Рульовий механізм транспортного засобу з вмонтованим гідропідсилювачем

Рульовий механізм транспортного засобу з вмонтованим пдропідсилювачем, що складається із корпуса, в робочому циліндрі якого розміщений поршень, який має ущільнюючу частину з колом в поперечному перерізі і рейкову частину з півколом в поперечному перерізі, в радіальних площинах якого розміщена зубчата рейка, поділена центральним отвором на дві симетричні частини, кожна із яких створює рейкову передачу з валом сошки, початкова площина якої суміщена з геометричною віссю поршня, в центральному отворі якого вставлена нерухомо гайка, яка має дві частини - приєднувальну, якою вона з'єднується і механічно закріплюється з поршнем, і гвинтову, за допомогою якої, а також профільних вставок з каналами зворотного руху кульки вона утворює з гвинтом кульково-гвинтову передачу, який відрізняється тим, що зовнішня поверхня рейкової частини поршня виконана конічною, із зменшенням діаметру від краю ущільнюючої частини до торця рейкової, при цьому твірна конічної поверхні виконана дотичною до циліндричної поверхні робочого циліндра корпуса, з якою вона взаємодіє в вертикальній площині, яка проходить крізь вісь центрального отвору, до того ж навколо рейкової частини Винахід стосується транспортного машинобудування і безпосередньо відноситься до рульових механізмів з вмонтованим гідравлічним підсилювачем Відомий рульовий механізм транспортного засобу з вмонтованим пдропідсилювачем (заявка Російської Федерації 2001129846128, по якій прийняте рішення про видачу патенту), який складається із кришки до якої підведені напірна і зливна магістралі, корпуса, в якому розміщений циліндричний поршень, який має ущільнюючу частину у формі циліндра і частину у формі напівциліндра, в утворюються симетричні серпоподібні зазори, величина яких плавно збільшується від нульового значення в точці контакту поверхонь поршня і робочого циліндра до максимального значення в МІСЦІ початкової площини рейкової передачі 1 Рульовий механізм за п 1, який відрізняється тим, що величина серпоподібного зазору дорівнює 0,04 0,07 мм 2 Рульовий механізм за пп 1,2, який відрізняється тим, що зовнішня циліндрична поверхня гвинтової частини гайки має беззазорне з'єднання з внутрішньою поверхнею центрального отвору поршня 3 Рульовий механізм за пп 1,2,3, який відрізняється тим, що між ЗОВНІШНІМИ поверхнями профільних вставок з каналами зворотного руху кульок, які розміщені в пазах гвинтової части гайки, і внутрішньою поверхнею центрального отвору поршня розміщені еластичні елементи 4 Рульовий механізм за п 1, який відрізняється тим, що приєднувальна частина гайки закріплена в центральному отворі поршня за допомогою як мінімум двох циліндричних штифтів, одна частина яких, меншого діаметра, розміщена в отворі гайки, а інша, більшого діаметра, - в отворі ексцентричного гвинта, який встановлений в радіальному отворі поршня 5 Рульовий механізм за п 5, який відрізняється тим, що отвір ексцентричного гвинта, в якому розміщений штифт, виконаний ексцентрично відносно осі зовнішньої різьбової поверхні гвинта радіальній площині якого розміщена зубчаста рейка, поділена осьовим отвором на дві симетричні частини, початкова площина якої суміщена з геометричною віссю поршня, який поділяє робочий циліндр корпуса на ближню до кришки і віддалену робочі камери, гайки встановленої нерухомо в осьовому отворі поршня і кінематичне пов'язаної за допомогою кульково-гвинтової передачі з гвинтом, вала сошки, зубчастий сектор якого поділений поверхнею, що є еквідістантна до гайки на дві симетричні частини, кожна з яких створює з зубчастими рейками рейкові передачі ексцентрикових (О 00 (О 62864 бокових кришок, які розміщені в отворах корпуса До недоліків відомого рульового механізму відноситься те, що при відносно великій довжині спряження зубців рейкової передачі, має місце недостатня компенсація можливих перекосів, які виникають через неточності виготовлення деталей та складання вузла В основу винаходу покладена задача вдосконалення рульового механізму шляхом створення умов для компенсації перекосів, які виникають від неточності деталей і складання, а також від наявності пружних деформацій в процесі роботи Поставлене завдання вирішується