Усилители рулевого управления реферат

Обновлено: 02.07.2024

Содержание

2.Введение
3. Обзор схем и конструкций рулевых управлений легковых автомобилей
4. Описание работы, регулировок и технических характеристик проектируемого узла
5. Кинематический расчет рулевого управления
6. Силовой расчет рулевого управления
7. Гидравлический расчет рулевого управления
8. Прочностной расчет рулевого управления
Заключения
Список используемой литературы

Прикрепленные файлы: 1 файл

rulevoe_mazda_6.docx

Белорусский национальный технический университет

Кафедра: “Большегрузные автомобили”

к курсовому проекту

по дисциплине “Автомобили”

Выполнил: Забавнюк Е.А.

студент гр. 301419

Руководитель: Альгин В.Б.

2.Введение

3. Обзор схем и конструкций рулевых управлений легковых автомобилей

4. Описание работы, регулировок и технических характеристик проектируемого узла

5. Кинематический расчет рулевого управления

6. Силовой расчет рулевого управления

7. Гидравлический расчет рулевого управления

8. Прочностной расчет рулевого управления

Список используемой литературы

Рулевое управление – это совокупность устройств, обеспечивающих поворот управляемых колес автомобиля при воздействии водителя на рулевое колесо. Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Для облегчения поворота колес в рулевой механизм или привод может встраиваться усилитель. Рулевой механизм предназначен для передачи усилия от водителя к рулевому приводу и для увеличения крутящего момента, приложенного к рулевому колесу. Рулевым механизмом называют механизм, который позволяет осуществить поворот колес с необходимым передаточным числом. Он состоит из рулевого колеса, колеса и редуктора. Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам автомобиля и для обеспечения необходимого соотношения между углами их поворота. Рулевой привод – система тяг и рычагов, которые в совокупности с рулевым механизмом осуществляют поворот автомобиля.

В данной курсовой работе содержится обзор современных конструкций систем рулевого управления, а также проведен расчет рулевого управления легкового автомобиля Мазда 6.

Конструкция рулевого управления должна обеспечивать:

легкость управления, оцениваемую усилием на рулевом колесе. Для грузовых автомобилей: 250 Н — для рулевого управления без усилителя, 120 Н — для рулевого управления с усилителем;
качение управляемых колес с минимальным боковым уводом и скольжением при повороте автомобиля;
стабилизацию повернутых боковых колес, обеспечивающую их возвращение в положение, соответствующее прямолинейному движению, при отпущенном рулевом колесе;
предотвращение передачи ударов на рулевое колесо при наезде управляемых колес на препятствие;
минимальные зазоры в соединениях. Оцениваются углом свободного поворота рулевого колеса автомобиля, стоящего на сухой, твердой и ровной поверхности в положении соответствующему прямолинейному движению. По ГОСТ 21398 — 75 этот зазор не должен превышать 15° при наличии усилителя и 5° — без усилителя рулевого управления;
отсутствие автоколебаний управляемых колес при работе автомобиля в любых условиях и на любых режимах движения.

Рисунок 2.1- Конструктивная схема рулевого управления

3. Обзор и анализ конструкций рулевых управлений легковых автомобилей

Рулевой механизм может представлять собой червячную (червяк-ролик или червяк-сектор) или винтовую(винт-гайка-рейка или винт-гайка-кривошип) конструкцию.

3.1 Рулевой механизм в виде пары глобоидальный червяк- двухгребневой ролик

Рулевой механизм, расположенный в чугунном картере 16 (рис. 3.1), выполнен в виде пары глобоидальный червяк - двухгребневой ролик. Ролик 11 установлен на оси 12 головки вала рулевой сошки на двухрядном радиально-упорном шарикоподшипнике. Червяк 15, закрепленный на нижнем конце составного рулевого вала, установлен в картере 16 рулевого механизма на двух конических роликоподшипниках. Подшипники регулируют нижней пробкой 17, ввернутой в картер на резьбе. Пробку фиксируют стопорной гайкой. Вал червяка уплотняют в картере сальником 14.

Рисунок 3.1-- Рулевой механизм в виде пары глобоидальный червяк — двухгребневой ролик

Вал 28 рулевой сошки 18 лежит в приливе картера на бронзовых втулках и уплотнен сальником 29. Зацепление ролика с червяком регулируют винтом 30, ввернутым в верхнюю крышку 31 картера и входящим головкой с регулировочной шайбой в паз вала рулевой сошки. Винт закреплен контргайкой.

