Гур принцип работы – схемы и принцип работы, что лучше выбрать, какое давление в ГУР и видео как работают

Гидроусилитель руля (ГУР) — устройство, принцип работы, недостатки

В последнее время, практически все автомобили комплектуются гидроусилителем рулевого управления. Гидроусилитель руля (ГУР) изначально был предназначен для грузовых автомобилей, а также многих всевозможных видов различной техники сельскохозяйственного назначения. В то время данное устройство было предназначено вовсе не для улучшения комфорта. Это связано с тем, что руль многих грузовых автомобилей практически невозможно повернуть без усилителя. Сейчас же он упрощает поворот колес и легковых автомобилей, уменьшая передаточное число механизма и диаметр рулевого колеса. Что же такое гидроусилитель руля и как он работает, а также рассмотрим его достоинства и недостатки.

Гидроусилитель — что это и зачем

Как вы уже поняли, изначально он создавался для упрощения поворота рулевого колеса на специальных автомобилях, где он затруднен в связи с большим передаточным числом рулевого механизма. Сейчас же это устройство успешно применяется практически на всех автомобилях, делая их маневреннее и отзывчивее на повороты руля.

Практика показала, что применение гидроусилителя сокращает количество оборотов руля и помогает избежать множества аварийных ситуаций, путем резкого маневра в противоположную сторону. Сделать это с обычным рулевым механизмом даже реечного типа достаточно проблематично.

Схема устройства ГУР

Всего существует два вида гидроусилителей рулевого механизма: стандартный и ЭГУР, который комплектуется специальным электронным блоком управления и электромагнитным клапаном. В целом их конструкция схожа и прекрасно впишется в любой рулевой механизм. Сейчас же, большая часть автомобилей комплектуется рулевой рейкой, поэтому рассмотрим устройство ГУР и ЭГУР на ее примере.

В состав основных частей гидроусилителя входят:

1. Распределитель золотникового типа
2. Специальный насос
3. Бачок, в котором хранится рабочая жидкость
4. Рабочий цилиндр
5. Система шлангов патрубков для перемещения жидкости

ЭГУР же может дополнительно комплектуется датчиком скорости, электромагнитным клапаном и специальным блоком управления.

Рабочий цилиндр и распределитель устанавливаются на рулевую рейку и представляют с ним единое целое. Назначение насоса заключается в том, чтобы создать необходимое давление жидкости и приводится в движение при помощи ременной передачи от коленчатого вала двигателя.

Как работает усилитель рулевого управления + Видео

После запуска двигателя, масляный насос начинает вращаться и создает давление внутри системы. Если руль стоит прямо, то жидкость просто циркулирует по системе, минуя золотниковую часть устройства. Однако, после поворота руля в какую либо сторону, рулевой вал воздействует на специальный торсион, который открывает золотник в какую-либо сторону. Таким образом, в работу начинает входить одна из полостей рабочего цилиндра, что упрощает усилие, прилагаемое на руль, колеса начинают поворачиваться быстрее.

Как только руль выворачивается до упора, масло достигает пиковой величины давления, оказываемого на рабочий цилиндр. В этом случае, чтобы избежать повреждений, срабатывает специальный клапан, который открывается и выпускает всю рабочую жидкость в свободную циркуляцию внутри системы. После возврата руля в исходное положение, клапан запирается, и рабочий цилиндр давит уже в другую полость, делая поворот руля быстрее.

Отличие электрогидроусилителя состоит в том, что он оборудован системой, которая позволяет менять давление рабочей жидкости внутри системы в зависимости от скорости движения автомобиля. Это осуществляется при помощи датчика скорости, частоты вращения коленчатого вала или датчика угла поворота рулевого колеса. Такое новшество позволяет отключать ЭГУР при движении на большой скорости, чтобы избежать слишком резких маневров и сделать руль более информативнее на какие-либо отклонения. Когда скорость автомобиля равна нулю, или слишком мала, то ЭГУР начинает работать на полную силу, создавая максимально допустимое давление в системе. Контроллер же нужен для более плавного или резкого открытия клапанов в зависимости от скорости движения автомобиля.

Недостатки

Несмотря на все удобство, такое устройство имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это ременная передача, которая отбирает у двигателя определенную величину мощности и некоторая часть его КПД затрачивается на приведение в действие насоса. Таким образом, ГУР увеличивает расход топлива автомобиля и снижает его мощность.

