DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.12(43).1.99-105
Підвищення надійності кулько-гвинтового гідропідсилювача рульового управління із аксіальною структурою приводу
Про авторів
Апаракін Антон Русланович , кандидат технічних наук, старший викладач кафедри машинобудування, мехатроніки і робототехніки, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5847-7739, e-mail: anton.aparakin@gmail.com
Щербина Кирил Костянтинович , доцент, кандидат технічних наук, доцент кафедри машино- будування, мехатроніки і робототехніки, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1665-7686, e-mail: kir2912s@ukr.net.
Кириченко Андрій Миколайович , професор, доктор технічних наук, проректор з науково- педагогічної роботи, професор кафедри машинобудування, мехатроніки і робототехніки, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4335-9588, e-mail: kyrychenkoam@kntu.kr.ua.
Годорожа Віктор Анатолійович , здобувач вищої освіти на третьому (освітньо-науковому) рівні за спеціальністю «Прикладна механіка», Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0009-0002-0815-4031, e-mail: elektromagnetichydrogenerator@gmail.com
Анотація
У статті проаналізовано конструктивні недоліки класичних кулько-гвинтових гідропідсилювачів, зокрема виникнення перекидального моменту на рейці-поршні, який прискорює знос деталей, знижує надійність і ККД рульового механізму. Запропоновано вдосконалену конструкцію зі зміщенням вісей поршня та гвинта до початкової площини рейкової передачі. Це дозволяє очікувати зменшення сил тертя, зносу вузлів та підвищення ККД на 5,9%. Проведено аналітичне обґрунтування ефективності запропонованої конструкції.
Ключові слова
надійність, конструкція, рульове управління, гідропідсилювач, автотранспорт
Повний текст:
PDF
Посилання
1. Avrunin, H. A., Kyrychenko, I. H., & Samorodov, V. B. (2016). Hidravlichne obladnannia budivelnykh ta dorozhnikh mashyn [Hydraulic equipment of construction and road machines]. Kharkiv: KHNAHU. [in Ukrainian].
2. Bosch Mobility. (n.d.). Servotwin electro-hydraulic steering system. Retrieved May 28, 2025, from https://www.bosch-mobility.com/en/solutions/steering/servotwin/.
3. Nissan Global. (n.d.). Electro-Hydraulic Power Steering System. Retrieved May 28, 2025, from https://www.nissan-global.com/EN/INNOVATION/TECHNOLOGY/ARCHIVE/EHPSS/.
4. Tang, B., Jiang, H., & Gong, X. (2017). Optimal design of variable assist characteristics of electronically controlled hydraulic power steering system based on simulated annealing particle swarm optimization algorithm. International Journal of Vehicle Design, 73(1/2/3), 189–207. https://doi.org/10.1504/IJVD.2017.082596.
5. Barua, R. (2022). Conventional power steering system of vehicle and continuous improvement. Proceedings of the 5th International Conference on Mechanical, Industrial and Energy Engineering (p. 6). Khulna, Bangladesh: RUET.
6. Zhao, W. (2023). Electro hydraulic hybrid power steering system. Vehicle Steer-by-Wire System and Chassis Integration (pp. 165-225). Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-19-4250-1_4.
7. Vacca, A., & Franzoni, G. (2001). Power steering and hydraulic systems with priority function. Hydraulic Fluid Power: Fundamentals, Applications, and Circuit Design (pp. 519–538). Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119569145.ch22.
8. Avrunin, H. A., et al. (2023). Analiz dynamiky obiemnoho hidropryvoda rulovoho keruvannia samokhidnoho traktornoho shasi [Analysis of volumetric hydraulic drive dynamics of self-propelled tractor chassis steering]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu "KhPI". Seriia: Hidravlichni mashyny ta hidroahrehaty, (1), 35–42. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.20998/2411-3441.2023.1.06.
9. Aparakin, A. R., Yeromin, P. M., & Mazhara, V. A. (2024). Synthez skhem navantazhennia sylovykh elementiv kulko-hvyntovoho hidropidsyliuvacha z aksialnoiu strukturou pryvodu [Synthesis of load circuits for power elements of ball-screw power steering with axial structure]. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, (9)40(2), 23–31. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.23-31
10. Pidhayetskyy, M.M., Aparakin, A.R., Lysenko, O.V., Shcherbyna, K.K. (2023). Kulko-hvyntovyy hidropidsylyuvach [Hydraulic ball-screw power steering] (Patent of Ukraine №154818). State intellectual property department of Ukraine.
11. Aparakin, A. R. (2025). Sposib pidvyshchennia nadiinosti kulko-hvyntovoho hidropidsyliuvacha rulya [Method to improve reliability of ball-screw power steering system]. In XV International Scientific and Practical Conference “Complex Quality Assurance of Technological Processes and Systems” (Vol. 1, p. 219). Chernihiv: NU "Chernihivska Politekhnika". [in Ukrainian].
12. Shtanko, P. K., et al. (Eds.). (2021). Teoretychna mekhanika [Theoretical mechanics]. Zaporizhzhia: NU “Zaporizka politekhnika”. [in Ukrainian].
13. Kaliazin, Yu. V. (2021). Tekhnichna mekhanika: Navchalno-metodychnyi posibnyk do samostiinoi roboty [Technical mechanics: A study-methodical manual]. Poltava: PP “Astraya”. [in Ukrainian].
14. Kolishnichenko, E. V., Mandryka, A. S., & Panchenko, V. O. (2021). Hidravlika, hidro- ta pnevmopryvody: Konspekt lektsii [Hydraulics, hydro- and pneumatic drives: Lecture notes]. Sumy: SumDU. [in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Аврунін Г. А., Кириченко І. Г., Самородов В. Б. Гідравлічне обладнання будівельних та дорожніх машин : підруч. для студентів ВНЗ. Харків : ХНАДУ, 2016. 438с.
2. Bosch Servotwin electro-hydraulic steering system : веб сайт. URL: https://www.bosch- mobility.com/en/solutions/steering/servotwin/ (дата звернення 28.05.2025).
3. Nissan – Electro-Hydraulic Power Steering System : веб сайт. URL: https://www.nissan- global.com/EN/INNOVATION/TECHNOLOGY/ARCHIVE/EHPSS/ (дата звернення 28.05.2025).
4. Tang B., Jiang H., Gong X., Optimal design of variable assist characteristics of electronically controlled hydraulic power steering system based on simulated annealing particle swarm optimization algorithm. International Journal of Vehicle Design. 2017. Vol. 73 (1/2/3). P. 189-207. DOI: 10.1504/IJVD.2017.082596.
5. Barua R. Conventional power steering system of vehicle and continuous improvement. Proceedings of the 5-th International Conference on Mechanical, Industrial and Energy Engineering, 22-24 December 2022. Khulna, Bangladesh, RUET, 2022. P. 6.
6. Zhao W. Electro Hydraulic Hybrid Power Steering System. Vehicle Steer-by-Wire System and Chassis Integration. Springer, Singapore. 2023. P. 165-225. DOI: 10.1007/978-981-19-4250-1_4.
7. Vacca Andrea, Franzoni Germano. Power Steering and Hydraulic Systems with Priority Function. Hydraulic Fluid Power: Fundamentals, Applications, and Circuit Design. Wiley, 2001. p.519-538. DOI: 10.1002/9781119569145.ch22.
8. Аналіз динаміки об'ємного гідропривода рульового керування самохідного тракторного шасі / Г. А. Аврунін та ін. Вісник Національного технічного університету "ХПІ", Серія: "Гідравлічні машини та гідроагрегати". 2023. Вип.1. С. 35-42. DOI: 10.20998/2411-3441.2023.1.06.
9. Синтез схем навантаження силових елементів кулько-гвинтового гідропідсилювача з аксіальною структурою приводу / Апаракін А.Р., Єрьомін П.М., Мажара В.А. Збірник наукових праць «Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки». 2024. Вип. №9(40). Ч. 2. С.23-31. DOI: 10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.23-31.
10. Кулько-гвинтовий гідропідсилювач : пат. 154818 Україна : МПК B61D5/06. № u 2023 02700 ; заявл. 02.06.2023 ; опубл. 20.12.2023, Бюл. №51.
11. Апаракін А.Р. Спосіб підвищення надійності кулько-гвинтового гідропідсилювача руля. Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем: зб. матеріалів ХV міжнар. наук.-практ. конф., 22-23 тра. 2025 р. Чернігів: НУ "Чернігівська політехніка", 2025. Т. 1. С. 219.
12. Теоретична механіка: навч. посіб. / Штанько П. К. та ін. ; за ред. П. К. Штанька. Запоріжжя : НУ «Запорізька політехніка», 2021. 464 с.
13. Калязін, Ю. В. Технічна механіка : навч.-метод. посіб. до самост. роб. Полтава : ПП «Астрая», 2021. 204 с.
14. Колісніченко Е. В., Мандрика А. С., Панченко В. О. Гідравліка, гідро- та пневмоприводи : конспект лекцій для студ. спец. 131 "Прикладна механіка" та 133 "Галузеве машинобудування" всіх форм навчання. Суми : СумДУ, 2021. 176 с.
Copyright (c) 2025 А. Р. Апаракін, К. К. Щербина, А. М. Кириченко, В. А. Годорожа
Підвищення надійності кулько-гвинтового гідропідсилювача рульового управління із аксіальною структурою приводу
Про авторів
Апаракін Антон Русланович , кандидат технічних наук, старший викладач кафедри машинобудування, мехатроніки і робототехніки, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5847-7739, e-mail: anton.aparakin@gmail.com
Щербина Кирил Костянтинович , доцент, кандидат технічних наук, доцент кафедри машино- будування, мехатроніки і робототехніки, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1665-7686, e-mail: kir2912s@ukr.net.
Кириченко Андрій Миколайович , професор, доктор технічних наук, проректор з науково- педагогічної роботи, професор кафедри машинобудування, мехатроніки і робототехніки, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4335-9588, e-mail: kyrychenkoam@kntu.kr.ua.
Годорожа Віктор Анатолійович , здобувач вищої освіти на третьому (освітньо-науковому) рівні за спеціальністю «Прикладна механіка», Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0009-0002-0815-4031, e-mail: elektromagnetichydrogenerator@gmail.com
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
1. Avrunin, H. A., Kyrychenko, I. H., & Samorodov, V. B. (2016). Hidravlichne obladnannia budivelnykh ta dorozhnikh mashyn [Hydraulic equipment of construction and road machines]. Kharkiv: KHNAHU. [in Ukrainian].
2. Bosch Mobility. (n.d.). Servotwin electro-hydraulic steering system. Retrieved May 28, 2025, from https://www.bosch-mobility.com/en/solutions/steering/servotwin/.
3. Nissan Global. (n.d.). Electro-Hydraulic Power Steering System. Retrieved May 28, 2025, from https://www.nissan-global.com/EN/INNOVATION/TECHNOLOGY/ARCHIVE/EHPSS/.
4. Tang, B., Jiang, H., & Gong, X. (2017). Optimal design of variable assist characteristics of electronically controlled hydraulic power steering system based on simulated annealing particle swarm optimization algorithm. International Journal of Vehicle Design, 73(1/2/3), 189–207. https://doi.org/10.1504/IJVD.2017.082596.
5. Barua, R. (2022). Conventional power steering system of vehicle and continuous improvement. Proceedings of the 5th International Conference on Mechanical, Industrial and Energy Engineering (p. 6). Khulna, Bangladesh: RUET.
6. Zhao, W. (2023). Electro hydraulic hybrid power steering system. Vehicle Steer-by-Wire System and Chassis Integration (pp. 165-225). Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-19-4250-1_4.
7. Vacca, A., & Franzoni, G. (2001). Power steering and hydraulic systems with priority function. Hydraulic Fluid Power: Fundamentals, Applications, and Circuit Design (pp. 519–538). Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119569145.ch22.
8. Avrunin, H. A., et al. (2023). Analiz dynamiky obiemnoho hidropryvoda rulovoho keruvannia samokhidnoho traktornoho shasi [Analysis of volumetric hydraulic drive dynamics of self-propelled tractor chassis steering]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu "KhPI". Seriia: Hidravlichni mashyny ta hidroahrehaty, (1), 35–42. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.20998/2411-3441.2023.1.06.
9. Aparakin, A. R., Yeromin, P. M., & Mazhara, V. A. (2024). Synthez skhem navantazhennia sylovykh elementiv kulko-hvyntovoho hidropidsyliuvacha z aksialnoiu strukturou pryvodu [Synthesis of load circuits for power elements of ball-screw power steering with axial structure]. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, (9)40(2), 23–31. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.23-31
10. Pidhayetskyy, M.M., Aparakin, A.R., Lysenko, O.V., Shcherbyna, K.K. (2023). Kulko-hvyntovyy hidropidsylyuvach [Hydraulic ball-screw power steering] (Patent of Ukraine №154818). State intellectual property department of Ukraine.
11. Aparakin, A. R. (2025). Sposib pidvyshchennia nadiinosti kulko-hvyntovoho hidropidsyliuvacha rulya [Method to improve reliability of ball-screw power steering system]. In XV International Scientific and Practical Conference “Complex Quality Assurance of Technological Processes and Systems” (Vol. 1, p. 219). Chernihiv: NU "Chernihivska Politekhnika". [in Ukrainian].
12. Shtanko, P. K., et al. (Eds.). (2021). Teoretychna mekhanika [Theoretical mechanics]. Zaporizhzhia: NU “Zaporizka politekhnika”. [in Ukrainian].
13. Kaliazin, Yu. V. (2021). Tekhnichna mekhanika: Navchalno-metodychnyi posibnyk do samostiinoi roboty [Technical mechanics: A study-methodical manual]. Poltava: PP “Astraya”. [in Ukrainian].
14. Kolishnichenko, E. V., Mandryka, A. S., & Panchenko, V. O. (2021). Hidravlika, hidro- ta pnevmopryvody: Konspekt lektsii [Hydraulics, hydro- and pneumatic drives: Lecture notes]. Sumy: SumDU. [in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
1. Аврунін Г. А., Кириченко І. Г., Самородов В. Б. Гідравлічне обладнання будівельних та дорожніх машин : підруч. для студентів ВНЗ. Харків : ХНАДУ, 2016. 438с.
2. Bosch Servotwin electro-hydraulic steering system : веб сайт. URL: https://www.bosch- mobility.com/en/solutions/steering/servotwin/ (дата звернення 28.05.2025).
3. Nissan – Electro-Hydraulic Power Steering System : веб сайт. URL: https://www.nissan- global.com/EN/INNOVATION/TECHNOLOGY/ARCHIVE/EHPSS/ (дата звернення 28.05.2025).
4. Tang B., Jiang H., Gong X., Optimal design of variable assist characteristics of electronically controlled hydraulic power steering system based on simulated annealing particle swarm optimization algorithm. International Journal of Vehicle Design. 2017. Vol. 73 (1/2/3). P. 189-207. DOI: 10.1504/IJVD.2017.082596.
5. Barua R. Conventional power steering system of vehicle and continuous improvement. Proceedings of the 5-th International Conference on Mechanical, Industrial and Energy Engineering, 22-24 December 2022. Khulna, Bangladesh, RUET, 2022. P. 6.
6. Zhao W. Electro Hydraulic Hybrid Power Steering System. Vehicle Steer-by-Wire System and Chassis Integration. Springer, Singapore. 2023. P. 165-225. DOI: 10.1007/978-981-19-4250-1_4.
7. Vacca Andrea, Franzoni Germano. Power Steering and Hydraulic Systems with Priority Function. Hydraulic Fluid Power: Fundamentals, Applications, and Circuit Design. Wiley, 2001. p.519-538. DOI: 10.1002/9781119569145.ch22.
8. Аналіз динаміки об'ємного гідропривода рульового керування самохідного тракторного шасі / Г. А. Аврунін та ін. Вісник Національного технічного університету "ХПІ", Серія: "Гідравлічні машини та гідроагрегати". 2023. Вип.1. С. 35-42. DOI: 10.20998/2411-3441.2023.1.06.
9. Синтез схем навантаження силових елементів кулько-гвинтового гідропідсилювача з аксіальною структурою приводу / Апаракін А.Р., Єрьомін П.М., Мажара В.А. Збірник наукових праць «Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки». 2024. Вип. №9(40). Ч. 2. С.23-31. DOI: 10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.23-31.
10. Кулько-гвинтовий гідропідсилювач : пат. 154818 Україна : МПК B61D5/06. № u 2023 02700 ; заявл. 02.06.2023 ; опубл. 20.12.2023, Бюл. №51.
11. Апаракін А.Р. Спосіб підвищення надійності кулько-гвинтового гідропідсилювача руля. Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем: зб. матеріалів ХV міжнар. наук.-практ. конф., 22-23 тра. 2025 р. Чернігів: НУ "Чернігівська політехніка", 2025. Т. 1. С. 219.
12. Теоретична механіка: навч. посіб. / Штанько П. К. та ін. ; за ред. П. К. Штанька. Запоріжжя : НУ «Запорізька політехніка», 2021. 464 с.
13. Калязін, Ю. В. Технічна механіка : навч.-метод. посіб. до самост. роб. Полтава : ПП «Астрая», 2021. 204 с.
14. Колісніченко Е. В., Мандрика А. С., Панченко В. О. Гідравліка, гідро- та пневмоприводи : конспект лекцій для студ. спец. 131 "Прикладна механіка" та 133 "Галузеве машинобудування" всіх форм навчання. Суми : СумДУ, 2021. 176 с.
Copyright (c) 2025 А. Р. Апаракін, К. К. Щербина, А. М. Кириченко, В. А. Годорожа