Устройството, видовете и принципа на работа на кормилната рейка

Съдържание

От гребло до багажник - еволюцията на кормилното управление
Общо оформление
Къде е
Заключение

Кормилната рейка е основата на кормилното управление на превозното средство, с което водачът насочва колелата на автомобила в желаната посока. Дори ако няма да ремонтирате сами колата си, тогава разбирането как работи кормилната рейка и как работи този механизъм ще бъде полезно, защото знаейки неговите силни и слаби страни, ще можете да управлявате лека кола или джип по-внимателно, удължавайки експлоатационният му живот до ремонт.

Двигателят е сърцето на автомобила, но кормилната система определя къде ще отиде. Следователно всеки шофьор трябва поне най-общо да разбере как е подредена кормилната рейка на неговата кола и каква е нейната цел.

От гребло до багажник - еволюцията на кормилното управление

В древни времена, когато човекът току-що е започнал да изследва земята и водата, но колелото все още не е станало основа на неговата мобилност, саловете и лодките се превръщат в основното средство за придвижване на стоки на дълги разстояния (надхвърлящи един ден пътуване). Тези превозни средства се държаха във водата, движейки се поради различни сили, и за управлението им използваха първото кормилно устройство - спуснато във водата гребло, което се намира в задната част на сала или лодката. Ефективността на такъв механизъм беше малко по-висока от нула и бяха необходими значителна физическа сила и издръжливост, за да се насочи корабът в правилната посока.

С нарастването на размерите и водоизместимостта на корабите работата с кормилно гребло изисква все повече физическа сила, така че той беше заменен от волан, който завърта острието на руля чрез система от шайби, тоест това беше първият кормилен механизъм в история. Изобретяването и разпространението на колелото доведе до развитието на сухопътния транспорт, но основната му движеща сила бяха животните (коне или бикове), така че вместо механизъм за управление се използва обучение, тоест животните се обърнаха в правилната посока за някои действие на водача.

Изобретението на парната инсталация и двигателя с вътрешно горене направи възможно да се отърват от теглените животни и наистина да механизират сухопътните превозни средства, след което веднага трябваше да измислят кормилна система за тях, която работи на различен принцип. Първоначално те използваха най-простите устройства, поради което управлението на първите автомобили изискваше огромна физическа сила, след което постепенно преминаха към различни скоростни кутии, което увеличи силата на завъртащата сила на колелата, но принуди волана да се върти повече интензивно.

Друг проблем с кормилния механизъм, който трябваше да бъде преодолян, е необходимостта от завъртане на колелата под различни ъгли. Траекторията на колелото, разположена отвътре, по отношение на завоя на страната, минава по по-малък радиус, което означава, че трябва да се завърти по-силно от колелото отвън. При първите автомобили това не беше така, поради което предните колела се износваха много по-бързо от задните. Тогава имаше разбиране за ъгъла на пръста, освен това беше възможно да се осигури, като се използва принципът на първоначалното отклонение на колелата едно от друго. При движение по права линия това почти не се отразява на гумата, а при завиване повишава стабилността и управляемостта на автомобила, а също така намалява износването на протектора на гумите.

Първият пълноценен контролен елемент беше кормилната колона (по-късно този термин беше приложен не към скоростната кутия, а към механизма, който държи горната част на композитния кормилен вал), но наличието само на един бипод изискваше сложна система за предаване на въртяща сила към двете колела. Върхът на еволюцията на такива механизми беше нов тип агрегат, наречен "кормилна рейка", той също работи на принципа на скоростна кутия, тоест увеличава въртящия момент, но за разлика от колона предава сила и на двете предни колела наведнъж.

Общо оформление

Ето основните детайли, които формират основата на оформлението на кормилната рейка:

задвижваща предавка;
релса;
акцент (затягащ механизъм);
жилища;
уплътнения, втулки и прашници.

Устройството, видовете и принципът на работа на кормилната рейка

Кормилна рейка в секция

Тази схема е присъща на релсите на всяка кола. Следователно отговорът на въпроса „как работи кормилната рейка“ винаги започва с този списък, защото показва общата структура на устройството. Освен това в интернет са публикувани много снимки и видеоклипове, показващи както външния вид на блока, така и неговите вътрешности, които са включени в списъка.

