ТЕМА 5. УСИЛИТЕЛЬ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ. Время 2 часа

ТЕМА 5. УСИЛИТЕЛЬ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ.
Время 2 часа
Учебный вопрос
Назначение, расположение, общее устройство и работа усилителя
рулевого управления.
Усилитель гидравлический, встроенный. В качестве рабочей жидкости
применяется масло марки «Р», заменители масло веретенное АУ или масло
АУп. Вместимость системы 4,2 л.
В состав рулевого усилителя входит масляный насос 4 (рис. 10),
распределитель 19, силовой цилиндр 7, 25, масляный радиатор 28, шланги и
трубопроводы.
Источником энергии в гидравлическом усилителе является масляный
насос, приводимый в действие от коленчатого вала двигателя через шестерни
привода агрегатов. Масляный насос лопастной, двойного действия.
Масляный насос крепится к картеру привода агрегатов тремя болтами.
Рис. 10. Усилитель рулевого
управления автомобиля
КамАЗ-4310
1 – рулевое колесо; 2 –
пружина предохранительного
клапана фильтра; 3 – фильтр; 4
– масляный насос; 5 –
перепускной клапан; 6 – вал
сошки с зубчатым сектором; 7
– задняя полость силового
цилиндра; 8 – поршень-рейка;
9 – сошка; 10 – продольная
тяга; 11 – поперечная тяга; 12 –
переднее колесо автомобиля;
13 – магнитная пробка; 14 – шариковая гайка; 15 – винт; 16 – картер рулевого
механизма; 17 – обратный клапан; 18 – предохранительный клапан рулевого
усилителя; 19 – распределитель; 20 – золотник; 21 – упорный подшипник; 22
– реактивный плунжер; 23 – центрирующая пружина; 24 – угловой редуктор;
25 – передняя полость силового цилиндра; 26 – линия нагнетания; 27 –
карданный вал; 28 – радиатор; 29 – труба рулевой колонки; 30 – заливной
фильтр; 31 – бачок насоса (гидросистемы); 32 – линия слива; 33 – пружина
перепускного клапана насоса; 34 – предохранительный клапан насоса; 35 –
перепускной клапан; А, Б – дросселирующие отверстия
Насос состоит из корпуса 1 (рис. 11) с установленным на подшипниках
22, 25 валом насоса 26 и крышки 17, между которыми расположены статор 21
и ротор 19 с лопастями. В расточке крышки установлены распределительный
диск 18 и блок клапанов – перепускной и предохранительный. В верхней
части насоса установлен бачок 4, в котором размещены фильтр 13 насоса,
заливной фильтр 5 с пробкой 6, оснащенной масломерным щупом, коллектор
3 и сливная трубка 14. Бачок закрыт крышкой 11, на которой установлен
предохранительный клапан 10, отрегулированный на давление 0,12-0,24
кгс/м2.
Рис. 11. Масляный
насос рулевого усилителя
1 – корпус; 2 – кольцо
упорное; 3 – коллектор; 4 –
бачок; 5 – фильтр заливной;
6 - пробка заливной
горловины бачка; 7, 29 –
шайба; 8 – гайка- барашек;
9, 20 – уплотнительное
кольцо; 10 - клапан
предохранительный; 11 –
крышка бачка; 12 , 15, 16 –
прокладка уплотнительная;
13 – фильтр насоса; 14 –
трубка бачка; 17 – крышка насоса; 18 - распределительный диск; 19 – ротор с
лопастями; 21 – статор; 22 – подшипник роликовый; 23 – манжета; 24 –
кольцо маслоотгонное; 25 – подшипник шариковый; 26 – вал насоса; 27 –
гайка; 28 – шплинт; 30 – шестерня привода насоса; 31 – шпонка; 32 – кольцо
стопорное
На вале насоса 26 установлена шестерня 30 привода, а на
противоположном шлицевом конце - ротор с лопастями. Вал со стороны
корпуса снабжен самоподвижной манжетой 23 и маслоотгонным кольцом 24.
Главными элементами насоса, обеспечивающими создание давления,
является рабочая пара статор - ротор с лопастями (рис. 12).
