Different Types of Steering Rack Structures and Characteristics

1 آلية توجيه ميكانيكية

نظام التوجيه المعزز الكهربائي آلية توجيه ميكانيكية هي بنية ميكانيكية بحتة، يتم تشغيلها فقط بواسطة القوة البشرية أثناء عملية المناورة للتوجيه، دون قوة خارجية. الأكثر استخدامًا هي آلية توجيه رف وترس, آلية توجيه كروي متداول, و آلية توجيه ذراع تدوير دودة . "فراغ"

أ. ما هي آلية توجيه رف وترس؟

الـ 

نظام التوجيه المعزز الكهربائي  يتكون بشكل أساسي من تروس، ورف، ومسمار ضبط، وغلاف توجيه، وكتلة توجيه الرف. يوجد زنبرك بين مسمار الضبط والرف، والذي يتم تدويره لإعطاء الرف قوة في اتجاه الترس، مما يجعل الاثنين يتصلان بإحكام، وكتلة توجيه الرف مرتبطة بحركة الرف. يوجد ترس التوجيه في الطرف السفلي لعمود التوجيه ويتشابك مع رف التوجيه في غلاف التوجيه. عندما يقوم السائق بتشغيل عجلة القيادة، يتم تدوير الترس بواسطة عمود التوجيه، ويؤدي تشابك الرف والترس إلى تحريك الرف في آلية التوجيه في الاتجاه الأفقي، بينما يتم توصيل نهاية رف آلية التوجيه بنهاية قضيب ربط التوجيه، وبالتالي نقل القوة إلى ذراع مفصل التوجيه وقيادة انحراف العجلة لتحقيق التوجيه.ترس توجيه رف وترس يتكون بشكل أساسي من تروس، ورف، ومسمار ضبط، وغلاف توجيه، وكتلة توجيه الرف. يوجد زنبرك بين مسمار الضبط والرف، والذي يتم تدويره لإعطاء الرف قوة في اتجاه الترس، مما يجعل الاثنين يتصلان بإحكام، وكتلة توجيه الرف مرتبطة بحركة الرف. يوجد ترس التوجيه في الطرف السفلي لعمود التوجيه ويتشابك مع رف التوجيه في غلاف التوجيه. عندما يقوم السائق بتشغيل عجلة القيادة، يتم تدوير الترس بواسطة عمود التوجيه، ويؤدي تشابك الرف والترس إلى تحريك الرف في آلية التوجيه في الاتجاه الأفقي، بينما يتم توصيل نهاية رف آلية التوجيه بنهاية قضيب ربط التوجيه، وبالتالي نقل القوة إلى ذراع مفصل التوجيه وقيادة انحراف العجلة لتحقيق التوجيه.ب. مزايا وعيوب تروس التوجيه بالرف والترس

المزايا:

•  يعمل توجيه إصبع الدبوس في ظروف احتكاك دوراني كامل، لذلك يتمتع بكفاءة نقل عالية وتوجيه خفيف، ومن السهل ترتيب وصيانة السيارة بأكملها وتحسين سلامة القيادة بسبب عمود التوجيه المقسم. كفاءة النقل العكسي منخفضة، وقوة تأثير الطريق على عجلة القيادة صغيرة، واستقرار جيد، وتصنيع بسيط، وصيانة سهلة.العيب:
•  كفاءة الفراغ مرتفعة جدًا، تصل إلى 60٪ - 70٪ عندما تكون طريق قيادة السيارة غير مستوية، يمكن إعادة نقل معظم الصدمات بين عجلة القيادة والطريق إلى عجلة القيادة، وتسمى هذه الظاهرة بالفراغ، وظاهرة الفراغ ستجعل من الصعب على السائق التحكم بدقة في اتجاه قيادة السيارة، وستسبب إصابة للسائق بسبب ظاهرة "اليد". تسمى هذه الظاهرة بالفراغ.خلاصة القول، السيارات الكبيرة لا تستخدم تقريبًا توجيه رف وترس ميكانيكي بحت، بل تستخدم مع جهاز التوجيه المعزز، وفي مجال السيارات الصغيرة يستخدم توجيه رف وترس أكثر، مثل السيارات المدنية، وسيارات الشاطئ، وما إلى ذلك.

فراغ

أ. ما هو ترس التوجيه الكروي المتداول؟

تتكون المكونات الرئيسية لترس التوجيه الكروي المتداول من الصامولة، والبرغي، وغلاف التوجيه والعديد من الكرات الفولاذية الصغيرة، وتشير الكرة المتداولة في توجيه الكرة المتداولة إلى هذه الكرات الفولاذية الصغيرة، وتوضع الكرات الفولاذية الصغيرة في الأنبوب المغلق بين الصامولة والبرغي، وتثبيت عمود التوجيه والبرغي معًا، وعندما يدور البرغي، يمكن للبرغي دفع الصامولة للتحرك لأعلى ولأسفل، ثم تدفع الصامولة ترس التوجيه عن طريق دفع الترس لتحقيق غرض التوجيه. عندما يدور البرغي، يمكن للبرغي دفع الصامولة للتحرك لأعلى ولأسفل، ثم يمكن للصامولة دفع الترس لقيادة الحركة الترددية لذراع الرافعة لتحقيق غرض التوجيه. في هذا الصدد، فإن توجيه الكرة المتداولة له مرحلتان من النقل، وبرغي التوجيه والصامولة التوجيه تشكلان المرحلة الأولى من النقل، وبرغي التوجيه متصل بعمود التوجيه؛ والرف والمروحة المسننة تشكلان المرحلة الأخرى من النقل، والرف مصقول على السطح السفلي للصامولة التوجيه، والمروحة المسننة مدمجة مع عمود مروحة الترس. لذلك، فإن صامولة التوجيه ليست فقط التابع للنقل من المرحلة الأولى ولكن أيضًا العضو النشط للنقل من المرحلة الثانية. نظرًا لأن برغي التوجيه وصامولة التوجيه تنزلق بالنسبة لبعضهما البعض، لتقليل الاحتكاك والتآكل بينهما، فإن خيوط الاثنين مصنوعة على شكل مسار، ويتم تجهيز منتصف المسار بالعديد من الكرات الفولاذية، وبالتالي تحويل الاحتكاك الانزلاقي إلى احتكاك دوراني. تم تجهيز صامولة التوجيه بقناتين للكرات الفولاذية مملوءتين بالكرات الفولاذية، وهما متصلتان بالمسار، وتشكلان قناتين مغلقتين مستقلتين للكرات الفولاذية للدوران والتدحرج. في عملية التوجيه هذه، تتدحرج الكرات الفولاذية الصغيرة دائمًا بشكل دوري في الأنبوب المغلق، لذلك يطلق على هذا النوع من تروس التوجيه اسم ترس التوجيه الكروي الدوري.

ب. مزايا وعيوب تروس التوجيه الكروي المتداول

المزايا:

•  يعمل توجيه إصبع الدبوس في ظروف احتكاك دوراني كامل، لذلك يتمتع بكفاءة نقل عالية وتوجيه خفيف، ومن السهل ترتيب وصيانة السيارة بأكملها وتحسين سلامة القيادة بسبب عمود التوجيه المقسم. كفاءة النقل العكسي منخفضة، وقوة تأثير الطريق على عجلة القيادة صغيرة، واستقرار جيد، وتصنيع بسيط، وصيانة سهلة.العيوب:
•  يشغل الحجم مساحة كبيرة، وتخطيط غير مريح.كما ذكر أعلاه، يستخدم ترس التوجيه الكروي المتداول في الغالب في المركبات التجارية المتوسطة والكبيرة، ومع التحديث والتحسين التدريجي لنظام التوجيه المعزز، يتناقص استخدامه في السيارات الصغيرة تدريجيًا.

3) ترس توجيه من نوع ذراع تدوير دودة وإصبع دبوس

أ. ما هو ترس التوجيه من نوع ذراع تدوير دودة وإصبع دبوس؟

يتكون ترس التوجيه من نوع ذراع تدوير دودة وإصبع دبوس بشكل أساسي من دودة توجيه، وذراع تدوير توجيه، وإصبع دبوس، وغطاء جانبي وغلاف ترس توجيه، وما إلى ذلك. يتم تثبيت غلاف ترس التوجيه على قوس ترس التوجيه في هيكل السيارة، ويتم تثبيت جزء النقل في الغلاف، حيث تكون دودة التوجيه هي الجزء النشط ولها خيوط مقطع شبه منحرف، والتي تدعم على محملين كرويين عند طرفي غلاف ترس التوجيه، وإصبع الدبوس المثبت في نهاية ذراع التدوير هو التابع. عند توجيه السيارة، يقوم السائق بتشغيل دودة التوجيه من خلال عجلة القيادة، مما يجعل إصبع الدبوس يتشابك معها لتدوير نفسه وإجراء حركة دائرية حول محور عمود ذراع التدوير في الأخدود الملولب للدودة بنصف قطر ذراع التدوير، وذلك لقيادة ذراع التدوير ثم قيادة تأرجح ذراع تدوير التوجيه لتحقيق غرض توجيه السيارة.

ب. مزايا وعيوب توجيه ذراع تدوير دودة وإصبع دبوس

المزايا:

•  يعمل توجيه إصبع الدبوس في ظروف احتكاك دوراني كامل، لذلك يتمتع بكفاءة نقل عالية وتوجيه خفيف، ومن السهل ترتيب وصيانة السيارة بأكملها وتحسين سلامة القيادة بسبب عمود التوجيه المقسم. كفاءة النقل العكسي منخفضة، وقوة تأثير الطريق على عجلة القيادة صغيرة، واستقرار جيد، وتصنيع بسيط، وصيانة سهلة.العيوب:
•  يشغل الحجم مساحة كبيرة، وتخطيط غير مريح.باختصار، يستخدم ترس التوجيه من نوع ذراع تدوير دودة وإصبع دبوس في الغالب في المركبات الكبيرة التي تتطلب قوة توجيه كبيرة.

2 آلية توجيه معززة (نظام توجيه معزز)

الـ 

آلية توجيه معززة هي في الواقع مزيج من آلية التوجيه الميكانيكية ووحدة التوجيه المعززة لتشكيلها. في الوقت الحاضر، الأكثر استخدامًا هي أنظمة التوجيه المعززة الهيدروليكية (ترس توجيه هيدروليكي ميكانيكي و آلية توجيه هيدروليكية كهربائية) وأنظمة التوجيه المعززة كهربائيًا.فراغ

أ. ما هو نظام التوجيه المعزز الهيدروليكي؟

المكونات الرئيسية لـ 

نظام التوجيه المعزز الهيدروليكي الميكانيكي هي المضخة الهيدروليكية، وأنبوب الزيت، وحزام القيادة V، وصمام التحكم في ضغط السائل، وخزان الزيت. المحرك هو مصدر الطاقة لنظام التوجيه المعزز الهيدروليكي، ويتم تشغيل مضخة زيت التوجيه بواسطة المحرك. يوفر صمام التحكم في التوجيه قوة التوجيه عن طريق التحكم في اتجاه تدفق الزيت وحجم ضغط الزيت، وبالتالي تقليل قوة السائق على عجلة القيادة وتحقيق تأثير المساعدة. فوق نظام التوجيه المعزز الهيدروليكي الميكانيكي، يوجد أيضًا نظام توجيه معزز هيدروليكي كهربائي، والذي يزيد هيكله من جهاز رد الفعل الهيدروليكي وصمام توزيع السائل، ونظام التحكم الإلكتروني الإضافي، والذي يشمل مستشعر سرعة، ووحدة تحكم إلكترونية لتوجيه الطاقة، وصمام لولبي، وما إلى ذلك. يستخدم نظام التوجيه المعزز الهيدروليكي المتحكم فيه إلكترونيًا وحدة تحكم إلكترونية لتنظيم الدور وتعديل الطاقة على عجلة القيادة وفقًا لسرعة السيارة، مع تغيير حجم القوة المساعدة للنظام الهيدروليكي عن طريق التحكم في درجة فتح صمام التحكم في التوجيه، وذلك لتحقيق سرعات مختلفة لضبط خصائص الطاقة لقوة التوجيه المساعدة المختلفة.ب. مزايا وعيوب نظام التوجيه المعزز الهيدروليكي

بالنسبة لنظام التوجيه المعزز الهيدروليكي الميكانيكي، على الرغم من أنه يتمتع بأداء قوة جيد واستقرار توجيه عند السرعات المنخفضة والمتوسطة، فإن تأثير القوة الثابت سيجعل عجلة القيادة حساسة للغاية ويجعل إحساس السائق بالطريق أسوأ عند القيادة بسرعة عالية، وبسبب أن المحرك سيقود دائمًا المضخة الهيدروليكية للدوران أثناء عملية قيادة السيارة، مما يتسبب في إهدار طاقة المحرك. بالنسبة لنظام التوجيه المعزز الهيدروليكي الكهربائي، سيكون حجم القوة مختلفًا عند القيادة بسرعات عالية ومنخفضة، وعند السرعات المنخفضة، تكون قوة النظام كبيرة، وسيكون السائق أخف وأكثر مرونة؛ عند السرعات العالية، تضعف القوة، مما يزيد من قوة مناورة السائق، مقارنة بالنظام الهيدروليكي سيكون لديه إحساس واضح بالطريق، وليس فقط لضمان مرونة مناورة التوجيه ولكن أيضًا لتحسين استقرار التوجيه عند السرعات العالية والشعور بالأمان. ومع ذلك، فإن النظام الهيدروليكي الكهربائي معقد ومكلف، ولم يتم بعد التغلب على عيوب نظام التوجيه المعزز الهيدروليكي، مثل انخفاض الكفاءة وارتفاع استهلاك الطاقة.

فراغ

يتكون 

نظام التوجيه المعزز الكهربائي بشكل أساسي من وحدة التحكم الإلكترونية (ECU)، وعزم الدوران، وما شابه. يمكن الحصول على البيانات المتوقعة لمعدل فشل المكونات الإلكترونية مثل أجهزة أشباه الموصلات المنفصلة، والمقترنات الضوئية، والمكونات الإلكترونية الدقيقة، والمرحلات، والموصلات الكهربائية، وفلاتر الطاقة، والبلورات، ومحولات الطاقة، ولوحات الدوائر المطبوعة، ووصلات اللحام في وحدة التحكم الهيدروليكية للمشغل من البيانات ذات الصلة لـ GJB299C، وتظهر البيانات المحددة المتوقعة في الجدول 1. يوضح الجدول 1 البيانات المتوقعةالجدول 1 معدل الفشل المقدر للمكونات الإلكترونية في وحدة التحكم الهيدروليكية للمشغل تحت الماء

4 الخلاصة

يوضح هذا البحث تطبيق طريقة التنبؤ بالموثوقية لوحدة التحكم الهيدروليكية للمشغل تحت الماء من خلال تطبيق طريقة تحليل إجهاد الموثوقية على نوع معين من وحدات التحكم الهيدروليكية للمشغل تحت الماء كمثال. بعد عدة اختبارات لهذا النوع من المركبات تحت الماء، لم تفشل وحدة التحكم الهيدروليكية للمشغل تحت الماء الخاصة بها مرة واحدة، مما يثبت أن طريقة التنبؤ بالموثوقية المقدمة فعالة وتضمن بقوة موثوقية وسلامة العمليات تحت الماء.