Рулевые усилители

Рулевые усилители служат для облегчения управления автомобилем. Усилители устанавливают на легковых автомобилях высокого класса, грузовых автомобилях средней и большой грузоподъёмности, на автобусах.

Рулевой усилитель содержит источник питания, распределительное устройство, исполнительное устройство. В наиболее распространённых гидро- и пневмоусилителях источники питания – это гидронасос и компрессор, исполнительное устройство – соответственно гидро- или пневмоцилиндр.

Основные требования, предъявляемые к рулевым усилителям:

- обеспечение следящего действия – пропорциональность между углом поворота рулевого колеса и углами поворота управляемых колёс;

- сохранение возможности рулевого управления при выходе из строя рулевого усилителя;

- минимальное влияние на стабилизацию управляемых колёс;

- максимальное быстродействие.

Применение гидроусилителя несколько снижает стабилизацию управляемых колёс, так как стабилизирующий момент на колёсах должен преодолевать сопротивление жидкости в гидросистеме.

Пневмоусилители применяются редко в настоящее время, ранее они применялись на грузовых автомобилях с пневматической тормозной системой. Основной недостаток пневмоусилителей – большое время срабатывания, в 5…10 раз больше, чем у гидроусилителей, а также большие размеры по причине низкого рабочего давления (0,6…0,8 МПа).

Классификация рулевых усилителей представлена схемой рис.87.

Рассмотрим принцип действия рулевого усилителя на примере гидроусилителя, показанного на рис.88, где 1 - гидронасос со сливным бачком, 4 – корпус распределителя, 3 – золотник, 12 – силовой гидроцилиндр, 13 – поршень, 2,16,15,25 – маслопроводы, 29 – рулевое колесо, 28 – рулевой механизм, 27в – штанга, 7 – рычаг поворотной цапфы, 21,30,24 – пояски золотника, 22,23,24 – окна, А и Б – камеры гидроцилиндра, 17, 19 – шайбы, 18 – центрирующая пружина, 14 – шарнир связи гидроцилиндра с рамой автомобиля, а,б – камеры, 10,11 – штанга и шток, 5 – каналы. 9 – колесо, 8 – рычаг.

Работа усилителя происходит следующим образом. При повороте рулевого колеса влево штанга 27 перемещает золотник вверх (по рис), сжимая центрирующую пружину. При этом камера б будет отключена от сливного маслопровода 25 и соединится с нагнетательным маслопроводом 2, камера а отключается от маслопровода 2 закрытым окном 24 и соединяется открытым окном 23 со сливным маслопроводом. Давление в камере б и полости Б растёт, поршень 13 смещается влево, жидкость из полости А будет вытесняться в сливной бачок через открытую камеру а.

Колесо поворачивается влево и через штангу обратной связи 6 корпус распределителя смещается вверх (по рис), перекрывая нагнетающую магистраль. Угол поворота колеса будет соответствовать углу поворота рулевого колеса.

Аналогично происходит работа усилителя при повороте рулевого колеса вправо, в этом случае золотник открывает нижние окна, жидкость поступает в левую полость А гидроцилиндра, колесо поворачивается вправо.

В рулевых управляющих без усилителей поворот управляемых колёс сопровождается ростом момента сопротивления, передаваемого на рулевое колесо, что создает у водителя «чувство дороги». В рулевом управлении с гидроусилителями также должен создаваться реактивный момент. Это обеспечивается с помощью реактивных камер 20 и 26 по краям корпуса распределителя. Эти камеры соединены с камерами а и б каналами 5, поэтому давление в реактивных камерах равно давлению в камерах а и б соответственно. Разница давлений в реактивных камерах при повороте создаёт осевую силу сопротивления на рулевом колесе, имитируя для водителя «чувство дороги».

Центрирующая пружина обеспечивает среднее положение золотника.

Рассмотрим в качестве примера рулевой механизм с гидроусилителем автомобиля ЗИЛ-130 (рис.89). Обозначения: 1 – нижняя крышка, 2 – картер рулевого механизма, 3 – поршень –рейка, 4 – винт, 5 – шариковая гайка. 6 – жёлоб, 7 – шарик, 8 – поршневое кольцо, 9 – промежуточная крышка, 10,14 – упорные подшипники, 11 – шариковый клапан, 12 – золотник, 13 – корпус распределителя, 15 – гайка, 16 – верхняя крышка, 17 – роликовый подшипник, 18 – боковая крышка. 19 – регулировочный винт, 20 – вал рулевой сошки, 21 – реактивный плунжер, 22 – центрирующая пружина. 23 – сошка.

Рулевой механизм объединён с гидроусилителем. Рулевой механизм типа винт - шариковая гайка - сектор. Винт может незначительно перемещаться в осевом направлении относительно поршня. Регулировка зазора в зубьях рейки и сектора вал рулевой сошки может перемещаться при вращении регулировочного винта. Картер рулевого механизма служит силовым цилиндром усилителя. Полости А и Б соединяются с ответствующими камерами распределителя. Золотник вместе с винтом может перемещаться от среднего положения на 1,1 мм в каждую сторону. На золотнике три пояска, а в корпусе распределителя - окна. Золотник образует в корпусе две камеры а и б. В шести каналах корпуса распределителя между промежуточной и верхней крышками находятся 12 реактивных плунжеров 21. Каждая пара плунжеров разжимается центрирующей пружиной 22.

Работа усилителя иллюстрируется рис.90, где а – среднее положение деталей распределителя при движении автомобиля по прямой, б – положение деталей при повороте направо, в – положение деталей при повороте налево. Обозначения деталей те же, что и на рис.89.

При прямолинейном движении золотник занимает среднее положение, между большими кольцами упорных подшипников и торцами корпуса распределителя устанавливается одинаковый зазор (Т/2). Масло от гидронасоса проходит через камеры а и б распределителя на слив.

При повороте направо винт 4 поворачивается в гайке. Возникает осевая сила, когда она станет больше силы, воспринимаемой реактивными плунжерами, золотник переместится в корпусе до упора большого кольца подшипника 10 в торец корпуса. Сила сжатия центрирующих пружин увеличится и будет передаваться на рулевое колесо.

Давление в полости А увеличится и будет передаваться на поршень, осуществляя поворот направо. Вместе с поршнем будет перемещаться золотник (обратная связь) до установки в среднее положение.

Аналогично работает усилитель при повороте налево – рис.90в.

Дата добавления: 2015-10-31