Кроме того, гидроусилитель нуждается в тщательном уходе, потому как его неожиданный отказ воспринимается водителем, как клин рулевого колеса. Понимая это не сразу, неопытные шоферы бросаются в панику и допускают случайные столкновения с определенными препятствиями. Прежде всего, нужно поддерживать постоянную затяжку хомутов гидросистемы, а, во-вторых, менять жидкость ГУР два раза в год и следить за состоянием гидронасоса.

Бачок с рабочей жидкостью должен быть обязательно заполнен ею до необходимого уровня, иначе давление будет слишком избыточным или недостаточным.

Принцип работы гидроусилителя руля, устройство ГУР

По мере развития автомобилестроения возникла потребность в снижении усилий, прикладываемых при вращении рулевого колеса. В первую очередь, это касается водителей грузовых транспортных средств, управление которыми требует от человека повышенной внимательности и точности. Работе шофёра такого автомобиля было не позавидовать: после нескольких часов езды и кручения тугого руля водители жаловались на скопившуюся усталость, что приводило к снижению внимания и, как следствие, возникновению аварий.

Проблема требовала решения: итогом работы над ней стало появления гидроусилителя руля, основная задача которого заключается в облегчении управления машиной и улучшению её манёвренности.

Составные части ГУР

Устройство состоит из следующих обязательных составных частей:

1. насоса ГУР, обеспечивающего требуемый уровень давления, требуемого для циркуляции масла. В большинстве случаев устанавливаются пластичные насосы, отличающиеся высоким коэффициентом полезного действия и наибольшим сроком службы;
2. распределителя, задача которого – направлять масло в нужные части цилиндра и обеспечивать его поступление в бачок. Данный элемент (бывает осевым или роторным) может крепиться на элементах рулевой рейки или на валу рулевого механизма;
3. гидроцилиндра, приводящего в движение поршень со штоком;
4. шлангов, благодаря которым гарантируется движение жидкости по механизму. Одни из них (низкого давления) отвечают за поступление масла в насос и в бачок, другие соединяют между собой распределитель, насос и цилиндр;
5. масла, смазывающего все части системы;
6. бачка с фильтром, где хранится и очищается рабочая жидкость.

Как работает гидроусилитель руля

Основной элемент — это золотник: принцип работы ГУР основан на его перемещении при повороте рулевого колеса.

В центральном положении руля он удерживается пружинами (насос работает в усиленном режиме, жидкость активно циркулирует по всей системе). При повороте рулевого колеса происходит смещение золотника и перекрытие им одной из магистралей (в цилиндр поступает масло, поршень поворачивает колеса в сторону движения золотника). Когда поворот завершается, распределитель догоняет золотник, и тот останавливается.

Принцип работы гидроусилителя руля, если отсутствует его вращение, немного иной: золотник перестает двигаться, распределитель переходит в нейтральное положение, колёса авто стоят прямо, а насос качает масло по системе.

Преимущества автомобиля с гидроусилителем

Выше было сказано, что обычно устройство устанавливается на большегрузные машины, чтобы максимально облегчить процесс управления, однако многие производители оборудуют им и легковые автомобили.

Помимо этого, принцип действия ГУР обеспечивает меньшее количество полных оборотов руля при совершении маневров (например, во время парковки). Механизм минимизирует удары на руль при езде по неровному дорожному покрытию, позволяя сохранить управляемость автомобилем при наезде на крупный камень или при попадании колеса в глубокую выбоину.

Уход за гидравлическим усилителем

Как и любой другой механизм, ГУР требует регулярного и правильного ухода, способного увеличить срок его службы и сэкономить владельцу авто немало средств на его замену.

Основные рекомендации следующие:

• регулярная проверка уровня масла;
• своевременное устранение утечек и проверка герметичности системы;
• регулировка натяжения приводного ремня;
• замена масла и фильтра в бачке как минимум раз в год;
• недопущение удержания руля в крайнем положении на протяжении более чем 5 секунд;
• прекращение использования машины с неисправным гидронасосом (в противном случае происходит ускоренный износ составляющих рулевого механизма).

