Теоретические сведения. Назначение и принцип действия гидроусилителей.

Назначение и принцип действия гидроусилителей.

Усилители рулевого управления служат для облегчения поворота управляемых колес автомобилей. На легковых автомобилях они, кроме того, повышают безопасность движения на высоких скоростях, так как позволяют сохранить прямолинейное движение автомобиля при повреждении пневматической шины.

Гидроусилитель рулевого управления является следящим гидростатическим приводом, обеспечивающим определенную зависимость угла поворота управляемых колес от угла поворота рулевого колеса, причем для поворота управляемых колес используются одновременно давление жидкости, создаваемое насосом, и усилие водителя
Схема гидроусилителя представлена на рис. 1. Насос 1 приводится в работу от двигателя автомобиля. Насос выполнен как одно целое со сливным бачком 22. Масло от насоса по маслопроводу 2 подводится к распределителю, состоящему из корпуса 4 и золотника 3. Золотник связан штангой 19 с рулевым механизмом 18 автомобиля, а корпус — штангой 6 с рычагом поворотной цапфы управляемого колеса 7. Распределитель соединен маслопроводами 10 к 11 с двумя полостями силового цилиндра 8. Цилиндр шарнирно закреплен на раме автомобиля. Его поршень 9 через шток может воздействовать на рычаг поворотной цапфы управляемого колеса 7. Маслопровод 17 соединяет распределитель со сливным бачком насоса.
Золотник 3 имеет три пояска 13, 20 и 21: В корпусе распределителя выполнены три окна 14—16. К окнам 14 и 16 жидкость подводится от насоса. К окну 15 подключен маслопровод, по которому жидкость сливается в бачок. Между поясками золотника, находящегося в корпусе распределителя, образуются две камеры а и б. В корпусе распределителя, кроме того, имеются еще две реактивные камеры в я г, соединенные с камерами с и б каналами 5. Между шайбами, которые опираются на корпус и золотник распределителя, установлена предварительно сжатая центрирующая пружина 12.

Поршень 9 делит внутренний объем силового цилиндра на две полости А и Б, к которым подведены маслопроводы от камер а и б распределителя. Обе полости цилиндра, все камеры распределителя и маслопроводы заполнены маслом.

При прямолинейном движении автомобиля золотник занимает в корпусе такое положение, при котором все три окна открыты. В дальнейшем это положение будем называть средним. При среднем положении золотника жидкость поступает от насоса через маслопровод 2 в камеры а и б распределителя, откуда по маслопроводу 17 сливается в приемный бачок насоса. Давление жидкости, установившееся в камерах а и б, передается через жидкость в маслопроводах 10 и 11 в полости А и Б силового цилиндра.

Если повернуть рулевое колесо налево, то штанга 19 переместит золотник в осевом направлении, сжимая центрирующую пружину 12. Перемещение золотника в корпусе может быть осуществлено только после того, как осевая сила, действующая на золотник, станет больше, чем сила предварительного сжатия пружины. В результате перемещения золотника камера б будет отключена от сливного маслопровода 17 и через открытое окно 14 соединена только с нагнетательным маслопроводом 2;

Рис. 1. Схема гидроусилителя рулевого управления

одновременно камера а будет отключена от маслопровода 2 закрытым окном 16 и через открытое окно 15 соединена только со сливным маслопроводом. Давление жидкости в камере б и полости Б возрастет соответственно силе сопротивления повороту управляемого колеса 7 и переместит поршень 9. При этом в увеличивающуюся полость Б цилиндра жидкость будет подаваться насосом, а из уменьшающейся полости А жидкость будет вытесняться поршнем в сливной бачок насоса.

Перемещающийся поршень повернет управляемое колесо 7 влево. Одновременно вследствие наличия связи через штангу 6 (обратная связь) корпус распределителя переместится в том же направлении, в котором раньше был смещен золотник. Как только окно 16 откроется, давление жидкости в полости А силового цилиндра уравновесит действие сил на поршень 9, он остановится, а поворот колеса 7 влево прекратится. В полости" Б цилиндра установится давление жидкости, под действием которого управляемое колесо удерживается в повернутом положении. Угол поворота управляемого колеса будет строго соответствовать углу поворота рулевого колеса (следящее действие по, перемещению).

Работа системы при повороте рулевого колеса в другую сторону отличается тем, что роль камер а и б распределителя меняется, а поворот управляемого колеса осуществляется под действием давления в полости А силового цилиндра.

В рулевых управлениях без усилителей увеличение сопротивления повороту управляемых колес сопровождается возрастанием усилия, которое требуется приложить к рулевому колесу. Это создает у водителя «чувство дороги». Для имитации аналогичного ощущения при управлении автомобиля с гидроусилителями в распределителе выполнены реактивные камеры б и г, в каждой из которых давление жидкости такое же, как в камерах а и б.

При повороте автомобиля под действием разности давлений жидкости в реактивных камерах создается осевая сила, действующая на корпус и золотник распределителя. Осевая сила от золотника передается через рулевой механизм на рулевое колесо. Так как давление жидкости в силовом цилиндре и одной из реактивных камер повышается по мере возрастания сопротивления повороту, то соответственно увеличивается усилие, необходимое для поворота рулевого колеса. Таким образом, при гидроусилителе рулевого управления достигается изменение силы на рулевом колесе, создающее у водителя привычное для него «чувство дороги» (следящее действие по силе).

Усилитель рулевого управления может вступать в работу не только под действием сил, передаваемых от рулевого механизма, но и от сил, передаваемых от управляемых колес. Предположим, что от толчка управляемое колесо повернулось на небольшой угол вправо. Вследствие обратной связи колеса 7 через рычаг и штангу 6 с корпусом 4 он смещается относительно неподвижного золотника 3, давление жидкости в камере бив полости Б возрастает, создавая препятствие повороту колеса. Так усилитель рулевого управления удерживает управляемые колеса в положении, соответствующем положению рулевого колеса, например, при внезапном выходе воздуха из шины.

Чтобы исключить возможность включения в работу усилителя под действием незначительных сил со стороны управляемых колес, в распределителе устанавливают центрирующую пружину 12. Когда осевая сила, действующая на распределитель от управляемых колес, меньше силы предварительного сжатия центрирующей пружины, распределитель не включается в работу. Самопроизвольному включению распределителя препятствует также давление жидкости в реактивных камерах.

При прямолинейном движении автомобиля сила на штоке силового цилиндра должна равняться нулю. Так как шток уменьшает активную площадь поршня с одной его стороны, то давление жидкости в полости А должно быть больше, чем в полости Б. Различное давление жидкости в этих полостях создается в результате неодинакового падения давления при движении жидкости через окна 14 и 16 вследствие разной степени их открытия. В рассмотренной схеме усилителя рулевого управления распределитель и силовой цилиндр представляют собой отдельные устройства, размещенные раздельно один от другого и от рулевого механизма. По такой схеме выполнены усилители на автомобилях ГАЗ-66, КАЗ-608. Иногда распределитель соединяют вместе с силовым цилиндром и устанавливают отдельно от рулевого механизма (автомобиль МАЗ-5335). В автомобиле ЗИЛ-130 силовой цилиндр, распределитель и рулевой механизм объединены в один блок.

Рулевые усилители классифицируются по:

- виду применяемого рабочего тела (гидравлические, пневматические);

-компоновке элементов распределителя, гидроцилиндра, рулевого механизма (всё в одном агрегате, всё отдельно, рулевой механизм отдельно распределитель и силовой цилиндр вместе, силовой цилиндр отдельно распределитель и рулевой механизм вместе);

-конструкции распределителя золотниковые (осевые, роторные), клапанные;

-устройствам определяющих их функциональные свойства (с реактивными камерами, с центрирующими пружинами, с реактивными камерами и центрирующими пружинами).

Дата добавления: 2015-07-26