Механизмы управления автомобиля

Лыжи

Рис.2.

А – грейдерным положение, Б – бульдозерное положение, В – положение путепрокладчика. 1 – крыло, 2 – захват; 3 – телескопическая штанга; 4 и 13 – крюки; 5, 12, 18 – гидроцилиндры, 6 – толкающая рама, 7 – поперечная балка; 8 и 14 – рычаги; 9 и 11 – гидроцилиндры механизма перекоса; 10 – трубчатая цапфа; 15 – лыжа; 16 – цепь; 17 – полоз лыжи; 18 – палец; 20 – отвал; 21 – крышка; 22 – ножи отвала.

Разрыхлительное оборудование

предназначено для разрыхления твердых и мерзлых верхних слоев почвы. Оно установлено в задней части базовой машины и состоит из рабочего элемента и привода перемещения.

Рабочий элемент

состоит из стойки, наконечника и деталей крепления. Стойка является несущим элементом. Наконечник, который имеет устойчивое к износу наплавки, является переменной частью и непосредственно осуществляет отделение разрушения грунта при движении путепрокладчика.

Привод перемещения

рабочего элемента представляет собой Параллелограммную конструкцию, которая состоит из двух верхних тяг, рамы, корпуса и двух гидроцилиндров. Параллелограммная конструкция обеспечивает постоянный угол резания независимо от величины заглубления рабочего элемента в грунт.

Разрыхления твердых и мерзлых грунтов осуществляется на задней передаче с включением реверса вперед. Рабочим элементом нарезают ряд продольных борозд на глубину 0,5 м с расстоянием между ними 0,7-0,9 м. При необходимости нарезаются поперечные борозды под углом 50-60 градусов к продольным.

Пневматический привод

Пневмопривод использует энергию сжатого воздуха. На машиностроительных заводах имеется сеть трубопроводов сжатого воздуха давлением 0,4–0,6 МПа, создаваемого компрессорами, приводимыми в действие электродвигателями.

Основные преимущества пневматических приводов:

• надежность;
• быстродействие;
• простота конструкции;
• экономичность;
• дешевизна энергоносителя (воздуха);
• возможность бесступенчатого регулирования скорости исполнительных органов привода в широких пределах;
• безопасность в пожарном отношении.

Главный недостаток пневмопривода на машиностроительных заводах — низкое (в 100 раз меньше, чем у гидропривода) давление, не позволяющее получать больших усилий. Однако пневмоприводы имеют и ряд других недостатков, связанных в основном с высокой сжимаемостью воздуха. Энергия сжатого воздуха, преобразуемая в кинетическую энергию движущихся масс, вызывает рывки и удары, снижающие точность позиционирования выходных звеньев исполнительных органов станка. Поэтому пневмоприводы не обеспечивают необходимой плавности и точности хода, а также получения при переменной нагрузке равномерной и стабильной скорости перемещения исполнительных органов станков. Пневмоприводы, как правило, имеют более низкий (по сравнению с гидроприводом) КПД, а также требуют применения смазывающих устройств.

Исполнительными механизмами (почти как и в гидроприводе) являются пневмоцилиндры и мембранные исполнительные механизмы-пневмокамеры (для поступательного движения, рис. 8), пневмомоторы (для вращательного движения, рис. 9) и поворотные исполнительные механизмы (поворот на угол менее 360°, рис. 10).

Пневмокамеры срабатывают при подаче сжатого воздуха в отверстие К1/4″. Поршень, уплотненный резиновой диафрагмой движется вверх, увлекая за собой тягу d; после сброса давления пружина возвращает поршень вниз. Остальные пневмоприводы действуют подобно аналогичным гидравлическим. В качестве пневмомоторов применяют пластинчатые, поршневые и реже шестеренные, центробежные и другие машины.