схемы и принцип работы, что лучше выбрать, какое давление в ГУР и видео как работают

Электро- и гидроусилитель руля в автомобиле — устройство, которое нужно для более упрощенного поворота рулевого колеса при выполнении маневров. Его наличие позволяет с большим комфортом управлять машиной.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Принцип работы гидроусилителя

Основным компонентом узла считается золотник, его положение определяет процесс функционирования узлов и элементов системы. Независимо от типа перемещения золотника, которое может быть осевым либо роторным, отличий в принципе действия нет.

Когда рулевое колесо установлено в центральном положении, золотник удерживается посредством центрирующих пружинных элементов. Это обеспечивает возможность свободного перемещения масла по всем компонентам системы. Но при условии, что распределитель находится в правильном положении.

Насосное устройство функционирует в усиленном режиме, перегоняя рабочую жидкость по системе. Этот узел работает всегда, независимо от того, выполняются маневры или нет. Основное предназначение насосного устройства заключается именно в прокачке масла.

Когда водитель поворачивает руль, золотник начинает передвигаться, в результате чего закрывает сливной патрубок. Это приводит к подаче масла в одну из полостей цилиндра, процедура закачки выполняется под воздействием давления. Одновременно компоненты поршня и шток из-за перемещения жидкости проворачивают колеса и корпус распределительного устройства в ту сторону, куда перемещается золотник. Корпус распределительного устройства может настигнуть золотник только в момент, когда он перестает двигаться, это свидетельствует о выполнении маневра. Затем золотниковый элемент перемещается в изначальное состояние, открывается патрубок для слива масла.

Саня Маевский подробно рассказал о принципе работы ГУР.

Устройство ГУР

В зависимости от типа гидравлического усилителя его конструкция может быть разной.

Классический ГУР

Схема ГУР

Составные компоненты системы гидроусилителя руля:

1. Насосный механизм. Этот узел предназначен для обеспечения всей системы необходимым давлением, чтобы жидкость циркулировала. На большинстве современных авто применяются пластинчатые механизмы. Это обусловлено повышенным КПД и увеличенным ресурсом использования. Сам насос обычно монтируется на двигателе, а его работа обеспечивается благодаря ременной передаче.
2. Распределительный узел. Этот механизм используется для распределения масла и его направления на конкретные полости цилиндра. В зависимости от системы в ГУР может использоваться роторный либо осевой распределительный механизм. Если движения золотника поступательные, распределительный узел оснащен осевым распределителем, вращательные — то роторным. Узел устанавливается на компонентах рулевого привода или непосредственно на валу с рулевым механизмом. Этот механизм чувствителен к наличию загрязнений в рабочей жидкости.
3. Гидравлический цилиндр. Используется для обеспечения работы поршня и штока при подаче жидкости. Для поворота колес машины применяются специальные рычаги. Сам цилиндр располагается между кузовом и приводом либо на рулевом механизме.
4. Магистрали. По патрубкам производится перемещение масла в системе ГУР. Магистрали могут быть низкого либо высокого давления. Первые используются для возврата рабочей жидкости из расширительного резервуара в насосное устройство и опять в бачок после отработки. Вторые предназначены для подачи расходного вещества между насосным устройством, распределительным механизмом и цилиндром.
5. Масло. Смазочное вещество необходимо для обеспечения подачи усилия к гидравлическому цилиндру от насосного устройства. С его помощью выполняется смазывание всех компонентов усилителя.
6. Расширительный резервуар. Бачок предназначен для хранения расходного материала и его циркуляции. Оборудуется фильтрующим устройством, посредством которого выполняется очистка вещества от грязи. На резервуаре имеются отметки, которые позволяют контролировать уровень жидкости.

ЭГУР

Схематическое описание устройства ЭГУР

Такой тип усилителя имеет аналогичное устройство, только ЭГУР оснащается управляющим модулем, а также электромагнитным клапаном. Также система может быть дополнена контроллером скорости.

Какое давление в гидроусилителе руля

Если руль в системе гидравлического управления находится в исходном состоянии, величина давления смазочного вещества составит 5-7 бар. Когда выполняется маневр и задействуется насосное устройство, то параметр давления увеличится до 79-86 бар.