зъбно колело

Тази част представлява вал с нарязани наклонени или прави зъби, снабден с лагери в двата края. Тази конфигурация осигурява постоянна позиция спрямо тялото и багажника във всяка позиция на волана. Валът с наклонени зъби е под ъгъл спрямо релсата, поради което те ясно се зацепват с правите зъби на релсата, валът с прави зъби е инсталиран на машини от 80-те и 90-те години на миналия век, такава част е по-лесен за производство, но продължителността на услугите му е много по-малка. Въпреки факта, че принципът на работа на цилиндричните и спираловидни зъбни колела е един и същ, последният е по-надежден и не е податлив на заклинване, поради което се превърна в основен в кормилните механизми.

На всички автомобили, произведени от последното десетилетие на миналия век, се монтират само спираловидни валове, което намалява натоварването на контактните повърхности и удължава живота на целия механизъм, което е особено важно за стелажи, които не са оборудвани с хидравличен (усилвател на волана) или електрически (EUR) усилвател. Цилиндричната задвижваща предавка беше популярна в СССР и Руската федерация, тя беше поставена на първите версии на кормилните механизми на превозни средства с предно предаване, но с течение на времето този избор беше изоставен в полза на спираловидна предавка, тъй като такава скоростната кутия е по-надеждна и изисква по-малко усилия за завъртане на колелото.

Диаметърът на вала и броят на зъбите са избрани така, че да са необходими 2,5–4 завъртания на волана за пълно завъртане на колелата от крайно дясно в крайно ляво положение и обратно. Такова предавателно отношение осигурява достатъчна сила върху колелата, а също така създава обратна връзка, което позволява на водача да "усети колата", тоест колкото по-трудни са условията на шофиране, толкова повече усилия трябва да положи, за да завърти колелата до необходимото ъгъл. Собствениците на превозни средства с кормилна рейка и които предпочитат сами да ремонтират колата си, често публикуват доклади за ремонт в интернет, като им предоставят подробни снимки, включително задвижващата предавка.

Задвижващата предавка е свързана към кормилната колона чрез комбиниран вал с кардани, който е предпазен елемент, чиято цел е да предпази водача по време на сблъсък от удряне на волана в гърдите. При удар такъв вал се сгъва и не предава сила на купето, което е сериозен проблем при автомобилите през първата половина на миналия век. Следователно при машини за дясна и лява ръка тази предавка е разположена по различен начин, тъй като рейката е в средата, а предавката е отстрани на волана, тоест от самия ръб на модула.

летва

Самата релса е кръгъл прът от закалена стомана, в единия край на който има зъби, съответстващи на задвижващото зъбно колело. Средно дължината на зъбната част е 15 см, което е достатъчно за завъртане на предните колела от крайно дясно до крайно ляво и обратно. В краищата или в средата на релсата се пробиват резбови отвори за закрепване на кормилните пръти. Когато водачът завърти волана, задвижващата предавка придвижва рейката в подходящата посока и благодарение на доста голямото предавателно отношение водачът може да коригира посоката на превозното средство с точност до части от градус.

Кормилна стойка

За ефективната работа на такъв механизъм релсата е фиксирана с втулка и затягащ механизъм, който й позволява да се движи наляво и надясно, но не й позволява да се отдалечава от задвижващото зъбно колело.

Затягащ механизъм

При шофиране по неравен терен, кормилната кутия (двойка зъбна рейка/пиньон) изпитва натоварвания, които са склонни да променят разстоянието между двата елемента. Твърдото фиксиране на багажника може да доведе до неговото заклинване и невъзможност за завъртане на волана и следователно до извършване на маневра. Следователно твърдото фиксиране е допустимо само от едната страна на тялото на модула, отдалечена от задвижващата предавка, но няма твърдо фиксиране от другата страна и рейката може да „играе“ малко, движейки се спрямо задвижващото зъбно колело. Този дизайн осигурява не само малка хлабина, която предотвратява заклинването на механизма, но също така създава по-силна обратна връзка, което позволява на ръцете на водача да усещат пътя по-добре.

Принципът на действие на затягащия механизъм е следният - пружина с определена сила притиска рейката към зъбното колело, осигурявайки плътно зацепване на зъбите. Силата, предавана от колелата, която притиска рейката към зъбното колело, се пренася лесно и от двете части, тъй като са изработени от закалена стомана. Но силата, насочена в другата посока, тоест отдалечаването на двата елемента един от друг, се компенсира от твърдостта на пружината, така че рейката се отдалечава леко от зъбното колело, но това не засяга зацепването и на двете части.

С течение на времето пружината на този механизъм губи своята твърдост и вложка, изработена от мек метал или здрава пластмаса, се смила върху релсата, което води до намаляване на ефективността на натискане на двойката зъбно колело. Ако частите са в добро състояние, тогава ситуацията се коригира чрез затягане, притискане на пружината към подвижния прът с гайка и възстановяване на правилната сила на затягане. Специалистите по ремонт на автомобили често публикуват снимки както на повредени части на този механизъм, така и на скоби в своите доклади, които след това се публикуват на различни автомобилни портали. Ако износването на частите е достигнало опасна стойност, те се заменят с нови, като се възстановява нормалната работа на целия механизъм.

жилище

Корпусът на уреда е изработен от алуминиева сплав и също така е оборудван с усилватели, благодарение на които беше възможно да се намали теглото колкото е възможно повече, без да се губи здравина и твърдост. Силата на каросерията е достатъчна, за да гарантира, че натоварванията, възникващи по време на шофиране, дори по неравен терен, не го повредят. В същото време схемата на вътрешното пространство на тялото осигурява ефективната работа на целия кормилен механизъм. Също така каросерията има отвори за фиксиране към каросерията на автомобила, благодарение на които събира всички кормилни елементи заедно, осигурявайки тяхната координирана работа.

Уплътнения, втулки и прашници

Втулките, монтирани между тялото и релсата, имат висока износоустойчивост и също така осигуряват лесно придвижване на шината вътре в тялото. Маслените уплътнения защитават смазаната зона на механизма, тоест пространството около задвижващото зъбно колело, предотвратявайки загубата на смазка, а също така го изолират от прах и мръсотия. Прашниците предпазват откритите участъци от тялото, през които минават прътите. В зависимост от модела на машината, те са прикрепени към краищата или средата на релсата, във всеки случай прашниците предпазват отворените зони на тялото от прах и мръсотия.

Модификации и видове

Въпреки факта, че в зората на появата си греблото беше най-добрият вид кормилен механизъм, развитието на технологията накара производителите да модифицират допълнително това устройство. Тъй като основните механизми от появата на уреда, както и дизайнът и схемата на неговата работа не са се променили, производителите са насочили усилията си към повишаване на ефективността чрез инсталиране на различни усилвателни устройства.

Първият беше хидравличният усилвател, чието основно предимство беше простотата на дизайна с екстремни изисквания за правилна работа, тъй като кормилните рейки с усилвател на волана не понасяха завъртане до максимален ъгъл при високи обороти на двигателя. Основният недостатък на сервоусилвателя на волана беше зависимостта от двигателя, тъй като към него е свързана инжекционната помпа. Принципът на действие на това устройство е, че при завъртане на волана хидравличният разпределител подава течност към една от двете камери, когато колелата достигнат съответния завой, подаването на течност спира. Благодарение на тази схема силата, необходима за завъртане на колелата, се намалява без загуба на обратна връзка, тоест водачът ефективно управлява и усеща пътя.

Следващата стъпка беше разработването на електрическа кормилна рейка (EUR), но първите модели на тези устройства предизвикаха много критики, тъй като често се появяваха фалшиви аларми, поради които колата спонтанно се завърта по време на шофиране. В края на краищата ролята на дистрибутора беше изиграна от потенциометър, който по различни причини не винаги дава правилна информация. С течение на времето този дефект беше почти напълно елиминиран, поради което надеждността на управлението на EUR по никакъв начин не е по-ниска от сервоусилвателя на волана. Някои производители на автомобили вече използват електрически усилвател на волана, който съчетава предимствата на електрическите и хидравличните устройства, както и лишен от техните недостатъци.

