Verschillende soorten stuurinrichtingen en kenmerken

1 Mechanisch stuurhuis

Het mechanische stuurhuis is een puur mechanische structuur, die tijdens het stuurmanoeuvreproces alleen door menselijke kracht wordt aangedreven, zonder externe kracht. De meest gebruikte zijn tandheugelbesturing, wormwielbesturing, en wormwiel met vingerpen stuurhuis.

1) Tandheugelbesturing

a. Wat is een tandheugelbesturing?

Het tandheugelbesturing is de eenvoudigste structuur en het gemakkelijkst te produceren. De tandheugelbesturing bestaat voornamelijk uit tandwielen, een tandheugel, een stelschroef, een stuurhuis en een tandheugelgeleider. Er zit een veer tussen de stelschroef en de tandheugel, die wordt gedraaid om de tandheugel een kracht te geven in de richting van het tandwiel, waardoor de twee nauw op elkaar aansluiten, en de tandheugelgeleider gerelateerd is aan de beweging van de tandheugel. De stuurinrichting bevindt zich aan het uiteinde van de stuurkolom en grijpt in de tandheugel in het stuurhuis. Wanneer de bestuurder het stuurwiel bedient, wordt het tandwiel door de stuurkolom gedraaid, en het aangrijpen van de tandheugel en het tandwiel drijft de beweging van de tandheugel in het stuurhuis in horizontale richting aan, terwijl het uiteinde van de tandheugel van de stuurinrichting is verbonden met het uiteinde van de spoorstang, waardoor de kracht naar de fuseekogelarm wordt overgebracht en de wielafbuiging wordt aangedreven om te sturen.

b. Voordelen en nadelen van tandheugelbesturing

• Voordelen: compacte en eenvoudige structuur, lage productiekosten, de transmissie-efficiëntie kan 90% bereiken, en als er speling is tussen het tandwiel en de tandheugel door slijtage, kunnen de stelschroef en de veer die in het stuurhuis zijn geïnstalleerd, aan de achterkant van de tandheugel om druk uit te oefenen, de speling tussen de tanden elimineren, en omdat er geen stuurwip en rechte spoorstang zijn, kan de draaihoek van het stuurwiel worden vergroot.
• Nadeel: de spelingsefficiëntie is te hoog, tot 60%-70% wanneer de weg waarop de auto rijdt oneffen is, de meeste schokken tussen het stuurwiel en de weg kunnen worden teruggevoerd naar het stuurwiel, dit fenomeen wordt speling genoemd, het spelingfenomeen maakt het voor de bestuurder moeilijk om de rijrichting van de auto nauwkeurig te regelen, en zal de bestuurder verwonden door het "hand" fenomeen. Dit fenomeen wordt speling genoemd.

Samenvattend gebruiken grote auto's bijna geen pure mechanische tandheugelbesturing, meer met de stuurbekrachtigingsinrichting, kleine auto's gebruiken meer tandheugelbesturing, zoals civiele auto's, strandauto's, enz.

2) Wormwielbesturing

a. Wat is een wormwielbesturing?

De belangrijkste componenten van de wormwielbesturing bestaan uit de moer, schroef, stuurhuis en vele kleine stalen kogels, de recirculerende bal in de recirculerende balbesturing verwijst naar deze kleine stalen kogels, de kleine stalen kogels worden geplaatst in de gesloten leiding tussen de moer en de schroef, de stuurkolom en de schroef worden samen bevestigd, wanneer de schroef draait, kan de schroef de moer omhoog en omlaag bewegen, en dan drijft de moer de stuurinrichting aan door het tandwiel te duwen om het doel van sturen te bereiken. Wanneer de schroef wordt gedraaid, kan de schroef de moer omhoog en omlaag bewegen, en dan kan de moer het tandwiel duwen om de heen en weer gaande beweging van de wiparm aan te drijven om het doel van sturen te bereiken. In dit opzicht heeft de recirculerende balbesturing twee transmissiefasen, de stuurspindel en de stuurmoer vormen de eerste transmissiefase, en de stuurspindel is verbonden met de stuurkolom; de tandheugel en de tandwielventilator vormen de andere transmissiefase, en de tandheugel is machinaal bewerkt op het onderste vlak van de stuurmoer, en de tandwielventilator is geïntegreerd met de tandwielventilatoras. Daarom is de stuurmoer niet alleen de volger van de eerste-traps transmissie, maar ook het actieve lid van de tweede-traps transmissie. Aangezien de stuurspindel en de stuurmoer relatief ten opzichte van elkaar glijden, worden de schroefdraad van de twee gemaakt tot een loopvlak om de wrijving en slijtage tussen hen te verminderen, en het midden van het loopvlak is voorzien van vele stalen kogels, waardoor de schuifwrijving wordt omgezet in rolwrijving. De stuurmoer is voorzien van twee stalen kogelkanalen gevuld met stalen kogels, die zijn verbonden met het loopvlak, waardoor twee onafhankelijke gesloten kanalen worden gevormd voor de stalen kogels om te circuleren en te rollen. Bij dit stuurproces rollen de kleine stalen kogels altijd cyclisch in de gesloten leiding, dus dit type stuurinrichting wordt cyclische balstuurinrichting genoemd.

b. Voordelen en nadelen van wormwielbesturing

• Voordelen: Vergeleken met tandheugelbesturing, vertrouwt de recirculerende balbesturing meer op rolwrijving, dus de transmissie-efficiëntie is hoger, het auto-return effect is beter, de bediening is lichter en comfortabeler, en de slijtage van alle mechanische onderdelen is kleiner, dus de levensduur is relatief lang.
• Nadelen: Vanwege de relatief complexe structuur is het niet gemakkelijk om de stuurbekrachtigingsinrichting te installeren, en vanwege de tweefasige transmissie is deze niet sterk bij gebruik van de recirculerende balbesturing. Het productieproces is relatief ingewikkeld. De omgekeerde transmissie-efficiëntie is hoog, en de wegimpact wordt gemakkelijk teruggevoerd naar het stuurwiel, wat resulteert in een "slag" situatie, en het stuurwiel schudden en oscillatie fenomeen treedt gemakkelijk op.

Zoals hierboven vermeld, wordt de recirculerende balstuurinrichting meestal gebruikt in middelgrote en grote bedrijfsvoertuigen, en met de geleidelijke update en verbetering van het stuurbekrachtigingssysteem neemt het gebruik ervan in kleine auto's geleidelijk af.

3) Wormwiel met vingerpen type stuurinrichting

a. Wat is een wormwiel met vingerpen type stuurinrichting?

De wormwiel met vingerpen type stuurinrichting bestaat voornamelijk uit een stuurworm, stuurwip, vingerpen, zijdeksel en stuurhuis, enz. Het stuurhuis is bevestigd aan de stuurhuisbeugel van het autokader, en de transmissie sub is geïnstalleerd in het huis, waarin de stuurworm het actieve deel is en trapeziumvormige schroefdraad heeft, die aan beide uiteinden van het stuurhuis op twee kogellagers is ondersteund, en de vingerpen die aan het uiteinde van de wiparm is geïnstalleerd, is de volger. Wanneer de auto wordt gestuurd, drijft de bestuurder de stuurworm aan via het stuurwiel, waardoor de vingerpen ermee aangrijpt om zichzelf te laten draaien en een cirkelvormige beweging te maken rond de as van de wiparmas in de schroefdraadgroef van de worm met de wip als straal, om zo de wip aan te drijven en vervolgens de zwaai van de stuurwiparm aan te drijven om het doel van het sturen van de auto te bereiken.

b. Voordelen en nadelen van wormwiel met vingerpen besturing

• Voordelen: De vingerpenbesturing werkt onder de omstandigheden van volledige rolwrijving, dus het heeft een hoge transmissie-efficiëntie en lichte bediening, en het is gemakkelijk om de hele auto te rangschikken en te onderhouden en de veiligheid van het rijden te verbeteren vanwege de gesegmenteerde stuurkolom. De omgekeerde transmissie-efficiëntie is laag, de wegimpactkracht op het stuurwiel is klein, goede stabiliteit, eenvoudige productie, gemakkelijk onderhoud
• Nadelen: het volume is groot, onhandige lay-out.

Samenvattend wordt de wormwiel met vingerpen type stuurinrichting meestal gebruikt voor grote voertuigen die een grote stuurkracht vereisen.

2 Stuurbekrachtigingssysteem (stuurbekrachtigingssysteem)

Een stuurbekrachtigingssysteem is eigenlijk een combinatie van mechanische stuurinrichting en stuurbekrachtigingsunit. Op dit moment zijn de meest gebruikte hydraulische stuurbekrachtigingssystemen (mechanische hydraulische stuurbekrachtiging en elektrische hydraulische stuurbekrachtiging) en elektrische stuurbekrachtigingssystemen.

1) Hydraulisch stuurbekrachtigingssysteem

a. Wat is het hydraulische stuurbekrachtigingssysteem?

De belangrijkste componenten van het mechanische hydraulische stuurbekrachtigingssysteem zijn de hydraulische pomp, olieleiding, V-aandrijfriem, drukfluïdumregelklep en olietank. De motor is de krachtbron van het hydraulische stuurbekrachtigingssysteem, en de stuuroliepomp wordt aangedreven door de motor. De stuurregelklep levert stuurbekrachtiging door de richting van de oliedebiet en de grootte van de oliedruk te regelen, waardoor de kracht van de bestuurder op het stuurwiel wordt verminderd en het bekrachtigingseffect wordt bereikt. Bovenop het mechanische hydraulische stuurbekrachtigingssysteem is er ook een elektro-hydraulisch stuurbekrachtigingssysteem, waarvan de structuur het hydraulische reactieapparaat en de vloeistofstroomverdeelklep verhoogt, en het extra elektronische controlesysteem, dat een snelheidsensor, stuurbekrachtigings-ECU, solenoïdeklep, enz. bevat. Een elektronisch geregeld hydraulisch stuurbekrachtigingssysteem gebruikt een elektronische regeleenheid om de rol te regelen en de kracht op het stuurwiel aan te passen aan de voertuigsnelheid, terwijl de grootte van de hulpkracht van het hydraulische bekrachtigingssysteem wordt gewijzigd door de openingsgraad van de stuurregelklep te regelen, om zo verschillende snelheden te bereiken om de bekrachtigingskenmerken van verschillende hulpstuurkracht aan te passen.

b. Voordelen en nadelen van het hydraulische stuurbekrachtigingssysteem

Voor het mechanische hydraulische stuurbekrachtigingssysteem, hoewel het goede prestaties en rijstabiliteit heeft bij lage en middelhoge snelheden, zal het vaste bekrachtigingsgevoel het stuurwiel te gevoelig maken en de wegervaring van de bestuurder verslechteren bij hoge snelheden, en omdat de motor de oliepomp altijd zal aandrijven tijdens het rijden van het voertuig, wat verspilling van motorvermogen veroorzaakt. Voor het elektro-hydraulische stuurbekrachtigingssysteem zal de grootte van de bekrachtiging anders zijn bij rijden op hoge en lage snelheden, en bij lage snelheden is het systeemvermogen groot, en de bestuurder zal lichter en flexibeler zijn; bij hoge snelheden wordt de bekrachtiging verzwakt, zodat de manoeuvreerkracht van de bestuurder toeneemt, vergeleken met het hydraulische stuurbekrachtigingssysteem zal er een duidelijk gevoel van de weg zijn, niet alleen om de flexibiliteit van het stuurmanoeuvre te garanderen, maar ook om de stabiliteit van het sturen bij hoge snelheden en een gevoel van veiligheid te verbeteren. Het elektro-hydraulische systeem is echter ingewikkeld en duur, en de nadelen van het hydraulische stuurbekrachtigingssysteem, zoals lage efficiëntie en hoog energieverbruik, zijn nog niet overwonnen.

2) Wat is het elektrische stuurbekrachtigingssysteem?

Het elektrische stuurbekrachtigingssysteem bestaat voornamelijk uit de elektronische regeleenheid (ECU), koppel en hetzelfde. De verwachte gegevens over de uitvalfrequentie van elektronische componenten zoals halfgeleider discrete componenten, optocouplers, micro-elektronische componenten, relais, elektrische connectoren, power filters, kristallen, power converters, printplaten en soldeerverbindingen in de hydraulische manipulator controller kunnen worden verkregen uit de relevante gegevens van GJB299C, en de specifieke verwachte gegevens worden getoond in Tabel 1. Tabel 1 toont de verwachte gegevens

Aangezien de levensduur van elektronische producten een exponentiële verdeling volgt, R(t) = e-λt , is het mogelijk om de taakbetrouwbaarheid van het taakprofiel van de onderwater hydraulische manipulator binnen 15 minuten te berekenen als

4 Conclusie

Dit artikel illustreert de toepassing van de betrouwbaarheidsvoorspellingsmethode van de onderwater hydraulische manipulator controller door de betrouwbaarheidsspanningsanalyse methode toe te passen op een bepaald type onderwater hydraulische manipulator controller als voorbeeld. Na verschillende tests van dit type onderwatervoertuig heeft de onderwater hydraulische manipulator controller nog geen storing gehad, wat bewijst dat de geïntroduceerde betrouwbaarheidsvoorspellingsmethode effectief is en de betrouwbaarheid en veiligheid van onderwateroperaties sterk garandeert.