Насосное устройство системы ЭГУР Насосный механизм ГУР

Как работает электроусилитель руля

В системе ЭУР отсутствует рабочая жидкость. Электрический усилитель функционирует не всегда, а только при выполнении маневров. Силовой агрегат системы обеспечивает крутящий момент, определяющийся моментом на рулевом узле. Этот параметр замеряется посредством специального контроллера, передающего информацию на управляющий модуль системы. Блок предназначен для расчета нужного параметра мощности активации мотора системы с учетом положения руля.

Процедура замера угла поворота выполняется посредством контроллера, встроенного в переключатель, установленный под рулем. На роторном устройстве электродвигателя имеется контроллер, который производит замер частоты вращения механизма, после чего передает данные на ЭБУ. Это требуется для того, чтобы модуль определил скорость прокручивания узла. Управляющий модуль ЭУР учитывает множество показаний при расчете необходимого усилия на электродвигатель.

Данный параметр определяется:

• значением момента руля;
• скоростью движения машины;
• оборотами силового агрегата, угла и скорости прокручивания руля.

В дальнейшем усилие от мотора поступает на рейку посредством приводной шестеренки, а также червячной передачи. Перемещение рейки осуществляется в результате нескольких усилий. Этому способствует рулевое колесо, а также электромотор системы ЭУР, который управляется электронным модулем.

При перемещении руля торсион закручивается. Приложенное усилие вычисляется электронным модулем в соответствии с изменением положения составляющих элементов контроллера. Механизм поворота определяет отклонение рулевого колеса. Эти параметры обрабатываются микропроцессорным модулем, который взаимодействует с ЭБУ машины.

С учетом данной информации микропроцессорный блок выполняет расчет нужного усилия, после чего подает питание необходимого значения на мотор. Последний выполняет перемещение вала руля или рейки.

Устройство ЭУР

Схематическое устройство ЭУР

Основные составляющие системы:

1. Электрический мотор, на большинстве машин применяются бесщеточные устройства.
2. Сервопривод. Могут использоваться разные типы устройств.
3. Контроллер определения крутящего момента. Этот датчик считается одним из главных, он обычно монтируется на торсион, расположенный в разрезе рулевого вала. На концах элемента устанавливаются две разных части контроллера. В зависимости от типа ЭУР датчик может относиться к классу оптических либо магнитных.
4. Контроллер перемещения рулевого колеса.
5. Управляющий модуль.
6. Некоторые авто оснащаются контроллером скорости поворота рулевого колеса.

Что лучше: электро или гидроусилитель руля?

Чтобы разобраться в том, что лучше, предлагаем ознакомиться с перечнем недостатков обеих систем.

Минусы ГУР	Минусы ЭУР
В машинах, оснащенных ГУР, не допускается длительное удерживание рулевого колеса в крайнем положении. Это приведет к перегреву рабочей жидкости и поломке конструктивных элементов, в первую очередь насоса	ЭУР не может похвастаться высокой информативностью рулевого управления
ГУР следует время от времени обслуживать. Один раз в несколько лет требуется замена рабочей жидкости. Потребитель должен регулярно следить за ее уровнем, диагностировать целостность электроцепей, магистралей и насосного устройства	Вероятность появления сбоев в настройках ЭУР. Возможна поломка контроллеров рулевого колеса или вала
Работа усилителя напрямую связана с силовым агрегатом. Часть мощности насосное устройство забирает у силового агрегата. При движении прямо эта мощность расходуется впустую	Вероятность появления сбоев во время движения. Если усилитель заблокируется, это может привести к его поломке и аварийной ситуации на дороге. Выровнять колеса, если машина стоит на месте, будет проблематично
ГУР не позволяет произвести регулировку режимов функционирования с учетом условий езды	Электрическая составляющая зачастую не подлежит ремонту. Контроллеры положения руля лучше не ремонтировать, а поменять, поскольку при перепайке датчиков потребитель может задать неправильные параметры. Из-за этого обслуживание ЭУР будет более дорогим
ГУР обеспечивает высокую информативность работы всей системы при движении на невысокой скорости. Но при езде на высоких оборотах ДВС этот параметр падает	Периодически требуется калибровка контроллеров. Самостоятельно это сделать проблематично, придется обращаться к квалифицированным специалистам

Гидроусилитель руля проще в обслуживании, но его работа отбирает часть мощности мотора машины.

