Усилители управления руля

В качестве усилителя рулевого управления наибольшее распространение получили гидравлические усилители, состоящие из источника энергии — насоса (Н) с баком (Б), распределительного устройства (РУ) — клапана управления, исполнительного механизма (ИМ) — силового цилиндра.

Схема гидравлического усилителя рулевого управления

Рис. Схема гидравлического усилителя рулевого управления:
1 — реактивные полости; 2 — центрирующие пружины; 3 — золотник РУ; 4 — корпус золотника РУ; 5 — продольная рулевая тяга; 6, 7 — каналы корпуса золотника; Б — бак; Н — насос; РМ — рулевой механизм; РУ — распределительное устройство (клапан); ИМ — исполнительный механизм (гидроцилиндр); S — перемещение золотника; А, В — полости

Достоинства усилителей рулевою управления следующие:

  • облегчение управления автомобилем
  • снижение ударных нагрузок от неровностей дороги, передающихся на рулевое колесо
  • повышение безопасности при разрыве шин (автомобиль можно удержать на заданной траектории)

недостатки:

  • ухудшение стабилизации управляемых колес
  • повышение износа шин из-за излишне частых поворотов на месте

Кроме того, рулевое управление с гидравлическим усилителем более склонно к появлению автоколебаний. Недостатки гидравлического усилителя в основном связаны с тем, что насос приводится в действие от вала двигателя: при неработающем двигателе усилитель не работает, при малой частоте вращения вала двигателя производительность насоса может оказаться недостаточной, а при высокой частоте она обычно избыточная. Кроме того, отбор мощности составляет 4…5% мощности двигателя. В последние годы все большее распространение получают усилители, не обладающие этими недостатками: электрогидравлические и электрические.

Электрогидравлические усилители отличаются от гидравлических в основном тем, что у них привод насоса осуществляется от электродвигателя, причем часто с электронным блоком управления.

Электрические усилители вместо системы насос—клапан управления— гидроцилиндр используют электродвигатель с электронным блоком управления. Их основные преимущества: более высокая экономичность, низкий уровень шума, небольшие масса, габариты и стоимость. Одна из схем электрического усилителя рулевого управления представлена на рисунке.

Структурная схема электрического усилителя рулевого управления

Рис. Структурная схема электрического усилителя рулевого управления:
1 — рулевое колесо; 2 — датчик крутящего момента; 3 — рулевой механизм; 4 — исполнительный электродвигатель; 5 — блок управления; 6 — датчик скорости автомобиля; 7 — датчик угловой скорости электродвигателя

Компоновочные схемы рулевых управлений с гидравлическим усилителем

Рис. Компоновочные схемы рулевых управлений с гидравлическим усилителем: а — ЗИЛ; б — «Урал»; в — МАЗ; г — ГАЗ; Б — бак; Н — насос; РМ ~ рулевой механизм; РУ — распределительное устройство (клапан); ИМ — исполнительный механизм (гидроцилиндр)

В настоящее время основная масса отечественных грузовых автомобилей оснащена гидравлическими усилителями рулевого управления. Остановимся на них более подробно. По компоновке с рулевым механизмом (РМ) возможны следующие варианты:

  1. РУ — ИМ — РМ в одном блоке (ЗИЛ);
  2. ИМ отдельно, РУ—РМ в одном блоке («Урал»);
  3. РМ отдельно, РУ—ИМ в одном блоке (МАЗ);
  4. РУ, ИМ, РМ отдельно (ГАЗ).

Особенности этих компоновочных схем:

  • 1-я схема: компактность, два коротких трубопровода к насосу. Недостатки: привод и вал сошки воспринимают полные нагрузки и толчки;
  • 2-я схема: вал сошки разгружен, но добавились трубопроводы между РУ и ИМ;
  • 3-я схема: вал сошки разгружен, имеются два длинных трубопровода;
  • 4-я схема: если ИМ воздействует на рулевую трапецию, то разгружен вал сошки и часть деталей привода при удлинении трубопроводов и опасности возникновения колебаний давления в усилителе.

Требования к усилителям рулевого управления:

  • при неисправном усилителе автомобиль не должен терять управляемость;
  • усилитель не должен самостоятельно включаться от толчков со стороны дороги и предоставлять возможность поддерживать нужное направление движения при торможении с поврежденной шиной;
  • должно обеспечиваться минимальное запаздывание в срабатывании и пропорциональность углов поворота колес и рулевого колеса;
  • усилие на рулевом колесе должно быть небольшим, но пропорциональным сопротивлению повороту колес («чувство дороги»).

Рабочий процесс гидравлического усилителя заключается в следующем. При повороте рулевого колеса, например вправо, водитель смещает золотник 3 РУ влево, преодолевая усилие левой центрирующей пружины 2 и давление жидкости в левой реактивной полости 1. Каналы 6 и 7 перекрываются. Жидкость под давлением проходит в полость А ИМ, перемещая поршень ИМ вниз, так как полость А ИМ сообщена теперь только с линией нагнетания насоса, а полость В ИМ — только с линией слива.

Через тягу 5, выполняющую роль механической обратной связи колеса с РУ усилителя, обеспечивается перемещение корпуса 4 РУ влево (с золотником в крайнем левом положении). Усилитель обеспечивает слежение по перемещению: угол поворота рулевого колеса пропорционален углу поворота управляемых колес. Как только прекратится поворот рулевого колеса, остановится золотник 3, но корпус 4, продолжая смещаться, займет относительно золотника среднее положение, в котором все каналы вновь соединятся между собой. Давление в полости А упадет, так как жидкость сможет свободно проходить из линии нагнетания в линию слива. Прекратится поворот управляемых колес.

Распределительное устройство, представленное на первом рисунке, имеет открытый центр: в среднем положении жидкость свободно проходит из линии нагнетания в линию слива. В гидроусилителях рулевого управления РУ с закрытым центром и отключаемым насосом применяются редко.

На рисунке приведена зависимость усилия на рулевом колесе без усилителя Ррк и с усилителем, имеющим в РУ центрирующие пружины 2 и реактивные полости 1, Ррку от момента сопротивления повороту управляемых колес Мс.

Характеристика руленою управлении с усилителем

Рис. Характеристика рулевого управлении с усилителем:
Ррк — усилие на рулевом колесе без усилители; Ррку — усилие на рулевом колесе с усилителем; Мс — момент сопротивлении повороту управляемых колес

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (оцени первым)
Характерные неисправности рулевого управления Неисправность Причина неисправности Способ устранения неисправности Увеличенный свободный ход (люфт) рулевого колеса Нарушение регулиров ки зацепления рабочей пары рулевой передачи Отрегулировать зацепление, при необходимости заменить изношенные детали Чрезмерное осевое перемеще...
Электрическая рулевая колонка В настоящее время все системы рулевого привода с усилителем, находящиеся в серийном производстве, поддерживают механическую связь между передними колесами транспортного средства и рулем. Если система поддержки, будь она электрической или гидравлической, откажет, механическая связь все еще сохраняет ...
Бесступенчатые механизмы поворота гусеничной машины Все бесступенчатые МП позволяют изменять передаточное отношение МП непрерывно (бесступенчато). Как правило, это обеспечивается применением различных фрикционных вариаторов или гидропередач. Обычно используют гидрообъемные регулируемые передачи. Последние наиболее широко распространены в качестве мех...
✪Устройство автомобиля Авто⚡сайт №❶
Google+ ()