Рис. 8. Пневмокамера

Рис. 9. Схема пластинчатого пневмомотора: 1 — ротор; 2 — статор; 3 — пластина

Рис. 10. Поворотный пневмоцилиндр (Рв — давление воздуха)

Промышленность выпускает следующую пневмоаппаратуру: фильтры, влагоотделители, предохранительные клапаны, дроссели, распределители, обратные и редукционные клапаны, регуляторы и реле давления. Заводы изготавливают также устройства очистки сжатого воздуха, глушители и др.

В цехах пневмопривод используется в приспособлениях для зажима заготовок совместно с усиливающими рычажными, винтовыми и клиновыми механизмами, а также для привода манипуляторов.

С помощью пневматических устройств решают сложные задачи автоматизации и управления станками.

Пневматические приводы загружают заготовки, включают и выключают рабочие движения режущего инструмента, тормозят рабочие органы станка при их остановке, освобождают и удаляют заготовки со станка, служат в качестве аэростатических опор и направляющих, а также выполняют другие функции. При применении сдвоенных (тандемы) и строенных пневмоцилиндров их общего усилия может быть достаточно и для решения технологических задач.

Пневмогидравлический привод позволяет получить бóльшие усилия, чем пневматический. Воздух действует на поршень большого диаметра, который плунжером малого диаметра вытесняет масло под более высоким давлением, поступающее в гидроцилиндр.

Первый переднеприводный автомобиль и современные представители

В таком авто крутящий момент, который создается движком, передается на передние колеса, другими словами, они являются ведущими.

На сегодняшний день практически каждый производитель имеет в своем списке авто с таким устройством: это Mercedes, Audi, Renault, Skoda, Citroen, Volkswagen, Peugeot, Toyota, в общем, этот перечень можно продолжать очень долго. И все эти автомобили нам хорошо знакомы и ежедневно встречаются на улицах города.

Первый переднеприводный автомобиль был создан еще в 1897 году братьями Грэф. Данный эффект достигался за счет самых обыкновенных карданных шарниров, которые располагались на каждой оси. Это был первый пробный вариант, далее свое развитие такой тип привода обрел уже в 1920 году в США при сборке гоночных автомобилей.

Общее устройство автомобиля

Основными составными частями в конструкции автомобиля, как мы уже писали выше, являются:

1. Двигатель;
2. Кузов;
3. Шасси;
4. Электрооборудование.

Все они состоят из множества отдельных элементов, деталей, узлов и агрегатов.

Двигатель – это сердце автомобиля. Он является источником механической энергии и приводит наше авто в движение. Наибольшее распространение в автомобилестроении получили двигатели внутреннего сгорания и дизельные моторы. Однако в последние годы все большую популярность завоевывают автомобили, оснащенные электрическими и гибридными двигателями.

Кузов автомобиля может иметь рамную и безрамную конструкцию. Как правило, в современных легковых автомобилях рама отсутствует, а все узлы и агрегаты крепятся непосредственно к кузову. Именно поэтому такой кузов называют несущим – данное конструкторское решение устройства автомобиля позволяет максимально снизить его массу. Советуем также ознакомиться с классификацией автомобилей по типу кузова.

Шасси автомобиля заслуживает отдельного внимания. Оно представляет собой множество механизмов, в задачи которых входит передача крутящего момента от силового агрегата (двигателя) к ведущим колесам, передвижение автомобиля и управление им. Эти группы механизмов называются трансмиссия, ходовая часть и механизм управления автомобилем.

• Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, тем самым, позволяя изменять крутящий момент по величине и направлению. Трансмиссия двухосного автомобиля с передним расположением двигателя и приводом на задние колеса обычно состоит из таких механизмов: сцепление, коробка передач, карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси.
• Ходовая часть автомобиля состоит из рамы или несущего кузова, переднего и заднего мостов, подвески (рессоры и амортизаторы), колес и шин. Подробнее о видах и типах подвесок автомобилей.
• Механизм управления автомобилем состоит из рулевого управления и тормозной системы (с барабанными и дисковыми тормозами). Он позволяет изменять направление и скорость движения автомобиля, останавливать его и удерживать на месте.

Кроме вышеперечисленных узлов, агрегатов и механизмов абсолютно все автомобили оснащены электрооборудованием, состоящим из источников и потребителей электрического тока.