Видео «Самостоятельный ремонт ЭУР»

Канал CompsMaster на примере автомобиля Лада Калина рассказал о выполнении ремонта ЭУР.

Насос гидроусилителя руля

[box type=»bio»] Для облегчения работы водителя и снижения передаточного отношения рулевого механизма используют гидроусилитель руля.[/box] Бывают электроусилители руля, но наибольшее распространение получили гидроусилители рулевого управления, которые имеют следующие преимущества:

• Поглощают ударные нагрузки от неровностей дороги за счет практической несжимаемости жидкости;
• Позволяют получить изменяемый коэффициент усиления за счет регулировки давления жидкости;
• Увеличивают срок службы рулевых механизмов, которые смазываются под давлением.
• Рассмотрим конструкцию гидро усилителя руля на примере реечного рулевого механизма.

На рисунке показана схема гидроусилителя руля и элементов такого рулевого привода.

Устройство гидроусилителя руля имеет в своем составе следующие элементы:

• Насос гидроусилителя с бачком для жидкости. Привод насоса обычно осуществляется приводным ремнем от шкива коленчатого вала;
• Соединительные гидравлические трубопроводы высокого и низкого давления. В местах, где необходимо обеспечить взаимную подвижность узлов в составе трубопроводов используют гибкие шланги.
• Рулевой механизм специальной конструкции, объединенный с золотниковым управляющим узлом и гидроцилиндром.

Принцип работы гур

При работе двигателя насос гура создает давление в системе рулевого управления. Когда руль поворачивается в какую-либо сторону, распределитель  рулевого механизма подает поток жидкости под давлением  к одному из поршней гидроцилиндра. А гидроцилиндр в свою очередь уже производит перемещение рулевой рейки.

[box type=»info»] Часто распределитель и гидроцилиндр — это совместный узел, расположенный на рулевой рейке.[/box]

При повороте руля в другую сторону распределитель подает жидкость к противоположной стороне гидроцилиндра и рулевая рейка движется в другую сторону, поворачивая колеса. Водитель при этом тратит минимум усилий на поворот руля, даже если машина стоит. Единственное условие — двигатель должен работать. Надеюсь мы разобрались как работает гидроусилитель руля.

Видео по теме гидроусилитель руля:

Наиболее часто в системах гидравлического усилителя рулевого управления используют насосы лопаточного типа.

Конструкция такого насоса показана на рисунке.

[box] При вращении приводного вала насоса лопатки перемещаются по фигурной внутренней поверхности корпуса насоса, прижимаясь к ней под действием центробежной силы. В процессе вращения вала за счет специальной формы внутренней поверхности корпуса происходит изменение объема, ограниченного двумя соседними лопатками.[/box]

При увеличении объема насос всасывает жидкость, а при уменьшении – нагнетает.

Работа насоса проиллюстрирована следующей схемой:

Поскольку привод насоса осуществляется от шкива коленчатого вала, его производительность и давление зависят от числа оборотов двигателя. Для поддержания расчетного давления гидроусилитель рулевого управления использует нагнетательный клапан.

Схема конструкции реечного рулевого механизма с гидроусилителем показана на рисунке:

 

[box type=»bio»] В зависимости от поворота руля распределитель подает поток жидкости в одну или другую камеру силового агрегата гидроусилителя руля.[/box]

Ниже на разрезе схематично показано устройство распределителя рулевого механизма. В гидроусилителе руля распределитель играет ключевую роль. Если случится неисправность, то жидкость будет подаваться нечетко и усилие на рулевом колесе сильно возрастет. Поворот золотника относительно корпуса распределителя происходит за счет скручивания пружинного торсиона.

Угол поворота золотника зависит от усилия, прилагаемого водителем к рулевому колесу. Чем больше усилие, направленное на поворот рулевого колеса, тем больше поворот золотника относительно корпуса, и тем быстрее жидкость проходит через распределитель.

Для автомобилей с рулевым механизмами червячного типа используют такие же элементы, различны только конструкции самих рулевых механизмов.

На этом про гидроусилитель руля все. Настоятельно рекомендую обратить внимание на популярные статьи в этой категории, их в найдете ниже:

Похожие статьи

 

Следящий гидропривод — Википедия

Следящий гидропривод — это регулируемый гидропривод, в котором закон движения выходного звена (вала гидромотора или штока (в некоторых случаях корпуса) гидроцилиндра) изменяется в зависимости от управляющего воздействия.

