Назначение рулевого управления и способы поворота колесных машин

Рулевое управление автомобиля предназначено для выполнения двух взаимосвязанных функций. Первая из них заключается в из­менении направления движения в соответствии с управляющим воздействием водителя. Вторая -- в поддержании заданного на­правления движения, несмотря на наличие внешних возмущений (поперечный уклон дороги, боковой ветер, неравномерность каса­тельных реакций в контактах колес с дорогой и т. д.), стремящихся отклонить автомобиль от выбранного водителем направления дви­жения. Для оценки выполнения этих функций используются со­ответственно два понятия - управляемость и устойчивость.

Колесные транспортные средства могут поворачивать несколь­кими способами. На рис. 13.1 а показан способ изменения направ­ления движения за счет поворота колес вокруг общего, располо­женного посередине колеи шкворня 1. Преимущества такого способа состоят в простоте конструкции, возможности поворота колес на большой угол, вплоть до 90°, а также в том, что колеса управляемого моста могут иметь двойную ошиновку, то есть нести увеличенную нагрузку. К недостаткам этого способа поворота следует отнести: большое плечо (Л) касательных реакций, действующих на колеса со стороны дороги, Кхлев и Яхпряв, что при различии их величин, часто возникающем в процессе движения автомобиля, требует приложения для поворота большого усилия; большой момент инерции деталей, вращающихся вокруг шквор­ня, что требует больших усилий при выполнении резких ма­невров. Вследствие наличия упругой податливости рулевого при­вода это может приводить также к недопустимым колебаниям колес вокруг шкворня; слишком большой объем, занимаемый поворачивающимся мос­том и колесами, затрудняющий компоновку автомобильного транспортного средства.

В силу указанных свойств такой способ поворота применяется лишь на прицепах, где рулевой привод (дышло) имеет высокую жесткость, а поворот моста осуществляется за счет силового воздействия тягача. При этом шкворень обычно дополняется пово­ротным кругом.

Если шкворень вынести из вертикальной плоскости, проходящей через ось управляемого моста, и расположить между мостами, со­единив им две половины рамы автомобиля, то получится другой способ поворота, показанный на рис. 13.16. Как и предыдущий, он позволяет устанавливать на передний мост автомобиля колеса с двойной ошиновкой или снабжать их специальными широкими шинами, обеспечивающими высокую проходимость автомобиля. По­мимо этого он обеспечивает высокую маневренность, но не создает трудностей при компоновке двигателя и кабины. Кроме того, данный способ поворота имеет еще одно преимущество, важное для авто-

Рис. 13.1. Способы поворота колесных машин

мобилей высокой проходимости. При посадке автомобиля днищем на грунт и работе рулевого управления две шарнирно-сочлененные секции автомобиля начинают скользить по грунту вбок. Такое сколь­жение в некоторых случаях позволяет повысить проходимость по сравнению с автомобилями других типов.

Недостатками шарнирно-сочлененных машин являются:

- некоторая громоздкость рулевого управления, включающего в себя гидроцилиндры, имеющие значительные размеры;

— трудность создания стабилизирующего момента, необходимого для устойчивого движения автомобиля с высокими скоростями.

Основная область распространения сочлененных машин — ти­хоходные транспортные средства. Однако известны успешные по­пытки использования этого принципа поворота на быстроходных, больших, многоосных грузовых автомобилях специального назна­чения.

Развитием первого способа поворота является способ, показан­ный на рис. 13.1 в. Вместо одного шкворня в этом случае исполь­зуются два, и располагают их вблизи колес. Такое техническое решение радикальным образом уменьшает все три указанных не­достатка рулевого управления с поворотом колес вокруг единого шкворня, и, несмотря на усложненность конструкции, ограничение предельного угла поворота управляемых колес (практически не более 45°) делает этот способ доминирующим.

Рулевое управление такого типа не только повсеместно при­меняется на автомобилях, но иногда используется на прицепах, когда необходимо понизить уровень их пола.

Выполненное по последней схеме рулевое управление автомо­биля показано на рис. 13.2 и включает в себя последовательно свя­занные рулевое колесо, рулевой вал, рулевой механизм и рулевой привод.

Возможен и четвертый, показанный на рис. 13.1 г, способ по­ворота - за счет различных по знаку продольных касательных ре­акций на правых и левых колесах автомобиля. Этот способ является типичным для гусеничных машин. Применение такого способа по­ворота на колесных машинах сопровождается сильным скольжением колес в продольном и боковом направлениях. Это вызывает по­вышение затрат энергии при движении автомобиля на дорогах с хорошим сцеплением и неустойчивость его движения на скользких дорогах, поэтому для колесных машин такой способ поворота почти не применяется. Исключение составляют лишь малые плавающие вездеходы, предназначенные в основном для отдыха. Будучи пол­ноприводными, они движутся преимущественно по бездорожью, и для них важна простота и дешевизна конструкции, что и обеспе­чивается такой схемой поворота.