Caseta de directie cu melc globoidal si rola si caseta de directie cu surub

Misisterul Educatiri Cercetarii si Inovarii

C.T. Alexandru Roman

Certificarea competentelor profesionale nivel 2

Mecanic Auto

Caseta de directie cu melc globoidal si rola si caseta

de directie cu surub

NOTA DE FUNDAMENTARE

,,Caseta de directie'' reprezinta o componenta de baza al tuturor autovehiculelor.Prin intermediul acesteia conducatorilor auto li se ofera posibilitatea de a schimba mai usor directia de mers,avind in componenta melcul globoidal si rola.Constructia de masini din ultimii ani s-a dezvoltat continuu,fabricandu-se casete de directie asistate hidraulic,care sunt mai fiabile, fata de cele utilizate in trecut.

CAP.I INTRODUCERE

Rolul si elementele componente ale sistemului de directie

Sisetmul de directie asigura autovehiculului posibilitatea de a se deplasa in directia comandata de conducator,respective de a executa virajele dorite si de a mentine mersul rectiliniu,atunci cand virajele nu sunt necesare.

Compunerea generala a sistemului de directie

Elementele componente ale sistemului de directie,precum si denumirea elementelor componente folosite in cazul unei punti rigide (roti cu suspensie dependenta)sunt reprezentate in fig 3.1.Prin rotirea volanului intr-un sens sau altul se obtine o miscare de oscilatie a levierului de directie,care va imprima barei de conexiune o miscare axiala,al carei sens depinde de sensul de rotatie al volanului.Bara de conexiune legata de levierul fuzetei va roti fuzeta in jurul pivotului.Legatura dintre fuzete prin levierele de directie si bare de directire va produce si rotirea celeilalte fuzete.

Mecanismul de actionare a directiei

Conditiile impuse sistemului de directie sunt satisfacute in mare masura de constructia mecanismului de actionare, care trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

- sa fie reversibil pentru a permite revenirea rotilor de directie in pozitia corespunsatoare mersului in linie dreapta dupa incetarea efortului apicat volanului;

- sa aibe un randament ridicat in scopul usurarii conducerii. Este indicat sa aibe un randament mai mare de la volan la levierul de directie si un randament mai redus de la levier la volan, pentru ca socurile provocate rotilor de neregularitatiile caii sa fie absorbite in mare masura in mechanism sis a se transmita cat mai atenuat la volan;

- sa asigure caracterul si valorile necesare ale raportului de transmitere;

- sa aiba un numar minim de puncte de reglare, cu posibilitatea obligatorie de reglare a jocului dintre elemental conducator si condus al mecanismului.

In present, cele mai raspandite sunt mecanismele de actionare cu melc globoidal si rola si cu pion si cremaliera.

CAP II

CONSTRUCTIA SI FUNCTIONAREA DIFERITELOR TIPURI DE CASETE DE DIRECTIE

Rol, coditii clasificare

CASETA DE DIRECTIE CU MELC GLOBOL SI ROLA

CU SURUB SI SECTOR DINTAT

CU SURUB SI BILE RECIRCULANTE

Caseta de directie este formata dentr-un angrenaj avand un raport de transmisie mic(1 : 15 sau 1 : 25),prin care,la rotirea volanului cu un unghi mare si o forta mica,se transmite levierul de comanda un unghi mic si o forta mare.

Acest angrenaj este inchis intr-o carcasa metalica care servesete si drept baie de ulei pentru ungere angrenajului.De aici si numele de caseta de directie.

Din punc de vedere constructive,casetele de directie sunt:cu melc globoidal si rola dubla sau tripla;cu melc cilindric si sector dintat elicoidal;cu melc globoidal so sector dintat;cu surub,piulitasi manivela;cu surub piulita si sector dintat(cu bile recirculante);si cu pinion si cremaliera.