Как правило к функциям слежения в следящем гидроприводе добавляются функции усиления управляющего сигнала по мощности. Поэтому синонимом термина следящий гидропривод

считается термин гидроусилитель.

Принцип работы гидроусилителя с золотниковым распределителем[править | править код]

Одна из возможных конструктивных схем гидроусилителя показана на рис. 1.

Рис. 1. Одна из конструктивных схем гидроусилителя Рис. 2. Принцип работы гидравлического усилителя с выходным звеном в виде двухштокового гидроцилиндра

В этой схеме перемещение управляющей рукоятки вправо через механическую связь вызывает смещение золотника также вправо. При этом открываются каналы золотникового гидрораспределителя, в результате чего жидкость от насоса подаётся в правую полость гидродвигателя, в качестве которого применён двухштоковый гидроцилиндр. В этой полости гидроцилиндра создаётся избыточное давление, и, как следствие, выходное звено движется вправо, то есть в том же направлении, что и рукоятка. Поскольку выходное звено жёстко связано с корпусом распределителя, то перемещение выходного звена вызывает такое же по величине перемещение корпуса распределителя (

рис. 2). В результате смещения корпуса распределителя, каналы в гидрораспределителе перекрываются поясками золотника и подача жидкости от насоса в полость гидроцилиндра прекращается. Таким образом, и управляющая рукоятка, и выходное звено гидродвигателя движутся синхронно. Однако за счёт того, что усилие на выходном звене создаётся за счёт давления, развиваемого насосом, то это усилие многократно больше, чем усилие, прикладываемое к рукоятке оператором. Коэффициент усиления следящих гидроприводов практически неограничен, и мощность входного сигнала может быть уменьшена до ничтожно малой величины (примерно 0,5 Вт).

В рассмотренной конструкции распределителя перемещение золотника может вызываться не только линейным перемещением управляющей рукоятки, но и, при небольших конструктивных изменениях, возможно осуществить входное движение золотника с помощью вращательного движения руля (например, через винтовую передачу).

Иногда пояски золотников гидрораспределителей выполняют с небольшой конусностью (6°-10°) (рис. 4). Тогда открытие каналов распределителя происходит более плавно, чем в распределителях с золотниками с цилиндрическими поясками (рис. 5). Соответственно, при открытии каналов более плавно нарастает и подача жидкости в полости гидродвигателя, и поэтому «трогание с места» и остановка выходного звена гидроусилителя также происходит более плавно. Иными словами, при наличии конусности в конструкции золотников чувствительность гидроусилителя снижается.

• Рис. 4. Пояски золотника при наличии конусности; при такой конструкции «трогание с места» и остановка выходного звена гидроусилителя происходит более плавно

• Рис. 5. Цилиндрические пояски золотника

Гидроусилители с клапанными распределителями[править | править код]

Помимо золотниковых распределителей в конструкциях гидроусилителей иногда применяют клапанные распределители. Одна из возможных конструктивных схем такого гидроусилителя приведена на рис. 6.

Рис. 6. Одна из возможных конструктивных схем гидроусилителя с клапанным распределителем

В таком гидроусилителе при перемещении ручки управления влево открывается верхний клапан, и жидкость от насоса по каналам внутри гидроусилителя подаётся в правую полость цилиндра. При этом в этой полости создаётся избыточное давление, под действием которого поршень начинает перемещаться влево, то есть в ту же сторону, в которую была перемещена ручка управления. Поскольку поршень жёстко связан с корпусом распределителя, то перемещение поршня вызывает точно такое же по величине и направлению перемещение корпуса распределителя. В свою очередь смещение корпуса закрывает верхний клапан, и подача жидкости в левую полость цилиндра прекращается, и соответственно прекращается движение поршня. Таким образом, выходное звено (шток поршня) движется синхронно с входным звеном (ручкой управления).

При движении поршня влево жидкость из левой полости цилиндра вытесняется в гидроаккумулятор.

Когда ручка управления перемещается вправо, верхний клапан закрыт, но открывается нижний клапан, и жидкость из правой полости цилиндра идёт на слив в бак. Движение поршня при этом происходит вправо под действием давления, создаваемого гидроаккумулятором.

