Гідропідсилювач керма
Гідравлічний підсилювач керма(ГУР) — автомобільна гідравлічна система, частина кермового механізму, призначена для полегшення управління напрямком руху автомобіля при збереженні необхідного «зворотного зв'язку» і забезпеченні стійкості і однозначності траекторії, що задається [1] .
Гідропідсилювач керма влаштований так, що при відмові підсилювача кермо продовжує працювати (хоча кермо при цьому стає «важчим»).
У Радянському Союзі (СРСР) вперше було застосовано у 1950 р. на кар'єрному самоскиді МАЗ-525. Перший радянський легковий автомобіль оснащений ГУР - автомобіль вищого класу ЗІЛ-111 (1958 р.).
Зміст
Для зменшення зусилля, що прикладається при повороті кермового колеса, пом'якшення ударів, що передаються на кермо при наїзді керованих коліс на нерівності дороги, і підвищення безпеки при розриві шин переднього колеса в конструкцію кермового управління деяких автомобілів вводять спеціальні гідропідсилювачі.
Гідропідсилювач являє собою замкнуту гідравлічну систему, що складається з насоса, регулятора тиску, бачка із запасом гідравлічної рідини, золотника, що управляє, і силового гідроциліндра.
Насос (з приводом від двигуна автомобіля або електромотора), регулятор тиску (зазвичай у вигляді перепускного клапана, що зливає надлишок витрати насоса повз золотник) і бачок із запасом гідравлічної рідини призначені для створення робочого перепаду тисків у гідросистемі підсилювача.
Силовий гідроциліндр подвійної дії (тобто той, хто вміє створювати зусилля у двох напрямках) у сучасних легкових автомобілях зазвичай інтегрується з рульовою рейкою і передає зусилля на неї. Золотник встановлюється на рульовій колонці і реагує на момент обертання навалу колонки.
Придумано безліч способів перетворити обертальний момент кермового колеса на роботу золотника. Більшість засновані на рухливості окремої ділянки валу кермової колонки. У сучасних машинах роль рухомого елемента колонки зазвичай грає торсіон - радіально пружна ділянка валу рульової колонки. Золотник реагує на кутовий зсув між кінцями торсіону за наявності зусилля на кермі. Існують конструкції з осьової рухливістю ділянки валу рульової колонки: осьове переміщення задається гвинтовою передачею, що перетворює обертальне зусилля керма на поступальний рух штока золотника. У деяких конструкціях зусилля повороту коліс реєструється не на рульовій колонці, а на інших вузлах передачі зусилля від керма до колеса.
Приклад гідропідсилювача, поєднаного з кермовим механізмом - гідропідсилювач, що застосовується на автомобілях ЗІЛ-130 та ЗІЛ-131
При прямолінійному русі автомобіля золотник рахунок пружин утримується в нейтральному положенні, у своїй всі канали золотника відкриті.
При повороті - при обертанні керма гвинт обертається і вкручується в кулькову гайку. При цьому він зміщується разом із золотником та підшипниками та зміщує плунжери, стискаючи пружини. Як тільки підшипники упруться в корпус, гвинт із золотником перестане зміщуватися, а зміщуватися почне кулькова гайка з поршнем і рейкою, при цьому як би накручуватися на гвинт. При зміщенні золотника центральний канал від насоса залишиться пов'язаним з одним із бічних каналів, а інший бічний канал залишиться зв'язаним з каналом зливу. При зміщенні поршня зусилля передаватиметься від рейки сектору, а від нього через вал сошці. Так як центральний канал від масляного насоса пов'язаний з одним з бічних каналів, то масло піде з нього в одну з порожнин гідроциліндра і давитиме напоршень, допомагаючи зміщувати його та полегшуючи зусилля, що додається на рульове колесо.
При припиненні обертання керма гвинт перестає вкручуватися в гайку і мінімальний рух поршня передається на гвинт та золотник. Золотник повертається у нейтральне становище. Всі канали відкриваються, масло від насоса починає йти на злив, і підсилювач припиняє свою роботу. Крім того, поверненню золотника в нейтральне положення сприяють пружини, що давлять на плунжери та на підшипники.