In vederea reducerii cat mai mult a fortei necesare rotirii volanului,mecanismul casetei este astfel conceput,incat fortele de frecare sa fie cat mai mici posibile.In acest scop se folodedc la caseta 2-5 rulmenti.Uneori,pentru evitarea griparii melcului,acestea este aramit.

Carecreristicile unei casete sunt:usurinta de alunecare a pieselor una fata de cealalta,raportul de demultiplicare,robustetea,reversibilitatea.

Reversibilitatea este transmiterea la volan,pe cale inverse,a miscarii de al roti atunci cand una din roti trece peste o denivelare,la mersul in curba,un cauciuc explodeaza,rotile au un mers oscilant.

In cazul unei casete perfec reversibila,exista pericolul ca soferul sa scape volanul din mana,la permiterea unui soc puternic din partea rotilor.Conducerea automobilului cu o astfel de directie devile foarte obositoare,deoarece conducatorul auto trebuie sa tina permanent strans volanul.Invers,in cazul unei casete ireversibile,conducatorul auto nu simte socurile(volanul nu se roteste)insa prezinta dezavantajul ca,dupa trecerea uei curbe nu revine in pozitia initiala.

Din aceste motive s-a adoptat o solutie de mijloc:caseta de directie cu reversibilitate redusa,la care volanul revine singur al pozitia de mers in linie dreapta.Directia reversibila perminte conducatorului auto sa sesizeze o pana de cauciuc,volanul avand tendinta de a se roti in partea unde exista cauciucul desumflat.

Caseta de directie cu melc globoidal si rola tripla se compune din elementele

prezente:melc globoidal,fixat la partea inferioara a axului volanului,se sprijina in caseta pe doi rulmenti radiali-axiali iar rola tripla este montata pe furca axului levierului de comanda.Rola tripla este montata pe furca a axului levierului de comanda si se sprijina pe bolt,prin intermediul rulmentilor cu ace.Aceasta solutie constructiva se folosete la autocamioanele:SR-113,114,115 si 116.

Miscarea se transmite de la melcul globoidal la rola tripla apoi la axul de comanda si mai departe la levierul de comanda,bara de directie longitudinala,fuzeta din stanga,parghia fuzetei din stanga,bara de directie transversala,parghia fuzetei din dreapta si fuzeta cu roata.

Caseta de directie cu melc cilindric si sector dintat elicoidal este formata din elementele prezente:melcul cilindric fixat pe axul volanului,angreneaza cu sectorul dintat elicoidal.

Sprijinirea melcului in caseta se face cu ajutorul rulmentilor radiali-axiali.Sectorul dintat este solidar cu axul de comanda,sprijinit in caseta prin rulmentii radiali cu ace.Transmiterea miscarii se face de la melc la levierul de comanda prin intermediul axului de comanda cu sector dintat elicoidal.

Caseta de directie cu melc globoidal si sector dintat este formata din:melcul globoidal fixat pe caneluri axiale de profiluri triunghiulare ep axul volanului care angreneaza cu sectorul dintatat.Si in acest caz sectorul dintatat este solidat cu axul levierului de comanda.Melcul globoidal se sprijina in caseta prin intermediul a doi rulmenti radiali-axiali.La acest,miscarea se trnsmite de al melcul globoidal la sectorul dintatat si prin axul de comanada al levierul de comanda.

Caseta de directe cu surub,piulita si manivela  este compusa din:manivela,care are o furca cu doua brate in care se fixeaza umerii ai piulitei.De la surub,miscarea de transmite la levierul de comanda prin piulita ,manivela si axul de la levierul de comanda.

Portiune filetata

Cremaliera

Sector dintat

Axul levierului de directie

Tubul de ghidaj

Surub

Piulita

Piulita

Pentru a schimba directia automobilului conducatorul va actiona asupra volanului. De la volan, miscarea se transmite, prin intermediul axului volanului, la melcul, care angreneaza cu sectorul dinstantat. Pe axunl sectorului dinstantat se afla levierul de directie, care este in legatura cu bara longitudinala de directie.