Гидроусилители с клапанными распределителями имеют высокую точность воспроизведения по сравнению с гидроусилителями с золотниковыми распределителями, поскольку в золотниковых распределителях имеется мёртвая зона, обусловленная тем, что ширина поясков золотника обычно делается несколько больше диаметра перекрываемых каналов (положительное перекрытие; абсолютно точного совпадения ширины поясков и диаметров каналов не удаётся достичь по технологическим причинам изготовления деталей). В клапанных распределителях мёртвая зона может быть легко устранена.

Основная статья — Гидроусилитель крутящего момента

Гидроусилитель крутящего момента — вид следящего гидропривода, в котором гидродвигателем служит либо гидромотор, либо поворотный гидродвигатель.

В данном типе гидроусилителей обычно используется гидравлический распределитель с поворотным золотником, выполненным в виде крана, при этом у распределителя имеется отслеживающая втулка.

Рис. 7. Конструктивная схема гидроусилителя крутящего момента, выполненного на базе поворотного гидродвигателя: жидкость подаётся по каналам e и f, а сливается по каналу m

Струйные усилители выполняются на базе струйных распределителей.

Рис. 8. Схема струйного усилителя пропорционального типа

По сравнению с гидроусилителями механического типа, струйные усилители обладают высоким быстродействием. Частота переключений газовых струйных усилителей достигает нескольких кГц. Усилители, работающие на маловязких жидкостях, имеют быстродействие на порядок меньше, чем газовые, однако и их быстродействие удовлятворяет практику.

Схема действия одного из видов струйных усилителей показана на рис. 8. При повороте трубки 1 на небольшой угол по часовой стрелке поток Q подаётся в правую полость гидроцилиндра 2. В этой полости создаётся избыточное давление, и корпус будет смещаться вправо до тех пор, пока не восстановится равновесие и поток вновь не будет поделён на две равные части. Таким образом, корпус гидроцилиндра 2 отслеживает движения трубки 1.

Не любой сигнал, подаваемый на вход гидроусилителя, вызывает соответствующее движение выходного звена. Например, для гидроусилителя на рис. 1 при некоторых небольших перемещениях рукоятки выходное звено при определённых значениях этого перемещения будет оставаться в покое. Это обусловлено тем, что элементы креплений механической передачи от рукоятки к золотнику имеют люфты. Пока эти люфты не выбраны, золотник будет оставаться в покое. Соответственно, в покое будет оставаться и выходное звено гидроусилителя. Кроме того, по технологическим причинам ширина поясков золотника обычно делается несколько большей, чем диаметр перекрываемых каналов (положительное перекрытие), а значит, на начальном этапе движения золотника каналы распределителя будут перекрыты, и жидкость от насоса не будет поступать к полости гидродвигателя, и поэтому выходное звено будет оставаться в покое. Таким образом, по объективным причинам чувствительность гидроусилителя не может быть абсолютной.

Строго говоря, под чувствительностью понимают комплекс качеств, позволяющих с минимальной ошибкой (по времени и пути) заданные перемещения входа преобразовывать в перемещения выходного звена. При этом ошибка по времени характеризует быстродействие, а по пути — точность гидроусилителя.

Помимо ширины поясков и люфтов механической передачи на чувствительность оказывают влияние утечки рабочей жидкости через зазоры между деталями распределителя, трение в элементах конструкции, упругость деталей и самой рабочей жидкости гидроусилителя, а также нагрузка выхода, влияющая на давление в гидросистеме, а значит, и на утечки.

Чувствительность является одним из основных требований, предъявляемых к следящим гидроприводам.

Примером следящего гидропривода является гидроусилитель руля, широко применяемый в автомобилях. Следящий гидропривод применяется в тех случаях, когда непосредственное управление тем или иным механизмом требует от человека слишком больших усилий. Кроме автомобилей, следящие гидроприводы устанавливают на тракторах, на судах, используют в авиации, робототехнике и других сферах.