Картер 16 рулевого механизма крепят на кронштейне основания кузова. Между картером и кронштейном на один крепящий болт поставлены регулировочные шайбы 10. Картер в стенке кронштейна уплотнен резиновым уплотнителем 26.

Рулевой вал 3,4 установлен во втулке в резиновой обойме 33, закрепленной в кронштейне 32, который прикреплен к щитку кузова. На верхнем конце рулевого вала установлено рулевое колесо / с двумя спицами. В центре колеса расположена кнопка 2 включения звукового сигнала. Нижний конец рулевого вала соединен с валом 13 червяка на шлицах при помощи стяжного зажима 27. Такая конструкция составного рулевого вала с энергопоглощающим промежуточным зажимом устраняет передачу удара от картера на рулевой вал в случае аварии автомобиля. Энергия удара поглощается вследствие трения при скольжении вала червяка в зажиме 27, затягиваемом с определенным усилием при сборке.

На наружном конце вала 28 укреплена на елочных шлицах гайкой с шайбой рулевая сошка 18, соединяемая шарнирно с левым концом поперечной рулевой тяги 19. Правый конец этой тяги соединен с маятниковым рычагом 21, закрепленным на пальце 25, который установлен на двух конусных резиновых втулках 24. Втулки зажаты шплинтуемой гайкой с шайбой в кронштейне, закрепленном с правой стороны на кронштейне трубчатых кожухов передней подвески. Рулевая сошка 18 и маятниковый рычаг 21 боковыми тягами 22 шарнирно соединены с рычагами 23, закрепленными в поворотных кулаках передних колес. Соединения рулевых тяг выполнены на шаровых сочленениях.

В каждом сочленении хвостовик шарового пальца 9 коническим концом закреплен шплинтуемой гайкой в головке рычага. Шаровой палец 9 установлен в головке 8 тяги на двух пластмассовых вкладышах 4, поджимаемых подпятником 5 с пружиной 7. Пружина упирается в заглушку 6, укрепленную в головке стопорным кольцом. Шаровое сочленение закрыто резиновым чехлом 3 с опорной шайбой. Заглушка уплотняется в головке 8 резиновым кольцом. Сочленение заполняется при сборке смазкой и в дополнительной смазке не нуждается.

Наконечники шаровых сочленений соединяются с поперечной тягой 19 На резьбе. Это дает возможность изменять длину тяги и регулировать схождение колес. В установленном положении наконечники закрепляют в тяге контргайкой.

Наибольший поворот управляемых колес ограничивается упором сошки и маятникового рычага в ограничительные болты 20, ввернутые в кронштейны на верхнем трубчатом кожухе подвески.

3.2 Рулевой механизм с цилиндрическим червяком и боковым сектором

Рисунок 3.2.1-- Рулевой механизм с цилиндрическим червяком и боковым сектором

На конец трубчатого вала 12 напрессован червяк 4. Опорами вала в картере 7 служат конические роликовые подшипники 3 и 8, установленные с предварительным натягом, который регулируют прокладками 9. Зубья червячного сектора 5 нарезаны на боковой поверхности, выполненной как одно целое с валом рулевой сошки. Вал поворачивается в картере на двух игольчатых подшипниках 13 и 14. На конце вала имеется конусная поверхность, на которой нарезаны мелкие шлицы для крепления сошки.
Зацепление червяка с сектором выполнено так, что зазор в зацеплении увеличивается при повороте червяка в обе стороны от среднего положения. Минимальный зазор в среднем положении определяется толщиной упорной шайбы 15, которая предохраняет вал от осевого перемещения.

3.3 Рулевой механизм реечного типа (винт-гайка-рейка)

Но с середины 70-х годов, с распространением на легковых автомобилях переднего привода, стали в основном ставить тип рулевого механизма — "шестерня—рейка" или попросту реечный, будучи легче и технологичнее других механизмов, идеально подходит для переднеприводной компоновки и подвески McPherson, обеспечивая большую легкость и точность рулевого управления.

Рисунок 1.6 Реечный рулевой механизм с тягами

Рассмотрим несколько вариантов систем с реечными механизма в зависимости от способа усиления воздействия водителя. Заметим что на сегодня для грузовых автомобилей актуальна система с "винт- шариковая гайка- рейка- сектор", и является приоритетной для грузовых машин, пикапов и больших внедорожников, однако появляются тенденции ставить даже на них реечные механизмы, примером может служить реечный рулевой механизм Freightliner Cascadia.

