4. Рульове управління
Поворот передніх коліс здійснюється за допомогою рульового управління. Співвідношення кутів повороту напрямних коліс, що забезпечує їх кочення без ковзання на повороті, визначають за наступним рівнянням:
ctg α = ctg β + M / L.
де: α - кут повороту зовнішнього колеса;
β - кут повороту внутрішнього колеса;
М - відстань між центрами шворнів (центр шворня визначається точкою перетину осі цапфи з віссю шворня);
L - база автомобіля.
Правильний поворот автомобілів забезпечується рульової трапецією, за допомогою якої напрямні колеса одночасно повертаються на відповідні кути, що знаходяться між собою в зазначеному співвідношенні. При цьому продовження осей всіх коліс автомобіля перетинаються в одній точці - в центрі повороту.
Мал. 4.1 Схема рульової трапеції
Найменший радіус повороту по колії зовнішнього колеса, в м
Максимальні кути повороту керованих коліс
Розміри рульової трапеції
Конструкція рульової трапеції залежить від типу підвіски і повинна забезпечувати правильний поворот коліс при незалежному їх коченні на пружних елементах підвіски. На автомобілі М-20 «Перемога» має незалежну підвіску з хитанням коліс в поперечній площині, застосовують розчленовану рульову трапецію. У автомобілів М-20 «Перемога» рульова трапеція має переднє розташування. Поперечна рульова штанга розчленована на три частини. Середня її частина гойдається на двох важелях, одним з яких є рульова сошка, а другим - маятниковий важіль. Бічні штанги з'єднують середню штангу з важелями поворотних цапф.
Дотримання наведеної вище залежності між кутами повороту і напрямних коліс, що визначає правильну кінематику повороту автомобіля забезпечується підбором розмірів і співвідношень основних елементів рульової трапеції і кутів між ними. Однак досягти за допомогою рульової трапеції зазначених типів повного збігу дійсних кутів повороту коліс з теоретично необхідними не представляється можливим, тому при повороті автомобіля виходить деяке відхилення дійсних кутів від теоретичних. Ці відхилення незначні і практично не порушують правильності кінематики повороту автомобіля. Загальні дані по рульовому управлінню і основним розмірам і співвідношенням рульових трапецій наведені в табл. 4.1.
Максимальні кути повороту правого і лівого колеса, наведені в табл. 4.1 на автомобілі обмежуються спеціальними упорами і регулювальними болтами.
Основними оціночними параметрами рульового управління є його передавальні числа, до яких відносяться кутовий і силове передавальні числа. Кутове передавальне число рульового управління являє собою відношення кута повороту рульового колеса до відповідного куту повороту направляючого колеса, розташованого з боку керма, навколо шкворня. Кутове передавальне число підраховують за формулою:
i ω = i 1 i 2.
де i 1. - кутова передавальне число рульового механізму;
i 2 - кутова передавальне число рульового приводу.
Кутове передавальне число рульового механізму є ставлення кута повороту рульового колеса до відповідного куту повороту рульової сошки. Для рульового механізму автомобіля Перемога, виконаного за типом черв'як-ролик, внаслідок нерівності зазорів пари в середньому і крайньому положеннях і зміни при цьому дійсного радіуса зачеплення, дійсне передавальне число має змінне значення, яке збільшувалося від середнього положення механізму до крайніх. Величина зміни передавального числа незначна і не робить практичного впливу на експлуатаційні показники автомобіля. Тому для оцінки рульового управління враховують передавальне число для середнього положення механізму. Передавальне число при цьому визначають за формулою:
Передавальне число рульового приводу визначають за формулою
Силове передавальне число рульового управління являє собою відношення суми зусиль, що діють на обидва напрямних колеса в точках їхнього зіткнення з дорогою на плечі повороту r ', до зусиллю, прикладеному до обода рульового колеса. Силове передавальне число рульового управління визначають за формулою:
i p = i ω R k / r '.
де R k - радіус рульового колеса;
r '- плече повороту керованого колеса.
Для рульового механізму силове передавальне число i р.м. являє собою відношення зусилля, що діє уздовж поздовжньої штанги, до зусилля, що прикладається до обода рульового колеса, без урахування втрат на тертя. Це передавальне число можна визначити за формулою:
i р.м. = I ω R k / (l c cos (β-β 0)).
де R k - радіус рульового колеса;
l c - плече рульової сошки;
β - кут переміщення сошки від початкового її положення;
β 0 - початковий кут, що складається віссю сошки в середньому положенні коліс з перпендикуляром до осі поздовжньої штанги.
Кутове і силове передавальні числа, залежні від конструктивних співвідношень елементів рульового управління, підбирають так, щоб забезпечити максимальну легкість і зручність керування автомобілем. При малому значенні силового передавального числа до керма для повороту автомобіля потрібна програма великих зусиль. При значному збільшенні силового передавального числа кутовий передавальне число збільшується. Це викликає необхідність повороті рульового колеса на великі кути, що ускладнює користування рульовим керуванням.
Значення передавальних чисел рульового управління наведені в табл. 4.2
Кутове передавальне число
Рульового механізму в середньому положенні, i 1