Строительные машины и оборудование, справочник

Рулевой механизм со встроенным гидравлическим усилителем

Категория:
   Рулевое управление и тормозная система


Рулевой механизм со встроенным гидравлическим усилителем

Если на управляемые колеса приходится большой вес (грузовые автомобили большой и средней грузоподъемности и автобусы), то управление затрудняется вследствие необходимости прикладывать к рулевому колесу значительные усилия, достигающие 400 Н (40 кгс). В тех случаях, когда работа водителя не может быть облегчена увеличением передаточного числа рулевого механизма, устанавливают усилители рулевого привода. Они повышают безопасность движения, так как позволяют сохранять управляемость автомобилем даже в случае разрыва шины на одном из передних колес, уменьшают усилия, затрачиваемые водителем при повороте управляемых колес, и смягчают толчки, передающиеся на рулевое управление при движении автомобиля по неровной дороге.

Усилители могут быть двух типов — гидравлические и пневматические. По месту расположения гидравлический усилитель может быть встроенным или отдельным.

Поршень-рейка одновременно является поршнем гидравлического усилителя и рейкой рулевого механизма, которая находится в зацеплении с зубчатым сектором вала рулевой сошки. Поршень-рейка снабжена заглушкой и уплотнительными кольцами. Водитель рулевым колесом вращает винт, по которому на циркулирующих шариках перемещается шариковая гайка. Вместе с гайкой вдоль винта перемещается поршень-рейка, поворачивающая зубчатый сектор вала сошки. Зазор в зацеплении зубьев рейки и сектора можно регулировать, смещая в осевом направлении вал сошки, так как зубья имеют переменную по длине толщину. В картер рулевого механизма и в отверстие его боковой крышки запрессованы бронзовые втулки, в которых вращается вал сошки.




При сборке рулевого механизма вначале в винтовые канавки шариковой гайки и винта, в желоба закладывают шарики, а затем гайку закрепляют установочными винтами, которые раскернивают. Шарики, выкатывающиеся при повороте винта с одного конца гайки, возвращаются к другому ее концу по двум штампованным желобам, вставленным в отверстия паза винтовой канавки шариковой гайки.

На промежуточной крышке картера рулевого механизма укреплен корпус клапана управления. Золотник клапана управления помещен между упорными шарикоподшипниками винта, большие кольца которых обращены в сторону золотника. Упорные шарикоподшипники стянуты гайкой с подложенной под нее конической пружинной шайбой, обращенной вогнутой стороной к шарикоподшипнику. Длина золотника больше длины отверстия для него в корпусе клапана управления, вследствие чего золотник и винт могут перемещаться в осевом направлении на 1 мм в каждую сторону от среднего положения. Шесть реактивных пружин с двумя реактивными плунжерами стремятся удержать золотник в среднем положении. В верхней крышке 20 картера рулевого механизма установлен игольчатый подшипник, служащий опорой для винта.

Если возникающая при вращении винта осевая сила больше силы предварительного сжатия пружин, то винт и золотник смещаются вверх или вниз в зависимости от направления вращения винта, сообщая одну из полостей картера рулевого механизма с магистралью высокого давления, а другую — со сливным каналом. Давление масла на торцы поршня-рейки неодинаково, поэтому создается дополнительная сила, способствующая повороту управляемых колес.

Положение деталей гидравлического усилителя на рис. 1, а соответствует прямолинейному движению автомобиля, когда масло свободно перекачивается насосом в бачок, поскольку нагнетательный и сливной каналы соединены между собой.

При повороте колес автомобиля вправо золотник перемещается также вправо, поскольку сила, действующая на поршень-рейку со стороны сектора, пропорциональная усилию, прикладываемому водителем к рулевому колесу, больше силы пружин реактивных плунжеров. При этом магистраль высокого давления соединяется с полостью справа от поршня, а полость слева от поршня срединяется со сливным каналом. Поворот колес автомобиля облегчается благодаря дополнительной силе, создаваемой давлением масла на поршень.

В случае поворота колес автомобиля влево золотник перемещается также влево вследствие соединения полости слева от поршня с магистралью высокого давления, а полости справа от поршня со сливным каналом.

Увеличение сопротивления повороту колес, оказываемое дорогой, вызывает повышение давления в рабочей полости картера и под реактивными плунжерами. Чем больше сопротивление повороту колес, тем с большей силой золотник стремится вернуться в среднее положение. Одновременно с этим возрастает и усилие на рулевом колесе, благодаря чему водитель «чувствует» дорогу. Максимальное усилие на рулевом колесе не превышает 100 Н (10 кгс); гидравлический усилитель вступает в работу при усилии 20 Н (2 кгс).