Рисунок 1.7 Реечный рулевой механизм Freightliner Cascadia

1 — рулевая рейка; 2 — поршень; 3 — сальники;
4 — шарниры рулевых тяг; 5 — распределитель с золотником;
6 — шестерня; 7 — торсион; 8 — роторный гидронасос

Рисунок 1.8 Реечный рулевой механизм с гидроусилителем.

Если рулевые тяги, как здесь, располагаются по бокам рейки, то поршень размещается посередине корпуса. А если тяги крепятся к центральной части рейки, как это сделано на Самарах и Москвиче-2141, то поршень выносят вбок.

Работу рулевого управления также характеризует общее передаточное отношение системы, а также интенсивность усиления воздействия водителя на рулевое колесо и здесь вариантов много.

Несколько лет назад, появились серийные гидроусилители с электронной регулировкой работы распределителя в зависимости от скорости.

В американской системе Magnasteer производства фирмы Delphi Saginaw, которой снабжены некоторые автомобили концерна General Motors (Chevrolet Corvette, многие модели Cadillac), с помощью электромагнитного устройства изменяется жесткость торсиона следящего устройства.

Рисунок 1.9 Разъем соединяет блок управления с электромагнитным устройством изменения жесткости торсиона

1 — гидронасос с бачком;
2 — блок управления;
3 — электронный спидометр;

4 — реечный рулевой механизм с гидроусилителем;
5 — распределитель с электромагнитным устройством изменения жесткости торсиона

Рисунок 1.10 Система Magnasteer

А в немецких гидроусилителях ZF Servotronic, которые стоят на машинах Audi A6 и A8, BMW 5-й и 7-й серий и всех моделях Jaguar, на помощь золотнику приходит электрогидравлический модулятор давления — с ростом скорости по сигналу от управляющего блока он ограничивает давление в рабочем контуре, и помощь гидроусилителя сходит на нет.

1 - электронный спидометр;
2 - блок управления;
3 - электорогидравлический модулятор;
4 - реечный рулевой механизм;

5 -гидронасос;
6 - бачок;

7 - карданный шарнир

Рисунок 1.10 Гидроусилители ZF Servotroniс

Реечный рулевой механизм с гидроусилителем и переменным усилием на руле ZF Servotronic. С ростом скорости электрогидравлический модулятор снижает помощь усилителя до нуля.

Существует еще один вариант решения — приводить насос гидроусилителя не от коленчатого вала двигателя, а от электромотора. Тогда, с помощью электроники изменяя частоту вращения электропривода, можно варьировать производительность насоса как угодно. Такая схема применяется в гидроусилителях автомобилей Mercedes-Benz А-класса. Однако на прямой вообще отключать насос, чтобы экономить топливо (на привод гидронасоса уходит несколько лошадиных сил), неосуществимо — при резком отклонении баранки давление не успеет возрасти так быстро, и руль может "закусить".
Впрочем, выход уже найден. Это электроусилители, в которых не осталось никакой гидравлики! На торсионе следящего устройства стоит датчик, и в зависимости от его сигнала электроника подает ток нужной полярности и силы на обмотки электромотора, связанного с рулевым механизмом через червячную передачу. А по сигналам от датчика скорости можно изменять характеристику усилителя в соответствии с любой заложенной в память блока зависимостью.

Вариант для автомобилей малого класса — усилитель встроен в рулевую колонку

Вариант для автомобилей среднего класса

Вариант для автомобилей большого класса и микроавтобусов — электропривод усилителя интегрирован с рулевой рейкой

1 рулевая колонка; 2 электроусилитель с червячной передачей и электронным блоком управления;3 промежуточный вал; 4 реечный рулевой механизм; 5 следящее устройство с торсионом; 6 блок управления; 7 электропривод с механизмом винт—шариковая гайка—рейка

4.Описание работы, регулировок и технических характеристик проектируемого узла

4.1 Особенности конструкции

Рисунок 5.1.1-Реечный рулевой механизм

В рулевом механизме показанном на рисунке 2.1 , вал-шестерня 1 и рейка 6 размешены в картере 7 открытые торцы которого защищены чехлам 5. Пружина плунжера 9 и регулировочная пробка 8 обеспечивает беззазорное зацепление рейки и шестерни и гашение колебаний при ударах со стороны дороги. К концам рейки с помощью шаровых шарниров 4 присоединены боковые тяги 3 регулируемой длинны. Шарниры 2 соединяют тяги 3 с поворотными рычагами колес. Обычно вал-шестерню устанавливают в паре радиально упорных подшипников 10 (рисунок 2.1 а), или в радиальном подшипнике 12 с увеличенной глубиной канавок для повышения несущей способности в осевом направлении и игольчатом подшипнике 11(рисунок 2.1б). Прямой и обратный КПД соответственно 0.65 и 0.59.