Ето защо днес е прието следното разделение на видове кормилни рейки:

прост (механичен) - почти никога не се използва поради ниска ефективност и необходимостта от полагане на големи усилия за завъртане на колелата на място;
с хидравличен усилвател (хидравличен) - са едни от най-популярните поради простия си дизайн и висока поддръжка, но усилвателят не работи при изключен двигател;
с електрически усилвател (електрически) - те също са едни от най-популярните, постепенно заменящи агрегати с усилвател на волана, защото работят дори когато двигателят е изключен, въпреки че проблемът с произволната работа все още не е напълно елиминиран;
с електрически хидравличен усилвател, които съчетават предимствата на двата предишни типа, тоест работят дори при изключен двигател и не „зарадват“ водача с произволни пътувания.

кормилна рейка с евро

Този принцип на класификация позволява на собственика или потенциалния купувач на лек автомобил незабавно да оцени всички предимства и недостатъци на кормилното управление на конкретен модел.

Взаимозаменяемост

Производителите на автомобили почти никога не произвеждат кормилни механизми за зъбна рейка и зъбно колело, изключението беше AvtoVAZ, но дори и там тази работа беше прехвърлена на партньори, следователно, в случай на сериозни дефекти в този агрегат, когато ремонтът е нерентабилен, е необходимо да изберете не само модел, но и производителя на този механизъм. Един от лидерите на този пазар е ZF, която е специализирана в производството на всякакви агрегати, от автоматични трансмисии до кормилни механизми. Вместо ZF шината можете да вземете евтин китайски аналог, тъй като тяхната схема и размери са еднакви, но няма да издържи дълго, за разлика от оригиналното устройство. Често колите, чиято възраст е надхвърлила 10 години, са оборудвани с релса от други производители, което се потвърждава от снимки на техните маркировки, публикувани в интернет.

Често гаражните майстори поставят кормилни рейки от чуждестранни автомобили, например различни модели на Toyota, на местни автомобили. Такава подмяна изисква частична промяна на задната стена на двигателното отделение, но колата получава много по-надежден агрегат, който превъзхожда продуктите на AvtoVAZ във всички отношения. Ако релсата от същата "Toyota" е оборудвана и с електрически или хидравличен усилвател, тогава дори старата "Деветка" изведнъж, по отношение на комфорт, рязко се доближава до чужди автомобили от същия период.

Основни неизправности

Устройството на кормилната рейка е такова, че този механизъм е един от най-надеждните в автомобила и повечето от неизправностите са свързани или с износване (повреда) на консумативи, или с пътни произшествия, тоест злополуки или злополуки. Най-често ремонтниците трябва да сменят прашници и уплътнения, както и износени рейки и задвижващи зъбни колела, чийто пробег надхвърля стотици хиляди километри. Също така трябва периодично да затягате затягащия механизъм, което се дължи на схемата на кормилния механизъм, но това действие не изисква подмяна на части. Много по-рядко тялото на това устройство, което се е напукало поради авария, изисква подмяна, като в този случай изправната релса, зъбно колело и затягащ механизъм се прехвърлят към тялото на донора.

Чести причини за ремонт на този възел са:

хлабина на волана;
чукане по време на шофиране или завиване;
прекалено леко или стегнато управление.

Тези дефекти са свързани с износването на основните компоненти, които съставляват кормилната рейка, така че могат да бъдат приписани и на консумативи.

Къде е

За да разберете къде се намира кормилната рейка и как изглежда, поставете колата на асансьор или надлез, след това отворете капака и завъртете колелата във всяка посока, докато спрат. След това следва накъде водят кормилните щанги, тук се намира този механизъм, подобен на оребрена алуминиева тръба, към която приляга карданният вал от кормилния вал. Ако нямате опит в ремонта на автомобили и не знаете къде се намира този възел, тогава разгледайте снимките и видеоклиповете, където авторите показват местоположението на релсата в своите автомобили, както и най-удобните начини за достъп до нея: това ще ви спести от много грешки, включително брой, водещи до нараняване.

Вижте също: Амортисьор на кормилната рейка - предназначение и правила за монтаж

Независимо от модела и годината на производство, този механизъм винаги е разположен на задната стена на двигателното отделение, така че може да се види отстрани на обърнатото колело. За ремонт или подмяна е по-удобно да стигнете до него отгоре, като отворите капака или отдолу, като премахнете защитата на двигателя, а изборът на точка за достъп зависи от модела и конфигурацията на автомобила.