Рулевое управление является одной из важнейших систем, влияющих на безотказность дорожного движения. Повышение показателей надежности рулевого управления является важной задачей. В предполагаемом исследовании рассмотрены наиболее характерные неисправности рулевого управления и их взаимосвязь с качеством дорожного покрытия.
Ключевые слова: рулевое управление, техническая эксплуатация автомобилей, безотказность
Рулевое управление является одной из важнейших систем любого автомобиля, обеспечивающих безопасность дорожного движения. Первые конструкции рулевого привода были простыми и достаточно надежными, они включали в себя резиновые либо кожаные ремни, металлические рулевые тяги и рулевой штурвал. Такая конструкция позволяла передавать усилия водителя на управляемую ось напрямую, без задержек и с абсолютно четкой обратной связью.
С развитием автопромышленности конструкция рулевого привода стала усложняться. В неё начали внедрять усилители — сначала гидравлические, затем электрические и электрогидравлические, появилась возможность изменения передаточного усилия, а также дополнительного подруливания колес ведомых осей. В настоящее время производители активно работают над конструкцией рулевого управления, полностью исключающей механическую связь между рулевым колесом и управляющей рейкой (steer-by-wire или рулевое управление по проводам) [2]. Это позволило бы открыть широкие возможности для автономного управления автомобилем.
В предполагаемом исследовании рассмотрено рулевое управление конкретной марки автомобиля зарубежного производства. Данный легковой автомобиль оснащен достаточно простой системой рулевого управления, с рулевым механизмом типа «шестерня-рейка».
Рулевая колонка исследуемого автомобиля — травмобезопасная. Она оборудована энергопоглощающим устройством, повышающим пассивную безопасность автомобиля, и противоугонным устройством в замке зажигания, блокирующим от поворота вал рулевого колеса. На рулевой колонке также размещены органы управления светом фар, указателями поворота, звуковым сигналом, омывателем и очистителем стекол.
В зависимости от года выпуска, конструкция усилителя рулевого управления данной марки автомобиля различна (гидравлический либо электрический).
Давление рабочей жидкости в гидроусилителе создается насосом лопастного типа, который установлен на двигателе и приводится во вращение поликлиновым ремнем. При отказе усилителя рулевого управления возможность управления автомобилем сохраняется, но усилие на рулевом колесе возрастает.
Электроусилитель отслеживает все управляющие воздействия на рулевое управление и увеличивает крутящий момент, передаваемый через рулевое колесо по определенному, специально подобранному для данной модели автомобиля, алгоритму, в зависимости от скорости его движения.
Электроусилитель активно поддерживает возврат управляемых колес в среднее положение (активная самоустановка колес). Благодаря этому водитель лучше чувствует среднее положение рулевого колеса, облегчается вождение автомобиля по прямой при воздействии на него различных внешних сил.
Благодаря простоте конструкции, рулевое управление автомобилей рассматриваемой марки является очень надежным узлом, однако неисправности все же имеют место. В ходе предлагаемого исследования были собраны статистические материалы на одном из предприятий автосервиса в г. Волгограде. Перечень наиболее характерных неисправностей и их причин приведен в таблице 1.
Таблица 1
Неисправности рулевого управления иих причины
|
Неисправность |
Причины неисправности |
|
|
Увеличенный ход (люфт) рулевого колеса и стуки в рулевом управлении |
Ослабление затяжки гаек крепления шаровых пальцев рулевых тяг |
|
|
Ослабление крепления рулевого механизма |
||
|
Увеличенный зазор в шаровых шарнирах рулевых тяг |
||
|
Износ шарнира рулевого вала |
||
|
Затрудненное вращение рулевого колеса |
Повреждение верхней опоры амортизационной стойки |
|
|
Повреждение шаровых шарниров рулевых тяг |
||
|
Неисправность усилителя рулевого управления |
||
|
Вибрация на рулевом колесе |
Наличие воздушных пробок в гидравлической системе |
|
|
Механическое повреждение элементов рулевого привода |
||
|
Неудовлетворительное состояние шин |
||
|
Посторонний шум при работе усилителя |
Низкий уровень жидкости в системе |
|
|
Пониженное давление в системе |
||
|
Сброс жидкости через предохранительный клапан |
||
|
Обратное усилие на рулевом колесе |
Слабое натяжение приводного насоса ремня |
|
|
Износ приводного ремня |
||
|
Повышенный люфт рулевой рейки, закусывание рулевого механизма при вращении |
Износ втулок и шаровых соединений механизма |
|
|
Механическое повреждение элементов |
||
Согласно собранным статистическим материалам, неисправности рулевого управления проявляются, преимущественно, после пробега в 80 тыс.км. При этом часть из них возникает в результате эксплуатации автомобиля в сложных дорожных условиях. В проводимом исследовании выполнялся опрос владельцев автомобилей данной марки, с использованием ресурсов сети Интернет, в котором был предложено оценить качество дорог в городе проживания, а также период проявления первых эксплуатационных неисправностей рулевого управления. На рис.1 представлены результаты опроса по оценке качества дорожного покрытия. Для удобства, при проведении опроса использовалось понятие технического обслуживания (ТО-1, ТО-2, ТО-3 и т. д.). При этом интервал между плановыми техническими обслуживаниями для рассматриваемых автомобилей составляет 15 тыс. км. Кроме того, в опросе не учитывался производственный брак элементов рулевого управления, а также отзывные компании.
Рис. 1. Качество автомобильных дорог в городах РФ (субъективные оценки в баллах) [3]
Рис. 2. Сроки проявления первых эксплуатационных неисправностей рулевого управления [3]
Сопоставление данных, представленных на рис. 1 и рис. 2, показывает, что степень проявления неисправностей рулевого управления исследованных автомобилей значительным образом зависит от качества дорожного покрытия в регионе, где эксплуатируется автомобиль. Вследствие субъективности оценки качества дорог на данном этапе исследования нельзя утверждать определенно о характере зависимости. Вместе с тем, можно отметить, что раннее проявление неисправностей характерно для регионов с резко континентальным климатом. Перепады температур, особенно в зимний период времени, способствуют повышенному износу резино-металлических элементов рулевого управления.
Полученные результаты являются основой для дальнейшего, более детального исследования, в рамках которого предполагается конкретная оценка степени влияния отдельных эксплуатационных факторов на показатели безотказности элементов рулевого управления. В частности, город Волгоград обладает рядом особенностей, которые могут повлиять на показатели безотказности: резко-континентальный климат, большая протяженность города, низкое качество дорожного покрытия и другие.
Литература:
- Общие неисправности исследуемого автомобиля — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://autoreview.ru/articles/vtorye-ruki/octavia-a5/
- Конструкция рулевого управления — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://systemsauto.ru/
- Опросы online — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.strawpoll.me/
- Особенности конструкции разных автомобилей — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://sinref.ru/.
- Ремонт автомобилей своими руками — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://avtobab.ru/.
- Варианты устройства конструкции рулевых приводов — [Электронный ресурс]. –– Режим доступа: http://autoustroistvo.ru/
- Du, X. X. Development of a Genetic-Algorithm-Based Nonlinear Model Predictive Control Scheme on Velocity and Steering of Autonomous Vehicles / Du, X.X.; Htet, K. K. K.; Tan, K.K. //IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS. — Vol. 63. — Issue 11. — p. 6970–6977.