Электрооборудование автомобиля запускает и дает возможность работать двигателю, освещает и обогревает салон машины, позволяет без проблем передвигаться в темное время суток и в непогоду, поддерживает противоугонную систему, заботиться о нашей с вами безопасности на дороге, превращает автомобиль в концертный зал или даже в кинотеатр, и выполняет множество других полезных и очень важных функций.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Основной элемент авто. Функция – приводит авто в движение.

Машины оснащают бензиновыми, дизельными моторами и электродвигателями.

ДВС, работающие на бензине или дизеле, состоят из: блока и головок цилиндров, распредвала, выхлопной системы, впускной системы (для подачи воздуха), карбюратора, инжектора.

Производитель

К выбору производителя оптического привода стоит отнестись серьёзно. Хорошие устройства выпускают такие компании, как Plextor, SNO, ASUS, Pioneer, Lite-On, LG и другие.

Если вы ищете так называемый оптический привод Hi-End, тогда стоит присмотреться к продукции Plextor. До недавнего времени этот производитель был инноватором в данном сегменте рынка. Сейчас разница между Plextor и тем же SNO или ASUS незначительна.

Если вы хотите немного сэкономить на оптическом приводе, тогда можно посмотреть продукцию LG и Lite-On. Однако на текущий момент ситуация такова, что цены на продукты SNO зачастую ниже или такие же, как на вышеназванные бренды. Связано это в первую очередь с большой популярностью оптических приводов SNO и, как следствие, с ценовым демпингом со стороны дистрибьюторов и ретейлеров.

Привод машины и его опробование

Изменение скорости движения тележек осуществляется изменением числа оборотов мотора постоянного тока. Для машин с малыми размерами тележек движение последних по направляющим не сопровождается защемлением тележек в направляющих, но для машин с тележками больших размеров опасность защемления возрастает, особенно на переходе с криволинейного шути разгрузочной части на нижние направляющие. С целью предотвращения защемления и перекоса тележек на больших машинах целесообразно в разгрузочном конце устанавливать пару звездочек без привода для обеспечения синфазного хода обеим сторонам тележек. Звездочки насаживаются на одной оси, образуя общий скат. Установка звездочек, помимо синфазности хода, сообщаемого обеим сторонам тележек, устраняет их падение и удар друг о друга, вредный как для тележек, так и для строительных конструкций спекательного здания. Для машин в 50 и 75 м2, изготовляемых УЗТМ, установка звездочек в разгрузочной части не предусматривается.

Условием правильной работы привода является одновременное зацепление звездочек с роликами тележек, оси которых должны быть строго параллельны, в противном случае неизбежен их перекос и заклинивание. Для проверки качества монтажа после установки налет на машину необходимо пронести опробование без шихты в течение 6 час. с увеличением скорости от 1,5 до 4,5 м/мин. При максимальной скорости обкатка продолжается около 1 часа.

Общее устройство автомобиля

Конструкция автомобиля не так уж и сложна, как может показаться на первый взгляд. Совершенно любое транспортное средство состоит из пяти основных частей – мотор, ходовая часть, трансмиссия, кузов, электрооборудование и система управления.

Мотор

Двигатель – сердце автомобиля, задачей которого является преобразование тепловой энергии (сгоревшего топлива) в энергию механическую. После чего она передается через трансмиссию на колеса.

Ходовая часть

Множественные узлы и агрегаты, заставляющие автомобиль двигаться, относят к ходовой части – мосты, колеса и подвеска (задняя и передняя).

Принцип работы трансмиссии

На видео, выше, можно наглядно отследить, как трансмиссия автомобиля передает вращение коленвала двигателя на колёса ведущей оси. Пошагово этот процесс можно представить так.

