Файл: Шасси автомобиля ЗИЛ-130. Практика проектирования, испытаний и доводки.pdf

— применение гидроусилителя с клапаном второго варианта позволило снизить его массу приблизительно на 35 кг по срав­ нению с массой серийного гидроусилителя автобуса ЗИЛ-127.

Конструкция клапана первого варианта используется в руле­ вом управлении автомобиля ЗИЛ-130, а конструкция клапана второго варианта — в других автомобилях ЗИЛ.

При проектировании легкового автомобиля ЗИЛ-111 завод отказался от применения конструкции гидроусилителя, располо­ женного отдельно от рулевого механизма. Причинами этого яви­ лись компоновочные трудности и уменьшение надежности конст­ рукции из-за нижнего расположения шлангов и цилиндра гидро­ усилителя. На этот автомобиль устанавливался рулевой меха­ низм с гидроусилителем, объединенным с ним в одном картере (рис. 71).

Рулевой механизм снабжен винтом 13 с гайкой 3 на цирку­ лирующих шариках и рейкой 2, зацепляющейся с зубчатым сек­ тором вала 18 сошки. Рейка одновременно служит и поршнем гидроусилителя. Передаточное число рулевого механизма равно 17,5 вместо 20,5 у ранее выпускавшегося рулевого механизма автомобиля ЗИЛ-110.

Клапан 4 гидроусилителя расположен сбоку картера 1 руле­ вого механизма. Золотник 5 клапана управления перемещается рычагом 9, нижний конец которого охватывает среднее кольцо двойного упорного подшипника 10 винта 13. Подшипник может перемещаться в осевом направлении; он центрируется пружина­ ми 14 и 15 и пружиной 8 клапана управления.

Наличие реактивной камеры 7 в клапане управления обеспе­ чивает «чувство дороги». Клапан б поддерживает в реактивной камере давление не более 17 кгс/см2, соответственно ограничи­ вается и максимальное усилие на рулевом колесе.

Таким образом, к моменту начала проектирования рулевого управления автомобиля ЗИЛ-130 завод располагал определен­ ным опытом проектирования, изготовления и эксплуатации гид­ роусилителей нескольких типов, в том числе и рулевого меха­ низма автомобиля ЗИЛ-111. Первоначально для новых грузовых автомобилей было запроектировано рулевое управление с глобо­ идальным червяком без усилителя, унифицированное с рулевым управлением автомобилей ЗИЛ-164 и ЗИЛ-157. Клапан управ­ ления гидроусилителя был встроен в продольную рулевую тягу, а рабочий цилиндр располагался с правой стороны автомобиля, параллельно его оси. Конструкция этих узлов (рис. 69, б и 70) обеспечивала: возможность выпуска части автомобилей, работа­ ющих в более легких условиях, без гидроусилителя; значитель­ ную, хотя и не полную унификацию деталей нового и старого рулевых механизмов, в частности деталей, подверженных быст­ рому износу: червяка, ролика вала сошки и др.

Однако определение контингента автомобилей ЗИЛ-130, ко­ торые могли бы выпускаться без гидроусилителя рулевого управ-

178

ления, затруднительно, так как заводу заранее неизвестно, в ка­ ких условиях будут эксплуатироваться автомобили и, кроме того, число автомобилей без усилителен не могло быть большим. Поэтому было решено гидроусилитель устанавливать на все ав­ томобили ЗИЛ-130, что позволило объединить рулевой механизм

Рис. 71. Рулевой механизм с гидроусилителем автомобиля ЗИЛ-111:

1 — картер рулевого механизма; 2 — поршень-рейка; 3 — шариковая гайка; 4 — клапан управления; 5 — золотник; 6 — ограничительный клапан; 7 — реактивная камера; 8, 14 и 15 — центрирующие пружины; 9 — рычаг золотника; 10 — упорный шарикоподшипник; И и 19 — сальники; 12 — игольчатый подшипник винта; 13 — винт рулевого механизма; 16 и 17 — уплотнения винта; 18 — вал сошки; 20 — регу­

лировочный винт

с гидроусилителем п клапаном управления. Была разработана конструкция рулевого механизма со встроенным гидроусилите­ лем и клапаном управления, расположенным соосно с винтом рулевого управления и имеющим реактивные плунжеры.