Статор 2 представляет собой стальную деталь с овальным отверстием
специальной формы в центре. Ротор 3 - цилиндрическая деталь со шлицевым
отверстием в центре для соединения с приводным валом, имеет радиальные
пазы, в которые свободно установлены пластинчатые лопасти 1.
Рис. 12. Рабочая пара лопастного насоса
1 – лопасти; 2 – статор; 3 – ротор
С другой стороны к ротору
прилегает распределительный диск 18.
Между каждыми двумя лопастями и
двумя торцовыми поверхностями
образуется камера. Утечка масла из нее
мала даже при максимальном давлении
из-за малых торцовых зазоров.
Объем пространства между двумя
лопастями, корпусом и распределительным диском при вращении ротора
циклически изменяется от минимального до максимального два раза за один
оборот ротора. В том месте, где начинается увеличение объема камеры, в
корпусе насоса выполнено отверстие 8, через которое подводится из бачка
масло (рис. 13,а). Диаметрально противоположно выполнено второе входное
отверстие. За счет разрежения масло заполняет пространство между
лопастями, причем подача масла в камеру производится с двух сторон, как со
стороны корпуса, так и стороны распределительного диска через три
перепускные отверстия 7 в статоре и лунки 4 в распределительном диске.
При дальнейшем вращении ротора происходит уменьшение объема
между лопастями, что приводит к повышению давления масла, которое через
нагнетательные каналы 1 в распределительном диске направляется в систему.
Полости нагнетания так же, как и полости всасывания расположены
друг против друга. Поэтому силы давления масла на ротор взаимно
уравновешиваются и не нагружают подшипники вала насоса радиальными
усилиями.
Дополнительные каналы 2 и 3 меньшего размера в распределительном
диске соединяют пространство под лопастями в роторе с полостью в крышке
насоса. Этим предотвращается запирание масла, которое препятствовало бы
радиальному перемещению лопастей и одновременно
обеспечивается
поджатие лопастей к статору давлением масла.
Рис. 13 - Распределительный диск
а – установка распределительного диска; б – общий вид; 1 – нагнетательные
каналы; 2, 3 – разгрузочные каналы, 4 – лунки; 5 – центрирующие отверстия;
6 – нагнетательная полость; 7 – перепускные отверстия
Уплотнение рабочих полостей при давлении, доходящем до 8,7 МПа (75
кгс/см2), обеспечивается тем, что все зазоры, через которые оно может
перетекать, очень малы. Это достигается высокой точностью изготовления
деталей насоса и, кроме того, ротор, статор и лопасти сортируют по длине и
собирают по размерным группам. Разукомплектовка их недопустима.
Производительность масляного насоса обеспечивает работу рулевого
усилителя даже при минимальной частоте вращения коленчатого вала
двигателя. Если насос подает в систему усилителя достаточное количество
масла на холостом ходу, то при максимальной частоте вращения коленчатого
вала двигателя его производительность может возрасти в 7-8 раз. Такого
количества масла трубопроводы и распределитель не смогут пропустить. Для
ограничения производительности насоса на выходе из полости А (рис. 14)
выполнено калиброванное отверстие 5, способное пропустить в единицу
времени строго определенное количество масла, и в крышке насоса
установлен перепускной клапан 1, открывающийся когда производительность
насоса превысит пропускную способность калиброванного отверстия 5. В
этом случае избыточное количество масла направляется через коллектор на
вход в насос.
Рис. 14. Крышка насоса
1 – перепускной клапан; 2 – предохранительный
клапан; 3 – вертикальный канал; 4 – крышка
насоса; 5 – калиброванное отверстие; 6 –
распределительный диск
Для ограничения максимального давления
в системе рулевого усилителя
в расточке
перепускного
клапана
установлен
предохранительный
клапан
2,
который
открывается в том случае, если давление в
гидравлическом усилителе достигнет 0,79-0,84 МПа (80-85 кгс/см2).
Открытие
предохранительного
клапана
способствует
открытию
перепускного клапана, который снижает производительность насоса,
одновременно ограничивая максимальное давление в системе рулевого
усилителя. Работа клапанов насоса показана на рис. 15.