При збільшенні опору повороту почне зростати тиск у лінії від насоса через золотник одну з порожнин гідроциліндра. Ця лінія пов'язана з порожниною між плунжерами, де є пружини. Підвищений тиск тиснутиме на плунжери, а вони — на підшипники. Плунжери намагатимуться повернути золотник у нейтральне становище. Частина олії почне йти на злив, а водій відчує додатковий опір обертанню керма - дія, що слідкує за зусиллям.
При двигуні, що не працює, насос не накачує масло і підсилювач не працює. Управління автомобілем може здійснюватись. При обертанні керма поршень зміщується і витісняє олію з однієї порожнини в іншу через зворотний клапан, і олія не заважає руху поршня.
Приклад гідропідсилювача, поєднаного з поздовжньою тягою - гідропідсилювач, що застосовується на автомобілях МАЗ та КрАЗ-255
При прямолінійному русі - золотник знаходиться в нейтральному положенні, всі канали відкриті і масло від насоса йде на злив.
При повороті зусилля від кермового колеса передається через кермовий механізм на сошку. Сошка тягне кульовий палець, а він зміщує склянку та золотник приблизно на 1 мм. Як тільки склянка упреться в корпус, зусилля передаватиметься корпусу, а від нього через інший кульовий палець поздовжньої тяги і далі. Так якЗолотник змістився, канал від насоса залишився пов'язаним тільки з однією порожниною циліндра, а інша порожнина залишилася пов'язана з каналом зливу. Олія, що надходить в циліндр, зміщує корпус за рахунок тиску в той бік, в який його тягне сошка, полегшуючи водієві поворот керма. Олія, що надходить в циліндр, тисне на корпус рахунок тиску, а опорою для нього є поршень і шток, з'єднані з балкою переднього моста.
При припиненні повороту керма золотник повертається у вихідне положення рахунок залишкового тиску масла, яке тисне на торець золотника. Торцева порожнина золотника пов'язана з основним отвором каналом в бурті.
При збільшенні опору повороту зростає тиск у підсилювачі, який діє і на торцеву поверхню золотника і намагається повернути його у вихідне положення, створюючи додатковий опір на рульовому колесі. Слідкуюча дія здійснюється за принципом зупинки обертання керма.
Для запобігання виникненню аварійно-небезпечних ситуацій, пов'язаних з відмовою системи кермового керування автомобіля, необхідно періодично здійснювати контроль наявності олії в бачку ГУРу. При помітному зниженні рівня, не пов'язаного з температурою, кутом повороту коліс, нахилом автомобіля тощо, необхідно перевірити герметичність вузлів гідравлічного контуру: шланги, місця їх вводів і т.д.
Для збільшення терміну служби елементів ГУРу та системи в цілому, рекомендується один раз на 1-2 роки проводити заміну робочої рідини.
В інструкції з експлуатації більшості автомобілів підкреслюється, що не можна утримувати колеса в крайньому положенні більше 5 с, оскільки це може призвести до перегріву олії, аж до її закипання, і виходу системи з ладу.
Як робоча гідравлічна рідина (а такожмастила деталей гідропідсилювача) застосовується:
На радянських вантажних автомобілях застосовується веретена (індустріальна) олія. На сучасних автомобілях застосовується або рідина для гідропідсилювачів (Power steering fluid) або рідина для автоматичних трансмісій (Automatic transmission fluidабоATFабоDexron III>).
Сервомеханізм є різновидом гідравлічного підсилювача кермового керування. Застосовуються сервомеханізми на гусеничній техніці зменшення зусилля, прикладеного на важіль управління при повороті.
Влаштування сервомеханізму трактора Т-130:
- Корпус
- Штурхачі
- Поршні
- Пружини
- Важелі з валиками
- Плунжер
При прямолінійному русі - отвори в поршнях відкриті і масло через них уникає насоса на злив. При повороті зусилля від важеля передається штовхачеві. Толкатель притискається до поршня, закриває отвір у поршні і тисне на нього. Перед поршнем починає зростати тиск, рахунок нього зміщується плунжер і закриває канал до другого поршня. Так як масло тепер надходить тільки до закритого поршня, тиск зростає настільки, що починає зміщувати поршень, від поршня зусилля передається на важіль-валик-важіль-вилка. При відпусканні важеля - отвір у поршні відкривається, масло йде на злив, тиск падає, і всі деталі повертаються у вихідне положення.