Рис. 10.1. Схемы рулевого управления:
а — на тяжелом автогрейдере; б — на легком и среднем автогрейдерах; 1, 14— трубопроводы; 2, 15— червячные механизмы; 3, 13 — гидрораспределители; 4 — карданные валы; 5 — рулевое колесо; 6, 11 — рулевые сошки; 7, 8, 12 — рулевые тяги; 9, 10 — гидроцилиндр гидроусилителя; 1 — от гидронасоса; II— на слив

Рис. 10.2. Схема гидростатического рулевого управления: 1 — рулевое колесо; 2 — насос-дозатор; 3 — гидронасос; 4 — бак; 5 — фильтр; 6—поперечная рулевая тяга; 7, 8— гидроцилиндры; 9 — запорный клапан; Ю—гидрозолотник; 11—перепускной клапан; 12 — трубопровод

Рулевое управление, устанавливаемое на новых автогрейдерах (см. рис. 10.2), считается гидростатическим и основано на использовании гидроруля, подобного гидрорулю ряда других землеройно-транспортных машин. Оно состоит из рулевого колеса, насоса-дозатора, вал которого соединен с рулевым колесом, гидроцилиндров, управляющих поворотом колес, поперечной тяги 6, соединяющей шкворни обоих колес, и элементов гидросистемы, включающей насос, золотник, фильтр, предохранительные и запорные клапаны и трубопроводы. При нейтральном положении рулевого колеса рабочая жидкость, подаваемая насосом, проходит через насос- дозатор и сливается через фильтр 5 в бак, при этом оба гидроцилиндра заперты. При повороте рулевого колеса рабочая жидкость через насос-дозатор поступает в соответствующую повороту полость гидроцилиндра, причем другая полость гидроцилиндра в этот момент соединена со сливным трубопроводом.

Так как за каждый оборот вала насоса-дозатора подается дозированное и постоянное количество рабочей жидкости, это обеспечивает пропорциональность между числом оборотов рулевого колеса и выдвижением штоков гидроцилиндров, а значит, и углом поворота колес. При выходе насоса из строя или при неработающем двигателе насос-дозатор работает как ручной насос от рулевого колеса, но усилие на нем возрастает.

Рулевая колонка с рулевым колесом установлена в кабине автогрейдера наклонно перед передней панелью. Она более короткая, чем у автомобилей, но снабжена унифицированными с ними рулевым колесом и некоторыми деталями. Вал рулевого колеса вращается в подшипниках качения и имеет выводной конец со шпонкой для передачи вращения карданным валам привода рулевого червячного механизма, расположенным вне кабины.

Рулевой червячный механизм, используемый на автогрейдерах, предназначен для преобразования вращения рулевого колеса в повороты рулевой сошки, осуществляющей через рулевые тяги повороты колес. Для поворота колес требуются значительные усилия на преодоление сопротивления, возникающего между колесом и дорожным полотном, поэтому рулевой червячный механизм призван также обеспечить преобразование небольшого усилия, прикладываемого на рулевом колесе, в превосходящее его усилие на рулевой сошке. Однако и этого усилия может быть недостаточно для поворота рулем колес автогрейдера, особенно при поворотах на месте, либо машинисту необходимо прикладывать на рулевом колесе усилия, превышающие по величине допустимые по санитарным нормам. Отсюда вытекает неизбежность установки в рулевом управлении гидроусилителя, управление которым производится от золотникового гидрораспределителя, скомпонованного вместе с рулевым червячным механизмом.

Несмотря на одно и то же принципиальное решение рулевых червячных механизмов у легких, средних и у тяжелых автогрейдеров, они имеют определенные конструктивные отличия. Так, у легких и средних автогрейдеров рулевой червячный механизм выполнен в одном корпусе совместно с гидрораспределителем и гидроусилителем и имеет в качестве основного поворотного устройства червячно-кривошипный механизм, а у тяжелых автогрейдеров он выполнен отдельно от гидроусилителя в виде червячной пары (червяка и зубчатого сектора).

На рис. 10.3 показан рулевой червячно-кривошипный механизм в сборе с гидрораспределителем и гидроусилителем. Его червяк, получающий вращение через карданные валы от рулевого колеса, установлен в корпусе на подшипниках скольжения с таким расчетом, чтобы иметь возможность перемещаться и вдоль своей оси на небольшие заранее ограниченные расстояния в обе стороны от среднего положения (эти перемещения необходимы для перемещения золотника гидрораспределителя, расположенного на конце червяка).

Рис. 10.3. Рулевой червячный механизм с гидроусилителем:
а — нейтральное положение золотника; б, в — рабочие положения золотника; 1,3 — цилиндры; 2 — двойной поршень; 4 — карданный вал; 5 — червяк; 6 — ролик; 7 — ось; 8 — гидрораспределитель; 9 — золотник; 10 — корпус; 11 — палец; 12 — кривошип. 13 — вал; 14 — рулевая сошка; I — от гидронасоса; II — на слив.

Вращение червяка передается через пальцы кривошипу, закрепленному на валу рулевой сошки, и таким образом поворот кривошипа вызывает поворот вала и рулевой сошки. На противоположном от червяка плече кривошипа на оси закреплен ролик, который помещен в прорезе двойного поршня 2 гидроусилителя, перемещающегося в противоположно расположенных гидроцилиндрах, связанных трубопроводами с золотниковым механизмом гидроусилителя. Золотник, перемещаясь заодно с червяком, открывает или закрывает доступ рабочей жидкости, поступающей от гидронасоса гидросистемы автогрейдера, в полости гидроцилиндров гидроусилителя.

Без вращения рулевого колеса кривошип находится в среднем положении, а золотник гидрораспределителя занимает нейтральное положение (а), перекрывая доступ рабочей жидкости от гидронасоса в полости Б, В обоих гидроцилиндров гидроусилителя, но обеспечивая ее пропуск на слив. При повороте рулевого колеса в любую сторону еще до того, как начнет двигаться кривошип с рулевой сошкой, сопротивление колес повороту, воспринимаемое ими, приводит к реактивному осевому движению червяка, так как тому сохранена возможность осевого перемещения в опорных подшипниках.

Перемещение червяка вызовет осевое перемещение золотника гидрораспределителя (б, в), который откроет доступ рабочей жидкости от гидронасоса в полость соответствующего направления поворота гидроцилиндра гидроусилителя и соединит полость противоположного гидроцилиндра со сливной линией. Когда под давлением рабочей жидкости поршень начнет перемещаться, сдвинется кривошип, а вместе с ним через вал и рулевая сошка. Но при этом кривошип другим концом через пальцы воздействует на червяк, сдвигая его вдоль своей оси в противоположную сторону, тем самым выводя золотник в нейтральное положение и запирая полости гидроцилиндров гидроусилителя. Новый поворот руля вызывает новое перемещение червяка и золотника и новое движение поршня. Таким образом достигается слежение за поворотом колес и соответствие поворота рулевого колеса повороту колес. От перегрузок гидросистему механизма поворота защищает предохранительный клапан, обеспечивающий в ней предельное давление 8 МПа.

Рис. 10.4. Рулевой червячный механизм с гидрораспределителем: 1,6 — роликовые подшипники; 2 — червяк; 3 — зубчатый сектор; 4 — корпус; 5,9 — валы; 7 — гидрораспределитель; 8 — золотник; 10 — рулевая сошка

На рис. 10.4 показан другой рулевой червячный механизм, устанавливаемый на тяжелых автогрейдерах. Его основу составляет червячная пара, состоящая из червяка и зубчатого сектора, оси которых взаимно перпендикулярны. Здесь вал червяка установлен на роликовых подшипниках качения, имеющих возможность для осевого смещения одного кольца относительно другого, что способствует осевому перемещению самого червяка, а вместе с ним и золотника гидрораспределителя, расположенного на валу червяка ближе к рулевому колесу. Как и в предыдущем механизме, и здесь осевое перемещение червяка и золотника конструктивно ограничено в требуемых пределах, отвечающих возможности переключения каналов в гидрораспределителе. Основное же вращение червяка передается зубчатому сектору, а от него через вал — рулевой сошке. Легкость поворота червячного механизма здесь обеспечивается установкой валов на подшипниках качения (червячного вала — на роликовых, а вала рулевой сошки — на игольчатых подшипниках).

Схема работы золотникового распределительного устройства та же, что и при червячно-кривошипном механизме, показанном на рис. 10.3, золотник также может занимать нейтральное (а) и рабочие (б, в) положения. Но гидроусилителем в данном механизме служит обыкновенный гидроцилиндр, действующий на одно из колес (см. рис. 10.1, а).