Рис. 1. Рулевой механизм автомобиля ЗИЛ-130: 1 — нижняя крышка; 2, 14, 27 и 31 — уплотнительные резиновые кольца; 3 — заглушка; 4 картер рулевого механизма; 5 — поршень-рейка; 6 — разрезное кольцо; 7 — винт рулевого механизма; 8 — шариковая гайка; 9 — желоб; 10 — шарик; 11 — уплотнительное чугунное разрезное кольцо поршня; 12 — промежуточная крышка; 13 — упорный шарикоподшипник; 15 — шариковый клапан; 16 — золотник; 17 — корпус клапана управления; 18 — пружинная шайба; 19 — регулировочная гайка; 20 — верхняя крышка; 21 — игольчатый подшипник; 22 и 36 — упорные кольца сальника; 23 — манжета; 24 и 35 — сальники; 25 — реактивная пружина; 26 — реактивный плунжер; 28 — установочный винт; 29 — сектор; 30 — боковая крышка; 32 — вал сошки; 33 — втулка вала сошки; 34 пробка с магнитом

Рис. 2. Схема работы гидравлического усилителя рулевого привода автомобиля ЗИЛ-130: а — нейтральное положение; б — перемещение золотника вправо; в — перемещение золотника влево; 1 — сапун; 2 и 3 — сетчатые фильтры; 4 и 7 — перепускные клапаны; 5 — коллектор; 6 — насос; 8 — предохранительный клапан; 9 и 10 — демпфирующие отверстия; 11 — калиброванное отверстие; 12 — шариковый клапан; 13 — реактивный плунжер; 14 — золотник; 15 — винт рулевого управления; 16 — вал сошки; 17 — картер рулевого механизма

Рис. 3. Рулевое управление автомоблля ЗИЛ-130: а — общий вид; б — карданный вал; в 1— колонка рулевого вала; 1 — насос гидравлического усилителя; 2 — бачок насоса; 3 — шланг низкого давления; 4 — шланг высокого давления; 5 — колонка рулевого управления; 5 — контактное устройство сигнала; 7 — переключатель указателей поворота; 8 — шарнир карданного вала; 9 — карданный вал; 10 — рулевой механизм; 11 — сошка; 12 — вилка; 13 — втулка; 14 — стопорное кольцо; 15 — пресс-масленка; 16 и 19 — резиновые кольца; 17 — крестовина; 18 — шлицевой стержень; 20 <= войлочное кольцо; 21 и 23 гайки; 22 — втулка; — стопорная шайба; 25 — войлочное кольцо; 26 — шарикоподшипник; 27 — труба рулевой колонки; 23 — токосъемник звукового сигнала; 29 рулевой вал

Если водитель перестает повертывать рулевое колесо, то прекратится и поворот управляемых колес, так как поступающее в картер рулевого механизма масло перемещает поршень-рейку с винтом и устанавливает золотник в среднее положение, при котором прекращается перемещение поршня-рейки. Если насос не включен, то рулевой механизм работает без гидравлического усилителя, так как шариковый клапан соединяет линию давления и сливной канал.

Картер рулевого механизма снизу закрыт крышкой. Неподвижные соединения рулевого механизма уплотнены резиновыми кольцами. Резиновый сальник, защищенный упорным кольцом, уплотняет вал сошки. Винт уплотнен в промежуточной крышке и в поршне-рейке, а последний в картере чугунными разрезными кольцами. Для уплотнения винта в верхней крышке установлен резиновый сальник с наружной манжетой и упорным кольцом. Стальные и чугунные частицы, попадающие в масло, залитое в картер рулевого механизма, улавливает магнит пробки.

Рулевой механизм соединен с рулевым валом карданным валом, имеющим два шарнира. Шарниры состоят из крестовины и вилок с вставленными в них бронзовыми втулками, закрепленными стопорными кольцами и защищенными от попадания грязи резиновыми кольцами. Шарниры смазывают через пресс-масленки, а в шлицевое соединение стержня со втулкой смазку закладывают при сборке. Резиновое и войлочное кольца, помещенные в гайку крепления уплотнения, защищают соединение от загрязнения и утечки смазки.

Рулевой вал рулевого управления вращается в трубе рулевой колонки на специальных шарикоподшипниках, у которых осевой зазор можно регулировать гайкой. В паз, имеющийся на гайке, входит загнутый усик стопорной шайбы, что предотвращает отвертывание гайки. Смазку в шарикоподшипники закладывают при сборке, и ее потери предотвращает наличие войлочного кольца. В колонке помещен токосъемник звукового сигнала.

Давление масла в системе гидравлического усилителя создается насосом лопастного типа, который устанавливают на двигателе с левой стороны с приводом через клиноременную передачу от шкива на переднем конце коленчатого вала. Шкив насоса закреплен на наружном конце вала, вращающегося на игольчатом и шариковом подшипниках. Последний защищен, сальником.

На валу насоса на шлицах посажен ротор, на пазу которого свободно вставлены лопасти. К корпусу шпильками и болтами вместе с распределительным диском и крышкой прикреплен статор. При вращении лопастей ротора в полостях статора происходит всасывание и нагнетание жидкости. Масло к лопастям статора поступает через отверстия из полости корпуса, а через каналы в распределительном диске, калиброванное отверстие и канал в крышке подается в нагнетательный шланг гидравлического усилителя.

На верхней части корпуса насоса укреплен бачок для масла, закрытый крышкой, в которой установлен сапун, поддерживающий внутри бачка атмосферное давление. Внутренняя полость бачка уплотнена резиновой прокладкой и резиновым кольцом с шайбой. Масло, заливаемое в бачок, проходит через сетчатый фильтр. На магистрали для слива масла стоит сетчатый фильтр и перепускной клапан, который срабатывает в случае засорения фильтра.

К крышке насоса установлен перепускной клапан, имеющий отверстия для соединения с полостью нагнетания насоса. При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя разность давлений на торцах пере-nvcKHoro клапана возрастает, так как с увеличением подачи масла в систему гидравлического усилителя повышается разность давлений в полости нагнетания насоса и линии нагнетания системы гидравлического усилителя. При чрезмерном увеличении подачи масла в систему гидравлического усилителя перепускной клапан перемещается вправо, сжимает пружину и сообщает полость нагнетания с бачком.

Для уменьшения шума при работе насоса и снижения износа его деталей при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя масло, перепускаемое клапаном, принудительно направляется обратно в полость корпуса насоса и в канал всасывания. Для этой цели служит коллектор, внутренний канал которого соединен с полостью бачка сравнительно небольшим отверстием.

Внутри перепускного клапана есть седло с установленным в нем предохранительным клапаном, который открывается при достижении давления масла 6,5—7,0 МН/м? (65—70 кгс/см2) и перепускает его из нагнетательного канала в бачок.

Гидравлические усилители с самостоятельным силовым цилиндром (не встроенным в рулевой механизм) применяются на автомобилях МАЗ и КрАЗ.

Гидроусилитель состоит из распределителя, регулирующего поток жидкости, силового цилиндра, насоса и соединяющих их трубопроводов и шлангов.

Силовой цилиндр вместе с распределителем установлен на левом лонжероне рамы. В нем перемещается поршень со штоком. На противоположном конце штока установлена шаровая головка с заделанной в резину стальной втулкой, при помощи которой шток крепят к раме.

К силовому цилиндру на резьбе крепят распределитель, состоящий из корпуса шарниров со стаканом и корпуса золотника с золотником.

В корпусе золотника выполнены пазы. Они соединены с каналами и трубопроводами, по которым циркулирует масло, подаваемое насосом.

Крайние пазы в нижней части корпуса золотника соединены с нагнетательным трубопроводом, подающим масло под давлением от лопастного насоса, а средний паз — со сливной магистралью, по которой масло отводится в бачок насоса. В верхней части корпуса левый паз сообщается с левой полостью силового цилиндра и соответственно правый паз с правой полостью.

Работа гидроусилителя показана на рис. 4.

При прямолинейном движении автомобиля (положение а) золотник распределителя находится в нейтральном положении, в котором его удерживают имеющиеся на его торцах реактивные камеры. В этом положении все масло, подаваемое насосом, проходит через зазоры между корпусом и золотником от нагнетательной к сливной магистрали и не поступает в полости силового цилиндра. Поэтому никакого действия на управляемые колеса усилитель не оказывает.

Поворот рулевого колеса в ту или иную сторону вызывает перемещение сошки. Ее шаровой палец выводит золотник из нейтрального положения. При этом золотник разобщает нагнетательную и сливную магистрали и направляет масло, подаваемое насосом, в одну из полостей силового цилиндра. Противоположная полость цилиндра в этом случае соединяется со сливной магистралью.

Поворотом рулевого колеса влево (положение б) открывают доступ маслу в левую полость силового цилиндра. Цилиндр в этом случае перемещается влево относительно поршня, установленного на неподвижном штоке. Шаровой палец передает движение цилиндра через продольную рулевую тягу управляемым колесам автомобиля. При повороте рулевого колеса вправо масло подается в правую полость силового цилиндра (положение в), перемещение которого вправо создает дополнительное усилие, способствующее повороту колеса в правую сторону. С прекращением поворота рулевого колеса золотник останавливается, а корпус его занимает нейтральное положение.