Prin rotirea sectorului distantat, deci si a levierului de directie, bara longitudinala va avea o miscare axiala intr-un sens sau altul, in functie de sensul de rotatie a sectorului dintat.

Axul volanului este format dintr-o bucata sau din doua bucati, legate intre ele printr-o articulatie cardanica elastica de cauciuc. Solutia din 2 bucati se foloseste atunci cand caseta de directie nu se afla in directia axului volanului.

Din motive de securitate, incepe sa se raspandeasca la autoturisme solutia cu coloana volanului deformabila, sub actiunea unui soc puternic. In general, s-a raspandit solutia coloanei telescopice, compusa din 2 tuburi care devin telescopice la o anumita forta axiala.

In functie de destinatia lor, elementele componente ale sistemului de directie se impart in 2 grupe :

- mecanismul de actionare sau comanda a directiei, care serveste la transmiterea miscarii de la volan la levierul de directie;

- trasmisia directiei, cu ajutorul careia miscarea este transmisa de la levierul de directie la fuzetele rotilor.

Dupa tipul mecanismului de actionare, sistemul de directie se clasifica in functie de raportul de transmitere, care poate fi constant sau variabil;

tipul angrenajului, intalnindu-se in mecanismul cu melc, cu surub, cu manivela si cu roti dintate;

tipul comenzii, care poate fi: mecanica, mecanica cu srvomecanism si hidraulica.

Caseta de directie cu melc globoidal si rola

Caseta de directie are rolul de a actiona mecanismul de directie,demultiplicand cu un raport de transmitere constant sau variabil miscarea efectuata de volan,in scopul micsorarii efortului conducatorului automobilului.Mecanismele casetei sunt mecanisme reversibile,pentru a permite revenirea la traectoria liniara a automobilului virat,fara interventia conducatorului,sub actiunea momentelor stabilizatoare ale unghiulor pivotului.

Tipurule de caseta cele mai frecvent intalnite sunt :

Caseta de directie cu mecanism melcat

Elementul conducator al acestor mecanisme este un melc(cilindric sau globoidal) antrenat de volan,iar elementul condus o roata melcata(sau un sector melcat).rola sau manivela cu bolt.

Constructia unei casete de directie cu melc globoidal si rola se compune din :melcul globoidal care este montat prin presare la capatul arborelui al volanului si sprijinit in carterul casetei prin doi rulmenti cu role conice.Articulatia elastica face legatura intre doua segmente ale mecanismului de actionare a casetei.Etansarea arborelui volanului la intrare in caseta este asigurata de manseta de etansare.

Caseta de directie cu melc globoidal si rola

Rola dubla este montata pe boltul intre bratele furcii,prin intermediul a doi rulmenti radiali-axiali cu bile.Furca este realizata dintr-o bucata cu axul levierului de directe,fixat prin strangere pe o portiune conica de piulita.Axul levierului este montat in carterul casetei prin intermediul unui lagar cu alunecare si a unui rulment cu role cilindricemontat pe capac.La intrarea axului in carter este asigurata de simering si garnitura de pasla.Garniturile de reglare de sub capac servesc la reglarea jocului axial al melcului.

In capacul lateral se gasete bulonul (protejat de piulita),care se sprijina pe proeminenta axului levierului.Reglarea jocului din angrenajul melc-rola(montate cu excentricitare)se face prin bulonul de reglare,care deplaseaza axial impreuna cu axul.Stiftul serveste la fixarea piulitei dupa reglare.Lubrifiantul se intoarce inapoi prin orificiu

Sectorul dintat este inlocuit cu o rola simpla, dubla sau tripla, iar frecarea cu alunecare prin frecarea cu rostogolire, ceea ce conduce la o crestere destul de importanta a randamentului.

Melcul globoidal este montat la capatul arborelui volanului si se sprijina in caseta pri intermediul a doi rulmenti. Rola este montata pe bolt intre bratele furcii, prin intermediul a doi rulmenti cu role - ace.