тим, що в рульовому механізмі транспортного засобу з вмонтованим пдропідсилювачем, що складається із кришки до якої підведені напірна і зливна магістралі, і яка приєднана до корпуса, в якому розміщені поршень, який має ущільнюючу частину у вигляді кола в поперечному перерізі і рейкову частину у вигляді напівкола в поперечному перерізі, в радіальних площинах якого розміщена зубчаста рейка, поділена осьовим отвором на дві симетричні частини, початкова площина якої суміщена з геометричною віссю поршня, який поділяє робочий циліндр корпуса на ближню до кришки і віддалену робочі камери, гайки, що встановлена нерухомо в осьовому отворі поршня і кінематичне пов'язана за допомогою кульково-гвинтової передачі з гвинтом, частина якого охоплена кришкою і виконана у вигляді зовнішнього золотника, в осьовому отворі якого виконані поздовжні канавки, які взаємодіють з повздовжніми канавками внутрішнього золотника розміщеного в обумовленому отворі і який поєднує ближню та віддалену робочі камери з напірною і зливною магістралями, вала сошки, зубчастий сектор якого поділений поверхнею, що є еквідістантною до гайки на дві симетричні частини, кожна із яких утворює з зубчастими рейками рейкові передачі, а цапфи вала базуються на роликах в ексцентрикових бокових кришках, які розміщені в отворах корпуса і зафіксовані від переміщення поздовж осі за допомогою закладних проволок, які розміщені в канавках однакового профілю, протилежно розміщених на ЗОВНІШНІЙ поверхні кришок і внутрішній поверхні отворів корпуса, і встановлених крізь тангенціальний паз який виконаний на торцевій поверхні корпуса, яка прилягає до обумовлених отворів, зовнішня поверхня рейкової частини поршня виконана конічною, із зменшенням діаметра від краю ущільнюючої до торця рейкової частини таким чином, що навколо рейкової частини утворюються симетричні серповидні зазори, величина яких поступово збільшується від нульового значення в точці контакту поверхонь поршня і робочого циліндра до максимального значення в МІСЦІ початкової площини рейкової передачі Величина серповидного зазору дорівнює 0,04 0,07мм Поздовжні канавки, які розміщені в осьовому отворі гвинта мають більшу довжину ніж ті, які з ними взаємодіють внутрішнього золотника, при цьому різниця в довжині визначається за формулою ДІ_ = 2,77 3,15-d-P-Z ц-Q + Q мм В Z - зазор радіальний між внутрішньою поверхнею отвору гвинта і зовнішньою поверхнею золотника, мкм, 2 Р - тиск в системі, кг/см Q - подача робочої рідини, л/хв , ц, - в'язкість робочої рідини, сСт , В - ширина поздовжньої канавки, мм, d - діаметр золотника, см На закладній проволоці, яка фіксує ексцентрикові бокові кришки виконують стовщення, які входять в тангенціальний паз Суть винаходу пояснюється кресленнями На фіг 1 зображений загальний вигляд рульового механізму в перерізі, на фіг 2 - поперечний переріз рульового механізму, на фіг 3 - схема взаємодії поверхонь поршня і циліндра, на фіг 4 - схема взаємодії повздовжніх канавок гвинта і внутрішнього золотника, на фіг 5 - схема фіксації ексцентрикових бокових кришок Рульовий механізм складається із кришки 1 з підводами напірної і зливної магістралі Кришка 1 охоплює частину гвинта 6, і з'єднується нерухомо з корпусом 2 Поршень 4, який має ущільнюючу частину 16 і рейкову конічну частину 14, поділяє робочий циліндр корпуса на ближню 3 і віддалену 9 робочі камери В осьовому отворі поршня 4 встановлена нерухомо гайка 5, яка кінематичне пов'язана з гвинтом 6 за допомогою кульково-гвинтової передачі 8 В осьовому отворі гвинта б розмішений внутрішній золотник 17 На внутрішній поверхні отвору гвинта 6 і ЗОВНІШНІЙ поверхні золотника 17 виконані поздовжні канавки різної довжини, які взаємодіють між собою і забезпечують передачу робочої рідини в ближню З або віддалену 9 камери В радіальній площині рейкової частини поршня 14 розміщені зубці рейки 10, які взаємодіють з зубцями 11 вала сошки 13 Цапфи 19 вала сошки 13 базуються на роликах 21 ексцентрикових бокових кришок 20 Кришки 20 фіксуються від переміщення закладними проволоками 19, які розміщені в опозитних канавках однакового профілю корпуса 2 і обумовлених кришок 20 В перерізі А-А, завдяки виконанню рейкової частини поршня конічної форми, між внутрішньою поверхнею