
📺 Видео
Типы рулевых механизмовСкачать
Комплекты SteerFlex Рулевой трос + рулевой редукторСкачать
Устройство Рулевого РедуктораСкачать
Как устроены рулевое управление и усилитель руля?Скачать
Как устроена рулевая рейка / система ГУРСкачать
Рулевой редуктор 1 оборот | То что очень долго ждали | Крутая новинкаСкачать
Червячные редукторы. Применения червячных редукторов и как правильно их подобратьСкачать
УБИРАЕМ ЛЮФТ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ. ЧУДО-ГАЙКА с тавотницей на рулевой редуктор в лодку.Скачать
Принцип работы редуктора. Виды редукторов. Курсовая.Скачать
Рулевой редуктор Marine Rocket MR7-CСкачать
Реечные рулевые системы Steerflex для лодочных моторовСкачать
Рулевые редукторы Pretech Вскрываем корпусСкачать