Furca este executata dintr-o bucata cu axul levierului de directie, fixat cu piulita. Axul levierului de directie este montat in caseta prin intermediul bucsei si al rulmentilor cu role - ace. Garmitura de etansare impiedica intrarea impuritatilor la rulmenti.

In mecanisme de actionare a directiei cu melc - sector si melc - rola, angrenarea fara joc este posibila numai in pozitia medie a sectorului sau a rolei; la rotirea sectorului sau a rolei intr-o parte sau alta, fata de linia de mijloc, jocul de mareste. Uzura maxima a melcului are loc in partea mijlocie a sa. Pentru marirea portiunii de angrenare fara joc la unele mecanisme de actionare de tipul melc - rola melcul se monteaza pe arboreal volanului cu o anumita excentricitate, in functie de unghiul de rotatie al volanului.

Mecanismul de actionare cu surub oscilant si piulita

Acest tip de mecanism are, deasemenea, un raport de transmitere variabil, care se micsoreaza la deplasarea piulitei fata de pozitia mijlocie. La rotatia volanului spre dreapta sau spre stanga, raportul de transmitere nu variaza uniform.

La partea inferoara a axului volanului se gaseste o portiune filetata pe care se afla puilita. Manivela este montata pe axul levierului de directie care, prin intermediul unor bucse, se sprijina pe caseta de directie.

La partea superioara a axului se gaseste montat volanul. Axul volanului este montat intr-o camase de protectie, prin intermediul unui rulment cu bile. Rulmentul se fixeaza in interiorul camasii de protectie prin intermediul a 2 inele de cauciuc, realizandu-se astfel un reazem oscilant al arborelui volanului. In timpul rotirii volanului si deci a arborelui pe care este montat, piulita se va deplasa in locul surubului, iar manivela se va roti cu un anumit unghi impreuna cu axul levierului de directie. La relatie, manivela descrie un cerc cu centrul pe axul levierului de directie. Deasemenea, piulita, care este legata de manivela va trebui si ea sa descrie pe langa miscarea axiala o miscare pe acelasi cerc ca si manivela.

Mecanismul de actionare cu surub, piulita si sector dintat.

Arboreal volanului este prevazut la partea interioara cu o portiune filetata, care se sprijina in caseta de directie prin intermediul a 2 rurlmenti cu role conice. Piulita si partea filetata a axului volanului sunt prevazute cu un filet special cu profil semicircular. Prin suprapunerea canalelor piulitei si surubului se formeaza un canal helicoidal, care, impreuna cu tubul de ghidaj se umple cu bile, asigurandu-se astfel circulatia neintrrupta a acestuia. Piulita are taiat la exterior o cremaliera care angreneaza cu sectorul dintat, executat dintr-o bucata cu axul levierului de directie.

Jocul axial al volanului se regleaza cu ajutorul piulitei, iar jocul dintre piulita si sector prin intermediul surubului.

Jocul dintre surub si piulita nu se regleaza.

Mecanismele de actionare a directiei cu surub

La mecanismele de acutionare cu surub,miscarea se transmite de la volan la levierul de directie prin intermediul unui surub pe care se gaseste o piulita ce transforma miscarea de rotatie a acestuia in miscare rectiliie.De la piulita,miscarea este transmisa levierului de directie prin intermediul unei manivele sau a altui organ intermediar.Mecanismele de actionare cu surub se folosesc la autocamioanele grele,unde se cere un raport de transmisie mare la un gabarit redus.Aceste mecanisme prezinta insa dezavantajul unui randament scazut din cauza frecarilor mari ce au loc intre surub si piulita.De asemenaea,surubul si piulita se uzeaza repede si nu permit reglarea jocurilor aparute din aceasta cauza.

Mecanismele de actionare a directiei cu surub pot fi realizate in variantele :

Surub-piulita-manivela ; surub oscilant-piulita ; surub piulita-oscilant ;surub-piulita-sector dintat.