робочого циліндра корпуса 2 і зовнішньою поверхнею поршня 4, утворюються симетричні серповидні зазори 18, які дають змогу компенсувати перекоси поршня при неточності виготовлення і складання При переміщенні поршня 6 циліндричної форми по робочому циліндру корпуса 2 має місце його перекіс в направлені дії розпірних сил 25, які виникають в рейковій передачі При такій дм сил поршень 4 може провернутись відносно миттєвого центру обертання 22 таким чином, що його вісь 23 і вісь циліндра 24 перетинаються в обумовленій точці Компенсувати неточність (А-А) виготовлення і складання в напрямках У, можливо лише в межах 5 62864 зазоруZi При цьому тангенціальна компенсація в напрямку одного із векторів 25 неможлива внаслідок того, що зазор Zi буде зменшуватись Таким чином, виконання поршня циліндричної форми не дає змоги компенсувати неточність виготовлення і складання вузла внаслідок чого при роботі можуть виникати заклинювання поршня або деталей, з якими він взаємодіє При роботі конічного поршня 4 миттєвий центр обертання 26 зміщується на його край, що дає змогу в усіх перерізах поздовж осі 23 мати симетричний серповидний зазор Zi (Б-Б) Наявність такого зазору дає змогу переміщення поршня в напрямках У і обертання від сил 25 навколо точки 27 в напрямках Мх Величина серповидного зазору утворюється в МІСЦІ початкової площини рейкової передачі, при цьому для більшості типорозмірів рульових агрегатів цей зазор достатній в межах 0,04 0,07мм Для передачі робочої рідини в віддалену камеру корпуса на внутрішній поверхні гвинта виконані канавки по довжині більші ніж канавки на внутрішньому золотнику, які з ними взаємодіють Для визначення довжини, на яку необхідно збільшити поздовжню канавку на гвинті розглянемо фіг 4, на якій зображена частина гвинта з внутрішнім золотником Канавка 28 золотника 17, довжиною L повинна бути герметично ізольована від канавки ЗО, яка поєднує канавку гвинта 24 з віддаленою камерою 9 корпуса 2 Для забезпечення герметизації необхідно розрахувати необхідну і достатню довжину перемички а Відома формула (Башты Т М «Машиностроительная гидравлика», М , Машиностроение, 1971г, crop 91-97), яка визначає допустимі витікання q крізь кільцеву щілину між внутрішньою поверхнею гвинта і зовнішньою золотника П-d-P-Z (4) 12-0,03-ц-О Спростивши формулу (4), отримуємо 8,72-d-P-Z (5) а= ц-Q Визначення довжини перекриття С канавки 28 і канавки ЗО необхідно проводити з урахуванням площини умовного проходу З урахуванням відомої формули, яка визначає діаметр умовного проходу, виведемо формулу для визначення довжини перекриття С а= d - діаметр умовного проходу, мм, V - середня швидкість руху робочої рідини, м/сек, V=6,0м/сек для золотників (Башты Т М, «Машиностроительная гидравлика», М , Машиностроение, 1971г, стр 67) Визначимо площину умовного проходу з урахуванням формули (6) П-21,22-Q S= 4 4-6 після спрощення S = 2.77Q (8) З урахуванням формули (8) визначимо довжину перекриття С (фігЗ) S = b-c (9) О) 2.77Q (10) В В Таким чином з урахуванням формул (5) і (10) подовження канавки ДІ_ визначається „ 8,72-d-P-Z + 277Q ДІ_ (11) ц-Q В Спростивши, отримаємо Приймемо припущення, що витікання q не повинні привищувати більш ніж 3% від робочої подачі Q q = 0,03-Q (3) тоді замінюють в ф-лі (2) значення q (12) ДІ_ = 2,77 3,15-d-P-Z Q + ц-Q В Для забезпечення надійності фіксації ексцентрикових бокових кришок 20 відносно корпуса 2 (фіг 5) передбачене використання закладних проволок 19, які монтуються через тангенціальний паз 32, який виконаний на торцевій поверхні корпуса, яка прилягає до отвору Крім осьової фіксації необхідно забезпечити фіксацію від можливості проворота ексцентрикованих бокових кришок навколо осі власного отвору від дії обертового моменту, який виникає при обертанні вала сошки 3 цією метою на закладних проволоках, в МІСЦІ яке проходить в зоні тангенціального пазу 32 виконуються стовщення 31 12ц-а Р - тиск в системі, кг/см2, ц, - кінематична вязкість робочої рідини, сСт, Z - зазор радіальний, мкм, а - довжина перемички, мм (фіг 4), d - номінальний діаметр з'єднання, см Розглянемо рішення виразу (1) відносно а _ П-d-P-Z q -1 2JLI 62864 62864 Комп'ютерна верстка Н Лисенко 10 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119