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.
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.
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.
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.