Первый патент, связанный с гидравлическим усилением, был получен Фредериком Ланчестером в Великобритании в 1902 году. Его изобретение представляло собой «усилительный механизм, приводимый посредством гидравлической энергии»^[1]. В 1926 году инженер подразделения грузовиков компании Пирс Эрроу (англ. Pierce Arrow) продемонстрировал в компании Дженерл моторс гидроусилитель руля с хорошими характеристиками, однако автопроизводитель посчитал, что эти устройства будут слишком дорогими, чтобы выпускать их на рынок^[2][3]. Первый предназначенный для коммерческого использования гидроусилитель руля был создан компанией Крайслер в 1951 году, и сейчас большинство новых автомобилей укомплектовывается подобными устройствами.

• Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. — Москва: Машиностроение, 1967.

• Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. — Москва: Машиностроение, 1972. — С. 320.

• Схиртладзе А.Г., Иванов В.И., Кареев В.Н. Гидравлические и пневматические системы. — Москва: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003. — С. 544.  

Как работает гидроусилитель руля.

Работа гидравлического усилителя руля



Принцип работы гидравлического усилителя рулевого управления и взаимосвязь элементов его конструкции рассмотрим на примере гидроусилителя руля автомобиля КамАЗ (рис. 1).

При прямолинейном движении автомобиля золотник 18 и винт 13 находятся в нейтральном положении. Масло из насоса свободно проходит через золотник и обе полости силового цилиндра 6 и 23, и далее через радиатор 1 сливается в бачок насоса.

При повороте рулевого колеса направо (рис. 1,а) винт 1 вывертывается из гайки 6, а из-за сопротивления управляемых колес возникает сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом положении влево. Когда эта сила превысит усилие предварительного сжатия центрирующих пружин 4, винт вместе с золотником 12 сместится. При этом полость А силового цилиндра отсоединяется от линии слива, оставаясь при этом соединенной с линией нагнетания, а полость Б отсоединяется от линии нагнетания.
Рабочая жидкость поступит в полость А цилиндра и начнет оказывать давление на поршень-рейку, создавая дополнительное усилие на зубчатом секторе вала 7 сошки рулевого механизма, что способствует повороту управляемых колес.

При повороте рулевого колеса налево (рис. 1,б) винт с золотником 12 смещаются вправо, преодолевая усилие сжатия центрирующих пружин 4. Рабочая жидкость под давлением начнет поступать в полость Б, воздействуя на поршень-рейку 8, а полость А соединится с линией слива.
Поршень-рейка 8 под действием суммарного усилия, создаваемого водителем и рабочей жидкостью, повернет вал 7 сошки и далее через привод управляемые колеса.

***



Давление в полостях А и Б силового цилиндра при повороте увеличивается пропорционально повышению сопротивления колес. Одновременно возрастает давление в полостях между плунжерами 3.
В результате получаем динамическую взаимосвязь — чем больше сопротивление повороту колес, а следовательно чем выше давление масла в полости силового цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник 12 стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе.
Таким образом обеспечивается силовое слежение.

Остановка рулевого колеса при повороте в любую сторону приводит к тому, что поршень-рейка 8, винт 1 и золотник 12 под действием центрирующих пружин 4 и перепада давления масла в полостях А и Б силового цилиндра сместятся в осевом направлении к среднему положению.
При этом золотник займет такое положение, при котором через щель для прохода масла в соответствующей полости цилиндра будет поддерживаться давление, необходимое для удержания управляемых колес в повернутом положении.
Таким образом обеспечивается кинематическое следящее действие усилителя рулевого управления.

При резком ударе или толчке со стороны колес во время движения, например при разрыве колеса, поршень-рейка 8 и винт 1 с золотником 12 сместится в осевом направлении.
При этом в результате перемещения золотника полость цилиндра, находящаяся с противоположной стороны, соединится с линией нагнетания насоса.
Возрастающее давление рабочей жидкости на поршень-рейку 8 уравновесит силу удара, и управляемые колеса не изменят своего положения, что позволит сохранить заданное направление движения и предотвратить возможную аварию.

При неработающем насосе, например во время буксировки автомобиля, управление автомобилем было бы очень затруднительно, так как находящаяся в полостях А и Б жидкость препятствовала бы перемещению поршня, и к рулевому колесу пришлось бы прикладывать значительное усилие, чтобы выдавливать ее в бачок насоса.
Поэтому обратный клапан плунжера 9 при повышении давления в любой полости во время перемещения поршня открывается и позволяет перетекать жидкости в противоположную полость, что облегчает поворот рулевого колеса.

***

Электрический усилитель рулевого управления — ЭУР