1. Коленвал двигателя соединен с маховиком, который, в свою очередь, подключен к сцеплению. В стандартном режиме сцепление соединено с маховиком, так что коробка передач постоянно подключена. Перед переключением передачи сцепление размыкает связь между валом коробки и маховиком двигателя, а после переключения – восстанавливает ее. Это может происходить в автоматическом режиме или при управлении самого водителя.
2. КПП меняет передаточное число для изменения скорости движения. Это намного легче, чем постоянно менять режим работы двигателя, особенно при движении по городу. Также коробка передач переключает направление вращения для движения назад и может размыкать связь между первичным и вторичным валом (нейтральная передача).
3. От КПП крутящий момент переходит на главную передачу, через карданный вал или напрямую. Главная передача понижает скорость вращения, которая слишком большая для колёс, и передает крутящий момент на дифференциал.
4. Дифференциал распределяет скорость вращения между колесами ведущей оси или, в зависимости от компоновки автомобиля, между осями (раздаточная коробка или межосевой дифференциал в полноприводных автомобилях).
5. От полуосей крутящий момент наконец-то доходит до колёс. Чтобы при поворотах или проезду по неровностям колесо продолжало вращаться с нужной скоростью, между полуосью и ступицей установлен ШРУС, который передает крутящий момент под углом.

Тормозная система

Позволяет замедлять движение машины, вплоть до её полной остановки. Незаменима система во время экстренных ситуаций, а также когда автомобиль надо удерживать от самопроизвольного движения вниз. Автомобильные тормоза включают несколько подсистем: ручную, запасную, вспомогательную, антиблокировочную. Их совокупность называется тормозным управлением.

Задача основной тормозной системы — регулировать скорость движения машины, останавливать транспортное средство в случае необходимости. Состоит она из привода и исполнительных механизмов (барабан, диск). На современных легковых авто чаще используется гидропривод, реже — электрический, пневмо или комбинированный варианты. В некоторых случаях для повышения давления жидкости и эффективности торможения применяются вакуумный усилитель и регулятор.

Ручной или стояночный тормоз, оснащённый механическим приводом, предназначен для:

• удержания машины на спусках;
• аварийного торможения в чрезвычайных случаях.

Коэффициенты эффективности замедления автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч при усилии на педаль до 50 кг основной системы и подсистем:

• главный тормоз — не меньше 5,8 м/с2;
• аварийный и ручной — 2,75 м/с2.

Принцип функционирования тормозов прост. После нажатия на педаль тормозное усилие передаётся на колёсные механизмы. Последние прижимают к дискам колодки, тем самым останавливая вращение.

Автомобильный двигатель, его виды

Сердцем авто, его главным узлом является двигатель. Именно эта часть автомобиля создаёт крутящий момент, который передаётся на колёса, заставляя машину перемещаться в пространстве. Сегодня существуют следующие основные виды автодвигателей:

• ДВС или двигатель внутреннего сгорания, который для получения механической энергии использует энергию сжигаемого в его цилиндрах топлива;
• электродвигатель, работающий от электрической энергии аккумуляторных батарей или водородных элементов (автомобили на водородных элементах сегодня уже имеются у большинства ведущих автостроительных компаний как опытные образцы и даже имеются в мелкосерийном производстве);
• гибридные двигатели, соединяющие в одном агрегате электродвигатель и ДВС, соединительным звеном между которыми выступает генератор.

Он являет собой комплекс механизмов, которые преобразуют тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую

По типу сжигаемого топлива все ДВС делятся на следующие разновидности:

• бензиновые;
• дизельные;
• газовые;
• водородные, в которых топливом выступает жидкий водород (устанавливаются лишь на опытных моделях).

По конструкции ДВС бывают:

• поршневые;
• роторно-поршневые;
• газотурбинные.

Назначение

Применение дифференциалов в трансмиссиях автомобилей обусловлено необходимостью обеспечить вращение ведущих колёс одной оси с разной частотой. В первую очередь это необходимо в поворотах, но также и при разном диаметре ведущих колёс, что возможно при вынужденной установке шин двух разных типоразмеров или при разности давления в шинах. В случае, если оба колеса имеют жёсткую кинематическую связь, любое рассогласование частот вращения по вышеупомянутым причинам приводит к возникновению так называемой паразитной циркуляции мощности. Это безусловно вредное явление вызывает проскальзывание колеса с меньшей силой сцепления относительно поверхности дороги, дестабилизирует движение автомобиля по дуге, нагружает трансмиссию и двигатель, повышает расход топлива и проявляется тем сильнее, чем меньше радиус поворота и выше силы сцепления, действующие на колёса. Дифференциал, установленный в разрез валов привода колёс одной оси, позволяет разорвать жёсткую кинематическую связь между колёсами и устранить паразитную циркуляцию мощности, не потеряв при этом возможностей по передаче мощности на каждое колесо с КПД близким к 100%. Подобный дифференциал называется «межколёсным», а данная область применения является основной для дифференциалов вообще, так как межколёсный дифференциал присутствует в приводе ведущих колёс всех легковых, грузовых и абсолютно подавляющей части внедорожных, спортивных и гоночных автомобилей.

Помимо привода ведущих колёс автомобиля дифференциалы также применяются:

• В приводе двух и более постоянно ведущих осей от одного двигателя (так называемый «межосевой» дифференциал).
• В приводе соосных воздушных и водных винтов противоположного вращения (в качестве дифференциала и редуктора одновременно).
• В дифференциальных механизмах поворота гусеничных машин (в связке из одного-двух-трёх дифференциалов с разными принципами совместной работы).
• При сложении передаваемой вращением мощности от двух двигателей с произвольными частотами вращения на один общий вал.

При повороте автомобиля, все его колеса проходят разный по длине путь, и если между двумя ведущими колесами существует жесткая связь, они начнут проскальзывать. Скольжение колес при повороте приводит к повышенному расходу топлива, износу шин, нарушению устойчивости и т. п.

Дифференциал позволяет ведомым валам вращаться с разными угловыми скоростями и выполняет функции распределения подводимого к нему крутящего момента между колесами или ведущими мостами. Дифференциалы бывают межколесными и межосевыми (в случае установки между несколькими ведущими мостами).

Впервые дифференциал был применен в 1897г. на паровом автомобиле. В настоящее время все автомобили имеют межколесные дифференциалы на ведущих мостах. Наиболее распространенным является конический симметричный дифференциал, включающий в себя: корпус, сателлиты, ось сателлитов (или крестовину) и полуосевые шестерни. Обычно число сателлитов в дифференциалах легковых автомобилей — два, грузовых и внедорожных — четыре.

Симметричный дифференциал получил свое название за способность распределять подводимый момент поровну при любом соотношении угловых скоростей, соединенных с ним валов. Применение такого дифференциала в качестве межколесного, обеспечивает устойчивость при прямолинейном движении, а также при торможении двигателем на скользкой дороге.

Существенным недостатком обычного дифференциала является снижение проходимости автомобиля, если одно из его колес попадает в условия малого сцепления с опорной поверхностью. При этом на колесо, находящееся в нормальных сцепных условиях, нельзя подвести крутящий момент, превышающий тот, который может быть реализован на колесе, находящемся в условиях малого сцепления (это приводит к пробуксовке колеса). Для преодоления этого недостатка в некоторых конструкциях используются Дифференциалы полноприводных автомобилей различных конструкций.

1) с электронной блокировкой;

2) с дисковым дифференциалом;

3) с вязкостной муфтой.

Управление системой осуществляется как механически водителем, так и с помощью специальных блоков управления, которые учитывают угловые скорости колес и разность крутящего момента на переднем и заднем приводе. Полностью автоматические системы позволяют экономить топливо, обеспечивают улучшение проходимости автомобиля, облегчая его управление на высокой скорости и лучше реализуют мощность мотора.

Сегодня подобные системы самоблокирующихся дифференциалов зарекомендовали себя с наилучшей стороны, они отличаются прочностью, надежностью и долговечностью, не требуя в процессе эксплуатации какого-либо сложного обслуживания и ремонта.

Механическая трансмиссия

Особенность механической трансмиссии заключается в том, что весь процесс перехода между передачами происходит исключительно за счет механического вмешательства водителя. Только он выжимает сцепление, прерывая передачу крутящего момента от маховика на диск сцепления. Исключительно благодаря действиям водителя происходит переключение передач и возобновление подачи крутящего момента на шестерни коробки передач.

Но понятие механической трансмиссии не стоит путать с МКПП. Коробка – это агрегат, с помощью которого происходит распределение тяговых усилий. В механической трансмиссии передача крутящего момента происходит за счет механической передачи. То есть все элементы системы имеют непосредственную сцепку друг с другом.

Достоинств у механической передачи крутящего момента (в основном за счет шестеренчатого соединения) несколько:

• Максимальный КПД, так как не происходит потеря мощности на работу попутных механизмов, как, например, в гидротрансформаторе;
• Стоимость механической трансмиссии самая низкая среди идентичных аналогов с другим типом передачи крутящего момента за счет более простой конструкции;
• Все та же простая конструкция позволяет производителям создавать агрегаты с небольшими габаритами.

Конструкция и виды рулевого привода

Устройство привода рулевой рейки К приводу относятся все элементы, находящиеся между рулевым механизмом и управляемыми колесами. Структура узла зависит от типа используемой подвески и рулевого механизма.

Рулевой привод механизма “шестерня-рейка”

Данный вид привода, входящий в состав рулевой рейки, получил наибольшее распространение. Он состоит из двух горизонтальных тяг, рулевых наконечников и поворотных рычагов стоек передней подвески. Рейка с тягами соединяется при помощи шаровых шарниров, а наконечники фиксируются стяжными болтами либо при помощи резьбового соединения.

Также следует заметить, что с помощью рулевых наконечников регулируется схождение колес передней оси.

Привод с механизмом типа «шестерня – рейка» обеспечивает поворот передних колес автомобиля на разные по величине углы.

Рулевая трапеция

Рулевая трапеция с разрезной тягой Рулевая трапеция обычно применяется в рулевом управлении с червячным или винтовым механизмом. Она состоит из:

• боковых и средней тяг;
• маятникового рычага;
• правого и левого поворотного рычага колес;
• рулевой сошки;
• шаровых шарниров.

Каждая тяга имеет на своих концах шарниры (опоры), которые обеспечивают свободное вращение подвижных деталей рулевого привода относительно друг друга и кузова автомобиля.

Рулевая трапеция обеспечивает поворот управляемых колес на разные углы. Нужное соотношение углов поворота осуществляется путем подбора угла наклона рычагов относительно продольной оси автомобиля и длины рычагов.

Исходя из конструкции средней тяги трапеция бывает:

• с цельной тягой, которая применяется в зависимой подвеске;
• с разрезной тягой, используемой в независимой подвеске.

Также она может отличаться по типу расположения средней тяги: перед передней осью либо после нее. В большинстве случаев рулевая трапеция применяется на грузовых автомобилях.

Рулевой наконечник с шаровым шарниром

Шаровый шарнир Шаровой шарнир сделан в виде съемного наконечника рулевой тяги, в его состав входят:

• корпус шарнира с заглушкой;
• шаровой палец с резьбой;
• вкладыши, которые обеспечивают вращение шарового пальца и ограничивают его перемещение;
• защитный кожух (“пыльник”) с кольцом для фиксации на пальце;
• пружина.

Шарнир выполняет передачу усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и обеспечивает подвижность соединения элементов рулевого привода.

Шаровые опоры воспринимают все удары от неровностей дорожной поверхности и потому подвержены быстрому износу. Признаками износа шаровых опор являются люфт и стук в подвеске при проезде неровностей. В этом случае неисправную деталь рекомендуется заменить на новую.

По способу устранения зазоров шаровые шарниры подразделяются на:

• саморегулируемые – они не требуют регулировок в процессе эксплуатации, а появившийся в результате износа деталей зазор выбирается благодаря поджиманию головки пальца с помощью пружины;
• регулируемые – в них зазоры между деталями устраняет затяжка резьбовой крышки;
• нерегулируемые.