§ 2. Кинематика поворота и передаточное число

рулевого управления

Общим условием поворота является качение колес без скольжения, так как оно затрудняет поворот и ускоряет износ шин. Для этого необ- ходимо, чтобы геометрические оси колес пересекались в мгновенном центре вращения — точке О, которая называется центром поворота (см. рис. 268). Во время поворота автомобиля вокруг точки О каждое колесо располагается в плоскости, касательной описываемой окружно- сти, а радиус вращения перпендикулярен плоскости колеса. Расстояние от центра поворота О до середины моста 0\ называется радиусом пово- рота R. Минимальный радиус Ri окружности, описываемой наиболее удаленной точкой трактора от центра поворота, называется радиусом горизонтальной проходимости.

У трактора (автомобиля) с управляемыми колесами передние ко- леса поворачиваются относительно несущей системы и переднего моста, а их геометрические оси и радиус поворота R образуют с центром пово- рота О углы аир. Обозначим расстояние между осями шкворней 2s, а расстояние между центрами мостов, называемое базой, — через L. Со- отношение между величинами в, L и углами аир будет следующим:

ctga-ctgp=^-. (106)

При конструировании автомобиля (трактора) привод к передним управляемым колесам стремятся выполнить так, чтобы они могли пово- рачиваться на углы, близкие к значениям теоретических углов аир, что достигается подбором угла наклона рулевых рычагов к продольной оси автомобиля, а также длины рулевых рычагов и поперечной тяги ру- левой трапеции.

Радиус поворота

^ _ ctgoc+ctgp^

В частном случае, когда р—а=0, т. е. для сближенных колес или одинарного колеса (см. рис. 268,6), получим:

R — L ctg а. (107)

При повороте трактора с шарнирной рамой (см. рис. 268, в) геомет- рические оси передних и задних колес образуют с центром поворота угол а.

База трактора L=a+c, поэтому если am с, то a = 0,5L. Радиус по- ворота определится по формуле:

R = . (108)

Радиусы R и R\ зависят от нагрузки на крюке трактора и примене- ния тормозов.

Для легкого управления надо правильно выбрать передаточное чис- ло рулевого управления. Чем больше передаточное число, тем на мень- ший угол отклоняются управляемые колеса при полном повороте руле- вого колеса и тем меньшее усилие требуется для поворота. Естественно, что чем больше нагрузка на передние колеса, тем большее усилие требу- ется для поворота управляемых колес. Следовательно, чем больше мас- са машины, тем передаточное число должно быть выше.

С возрастанием передаточного числа рулевого управления время на осуществление поворота увеличивается. Предельная величина переда- точного числа определяется временем, необходимым для безопасного поворота при заданной скорости автомобиля.

Передаточное число г_ш автомобилей и тракторов колеблется в пре- делах 12—16 Хорошая маневренность автомобиля обеспечивается, если поворот управляемых колес на полный угол происходит за 1,0—1,7 обо- рота рулевого колеса в каждую сторону от среднего положения, соот- ветствующего прямолинейному движению.

При повороте рулевого колеса поворачиваются цапфы управляе- мых колес, и колеса изменяют направление движения. В результате от- клонения колес от положения, занимаемого при прямолинейном движе- нии, на них начинают действовать силы от боковых реакций дороги, заставляющие несущую систему поворачиваться относительно центра поворота О.

Для осуществления поворота колес к цапфе 8 (см. рис. 269), связан- ной с продольной рулевой тягой 4 поворотным рычагом 5, надо прило- жить момент М_ц, равный моменту сопротивления колес повороту, кото- рый складывается из момента сопротивления колес качению и момента сопротивления скольжению шин по опорной поверхности. Усилие Р_р, которое требуется приложить к рулевому колесу радиусом R_K, опреде- ляется по формуле:

^р_Р = —~ . (Ю9)

где i „ — передаточное число рулевого механизма; i —передаточное число рулевого привода; г|_р — к. п. д. рулевого механизма.

Радиус рулевого колеса для различных машин меняется в пределах от 190 мм (легковые автомобили) до 275 мм (грузовые автомобили, тракторы, автобусы).

В случае если запроектированные передаточные числа не обеспечи- вают требуемой легкости управления (по действующим нормам для тракторов усилие на рулевом колесе не должно превышать ЗОН), при- меняют усилители.

Усилитель должен обеспечить усилие Р_у с учетом силы Р, которую водитель прикладывает к рулевому колесу при повороте управляемых колес на месте:

P_y = P_v-P. (110)