1.  Назначение рулевого управления

Рулевое управление предназначено для поддержания и изменения направления движения колесного трактора и автомобиля в соответствии с действиями тракториста или водителя. Оно представляет собой часть комплекса механизмов и агрегатов системы управления движением трактора и автомобиля.

Поворот трактора. Существуют два принципиально разных способа поворота трактора при его движении:

1)               поворотом в плане передних колес относительно задних (основной способ);

2)               изменением скоростей прямолинейного поступательного движения правого и левого колесных движителей со всеми ведущими колесами одинакового диаметра (по способу поворота гусеничного трактора).

Для поворота колесных тракторов с полугусеничным ходом обычно совмещаются оба способа: передние управляемые колеса - поворотом в плане, а полугусеничный ход - изменением поступательных скоростей гусениц. Совмещенный способ поворота иногда применяют и для пропашных тракторов с целью получения небольшого радиуса поворота, когда при повороте передних управляемых колес притормаживают одно из задних ведущих колес, порой до полной его остановки.

При первом способе поворота на поворачиваемые колеса действуют боковые реакции грунта, которые и заставляют изменять направление движения остова трактора, а при втором - на ведущие колеса противоположных бортов трактора и заставляют их вращаться с разными угловыми скоростями, что вызывает появление на остове поворачивающегося момента.

Основным недостатком второго способа поворота является обязательное боковое проскальзывание протектора шины относительно поверхности пути. Это вызывает повышенный износ шин, сильное боковое “нагребание” на них земли при повороте на рыхлых грунтах и появление заноса остова при повороте на повышенной скорости движения трактора. Этот способ поворота используют на малогабаритных колесных тракторах, в основном, коммунального назначения. Управление при втором способе поворота колесного трактора аналогично управлению гусеничным трактором.

Принципиальные схемы поворота колесных тракторов по основному их способу представлены на рис. 10.1. Следует отметить, что для обеспечения качения всех колес трактора при его повороте без их бокового скольжения необходимо, чтобы их оси при условном продолжении пересекались в одной общей точке - центре поворота.

На рис. 10.1,а представлена схема поворота трактора с колесной формулой 3К2 с поворотной передней осью 1, на которой установлено одно управляемое колесо или два спаренных, установленных под углом друг к другу так, что в контакте с почвой они представляются как одно целое. При полностью заторможенном ведущем колесе 2 радиус поворота R= 0,5B,где B – поперечная база (колея) трактора.

Рис. 10.1. Схемы поворота колесных тракторов и автомобилей

На рис. 10.1,б представлена схема поворота трактора 4К2 с неповоротной передней осью 1, на которой установлены поворотные цапфы 2 управляемых колес 3. Для выполнения указанного условия качения управляемых колес они поворачиваются на разные углы (α>β). По аналогичной схеме производится поворот трактора 4К4а.

Для трактора 4К4б наиболее характерна схема поворота (рис. 10.1,в) путем складывания шарнирно сочлененных полурам 1, относительно которых ведущие колеса 2 не поворачиваются. Минимальный радиус поворота R ограничен возможным контактом колес 2 одного борта трактора, как показано на схеме.

Некоторые тракторы 4К4б выполняются с передними 1 (рис. 10.1,г) и задними 2 поворотными ведущими колесами относительно остова 3. При этом, как правило, пологие повороты осуществляются посредством только передних ведущих колес 1, а более крутые - продолжением поворота передних колес и одновременным поворотом задних ведущих колес 2 в противоположную сторону. В некоторых конструкциях тракторов колеса поворачиваются не только по рассмотренной схеме (см. рис. 10.1,г), но и могут одновременно поворачиваться все на один и тот же угол α  (рис. 10.1,д). При этом возможно "крабовое движение" трактора - остов 1 одновременно движется вперед и в сторону без поворота в плане. Такой поворот облегчает движение трактора вверх по склону и полезен при выполнении некоторых технологических операций.

Поворот автомобиля. В отличие от колесного трактора поворот автомобиля при его движении осуществляется в подавляющем большинстве случаев поворотом в плане передних колес относительно задних. При этом на поворачиваемые колеса действуют боковые реакции твердого покрытия дороги, по которой движется автомобиль.

На рис. 10.1,б представлена схема поворота двухосного автомобиля, как наиболее распространенного. Для автомобилей специального назначения, также применяются схемы поворота, показанные на рис. 10.1,в,г,д.

Не использование на автомобилях в качестве поворотных задних колес связано с неудобством начала движения вперед (отъезд от бордюрного камня, выезд с парковочного места) и неудовлетворительной у этой схемы курсовой устойчивостью движения.

Рассмотренные способы поворота тракторов и автомобилей осуществляются механизмами и агрегатами рулевого управления.

Рулевое управление колесного трактора и автомобиля состоит из рулевого привода и рулевого механизма (в большинстве случаев с усилителем).

Рулевой привод служит для установки управляемых поворотных колес или полурам остова (трактор с неповоротными колесами) в положения для качения без бокового скольжения при повороте и прямолинейном движении трактора и автомобиля.

Рулевой механизм преобразует повороты рулевого колеса в необходимые для обеспечения заданного направления движения трактора и автомобиля перемещения элементов рулевого привода.

По принципу действия рулевые управления можно классифицировать, в основном, на механические и механические с усилителями. На тракторах также применяются и гидрообъемные рулевые управления (ГОРУ).

В механических рулевых управлениях , применяемых на легких колесных тракторах класса 0,6 и ниже, легковых автомобилях, микроавтобусах и легких грузовиках рулевой привод кинематически связан с рулевым механизмом и поворот управляемых колес осуществляется исключительно мускульной силой тракториста или водителя, приложенной к рулевому колесу.

Механическое рулевое управление с усилителем - это такое устройство, в котором рулевой привод также кинематически связан с рулевым механизмом, но поворот управляемых колес или полурам остова тракторов 4К4б производится, в основном, не мускульной силой человека, а специальным усилителем, управляемым трактористом или водителем. При отказе от работы усилителя поворот трактора и автомобиля, в большинстве случаев, совершается механической частью рулевого управления, но при значительно больших затратах времени и усилия на вращение рулевого колеса. Подобные рулевые управления установлены на большинстве отечественных колесных тракторах класса 0,9 и выше, автобусах и грузовых автомобилях. 

При проектировании рулевого управления трактора или автомобиля ограничивают минимальное (30 Н) и максимальное (120 Н) усилия на рулевом колесе при движении. Ограничение минимального усилия необходимо для “чувства дороги”. В случае поломки усилителя для поворота управляемых колес трактора или автомобиля на месте на бетонной дороге усилие на рулевом колесе не должно превышать 400 Н.

В гидрообъемном рулевом управлении отсутствует механическая связь рулевого привода с рулевым механизмом. Исполнительным элементом рулевого привода является гидроцилиндр двойного действия, соединенный трубопроводами с управляющим элементом рулевого управления - насосом-дозатором, который вместе с рулевым колесом представляет собой рулевой механизм, устанавливаемый в любом удобном для тракториста месте.