Raportul de transmisie al mecanismului cu surub pote fi constant sau variabil,in functie de constructie,iar piulita poate fi fixata sau se pote roti si ea.

Mecanismul de actionare cu surub-piulita si manivela

Mecanismul de actonare cu surub-piulita-manivela,are raportul de transmitere variabil,iar piulita nu se rotese.La partea inferioara a arborelui volanului se gasete montat surubul,pe care se afla piulita.Manivela este montata pe axul levierului de directie.La rotatia volanului,piulita de deplaseaza in lungul surubului,iar manivela impreuna cu levierul de directie se rotesc cu un anumit unghi.La ecest tip de mecanism,se regleaza numai jocul axial al arborelui volanului.

Surubul are,de obicei,filet trapezoidal cu mai multe inceputuri si cu unghiul de inclinare la spriei de 8-11.

Mecanismul de actionare cu surub oscilant si piulita

Pe arborele volanului,la partea inferioara,se gasete o portiune filetata pe care se afla piulita,manivela este prevazuta cu o furca cu doua brate in ale caror orificii intra umerii piulitei.Manivela ete montata pe axul levierului de directie,caer se sprijina pe caseta de directie,prin intermediul unor bucse.La partea superioara a arobrelui se gasete montat volanul.Arborele vloanului este montat intr-o camasa de protecrie,prin intermediul unui rulment cu bile.Rulmentul se fixeaza in interiorul camasii de protectie,prin intermediul a doua inele de cauciuc,realizandu-se astfel un reazem oscilant al arborelui volanului.In timpul rotirii volanului piulita se deplaseaza in lungul surubului,iar manivela se va roti cu un anumit ubghi impreuna cu axul levierului de directie.La rotatie,manivela descrie un cerc de raza cu centrul pe axul levierului de directie.De asemenea,piulita,care este legata de manivela va trebui si ea sa descrie,pe langa miscarea axiala,o miscare pe acelasi arc ca si manivela.Acesta este posibil tocmai datorita reazemului oscilant pe care se afla montat arborele volantului care,in timpul functionarii,deviaza dispozitia mijlocie unclinandu-se cu unghiul

La acest tip de mecanism lipsete posibilitatea reglarii jocului axial al arborelui volantului.Mecanismul de actionare cu surub oscilant si piulita se intrebuinteaza la automobilele de tonaj mare si la unele trolebuze.Mecanismul are un raport de transmitere variabul,care se mareste la deplasarea piulitei fata de pozitia mijlocie.In cazul volanului spre dreapta sau spre stanga,raportul de transmitere nu variaza uniform.

Mecanismul de actionare cu surub si piulita oscilanta

In timpul rotirii volanul,piulita se deplaseaza in lngul surubului.La rotatie,manivela descrie un cerc de raza r,cu centrul pe axul levierului de directie.De asemenea,piulita care este legata de manivela va trebui sa descrie,pe langa miscarea axiala,un cerc de acelasi raza.Acesta este posibil prin oscilarea piulitei pe surub.

Raportul de transmitere are acelasi variatie ca la solutia cu surub oscilant si piulita si se determina cu relatia in care p este pasul surubului.

Solutia se aplica pe autoturismele de mic titraj,datorita gabaritului foaret redus.Permite reglarea jocului axial al surubului,dar jocul dintre surub si piulita nu se pote regla,astfel ca la un anumit grad de uzura aceste piese trebuie sa fie inlocuite.

Datorita frecarilor mari,randamentul este scazut si datorita valorilor reduse ale randamentului indirect,socurile de la roti se transmit la volan atenuate aproape complet .Tendinta de marire a randamentului a dus la realizarea mecanismelor la care frecarea cu alunecarea dintre surub si piulita a fost inlocuita cu frecarea cu rostogolire dintre acestea si bile.Circulatia neintrerupta a bilelor intre surub si piulita este asigurata cu ajutorul a doua tuburi de ghidaj montate la capetele piulitei.

Bibliografie