Рис. 4. Схема гидроусилителя рулевого управления:

С увеличением сопротивления повороту колес повышается и усилие на рулевом колесе. Если в начале работы гидроусилителя усилие, прикладываемое к рулевому колесу, составляет 50 Н, то при увеличенном сопротивлении повороту колес оно может достигнуть 200 Н.

Когда усилитель не работает (автомобиль движется по инерции с выключенным двигателем или буксируется другим автомобилем), он не препятствует управлению автомобилем. При этом масло свободно переходит из одной полости силового цилиндра в другую через обратный клапан, установленный в корпусе распределителя.

Однако нельзя длительно управлять автомобилем при неработающем усилителе из-за резкого увеличения усилия на рулевом колесе. Следует также при неработающем усилителе ограничить скорость движения автомобиля до 20 км/ч.

Для подачи масла в систему гидроусилителя на двигателях автомобилей КрАЗ и КамАЗ установлены насосы лопастного типа, приводимые клиноременной передачей от коленчатого вала, а на двигателях автомобллей МАЗ — шестеренчатый насос.

При работающем двигателе насос непрерывно подает масло в гидроусилитель. Если автомобиль неподвижен или совершает прямолинейное движение, этот поток масла не оказывает никакого действия и, пройдя через усилитель, перепускается из нагнетательной линии в сливную.

Устройство лопастного насоса показано на рис. 96. В нижней части корпуса насоса расположен вал, на шлицах которого установлен ротор, входящий во внутреннюю полость статора. На роторе имеются радиальные пазы, в которые вставлены свободно перемещающиеся в них лопасти. В примыкающей к статору крышке находится распределительный диск, а также клапаны — предохранительный и перепускной. Сверху на корпусе установлен бачок для масла, закрываемый крышкой.

При вращении ротора возникает центробежная сила, заставляющая его лопасти прижиматься к внутренней криволинейной поверхности статора. Между двумя соседними лопатками и поверхностью статора образуются замкнутые отсеки, которые поочередно сообщаются с полостями всасывания и нагнетания. Кривизна поверхности статора подобрана так, что когда отсек сообщается с полостью всасывания, его объем становится наибольшим. По мере вращения ротора объем отсека уменьшается, и в момент сообщения его с полостью нагнетания давление масла в нем повышается до требуемых пределов. Под этим давлением масло поступает из насоса в гидроусилитель.

За один оборот ротора каждый отсек дважды сообщается с полостями всасывания и нагнетания. Для ограничения давления масла в крышке насоса установлен предохранительный клапан, открывающийся при повышении давления до 6,5—7,0 МПа и перепускающий масло из насоса в бачок.

Объем масла, подаваемого насосом, ограничивается перепускным клапаном. Принцип действия этого клапана заключается в следующем. Гнездо клапана, расположенное в крышке насоса, сообщается с полостью нагнетания и с каналом линии нагнетания, ведущей к гидроусилителю. Полость и канал нагнетания, кроме того, соединены между собой калиброванным отверстием 6. Давление в полости нагнетания всегда выше, чем в канале. С ростом частоты вращения и увеличением объема масла, подаваемого в систему гидроусилителя, разность давлений в полости нагнетания и в канале увеличивается вследствие гидравлического сопротивления, создаваемого калиброванным отверстием. Соответственно давление на левый торец перепускного клапана будет значительно выше давления на его правый торец.

Рис. 5. Лопастной насос гидроусилителя:
1 — бачок; 2 — фильтр: 3 — крышка; 4 — крышка насоса; 5 — предохранительный клапан; 6 — калиброванное отверстие; 7 — перепускной клапан; 8 — распределительный диск; 9 — статор; 10 — лопасть; 11 — ротор; 12 — вал насоса

Когда разность давлений достигает определенной величины, клапан перемещается вправо, сжимая нагружающую его пружину и открывая проход для масла из полости нагнетания в бачок.

Для предотвращения шума и повышенного износа насоса при большой частоте вращения вала двигателя часть масла, прошедшая перепускной клапан, направляется в полость корпуса насоса и в каналы всасывания.

Все масло, возвращающееся в бачок, проходит через расположенный в нем сетчатый фильтр. На крышке бачка имеется заливная горловина с сапуном, предотвращающим повышение давления в бачке.

Реклама:


Читать далее:

Категория: - Рулевое управление и тормозная система

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 



Остались вопросы по теме:
"Рулевой механизм со встроенным гидравлическим усилителем"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы