Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

1 1 1
1 Volzhsky Polytechnic Institute (branch) of Volgograd State Technical University

Автобусы «Волжанин-4298» эксплуатируются в муниципальном унитарном предприятии ВАК-1732 на городских пассажирских перевозках. В процессе эксплуатации автобусов отмечаются сходы автобусов с линии из-за неисправности рулевого управления.

На автобусе «Волжанин» установлен рулевой механизм марки ZF8033 типа «винт – шариковая гайка – рейка – сектор». Рулевой привод с гидроусилителем, устройство которого представлено на рис. 1.

cher1.tif

Рис. 1. Схема сил в рулевом механизме типа винт – гайка и рейка – сектор: Р – окружная сила; Q – осевая сила; R – радиальная сила; t – шаг винта; δ – угол наклона зубчатого сектора

За период c 2008 года по 31 декабря 2012 года 13 автобусов модели «Волжанин – 4298» и ее модификаций сошли с линии 118 раз с неисправностью рулевого механизма, диаграмма неисправностей указана на рис. 2.

Основные неисправности рулевого управления: люфт продольной рулевой тяги; люфт поперечной рулевой тяги; люфт карданного вала руля; люфт пальца рулевой тяги; крепление насоса гидроусилителя; течь масла с рулевого механизма; течь масла с насоса гидроусилителя; тугое рулевое управление и биение руля.

cher2.tif

Рис. 2. Количество сходов с неисправностью рулевого управления по годам для автобуса модели «Волжанин-4298» и её модификаций

В связи с определением причин неисправностей проводится прочностной расчет сошки и шарового пальца.

cher3.tif

Рис. 3. Расчетная схема для расчета сошки рулевого механизма: с – вынос шарового пальца; ас – расстояние от оси шарового пальца до оси рулевого вала; lx – расстояние от оси шарового пальца до опасного сечения А-А; dc – диаметр шарового пальца

Произведен расчет сошки рулевого управления, вала сошки на кручение. Сошка рассчитывается по наиболее опасному сечению А-А на сложное напряжение (изгиб и кручение), которое располагается у основания сошки.

Материал шарового пальца – сталь 24Х.

 

Результаты расчета сошки

Параметры

Обозначение

Единица измерения

Величина

-

Напряжение кручения

τк

МПа

236,198

[τк]≤350

Напряжение изгиба в опасном сечении рулевой сошки А-А

σи

МПа

126,830

[σи]≤300

Напряжение кручения в сечении А-А

τК

МПа

115,024

[τК]≤350

Напряжение изгиба в шаровом пальце сошки

σи

МПа

292,886

[σи]≤300

Напряжение сжатия в шаровом пальце сошки

σсм

МПа

7,221

[σсж]≤25…35

Напряжение среза в шаровом пальце сошки сечение В-В

σср

МПа

1,805

[σср]≤25…35

 

Проведенный расчет показал, что прочностные свойства сошки рулевого механизма обеспечиваются. В шаровом пальце напряжение сжатия и среза меньше рекомендуемых значений.

Сходы с неисправностями рулевого управления зависят от множества факторов. Расчет исключил производственный фактор. Однако из-за отсутствия грязезащитного чехла на шаровых пальцах и неудовлетворительного состояния дорог возможен дополнительный износ и выбивание шаровых пальцев.

Предлагается: при производстве автобусов устанавливать чехлы на шаровые соединения; учитывать дополнительные нагрузки на рулевое управление при эксплуатации автобуса по пригородным маршрутам увеличить диаметр шарового пальца до 40 мм.