Автоматические системы автомобиля и трактора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и Науки

Федеральное агентство по образованию

Контрольная работа

Дисциплина: «Автоматические системы автомобиля и трактора»

1. Краткое описание конструктивных особенностей и работы гидроусилителя рулевого управления

Гидроусилитель рулевого управления предназначен для облегчения управления автомобилем. В конечном итоге благодаря усилителю снижается усилие водителя на рулевом колесе, необходимое для поворота управляемых колес, и нагрузки, передаваемые от дороги на рулевое колесо. Известно множество случаев травмирования кистей рук водителей грузовых автомобилей, не оснащенных усилителем рулевого управления, например, ЗИЛ-157, при движении по разбитым дорогам. Таким образом, усилитель не только облегчает управление автомобилем, но и способствует повышению безопасности дорожного движения.

В практике автомобилестроения сложилось несколько способов компоновки агрегатов гидроусилителя. В данной работе рассматривается такая компоновка, когда рулевой механизм, распределитель и силовой цилиндр размещены в рулевом управлении раздельно (рисунок 1).

Рассматриваемый усилитель устроен следующим образом. В продольную рулевую тягу встроен распределитель золотникового типа. Корпус распределителя соединен с тягой обратной связи, а золотник - с тягой, идущей от сошки. Между золотником и корпусом есть небольшой осевой люфт, необходимый для работы автоматической системы независимо от водителя. К распределителю подсоединены напорные и обратная магистрали насоса гидроусилителя, а также магистрали, идущие в полости силового цилиндра. Силовой цилиндр корпусом шарнирно прикреплен к раме автомобиля, а шток силового цилиндра связан с поворотным рычагом правого колеса.

При повороте рулевого колеса влево золотник смещается относительно корпуса распределителя вверх (на рисунке). Камера А отключается от сливной (обратной) магистрали, а камера Б - от напорной. Масло подается в верхнюю полость силового цилиндра, а из нижней полости вытесняется в обратную магистраль. Поршень силового цилиндра смещается вниз (на рисунке) и колеса поворачиваются влево. Одновременно с помощью тяги обратной связи корпус распределителя поднимается вверх. Если водитель перестанет вращать рулевое колесо, золотник остановится, корпус распределителя, смещаясь, займет нейтральное положение относительно золотника, поворот колес прекратится.

Рисунок 1 - Схема гидроусилителя

Если при прямолинейном движении происходит случайное отклонение колеса, например, влево, корпус распределителя приподнимается вверх, камера Б отключается от сливной магистрали, масло под давлением поступает в нижнюю полость силового цилиндра и положение колеса восстанавливается. Таким образом, каждому углу поворота рулевого колеса соответствует определенный угол поворота колес. В этом заключается кинематическое следящее действие усилителя.

Усилитель также «следит» за поддержанием заданного водителем направления движения.

Допустим, из-за воздействия случайных факторов (боковой ветер, неровность дороги) колеса слегка отклонились от заданного направления, например, влево.

С помощью тяги обратной связи корпус распределителя приподнимется, камера Б отключится от сливной (обратной) магистрали, а камера А - от напорной. Масло будет подаваться в нижнюю полость силового цилиндра и колеса повернуться вправо. Заданное водителем направление движения восстановится.

Кроме кинематического, усилитель должен обеспечивать силовое следящее действие (чувство дороги). Усилитель должен обеспечивать соответствие сопротивления повороту колес и усилия на рулевом колесе. Необходимо это для восприятия водителем стабилизирующих моментов, восприятия боковой силы (например, из-за прокола колеса) и т.д.

Для обеспечения силового следящего действия предусмотрены реактивные камеры Р , соединенные с полостями А и Б отверстиями в поясках золотника.

При повороте водитель смещает золотник относительно корпуса распределителя. Чем больше сопротивление повороту управляемых колес, тем больше давление в гидросистеме, тем труднее водителю выдавить масло из реактивных камер, преодолевая это давление.

Таким образом, усилитель облегчает управление автомобилем, но сохраняет пропорциональность между сопротивлением повороту управляемых колес и усилием на рулевом колесе.

2. Расчеты основных параметров гидроусилителя

трактор трансмиссия рулевой усилитель

Дано: G₁ = 36000 Н, = 0,8; f = 0,02; а = 0,06 м; = 8 град; = 2,5 град; = 35град; r_K = 0,45 м; U_РУ = 27; U_РМ = 24; _РУ = 0,75; _РМ = 0,8; L_Р =0,17 м; L_Ц =0,17 м; R_Р =0,275 м; L_С = 0,15 м; Т = 50 ; Р_max = 10⁶ Па; d = 0,025 м; _Н =0,8.

1. Рассчитываем суммарный момент сопротивления управляемых колёс

= 36000 * (0,02*0,06+0,8*0,45*0,14+0,06*sin8*sin35-0.45*sin2.5*sin35) = 2012,04 Нм.

где G₁ - вес, приходящийся на управляемые колеса;

f - коэффициент сопротивления качению; - коэффициент сцепления колес с опорной поверхностью; а - плечо обкатки; r_К - радиус колеса;

- углы наклона шкворня, соответственно поперечный и продольный; - средний угол поворота колес.

2. Вычисляем максимальное усилие на рулевом колесе при отсутствии рулевого усилителя.

Т_max = 2012,04 / 0,275*27*0,75 = 361,3 Н. где R_Р - радиус рулевого колеса; - передаточное число рулевого управления и его к.п.д.

3. Вычисляем требуемый коэффициент усиления:

К = Т_max/T = 361,3 / 50 = 7,22.

4. Определяем активную площадь реактивных камер.

4.1 Находим усилие F_p которое передаётся на сошку со стороны реактивных камер распределителя

где L_С - длина сошки; - передаточное число и к.п.д. рулевого механизма.

F_p = 1760H.

4.2 Определяем S_p

F_p = S_p * P_max

S_p = F_p / P_max = 0.00176 м²

5. Определяем диаметр силового цилиндра D_ц.

5.1 находим усилие на штоке силового цилиндра F_ц

F_ц = (2012,04 - 1760 * 0,17) / 0,17 = 10075,5 Н.

5.2 находим диаметр силового цилиндра D_ц

D_ц = 0,120 м.

6. вычисляем производительность насоса Q _min

Q _min = 0,000554 м³/с.

3. Расчет и график статической характеристики

Расчёт участка 1.

Задаемся несколькими значениями суммарного момента сопротивления повороту управляемых колёс от 0 до Мmax. Берём значения, приблизительно равные 0, 0,25Мmax, 0,5Мmax, 0,75Мmax, Мmax.

Рассчитываем значения давления в гидросистеме в зависимости от М_.

Рассчитываем соответствующие значения усилий F_p.

F_p = S_p * P_max

Рассчитываем значения усилия на рулевом колесе Т.

Результаты расчётов вносим в таблицу 1.

Расчёт участка 2.

Особенностью участка 2 является то, что сопротивление повороту управляемых колёс превышает возможности усилителя, и водитель вынужден прикладывать к рулевому колесу усилие больше расчётного. Поэтому момент сопротивления повороту рассматривается в виде двух составляющих. Это - часть сопротивления, которая преодолевается с помощью усилителя, и часть сопротивления, преодолеваемая только за счёт мускульной силы водителя.

Задаемся значениями суммарного момента сопротивления повороту ориентировочно 1,2 М max и 1,4 М max.

Рассчитываем разность М и М max.

Рассчитываем значения усилия на руле:

Результаты расчётов заносим в таблицу 2.

Размещено на Allbest.ru