Статья раскрывает сущность усилителей рулевого управления, принцип работы, преимущества и недостатки его применения, проводится анализ и сравнение усилителей рулевого управления, работающим по разным принципам. Кроме того, описывается проблема, связанная с правильным выбором автомобиля, который будет оснащен тем или иным усилителем рулевого управления.

Ключевые слова: усилитель рулевого управления.

В настоящее время современный мир тяжело представить без транспортного средства, в частности механического, оно, как и различные транспортные средства выполняет различные функции, в основном он предназначается для перевозки по дорогам людей, грузов или оборудования, установленного на нем [1]. К механическим транспортным средствам относятся: автомобили, автобусы, троллейбусы, мотоциклы, квадроциклы, мопеды и иные транспортные средства, на управление которыми в соответствии с законодательством Российской Федерации о безопасности дорожного движения предоставляется специальное право, а также трактора, самоходные дорожно-строительные и иные самоходные машины [2].

Любое механическое транспортное средство должно обладать эксплуатационными свойствами, это такие свойства, которые характеризуют выполнение ими транспортных работ, а также приспособленность к выполнению этих работ: перевозка пассажиров, грузов и специального оборудования. К эксплуатационным свойствам относятся: тягово-скоростные, тормозные, топливная экономичность, управляемость, поворачиваемость, маневренность, устойчивость, проходимость, плавность хода, экологичность, безопасность движения [3].

Большинство автомобилей комплектуются гидроусилителем рулевого управления, но в последнее время большинство машин оснащают электроусилителем рулевого управления.

Гидроусилитель руля (рис.1) изначально был предназначен для грузовых автомобилей, а также многих всевозможных видов различной техники сельскохозяйственного назначения. В то время данное устройство было предназначено вовсе не для улучшения комфорта. Это связано с тем, что руль многих грузовых автомобилей практически невозможно повернуть без усилителя. Сейчас же он упрощает поворот колес и легковых автомобилей, уменьшая передаточное, число механизма и диаметр рулевого колеса [5].

Рис. 1. Гидроусилитель руля

Гидравлический усилитель руля представляет собой элемент рулевого управления, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса образуется за счет гидравлического давления. Сохранение управляемости автомобилем и смягчение ударов, передающихся на руль в результате наезда управляемых колес на неровности дороги, — еще она важная функция гидроусилителя.

Одним из его главных элементов является насос гидроусилителя, благодаря которому осуществляется циркуляция масла в системе и поддерживается нужное давление.

Гидронасос может быть следующих видов: лопастной, шестеренчатый(рис.2)

$C:\Users\Никита\Desktop\0K3BWsuoy3U.jpg$

Рис. 2. Шестеренчатый и лопастной насос

Принцип работы лопастного насоса (рис.3). Привод насоса гидроусилителя осуществляется от коленчатого вала посредством приводного ремня. Шкив насоса закреплен на наружном конце вала, который установлен на игольчатом подшипнике. Ротор посажен на шлицах на валу. В пазы ротора вставлены лопасти. Корпус гидронасоса представляет собой статор с крышкой и распределительным диском. В процессе вращения ротора лопасти захватывают рабочую жидкость. Затем под давлением подают эту жидкость через отверстия распределительного диска и канал в крышке насоса в клапан управления потоком, а далее в нагнетательный трубопровод.

$C:\Users\Никита\Desktop\nasos-gur-768x323 (2).jpg$

Рис. 3. Схема и принцип работы лопастного насоса гидроусилителя

Шестеренчатый насос (рис.4) работает в двух режимах: как мотор и как помпа. Конструктивно это простое устройство, состоящее из корпуса и встроенных внутри двух шестеренок. Ведущая шестерня приводится в движение приводом, а вторая начинает оборачиваться уже за счет зацепления. Когда обе шестерни начинают движение, они захватывают масло и перекачивают его.

Плюсы эксплуатации такого насоса очевидны: за счет простейшей конструкции он недорогой, компактный, легкий, отличается высокой надежностью и хорошей ремонтопригодностью. Но есть у агрегата и минусы: у него низкий КПД, что ограничивает круг использования, не рекомендуется эксплуатация в системах с высоким давлением. Ввиду конструктивный особенностей время от времени возникает пульсация рабочей жидкости, что чревато перепадами давления [6].