Испытания автомобилей ЗИЛ-130 с рулевым управлением двух типов (с отдельным гидроусилителем и гидроусилителем,

объединенным с рулевым механизмом) показали, что оба вари­ анта обеспечивают легкое управление и хорошую стабилизацию колес. Однако рулевое управление с гидроусилителем, объеди­ ненным с рулевым механизмом, обладает рядом экономических, производственных и конструктивных преимуществ. Масса комп­ лекта деталей рулевого управления этого типа на 23 кг меньше массы комплекта деталей рулевого управления с отдельным гидроусилителем. Длина и количество трубопроводов (особенно дорогостоящих и относительно недолговечных резиновых шлан­ гов) при этом варианте рулевого управления значительно мень­ ше. Сборка на конвейере рулевого управления, включающего только два узла — механизм и насос, значительно проще, менее трудоемка и требует конвейера меньшей длины.

При применении рулевого механизма с встроенным гидроуси­ лителем отсутствуют автоколебания управляемых колес, улуч­ шаются условия эксплуатации шлангов, поскольку их движение определяется только перемещением двигателя относительно ра­ мы автомобиля и деформациями последней. Малая длина трубо­ проводов и расположение их в моторном отсеке улучшают рабо­ ту системы гидроусилителя, когда производится пуск двигателя автомобиля при низкой температуре окружающего воздуха.

В случае установки рулевого управления этого типа исклю­ чается возможность повреждения клапана управления, цилиндра гидроусилителя и шлангов при движении автомобиля даже по бездорожью.

На основании приведенных выше соображений было решено применить на новых автомобилях ЗИЛ-130 рулевой механизм с встроенным гидроусилителем. Следует отметить, что трудоем­ кость изготовления узлов рулевого управления этого типа не больше, чем трудоемкость рулевого управления с раздельными узлами, то же относится и к количеству необходимого оборудо­ вания. Как показал последующий расчет, стоимость рулевого управления с встроенным гидроусилителем только из-за меньше­ го расхода металла и шлангов значительно ниже стоимости ру­ левого механизма с отдельным гидроусилителем.

Для гидроусилителей рулевого управления применялись ло­ пастные насосы двойного действия. Конструкция насоса этого типа широко известна, он изготовлялся заводом для установки на станки и другое оборудование. Преимуществами лопастных на­ сосов двойного действия являются их относительная простота конструкции и технологичность по сравнению не только с порш­ невыми, но и с шестеренчатыми насосами, предназначенными для работы при давлении до 70 кгс/см2. Насос двойного действия отличается малыми габаритными размерами и массой, так как вал и подшипники разгружены от радиальных сил.

Однако для использования на автомобиле лопастного насоса двойного действия потребовалось существенное изменение его конструкции по сравнению со стационарным лопастным насо­

180

сом, так как он должен работать с большей частотой вращения (4500—4800 об/мин вместо 1000—1500 об/мин) и составлять еди­ ный узел с клапанами, бачком и фильтрами.

Лопастные насосы были спроектированы и выпускались за­ водом для междугородного автобуса ЗИЛ-127 (рис. 72) и легко­ вого автомобиля ЗИЛ-111. Конструкция насоса автомобиля ЗИЛ-111 послужила основой при проектировании насоса для

Рис. 72. Насос гидроусилителя автомобиля ЗИЛ-127:

I — предохранительный клапан; 2 — перепускной клапан; 3 — лопасть;

автомобиля ЗИЛ-130. Однако последний имеет большую подачу, увеличенную емкость бачка, усиленный шарикоподшипник и ряд других изменений.

С целью унификации насоса гидроусилителя ЗИЛ с выпус­ каемыми промышленностью насосами проверялась возможность применения насосов других типов.

Более простой по конструкции насос героторного типа (с ше­ стернями внутреннего зацепления циклоидального профиля) не был использован из-за недостаточной долговечности. Это объяс­ няется тем, что героторный насос — насос одинарного действия,

181

вследствие чего шестерни и подшипники нагружены большими радиальными силами, вызывающими износ поверхностей трения и требующими увеличения размеров отдельных детален. В насосе двойного действия такие силы, как известно, уравновешиваются. Кроме того, износ рабочих профилей шестерен героторного на­ соса приводит к снижению объемного к. и. д., в то время как из­ нос профиля статора и контактирующих с ним поверхностей ло­ пастей лопастного насоса практически на объемном к. п. д. не сказывается.

Рис. 73. Шестеренчатый насос гидроуси­ лителя рулевого управления-

Сравнительные испытания лопастных насосов ЗИЛ и героторных насосов, проведенные в НАМИ, подтвердили эти предполо­ жения. Износостойкость героторных насосов оказалась значи­ тельно ниже износостойкости лопастных. При этом испытание ге­ роторных насосов велось при максимальном давлении 35 кгс/см2, а лопастных насосов — при 55 кгс/см2 (максимальное допускае­

мое давление героторных насосов составляло 40 кгс/см2, а лопа­ стных 65 кгс/см2) .

Заводом была проверена возможность применения шестерен­ чатых насосов (ГОСТ 8753—71) с автоматическим регулирова­ нием торцового зазора. Для этого был построен насос на базе насоса НИИ6 , имеющий бачок, предохранительный и перепуск­

ной клапаны и привод от шкива (рис. 73). Испытания в НАМИ

182

показали, что износостойкость насосов НШ16 при работе на ре­ жиме, характерном для автомобиля (с частотой вращения 750— 4800 об/мин) в 2,5 раза ниже, чем лопастных насосов ЗИЛ.

После проведения указанных выше испытаний окончательно остановились на конструкции лопастного насоса двойного дей­ ствии.

Установка рулевого механизма на автомобиле была связана с определенными трудностями, вызванными значительным сдви­ гом кабины вперед. Вследствие этого рулевой механизм при его соосном расположении с рулевой колонкой оказывался над пе­ редней осью. При этом поворот управляемых колес осуществлял­ ся двумя продольными рулевыми тягами через маятниковый ры­ чаг, который был установлен у переднего конца лонжерона. К недостаткам данной конструкции следует отнести значитель­ ный износ маятникового рычага, его пальца, а также упругой муфты, соединяющей вал рулевой колонки с винтом рулевого ме­ ханизма. При переносе рулевого механизма вперед и непосред­ ственном соединении сошки с рычагом поворотного кулака с по­ мощью продольной тяги были устранены эти недостатки, но по­ требовалось введение карданного вала между колонкой рулевого управления и рулевым механизмом. При этом масса узлов руле­ вого управления уменьшилась приблизительно на 16 кг, так как из конструкции были исключены маятниковый рычаг с кронштей­ ном и вторая продольная тяга.

КОНСТРУКЦИЯ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-130

Передняя ось автомобиля ЗИЛ-130 — обычного типа с пово­ ротными кулаками, рулевой трапецией и поворотным рычагом, установленным на левом поворотном кулаке. Установка рулевого механизма, объединенного с гидроусилителем и клапаном управ­ ления, показана на рис. 74. Вал рулевой колонки и винт рулево­ го механизма соединены карданным валом 5. Масло, приводя­ щее в действие гидроусилитель, подается насосом 1, соединенным шлангами 2 и 3 с рулевым механизмом.

Рулевой механизм с гидроусилителем

Схема гидроусилителя рулевого управления изображена на рис. 75.

Рулевой механизм (рис. 76) состоит из винта 7 с гайкой 8 на циркулирующих шариках 10 и поршня-рейки 5 с зубчатым сек­ тором вала 30 сошки. Передаточное число рулевого механизма, равное 2 0 , уменьшено по сравнению с передаточным числом ру­

левого механизма автомобилей ЗИЛ-І64, равным 23,5, благодаря чему повысилась маневренность автомобиля.

183