Рис. 15. Схема
работы клапанов
масляного насоса
рулевого усилителя
а – работа
перепускного клапана;
б – работа
предохранительного
клапана
Очистка масла,
поступающего
из
гидросистемы в насос, осуществляется масляным фильтром, установленным в
бачке насоса. Фильтр полнопоточный, с бумажным фильтрующим элементом.
В верхней части фильтра установлен предохранительный клапан,
срабатывающий при засорении фильтрующего элемента. Для предохранения
от попадания в насос инородных частиц при заправке масла в заливной
горловине установлен заправочный сетчатый фильтр. Проверка уровня масла
в бачке производится указателем, расположенным в крышке заливной
горловины.
Исполнительным устройством рулевого усилителя является силовой
цилиндр, выполненный вместе с картером рулевого механизма. Поршень,
изготовленный вместе с рейкой рулевого механизма, имеет уплотнительные
кольца и передает усилие непосредственно на зубчатый сектор вала сошки.
Уплотнение силового цилиндра в зоне выхода винта рулевого механизма
осуществляется также с помощью уплотнительного кольца.
Масляный радиатор алюминиевый, выполнен из оребренной трубки,
установлен на кронштейнах перед радиатором системы охлаждения двигателя.
При работающем двигателе масляный насос постоянно подает масло в
систему рулевого усилителя. Это масло поступает к распределителю,
предназначенному для управления исполнительным механизмом - силовым
цилиндром. Если рулевое колесо неподвижно, распределитель направляет
масло, поступающее от масляного насоса одновременно в обе полости
силового цилиндра и затем обратно в бачок.
Если водитель начинает поворачивать рулевое колесо, распределитель
направляет все масло, подводимое от насоса, в одну из полостей силового
цилиндра в зависимости от направления поворота. При этом
противоположная полость силового цилиндра соединяется через
распределитель со сливом в бачок.
В рулевом усилителе КамАЗ-4310 используется золотниковый
распределитель с осевым золотником, реактивными плунжерами и
центрирующими пружинами, который установлен в передней части углового
редуктора и крепится к нему с помощью четырех шпилек с гайками и
болтом.
В состав распределителя входит корпус 3 (рис. 16) с передней крышкой
1; золотник 8; три пары реактивных плунжеров 2 с центрирующими
пружинами 4, установленные в сквозных отверстиях корпуса; два плунжера 6
и один реактивный плунжер 16 с обратным клапаном 17, установленные в
глухих отверстиях корпуса; два упорных роликовых подшипника 5 с
деталями крепления, предохранительный клапан 15; масляные каналы и
проточки, выполненные в корпусе распределителя.
Рис. 16. Распределитель рулевого усилителя
1 – передняя крышка; 2 – реактивный плунжер; 3 – корпус распределителя; 4,
7, 12 – пружины; 5 – упорный роликовый подшипник; 6 – плунжер глухого
отверстия; 8 – золотник; 9 – тарельчатая пружина; 10 – гайка; 11 –
регулировочный винт предохранительного клапана; 13 – контргайка; 14 –
уплотнительное кольцо; 15 – предохранительный клапан; 16 – реактивный
плунжер с обратным клапаном; 17 – обратный клапан; 18 – колпак
регулировочного винта предохранительного клапана
От насоса к корпусу распределителя рулевого усилителя подведены
рукава и трубки высокого и низкого давления. По первым масло
направляется к механизму, а по вторым – возвращается в бачок насоса.
Форма контроля.
Письменно ответить на следующие вопросы:
1.Устройство масляного насоса рулевого усилителя
2.Устройство распределителя масляного насоса рулевого усилителя.
Используемая литература
1. Вахламов, В.К. Подвижной состав автомобильного транспорта. - М.:
Академия-М, 2003. – 480 с.
2. Карагодин, В.И., Шестопалов, С.К. Устройство и техническое
обслуживание грузовых автомобилей. - М.: Транспорт-М, 2000. – 223 с.:
3. Косенков, А.А. Устройство автомобилей с двигателями внутреннего
сгорания. Типы и системы двигателей. - Ростов н/Д.: Феникс, 2004. – 448 с.
4.
Передерий, В.П. Устройство автомобиля. - М.: ФОРУМ-М, 2006. – 288 с.
5. Пехальский А.П. Устройство автомобилей: - М.: Академия-М, 2005. - 528 с