$C:\Users\Никита\Desktop\Skhema-raboty-SHN.jpg$

Рис. 4. Схема и принцип работы шестеренчатого насоса гидроусилителя

Электроусилитель руля (рис. 5) считается инновационной системой, которая постепенно вытесняет гидравлику. Электрические усилители появились еще в 1903 году на грузовиках. Идея установить электромотор на рулевую рейку или колонку, а вместо золотника использовать потенциометр оказалась гениально простой. Но электрика в начале ХХ века сильно отставала в развитии от пневматики и гидравлики, генератор еще не придумали, поэтому об электроусилителях забыли на 85 лет.

Рис. 5. Электроусилитель руля

Как известно гидравлический усилитель начали использовать много ранее электрического. Гидравлический усилитель (рис.6) руля функционирует с использованием жидкостного привода, в его конструкции предусмотрен гидронасос, который приводится в движение коленчатым валом через ременную передачу. При движении транспортного средства прямо, обмен жидкостей идет по кругу. При изменении траектории(когда рулевое колесо поворачивают), жидкость попадает во внутренние полости распределительной гильзы. Потом она поступит в левую или правую полость, согласно тому, куда будет развернут руль. Большую продуктивность насос даст, когда руль поворачивают на месте.

Рис. 6. Устройство гидроусилителя руля

Основным отличительным моментом электроусилителя руля (рис.5) от гидроусилителя руля, является отсутствие в конструкции ременной передачи и гидравлического привода. Все манипуляции проводятся с помощью электродвигателя. Существует два вида компоновки ЭУР. Первый вариант — усилие передается на рейку (рис.7), второй вариант — на вал руля (рис.8).

Рис. 7. Усилие на рейке

Рис. 8. Усилие на валу

Оба механизма имеют свои собственные преимущества и недостатки. Гидроусилитель руля — недорогой механизм, поэтому цена автомобиля будет более низкой. Ремонт гидроусилитель руля не является дорогостоящим, при условии, что будет исправная рейка. Из минусов это размер самой конструкции, ему требуется много места, а также замены ремня потребуется демонтаж шкива с гидроусилителя руля. Гидроусилитель руля нуждается в систематической системе обслуживания. Потребуется вовремя проводить замену жидкости, ремня, если этого не делать, ремонта усилителя не избежать.

У электроусилителя руля больше преимуществ, нежели недостатков. Узел не забирает мощность у двигателя. Для системы не потребуется регулярное обслуживание, по причине того, что жидкость и насосы не предусмотрены в конструкции. Отклик на руль происходит быстрее, сигналы с датчиков передаются мгновенно. Электроусилитель руля занимает минимум пространства под капотом, что облегчит ремонт других узлов. Отсутствует перегруженность насоса при длительном удержании рулевого колеса в крайнем режиме. Из недостатков отмечается, что в ходе эксплуатации может выйти подшипник качения, но чтобы его сломать потребуется достаточно долго его эксплуатировать. Также в отрицательную сторону отмечается наличие электроники, которая может выдавать ошибки по поводу и без, а также электроусилитель дорог в ремонте. Не смотря на имеющиеся недостатки, будущее, безусловно, за электроусилителем [7].

Таким образом, можно сделать вывод о том, что усилитель рулевого управления — это связующее звено в автомобиле, без которого обойтись практически невозможно. В связи с тем, что в настоящее время имеется уже используется два вида усилителей, приоритет в выборе стоит у электроусилителя, не потому что он занимает мало места в машине, а потому что он является более современным, более простым в использовании усилителем. Да, периодически бывают ошибки в электроусилителях, но подходя к их изготовлению, необходимо очень тонко прорабатывать все направлении связанные с электроникой, чтобы исключить выход ее из строя.

Основные термины (генерируются автоматически): гидроусилитель руля, рулевое управление, рулевое колесо, электроусилитель руля, принцип работы, плавность хода, гидравлический усилитель, рабочая жидкость, распределительный диск, ременная передача.

Для уменьшения усилия, прикладываемого водителем к рулевому колесу при повороте автомобиля, применяются усилители. Они выполняют следующие функции:

Усилитель (его силовой цилиндр) устанавливают в рулевом управлении параллельно рулевому редуктору, выполняя тем самым требование обеспечения возможности управления автомобилем при выходе усилителя из строя. Рассмотрим схему рулевого управления автомобиля при наличии усилителя.

Рис. Схема рулевого управления с усилителем: 1 — сливная магистраль; 2 — насос; 3 — тяга; 4 — управляемые колеса; 5 — рычаг; 6, 10 — реактивные камеры; 7— силовой цилиндр; 8 — распределитель; 9 — золотник; 11 — нагнетательная магистраль; 12 — сошка; 13 — рулевое колесо; 14 — рулевой механизм; А, Б — полости силового цилиндра

По окончании поворота рулевого колеса управляемые колеса из-за давления рабочей жидкости будут продолжаться поворачиваться вправо. За счет рычага 5 и тяги 3 корпус распределителя сместится назад и перекроет подачу рабочей жидкости в полость А силового цилиндра. Поворот управляемых колес будет прекращен.

Кинематическое следящее действие усилителя обеспечивается за счет механической обратной связи рычага и тяги с управляемыми колесами. Силовое следящее действие достигается с помощью реактивных элементов усилителя — камер и плунжеров (в данном случае — камер 6 и 10). В эти камеры через калиброванные отверстия поступает рабочая жидкость из нагнетательной магистрали 11. В зависимости от направления поворота автомобиля жидкость под давлением подается либо на правый, либо на левый торец золотника 9. Создаваемое при этом усилие, зависящее от давления в магистрали, которое, в свою очередь, зависит от сопротивления повороту управляемых колес, смещает золотник в необходимую сторону. С увеличением момента сопротивления повороту управляемых колес повышается давление рабочей жидкости в цилиндре и реактивной камере распределителя. Это давление препятствует смещению золотника и способствует его возвращению в нейтральное положение.

За счет инерции управляемых колес возможно дальнейшее смещение корпуса распределителя относительно золотника и переход через нейтральное положение. В данном случае полость Б цилиндра соединяется с магистралью, и начинается поворот управляемых колес в обратном направлении. Это явление называют автоколебаниями управляемых колес. Во избежание его в конструкцию усилителя вводят специальные реактивные элементы.

На ТС применяются в основном гидроусилители рулевого управления, в которых в качестве рабочего тела используется жидкое минеральное масло при давлении до 7…9 МПа. Применяются также пневмоусилители, работающие от пневматической тормозной системы автомобиля.

Усилитель состоит из трех основных устройств:

источника энергии (насоса)
исполнительного механизма
распределительного устройства

Роль исполнительного механизма выполняет цилиндр, куда под давлением подается рабочая жидкость (минеральное масло). Цилиндр перемещает в необходимую сторону детали привода управляемых колес, уменьшая усилие, прикладываемое водителем к рулевому колесу, в 3 — 5 раз.

Усилитель включается в работу только по мере необходимости.

По схеме компоновки с рулевым механизмом различают следующие конструкции усилителей:

совмещенная (встроенная), когда исполнительный механизм и распределительное устройство усилителя объединены с рулевым механизмом;
раздельная, когда исполнительный механизм (цилиндр) размещается на рулевом приводе, а распределительное устройство — либо на исполнительном механизме, либо на рулевом, либо отдельно.

Применение той или иной схемы обусловливается конструктивными особенностями ТС, нагрузкой на управляемые колеса и возможностью унификации деталей рулевого привода.

Силовой цилиндр гидроруля автомобиля ЗИЛ объединен с картером 2 редуктора, а поршень — с рейкой. Винт 4 уплотнен в крышке 12 и в поршне-рейке 3 уплотнительными кольцами. Поршень-рейка имеет наружные уплотнительные кольца, разделяющие противоположные от него полости силового цилиндра. Распределительное устройство золотникового типа размещено в корпусе 10 клапана управления, прикрепленном к крышке 8 картера рулевого управления. Золотник 9 распределительного устройства установлен между двумя упорными шарикоподшипниками на конце винта. Посредством шайбы и регулировочной гайки 11 упорные подшипники и золотник стянуты друг с другом и имеют слева упор в кольцевой буртик винта. Длина золотника составляет на 1,1 мм больше длины проточки для него в корпусе распределительного устройства, вследствие чего золотник вместе с винтом может перемещаться в осевом направлении внутри золотниковой камеры от центрального положения. Золотник имеет цилиндрическую форму с кольцевыми проточками для протекания рабочей жидкости (масла).

При центральном положении золотника подводящее и отводящее отверстия золотниковой камеры соединяются между собой центральной проточкой золотника (обе полости картера рулевого механизма справа и слева от поршня-рейки соединены с насосом гидроусилителя и бачком для масла). Шесть реактивных пружин 13, установленных между плунжерами 14, стремятся удержать золотник в среднем (центральном) положении. При нейтральном положении наружные торцевые поверхности плунжеров частично упираются в торцевые поверхности корпуса золотниковой камеры распределительного устройства, а частично — в поверхности упорных подшипников, расположенных по обе стороны золотника и фиксирующих его в осевом направлении. Между торцами золотниковой камеры и внутренними обоймами упорных подшипников имеется зазор 1,1 мм. Усилие предварительного сжатия реактивных пружин определяет начало включения усилителя в работу.

Отличительным признаком РУ автомобилей КамАЗ является компоновка рулевого механизма с коническим (угловым) редуктором, связанным через карданную передачу с рулевым колесом. Рулевой механизм, как и у автомобиля ЗИЛ, размещен в одном корпусе с клапаном управления гидроусилителем и силовым цилиндром. В отличие от усилителя автомобиля ЗИЛ реактивные плунжеры размещены в трех отверстиях корпуса совместно с центрирующими пружинами. Рабочий ход золотника распределителя также составляет 1,1 мм. Предохранительный клапан, соединяющий магистрали высокого и низкого давления, срабатывает при давлении рабочей жидкости около 7 МПа. В гидросистеме имеется перепускной клапан, соединяющий обе полости силового цилиндра при неработающем насосе, что уменьшает сопротивление усилителя при повороте управляемых колес автомобиля.

Рассмотрим принцип действия гидроусилителя автомобиля ЗИЛ. При работе двигателя масло от лопастного насоса, имеющего привод от шкива 1 (рис. а), по шлангу высокого давления поступает в корпус распределительного устройства (направление циркуляции рабочей жидкости указано стрелками). При движении автомобиля по прямой золотник 30 находится в нейтральном (среднем) положении. Масло, подаваемое к распределительному устройству, протекает через кольцевые канавки золотника и корпуса золотниковой камеры, а также по шлангу низкого давления и, пройдя через радиатор (охладитель), поступает через сетчатый фильтр 8 в бачок усилителя.

При повороте автомобиля на его управляемые колеса действует момент сопротивления, препятствующий их вращению. Реакция от силы сопротивления (показана жирной стрелкой на рис. б, в) через детали рулевого привода передается на вал сошки 37, зубчатый сектор, рейку и винт 21 рулевого механизма.

После прекращения вращения рулевого колеса золотник за счет продолжающегося некоторое время (под воздействием давления масла) перемещения поршня-рейки 18 займет нейтральное положение, и усилитель выключится. Масло от насоса будет свободно проходить через золотник и поступать в бачок, а давление в силовом цилиндре уменьшится до необходимого для удержания управляемых колес в повернутом положении.

При повороте рулевого колеса и управляемых колес влево (см. рис. в) золотник переместится также влево (см. рис. в). В этом случае левая полость силового цилиндра соединится с напорной магистралью, а правая — со сливной. Работа усилителя будет аналогичной.

Если насос усилителя не включен или гидросистема не работает (поломка насоса, обрыв шлангов), то рулевой механизм будет работать без гидроусилителя. Для обеспечения работы рулевого механизма в этом случае служит шариковый клапан 29, который при понижении давления в системе соединяет напорную магистраль со сливной. Жидкость свободно перетекает из одной полости силового цилиндра в другую, практически не препятствуя перемещению поршня-рейки.

В качестве преобразователей энергии в гидроусилителях автомобилей применяют насосы лопастного типа двустороннего действия. Насос, как правило, с приводом через клиноременную передачу от шкива на переднем конце коленчатого вала размещается на двигателе автомобиля. В пазы ротора насоса по периферии свободно установлены лопасти 16, торцы которых при вращении ротора плотно прилегают к поверхности статора 6 насоса под действием центробежных сил и давления масла. Масло, оказавшееся в пространстве между соседними лопастями, вытесняется под давлением в полость нагнетания, откуда через отверстия распределительного диска насоса, каналы и специальное калиброванное отверстие поступает в напорный шланг 14 гидроусилителя. Чем выше частота вращения ротора, тем больше подача насоса, т. е. количество масла, поступающего в единицу времени в напорную магистраль.

Рис. Схемы работы гидроусилителя автомобиля ЗИЛ:
а — схема соединения нагнетательного масляного насоса и клапана управления; б, в — схемы работы при повороте автомобиля вправо и влево соответственно; 1 — шкив; 2 — всасывающая магистраль; 3 — полость нагнетания; 4 — пространство между статором и ротором; 5 — ротор; 6 — статор; 7 — бачок; 8 — сетчатый фильтр; 9, 15 — предохранительные клапаны; 10 — трубопровод; 77, 12, 26, 35, 36 — каналы; 13, 30 — золотники; 14 — напорный шланг гидроусилителя; 16 — лопасть; 17 — зубчатый сектор; 18 — поршень-рейка; 19 — наружная полость поршня-рейки; 20 — картер механизма; 21 — винт рулевого механизма; 22 — шарик; 23 — шариковая гайка; 24 — внутренняя полость; 25 — упорный подшипник; 27 — отверстие; 28 — корпус; 29 — шариковый клапан; 31 — гайка; 32 — пружинная шайба; 33 — пружина; 34 — плунжер; 37 — сошка

Часть масла через перепускной клапан (золотник 13) постоянно отводится в сливной бачок 7. Если давление масла превысит 7 МПа, то откроется предохранительный клапан 15 и избыточное количество масла перетечет из напорной магистрали также в бачок. Для фильтрации масла, поступающего в бачок, служит сетчатый фильтр. Помимо него на линии слива установлен фильтр 8 и предохранительный клапан 9, поджатый к фильтру пружиной. Этот клапан срабатывает при засорении фильтра 8 и повышении давления на сливе.

В крышке насоса установлен перепускной клапан, имеющий отверстия для соединения с полостью нагнетания. Клапан работает по принципу разности давления масла на его торцы. При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя разность давлений возрастает, поскольку увеличивается разность давлений масла в полости нагнетания насоса и напорном шланге гидроусилителя.

При избыточной подаче насоса перепускной клапан переместится вправо, сожмет пружину и соединит полость нагнетания через канал 12 с бачком. Пружина предохранительного клапана 15 рассчитана на его открытие при достижении предельного давления рабочей жидкости (масла).

Исполнительным устройством рулевого усилителя является силовой цилиндр, выполненный вместе с картером рулевого механизма. Поршень, изготовленный вместе с рейкой рулевого механизма, имеет уплотнительные кольца и передает усилие непосредственно на зубчатый сектор вала сошки. Уплотнение силового цилиндра в зоне выхода винта рулевого механизма осуществляется также с помощью уплотнительного кольца.

Масляный радиатор алюминиевый, выполнен из оребренной трубки, установлен на кронштейнах перед радиатором системы охлаждения двигателя.

При работающем двигателе масляный насос постоянно подает масло в систему рулевого усилителя. Это масло поступает к распределителю, предназначенному для управления исполнительным механизмом - силовым цилиндром. В случае если рулевое колесо неподвижно, распределитель направляет масло, поступающее от масляного насоса одновременно в обе полости силового цилиндра и затем обратно в бачок.

В случае если водитель начинает поворачивать рулевое колесо, распределитель направляет все масло, подводимое от насоса, в одну из полостей силового цилиндра исходя из направления поворота. При этом противоположная полость силового цилиндра соединяется через распределитель со сливом в бачок.

В рулевом усилителе КамАЗ-4310 используется золотниковый распределитель с осевым золотником, реактивными плунжерами и центрирующими пружинами, который установлен в передней части углового редуктора и крепится к нему с помощью четырех шпилек с гайками и болтом.

В состав распределителя входит корпус 3 (рис. 16) с передней крышкой 1; золотник 8; три пары реактивных плунжеров 2 с центрирующими пружинами 4, установленные в сквозных отверстиях корпуса; два плунжера 6 и один реактивный плунжер 16 с обратным клапаном 17, установленные в глухих отверстиях корпуса; два упорных роликовых подшипника 5 с деталями крепления, предохранительный клапан 15; масляные каналы и проточки, выполненные в корпусе распределителя.

Рис. 16. Распределитель рулевого усилителя (СЛАЙД № 23)

1 – передняя крышка; 2 – реактивный плунжер; 3 – корпус распределителя; 4, 7, 12 – пружины; 5 – упорный роликовый подшипник; 6 – плунжер глухого отверстия; 8 – золотник; 9 – тарельчатая пружина; 10 – гайка; 11 – регулировочный винт предохранительного клапана; 13 – контргайка; 14 – уплотнительное кольцо; 15 – предохранительный клапан; 16 – реактивный плунжер с обратным клапаном; 17 – обратный клапан; 18 – колпак регулировочного винта предохранительного клапана

От насоса к корпусу распределителя рулевого усилителя подведены рукава и трубки высокого и низкого давления. По первым масло направляется к механизму, а по вторым – возвращается в бачок насоса.

Усилитель рулевого управления. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Усилитель рулевого управления." 2017, 2018.

Читайте также: