ВНИМАНИЕ! Если Вам ПО ТЕЛЕФОНУ предложили перевести деньги на КИВИ-КОШЕЛЁК, то это означает, что к нашим номерам подключились мошенники!!! Будьте внимательны!

Принцип работы гидроусилителя руля


Гидроусилитель рулевого управления: устройство и принцип работы

В настоящее время сложно себе представить автомобиль не оснащенный усилителем рулевого управления. Усилитель может быть электрическим (ЭУР), гидравлическим (ГУР) или электрогидравлическим (ЭГУР). Однако гидроусилитель рулевого управления остается наиболее распространенным типом на данный момент. Он устроен таким образом, что даже при его выходе из строя сохранится возможность управления автомобилем. В этой статье мы разберем его основные функции и подробно узнаем, из чего он состоит.

Функции и назначение ГУР

Рулевая рейка с гидроусилителем

Гидравлический усилитель руля (ГУР) представляет собой элемент рулевого управления, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса образуется за счет гидравлического давления.

Для легковых автомобилей главное назначение ГУР – обеспечение комфорта. Управлять транспортным средством, оснащенным  гидравлическим усилителем руля, легко и удобно. К тому же водителю не нужно для совершения маневра делать рулем полных пять-шесть оборотов в сторону поворота. Такое положение вещей особенно актуально при парковке и маневрировании на узких участках.

Сохранение управляемости автомобилем и смягчение ударов, передающихся на руль в результате наезда управляемых колес на неровности дороги, – еще она важная функция гидроусилителя.

Требования к гидроусилителю

Для эффективной работы ГУР к нему предъявляют следующие требования:

  • надежность системы и бесшумность при работе;
  • простота обслуживания и минимальный размер устройства;
  • технологичность и экологическая безопасность;
  • небольшой поворотный момент на колесе с автоматическим возвратом в нейтральное положение;
  • легкость и плавность рулевого управления;
  • обеспечение кинематического следящего действия – соответствие между углами поворота управляемых колес и руля;
  • обеспечение силового следящего действия – пропорциональность между силами сопротивления повороту управляемых колес и усилием на руле;
  • возможность управления автомобилем при выходе системы из строя.

Устройство гидроусилителя руля

Основные компоненты гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля устанавливается на рулевой механизм любого типа. Для легковых автомобилей наибольшее распространение получил реечный механизм. В этом случае схема ГУР следующая:

  • бачок для рабочей жидкости;
  • масляный насос;
  • золотниковый распределитель;
  • гидроцилиндр;
  • соединительные шланги.

Бачок ГУР

Бачок гидроусилителя

В бачке или резервуаре для рабочей жидкости установлен фильтрующий элемент и щуп для контроля за уровнем масла. С помощью масла смазываются трущиеся пары механизмов и передается усилие от насоса к гидроцилиндру. Фильтром от грязи и металлической стружки, возникающей в процессе эксплуатации, в бачке служит сетка.

Уровень жидкости внутри бака можно проверить визуально в случае, когда резервуар сделан из полупрозрачного пластика. Если пластик непрозрачный или используется металлический бачок, уровень жидкости проверяется с помощью щупа.

В некоторых автомобилях уровень жидкости можно проверить только после кратковременной работы двигателя либо при вращении рулевого колеса несколько раз в разные стороны во время работы машины на холостом ходу.

На щупах или резервуарах сделаны специальные насечки, как для «холодного» двигателя, так и для «горячего», уже работающего в течение какого-то времени. Также необходимый уровень жидкости можно определить и с помощью отметок «Max» и «Min».

Насос гидроусилителя

Лопастной насос гидроусилителя

Насос гидроусилителя необходим для того, чтобы в системе поддерживалось нужное давление, а также происходила циркуляция масла. Насос устанавливается на блоке цилиндров двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала при помощи приводного ремня.

Конструктивно насос может быть разных типов. Наиболее распространенными являются лопастные насосы, которые характеризуются высоким КПД и износоустойчивостью. Устройство выполнено в металлическом корпусе с вращающимся внутри него ротором с лопастями.

В процессе вращения лопасти захватывают рабочую жидкость и под давлением подают ее в распределитель и далее в гидроцилиндр.

Привод насоса осуществляется от шкива коленчатого вала, поэтому его производительность и давление зависят от количества оборотов двигателя. Для поддержания необходимого давления в ГУР используется специальный клапан. Давление, которое создает насос в системе, может достигать до 100-150 бар.

В зависимости от типа управления масляные насосы подразделяются на регулируемые и нерегулируемые:

  • регулируемые насосы поддерживают постоянное давление за счет изменения производительной части насоса;
  • постоянное давление в нерегулируемых насосах поддерживает редукционный клапан.

Редукционный клапан представляет собой пневматический или гидравлический дроссель, действующий автоматически и контролирующий уровень

Усилитель руля (автомобиль)

27,8.

Усилитель руля

27.8.1.

Потребность в гидроусилителе руля

Уменьшение входного усилия на ободе рулевого колеса в системе ручного рулевого управления возможно за счет уменьшения передаточного числа рулевого механизма. Это увеличивает количество поворотов рулевого колеса от замка к замку, из-за чего маневрирование рулевого управления занимает больше времени, и, соответственно, необходимо снизить безопасную скорость поворота автомобиля.В связи с требованием большего веса на передние рулевые колеса автомобилей с передним приводом и использованием шин с радиальными слоями с большей шириной шины необходимы более высокие статические моменты поворота. Следовательно, для более быстрой езды и поворотов рулевое управление с усилителем желательно и в некоторых случаях необходимо, чтобы транспортное средство обрабатывалось в соответствии с его характеристиками.
Включение усилителя рулевого управления на легковых автомобилях снижает нагрузку на водителей примерно до 25-30% от общего усилия, необходимого для маневрирования.В тяжелых грузовиках гидравлическая (серво) помощь может составлять порядка 80 - 85% от общего рулевого управления. В результате, для обеспечения более точного отклика на рулевое управление можно использовать более прямое снижение передачи рулевого механизма. Следовательно, движение рулевого колеса от замка к замку может быть уменьшено примерно с 3,5 до 4 оборотов для ручной системы до примерно от 2,5 до 3 оборотов для механизмов рулевого управления с усилителем.
Объем помощи по мощности, предоставляемой рулевой тяге, обычно ограничен, из-за чего водитель испытывает взаимодействие шин с землей в различных условиях вождения
(рис.27,62). Следовательно, достаточное сопротивление по-прежнему передается обратно на рулевое колесо от дорожных колес, чтобы водитель мог почувствовать требования к рулевому управлению, необходимые для эффективного управления транспортным средством.
На рисунке 27.63 показаны эффекты уменьшения входного усилия на рулевом колесе с различными общими отношениями рулевого механизма для преодоления выходного сопротивления, противоположного рычагу рулевого механизма. Типичная кривая входного усилия усилителя рулевого управления, работающая в аналогичном диапазоне выходной рабочей нагрузки, также представлена ​​на графике с этими ручными передаточными числами.Из этих графиков видно, что при очень низком сопротивлении дорожного колеса примерно до 1000 Н при
, ,
, Рис. 27.63. Сравнение ручного рулевого управления с усилителем рулевого управления.

Рис. 27.64. Схема рулевого управления с усилителем (система управления потоком).
откидной рычаг, входное усилие от 10 до 20 Н практически все ручное. Это первоначальное ручное усилие на руле позволяет водителю почувствовать изменения сопротивления рулевого управления при различных условиях дорожного покрытия, например на скользкой дороге.
Мероприятия по поддержке электропитания должны удовлетворять определенным требованиям. Он должен быть «отказоустойчивым», это означает, что в случае сбоя системы питания драйвер все равно должен иметь возможность сохранять эффективный контроль. Объем помощи по мощности должен быть пропорционален усилию, прилагаемому водителем, и водитель должен иметь возможность сохранять «ощущение» колес. Гидравлическая сила используется на легких транспортных средствах, чтобы помочь водителю управлять транспортным средством.
27.8.2.


Гидравлическая система

Системы с гидравлическим приводом работают с постоянным давлением или с постоянным расходом.Первый включает в себя гидравлический аккумулятор для хранения давления. Последний использует поток жидкости вокруг системы непрерывно, пока не потребуется помощь.

Компоненты.

Основные компоненты, необходимые для работы системы постоянного потока, показаны на рис. 27.64. Система включает в себя насос, регулирующий клапан и цилиндр поршня в дополнение к обычным компонентам рулевого управления.

Насос.

Обычно используется эксцентриковый роторный насос, приводимый в движение клиновым ремнем от коленчатого вала двигателя.Насос расположен либо на передней части двигателя, либо на передней части коленчатого вала. Резервуар для жидкости прикреплен к насосу и обычно хранит минеральное масло с низкой вязкостью, аналогичное типу, используемому в автоматической коробке передач. Предохранительный клапан ограничивает максимальное давление
до 7 МН / м2, и, как только это давление достигнуто, масло проходит из выпускного отверстия насоса обратно в резервуар.

Контрольный клапан или Реактивный клапан.

В макете, показанном на рис.27.64, клапан расположен между двумя половинами тяги. Он также может быть размещен вместе с цилиндром плунжера в рулевой коробке. Золотниковый клапан прикреплен к одной половине тяги и удерживается в центре корпуса клапана двумя реакционными пружинами. Гибкие трубы используются для соединения клапана с цилиндром плунжера, насосом и резервуаром.

цилиндров поршня.

Поршень двустороннего действия соединен с рычагом рулевого управления, чтобы обеспечить соответствующее усилие в любом направлении, чтобы помочь приводуОдна сторона цилиндра вентилируется, а другая сторона находится под давлением, чтобы сила действовала в любом направлении. Помощь, оказываемая поршнем, зависит от давления жидкости, доступного для него регулирующим клапаном.

Рис. 27.65. Принцип управления клапаном.
Поверхность давления в большинстве систем рулевого управления с усилителем расположена в рулевом механизме, называемом интегральным типом. Кроме того, в некоторых системах рулевого управления с усилителем он расположен во внешнем силовом цилиндре, соединенном между тягой рулевого управления и рамой автомобиля, который называется тягойЭто похоже на расположение силовой стойки и шестерни.

Операция.

Работа системы зависит от входного крутящего момента водителя, приложенного к рулевому колесу. В условиях низкого крутящего момента, представленного на рис. 27.65, помощь не требуется. Применение низкого крутящего момента на колесе недостаточно для преодоления натяжения реакционных пружин в регулирующем клапане, так что жидкость стекает обратно в резервуар. На этом этапе работы регулирующий клапан остается в нейтральном положении и, следовательно, не оказывает сопротивления потоку масла в цилиндр поршня или из него.
Крутящий момент, приложенный водителем, контролируется силой пружин реакции. Когда этот крутящий момент достигает заданного значения, большая сила, действующая в тяге, воздействует на клапан. Клапан соединяет одну сторону плунжера с насосом, а другую - с резервуаром. Прерывание контура жидкости таким способом позволяет быстро нарастить давление насоса. Следовательно, усилие на поршне также увеличивается, пока движение поршня не преодолеет сопротивление дорожного колеса.На этом этапе усилие в тяге уменьшается, так что клапан возвращается в нейтральное положение, а давление в системе падает до исходного значения. Таким образом, в этой последовательности операций крутящий момент на рулевом колесе открывает клапан, а толкатель оказывает пропорциональное усилие, чтобы закрыть клапан.
Поворот рулевого колеса в противоположном направлении также производит аналогичное действие, но в этом случае движение регулирующего клапана направляет жидкость на другую сторону поршня поршня. Существуют разные конструкции клапана реакции и пружины.Один из них включает в себя небольшой торсион

Рис. 27.66. Работа гидроусилителя рулевого управления.
бар для передачи привода между внутренней колонной и редуктором в коробке. Когда крутящий момент превышает заданную величину, стержень поворачивается для перемещения клапана, который активирует плунжер.
27.8.3.

Принцип управления клапаном

Типы и эксплуатация

Во время работы двигателя жидкость в гидроусилителе руля продолжает течь от насоса к регулирующему клапану, а затем обратно в резервуар, и обе поверхности давления подвергаются одинаковому давлению системы.В прямом положении колеса жидкость течет по контуру. С увеличением усилия рулевого управления смещение клапана также увеличивает пропорциональное давление, направляя жидкость к одной поверхности давления и увеличивая размер отверстия обратного канала от противоположной поверхности давления к резервуару. Рисунок 27.66 иллюстрирует принцип работы регулирующего клапана в нейтральном положении и во время поворота. Клапан управления либо находится внутри, либо прикреплен к внешней части встроенного рулевого механизма.В приводном рулевом механизме связующего типа клапан может быть встроен в конец силового цилиндра или представлять собой отдельный узел.
Механическая входная сила, прикладываемая рулем с одной стороны, и механически-гидравлическая сила сопротивления рулевого механизма и шин на дороге, с другой стороны, удерживают регулирующий клапан сбалансированным. Когда рулевое колесо поворачивается, его механическое усилие на входе перемещает регулирующий клапан в направлении сопротивления сил тяги. В этом положении регулирующий клапан ограничивает область давления и выходной поток, чтобы вызвать повышение давления на поверхности давления в направлении, которое помогает входному усилию рулевого колеса перемещаться против сопротивления рычажного механизма.Как только рулевое колесо достигает желаемого положения, оно остается устойчивым, и рычаги в конце концов поднимаются, центрируя регулирующий клапан для прекращения помощи. Когда к системе не прикладывается никаких усилий, центрирующие пружины центрируют положение золотника, чтобы сбалансировать давление на обеих поверхностях, удерживающих рулевую тягу на месте. Когда рулевые колеса находятся в положении, если передние колеса попали в объект, который пытается их отклонить, регулирующий клапан добавляет давление на

Рис. 27.67. Клапан управления скользящей катушкой в ​​разрезе.

Рис. 27.68. Торсионный приводной скользящий регулирующий клапан в разрезе.

Рис. 27.69. Поворотный регулирующий клапан с торсионным приводом.
прижимная поверхность, которая противодействует усилию осадки, позволяя водителю контролировать автомобиль.

Регулирующие клапаны могут быть скользящих или вращающихся. Управляющее действие одинаково для обоих типов клапанов.В узлах типа тяги скользящий золотниковый клапан установлен концентрически с червячным валом между рычагом Pitman и рулевой тягой, а в интегральном типе он расположен параллельно в корпусе вне корпуса рулевого механизма. Поворотный золотниковый клапан всегда монтируется концентрически с червячным валом. Приведение золотникового клапана в состав рулевого механизма осуществляется легким движением в поперечном направлении червячного вала или рулевой тяги. Передние колеса и рулевые тяги удерживают сектор, поэтому он противостоит движению.Червячный вал прижимается к одному из своих подшипников, пока шариковая гайка пытается перемещать сектор. Это небольшое движение передается на параллельный золотниковый клапан с помощью поворотного рычага. Этот тип клапана показан на рис. 27.67.
Концевое движение золотникового клапана осуществляется торсионным стержнем, показанным на рис. 27.68. Усилие на входе рулевого колеса крутит торсион. Поворот изменяет относительное положение узла привода червячного вала по отношению к положению входного вала, чтобы привод приводился в движение по спиральным шлицам.Золотниковый клапан удерживается в положении на приводе с помощью стопорных колец, поэтому любое движение привода в крайнем направлении также перемещает золотниковый клапан в конце. Поочередное движение золотникового клапана полностью открывает канал для возврата жидкости с одной нажимной поверхности, где по мере повышения давления на другой нажимной поверхности, чтобы помочь усилию рулевого управления.
Клапан управления поворотной катушкой, показанный на рис. 27.69, также работает с торсионным стержнем. Корпус золотникового клапана окружает регулирующий клапан. Усилие рулевого управления на входном валу скручивает торсион, что обеспечивает относительную разницу между корпусом клапана, прикрепленным к червячному валу, и золотником клапана, прикрепленным к входному валу.Расположение золотника клапана внутри корпуса клапана открывает обратный канал в одну из областей давления и направляет жидкость под давлением в противоположную область давления.
Механизмы рулевого управления с усилителем предназначены для того, чтобы водитель чувствовал, какое усилие он прикладывает к рулевой системе. Клапан управления, управляемый поворотным рычагом, позволяет водителю чувствовать себя с центрирующими пружинами и с давлением жидкости, создаваемым на реакционных кольцах во время оказания помощи. Силовая часть тягового типа может иметь реактивный клапан, который пропорционален давлению, развиваемому в системе рулевого управления для обеспечения ощущения водителя.Это чувство водителя называется контролем реакции.
Система рулевого управления с гидроусилителем имеет нажимные поверхности или участки с обеих сторон поршня в силовом цилиндре. У встроенного рулевого механизма с гидроусилителем шариковая гайка снаружи действует как поршень и называется шариковым гайкой с поршнем. Каждая сторона этого поршня является силовой камерой. Приводной поршень с шариковой гайкой имеет зубчатую рейку, которая вращает сектор так же, как стандартное рулевое управление. Коэффициенты рулевого управления для рулевого механизма с гидроусилителем обычно численно ниже, чем у стандартных рулевых механизмов, поэтому они быстрее реагируют на движение рулевого колеса.
27.8.4.

Насосы гидроусилителя руля

Типами насосов гидроусилителя руля, которые обычно используются, являются тип лопастей, тип тапочек и тип ролика (рис. 27.70), и принцип работы и конструкция этих насосов очень похожи. Насос гидроусилителя рулевого управления состоит из ротора с ременным приводом, который вращается внутри кулачкового вставного кольца эллиптической формы. Лопасти, тапки или ролики устанавливаются в пазы, канавки или полости ротора. Нажимные пластины на каждой стороне ротора и кулачка уплотняют насос.Сборка размещается в корпусе, содержащем подшипники ротора и масляные каналы. Корпус насоса обычно составляет

Рис. 27.70. Насосы гидроусилителя руля.
закруглен масляным резервуаром, а насос и резервуар уплотнены уплотнительными кольцами. Это поршневые насосы. Каждый оборот обеспечивает одинаковое количество жидкости независимо от скорости насоса. Производительность насоса должна быть достаточно большой для подачи жидкости с требуемым количеством и давлением во время работы двигателя на холостом ходу.
Во время работы ротор вращается, в результате чего центробежная сила выбрасывает лопасти, тапочки или ролики наружу, благодаря чему их наружная поверхность поддерживает контакт с кулачком. Тапочки обычно имеют подпружиненную пружину, чтобы помочь в поддержании контакта кулачка. Кулачок плотно прилегает к ротору в одном или двух противоположных местах. Пространства между лопастями, тапочками или роликами постепенно перемещаются наружу, когда ротор поворачивает их мимо точки точного прилегания, и жидкость насоса течет из резервуара в это расширяющееся пространство через впускной канал.Когда лопасти, тапки или ролики достигают самой широкой части кулачковой вставки, они закрывают впускной канал от резервуара и вступают в контакт с каналом давления. Непрерывное вращение уменьшает объем между лопастями, тапочками или роликами, выталкивая жидкость из насоса в выпускной канал давления насоса. Насос гидроусилителя рулевого управления соединен с клапаном управления гидроусилителем рулевого управления одним шлангом высокого давления и одним обратным шлангом низкого давления.
Требования к силовой поддержке становятся очень высокими, поскольку колеса поворачиваются, когда автомобиль находится в состоянии покоя.В это время двигатель работает на холостом ходу, поэтому насос вспомогательной мощности, приводимый в движение двигателем, также работает медленно. Требования к силовой поддержке очень низкие при движении на скоростях по шоссе и при высоких скоростях насоса. Для компенсации больших объемов насосов при крейсерском режиме

Рис. 27.71. Принцип управления потоком. Используются скорости
, клапан регулирования потока и клапан сброса давления.

Принцип действия клапана управления и работы.

Проход из выпускного отверстия насоса содержит ограничительное отверстие.Разница в перепаде давления в отверстии увеличивается с увеличением потока масла. Высокое давление масла с впускной стороны отверстия направлено на один конец клапана управления потоком, а низкое давление масла с выпускной стороны отверстия -
, направлено на другой конец клапана. Калиброванная пружина также расположена на стороне низкого давления клапана регулирования потока. Клапан управления потоком, показанный на рис. 27.71, работает при небольшом перепаде давления вместе с калиброванной пружиной.
С увеличением частоты вращения двигателя на холостом ходу увеличивается и расход насоса, и давление. Когда поток достигает максимального требуемого значения, клапан управления потоком движется в направлении конца низкого давления, и открывается канал между выходом насоса и впускным отверстием насоса, в результате чего часть жидкости возвращается к впускному отверстию насоса. С увеличением скорости насоса отверстие увеличивается, поддерживая поток на максимально необходимой скорости. Рециркуляция масла обратно через насос снижает требования к мощности насоса и поддерживает низкую температуру масла.

Предохранительный клапан.

Поток ограничен управляющим клапаном, когда он направляет жидкость в одну из силовых камер, вызывая повышение давления. Когда

Рис. 27.72. Принцип регулятора давления.

Рис. 27.73. Усилитель рулевого управления.
водитель поворачивает колеса против поворота рулевой тяги и продолжает удерживать руль в положении полного поворота, давление нарастает до максимума.Во избежание повреждения уплотнений и шлангов гидроусилителя рулевого управления давление должно быть ограничено безопасным значением, а предохранительный клапан ограничивает это давление, открывая канал между выходной камерой насоса и впускным отверстием насоса или резервуаром насоса. Регулятор давления обычно встроен в клапан управления потоком, как показано на рис. 27.72. Если давление на стороне низкого давления регулирующего клапана достигает заданной точки, клапан сброса давления открывается, чтобы позволить маслу течь со стороны низкого давления клапана управления потоком к впускному отверстию насоса.Это снижает давление на стороне низкого давления, позволяя выходу насоса свободно течь во впускное отверстие, тем самым снижая давление на выходе из насоса.
27,8,5.

Механическое рулевое управление с усилителем и реечной передачей

На рисунке 27.73 показана система рулевого управления с реечной передачей. Гидравлический насос с приводом от двигателя является составной частью резервуара и подает масло к регулирующему клапану, установленному в корпусе, в котором также установлен вал шестерни. Вал в рулевой колонке через торсион обеспечивает движение регулирующего клапана.Движение регулирующего клапана направляет масло в ту или иную сторону поршня плунжера, прикрепленного к рулевой рейке.

Рис. 27.74. Золотник, регулирующий клапан.
На рисунке 27.74 показан упрощенный вид золотникового клапана поворотного типа, управляемого торсионной балкой, расположенной между рулевым валом и шестерней рулевого механизма. Золотниковый клапан представляет собой вал с шестью канавками и заключен в рукав с шестью внутренними осевыми канавками. Масло из питающей линии течет через радиальные отверстия во втулке и вале к линиям, соединенным с поршневыми камерами.Серия шлицев между валом и втулкой ограничивает изгиб торсионного стержня примерно до 7 градусов в каждом направлении. Таким образом, торсион может передавать крутящий момент, приложенный водителем, к шестерне рулевого механизма только до 7 градусов с обеих сторон от центрального положения. Эта функция защиты от падения обеспечивает механический привод от рулевого вала к шестерне во время отказа системы с усилителем.
Величина закручивания торсионной штанги и движения золотникового клапана пропорциональна усилию, прилагаемому водителем.Вспомогательная сила начинается с отклонения стержня примерно на 0,5 градуса, и эта помощь увеличивается до тех пор, пока стержень не сместится примерно до 4 градусов, точки максимального источника питания. Когда клапан занимает положение отсутствия питания (рис. 27.74), все порты открываются, и масло возвращается в резервуар через клапан.
Если рулевое колесо повернуто против сопротивления, встречающегося на дорожном колесе, торсионная балка отклоняется так, что катушка вращается относительно втулки. Это отсекает поток масла как в резервуар, так и на одну сторону плунжера, но другая сторона плунжера подвергается воздействию давления масла.Когда это давление нарастает в достаточной степени, оно перемещает дорожное колесо и возвращает торсионную балку в положение без крутящего момента. В течение этого периода масло, вытесненное с негерметичной стороны плунжера, возвращается в резервуар. В случае чрезмерного сопротивления движению дорожного колеса давление масла возрастает до своего максимального значения, так что предохранительный клапан, установленный рядом с насосом, открывается и позволяет маслу возвращаться во впускное отверстие насоса.

,

Retrotechtacular: принципы гидравлического управления

Вы когда-нибудь испытывали удовольствие от управления однотонным пикапом 1940-х годов или задавались вопросом, как трудно было бы повернуть свой автомобиль без рулевого управления с усилителем? По мере того как военные машины становились все больше и тяжелее во Второй мировой войне, возникла необходимость в некоторой помощи в управлении ими. В этом учебном фильме армии США 1955 года подробно объясняются принципы работы гидравлической системы с кулачковым и рычажным управлением.

Базовый узел рулевого управления описан первым.Водитель поворачивает рулевое колесо, которое прикреплено к рулевому валу. Этот вал заканчивается кулачком рулевого управления, который перемещается вверх или вниз вдоль распределительного вала в зависимости от направления движения. Распределительный вал соединяется с рулевым валом через шлицевое соединение, которое препятствует распространению хода на рулевое колесо. Рулевой кулачок соединен с рычагом рычага Pitman и валом рычага Pitman. Движение передается на рычаг Питмана, который соединяется с рулевой тягой с помощью тяги.

Гидравлическая система помогает рычагу Pitman приводить рычажный механизм, который вращает колеса и меняет направление движения автомобиля. Пять компонентов, которые составляют гидравлическую систему, используют мощность разности давлений, которая происходит внутри силового цилиндра. Гидравлическая система начинается и заканчивается резервуаром, в котором находится жидкость. Насос, приводимый в движение двигателем, передает жидкость под давлением через предохранительный клапан в регулирующий клапан, который является сердцем этой системы.

Этот регулирующий клапан содержит золотник, который направляет жидкость из резервуара в силовой цилиндр и обратно через порты и каналы.Когда водитель поворачивает рулевое колесо в одном направлении, кулачок заставляет регулирующий клапан выпускать жидкость под давлением в один конец цилиндра. Это сжимает поршень, который соединен рычагом с рычагом рычага Питмана. Другой конец рычага Pitman зацепляется с рулевым кулачком. Он перемещается на небольшое расстояние от центра и сжимает соответствующую концевую пружину. Поршень в силовом цилиндре преобразует гидравлическое давление в механическую силу, которая вращает колеса в нужном направлении.

Жидкость подается в силовой цилиндр до тех пор, пока рулевое колесо поворачивается, а предохранительный клапан устраняет любое избыточное давление в системе. Когда вы делаете пончики в автомобиле с кулачком и рычагом рулевого управления, кулачок не вращается во время этого постоянного поворота. Конечная пружина, соответствующая направлению вашего поворота, остается сжатой, а гидравлическое давление в силовом цилиндре выравнивается. Как только вам надоест и отпустит колесо, система возвращается в нейтральное положение, и вся жидкость, поступающая в регулирующий клапан, немедленно направляется обратно в резервуар.

Гидравлическое рулевое управление также помогает с последствиями дорожного удара. Без этого каждый маленький камешек и кратер заставил бы руль вращаться, и вы карабкались, чтобы исправить это. Автомобиль с гидравлическим рулевым управлением противостоит этим ударам, полностью изменяя действие, которое происходит в силовом цилиндре. Удар проникает через рычаги и рычаги Питмана в рычаг рычага. Это приводит в действие кулачок, движение которого заставляет регулирующий клапан выравнивать давление, а колеса остаются прямыми.

За последние десять лет производители перешли на электроусилитель руля во имя потребления топлива. Недоброжелатели утверждают, что рулевое управление чувствует себя жестким и недостаточно мощным. В этом году нашей машине исполняется двенадцать, поэтому мы не знаем, что чувствует EPAS. Какой ты предпочитаешь?

Retrotechtacular - это еженедельная рубрика, в которой рассказывается о хакерах, технологиях и китчах с давних времен Помогите сохранить свежесть, отправив свои идеи для будущих взносов.

,
Рулевой механизм корабля - его регулировка, система редукторов, силовые агрегаты и типы управления Дата публикации: 03 сен 2011 | Обновлено: 03-Sep-2011 | Категория: Общие | Автор: Ashu | Уровень пользователя: Gold | Очки: 50 |


В этой статье вы узнаете о рулевом механизме, который является основной частью судовой навигационной системы. Рулевой механизм отвечает за движение руля, который меняет направление движения судна. Полная система рулевого механизма состоит из трех частей, а именно: контрольного оборудования, силового агрегата и трансмиссии на руль.Рулевой механизм корабля выступает в качестве основного устройства для изменения направления движения корабля.

Управляющее оборудование передает сигнал желаемого угла руля от моста (кабины капитана) и активирует силовой агрегат. Силовой агрегат обеспечивает питание, а система связи (рулевой механизм) перемещает руль на нужный угол. Эта функция выполняется медленно и стабильно, потому что на руле корабля много давления воды. Руль, который является основной частью системы рулевого управления, установлен на задней стороне корабля, перед пропеллером.Начиная с 1950-х годов автоматические рулевые механизмы сохраняют направление движения, благодаря чему плавание в море становится более плавным для глубоководного прохода.

Регулирование рулевого механизма


Должны быть основной и вспомогательный рулевой механизм , каждый независимый от другого. Причина этого заключается в том, что если один из них терпит неудачу, то другой может быть запущен в работу. При наличии двух одинаковых блоков питания вспомогательный блок не требуется. Мощность и крутящий момент должны быть такими, чтобы руль можно было повернуть на с 35 ° с одной стороны до 35 ° с другой стороны при максимальной скорости судна.Время до размаха с 35 ° с одной стороны до 30 ° с другой стороны не должно превышать 28 секунд. Рулевой механизм должен быть силовым, если диаметр руля больше 120 мм. В основном мы используем гидравлические приводы для управления рулем.

Но следует заметить, что мощность вспомогательного рулевого управления должна быть такой, чтобы руль можно было поворачивать с 15 ° с одной стороны до 15 ° к другой при самой глубокой тяге и скорости 7 узлов за 60 секунд. Рулевой механизм должен быть защищен от ударной нагрузки , короткого замыкания и перегрузки, а также звуковые и визуальные индикаторы должны быть доступны на мосту, в диспетчерской и в комнате рулевого управления для работы двигателя, аварийных сигналов и отключений.Для бака гидравлического масла должна быть сигнализация низкого уровня. Танкер, перевозящий нефть тоннажем 10000 брутто-тонн и более, должен иметь две самоуправляющиеся системы рулевого управления, при отказе одной из которых происходит автоматическое переключение на другую в течение 45 секунд, а также сигнализация для индикации. Это необходимо с точки зрения того, что, если изменения не произойдут, корабль будет двигаться в одном направлении. Система должна быть защищена от ударных нагрузок. Любая из этих неисправностей должна влиять на звуковую и визуальную сигнализацию на мостике. Система управления, питания и передачи состоит из гидравлического оборудования, соединенного с гидравлическими трубками.Поскольку судно очень длинное, а линия, несущая эту гидравлику, также длинная, такая система создает больший риск выхода из строя рулевого механизма из-за утечки масла или попадания воздуха в систему. Дальнейшие разработки заменили гидравлический телемотор на электрический, и усилие, необходимое для поворота судна, стало незначительным. Теперь все рулевые механизмы имеют электрический командный сигнал.

Электрическая система рулевого управления судна


1) Электрический телемотор

При вращении мостикового колеса он перемещает реостат B, и нарушенный ток течет для вращения управляющего двигателя.Это так же, как мы меняем скорость нашего вентилятора. Реостат А будет возвращаться обратно, пока баланс не будет восстановлен, что остановит управляющий двигатель. Это же мы проводим эксперимент с электрическим током с помощью реостата. Двигатель управления приводит в движение винтовой вал через гибкую муфту в блоке управления, а винтовой блок перемещается через плавающий рычаг и вызывает движение исполнительного штока и смещает насосы во время хода. Этот стержень движется бок о бок и то, что определяет движение руля. Если происходит сбой телемотора , рулевым механизмом можно управлять поблизости, отключив питание управляющего двигателя и включив конический редуктор с винтовым валом с маховиком.

2) Принцип Уорда Леонарда


Функционирование рулевого механизма, которое зависит от Принцип Уорда-Леонарда состоит из электрического блока управления, блока питания и электрических силовых передач . Устройство состоит из постоянно работающей мотор-генераторной установки, которая имеет возбудитель с прямой связью для обеспечения тока возбуждения генератора. Главный двигатель, который управляет рулем, не имеет входа и, следовательно, неподвижен.

Когда колесо на перемычке поворачивается и перемещается с одной стороны на другую, и контакт реостата перемещается, система управления нарушается, и возникает напряжение в поле возбудителя , возбудителе и поле генератора .Генератор вырабатывает энергию, которая вращает мотор руля и, следовательно, руль. Когда руль движется, он возвращает контакт реостата руля в то же положение, что и мостовой реостат, приводя систему в равновесие и останавливая весь текущий поток.

Силовые агрегаты судна


Широко используются два типа трансмиссий с гидравлическим приводом или рулевого механизма, а именно:

a) Тип плунжера.
б) Поворотный тип лопасти.

В зависимости от потребности в крутящем моменте возможны два варианта: двухскоростной и четырехскоростной.Плунжеры, действующие в гидравлических цилиндрах, управляют румпелем посредством поворотной траверсы, установленной в вилке плунжеров. Насос переменной подачи, который установлен на каждом цилиндре и скользящем кольце, связан шатунами с управляющим валом приемника телемотора.

1) Рулевой механизм поршневого типа


Сменный нагнетательный насос подается в каждый цилиндр для обеспечения всасывания или нагнетания любого из них. Вся гидравлическая жидкость контролируется этими двигателями. Резервуар для пополнения установлен рядом и снабжен обратными всасывающими клапанами, которые без вмешательства человека подают подпиточную жидкость в насосы.Обводной клапан соединен с подпружиненным амортизатором - клапаном, который открывается в случае очень сильного моря, заставляющего руль поворачивать. Это поддерживает положение корабля и нагрузку на руль. При перемещении насос приводится в действие, и рулевой механизм возвращает руль в исходное положение после прохождения тяжелого моря.

2) Рулевой механизм с четырьмя поршнями


Подпружиненная разгрузочная тяга на румпеле позволит избежать повреждения механизма управления во время ударного движения. Во время обычной работы один насос будет работать, а другой будет работать в режиме ожидания.Но если требуется более быстрая реакция, например, в замкнутых водах, могут использоваться оба насоса. Насосы будут в состоянии отсутствия подачи, так что пока сигнал от мостикового телемоторного передатчика не потребует движения руля. Затем цилиндр приемника телемотора будет двигаться, что приведет к движению плавающего рычага, который будет перемещать плавающее кольцо или колодку насоса, вызывая действие насоса. Жидкость будет вытягиваться из одного цилиндра и перекачиваться в другой, поворачивая румпель и руль.

Основные принципы работы двух-поршневой и четырех-поршневой шестерен аналогичны, за исключением того, что насос будет вытягивать из двух противоположных по диагонали цилиндров и нагнетать в два других. Два выпускных клапана присутствуют на одной стороне, а два клапана на входе - на противоположной стороне. Устройство с четырьмя поршнями обеспечивает больший крутящий момент и эластичность различных устройств в случае отказа компонента.
Любой насос может использоваться со всеми цилиндрами или с двухпортовым (слева) или двумя правым (справа) цилиндрами.Различные клапаны должны быть открыты или закрыты, чтобы обеспечить эти меры. Использование прямого блока клапанов, включающего предохранительные клапаны rudder , изолирующие клапаны насоса, изолирующие и перепускные клапаны плунжера, обеспечивает большую гибкость благодаря рулевому механизму с четырьмя плунжерами. При нормальной работе один насос может работать со всеми цилиндрами . В аварийной ситуации неисправные цилиндры могут быть изолированы и работа рулевого механизма возобновлена.

3) Механизм скольжения Rapson


Конструкция траверсы на рулевом механизме с четырьмя поршнями включает в себя механизм скольжения Rapson.Это обеспечивает механическое преимущество, которое увеличивается с углом поворота. В расположении траверсы может быть использован вилочный культиватор или рукоятка круглого кронштейна . Круглый рычаг имеет центральную траверсу, которая может свободно скользить вдоль румпеля. Таким образом, прямолинейное движение поршней преобразуется в угловое движение румпеля. В расположении раздвоенного румпеля движение плунжера передается на румпель через поворотные блоки.

4) Рулевой механизм с поворотными лопастями


Это эквивалентно двухскоростной передаче с крутящим моментом в зависимости от размера.Узел из двух поворотных лопастных зубчатых колес, один над другим, или с двумя независимыми гидравлическими контурами с самозакрывающимися запорными клапанами обеспечивают безопасность четырехцилиндрового редуктора.
Как видно на диаграмме, ротор C установлен и прикреплен к штоку А руля конуса, а статор B защищен корпусом судна . Неподвижные лопатки, закрепленные на равном расстоянии в отверстии статора, и вращающиеся лопасти, закрепленные на равном расстоянии в роторе, образуют два набора камер давления в кольцевом пространстве между ротором и статором.Они связаны между собой коллектором. Три неподвижных и три движущихся фургона являются нормальными и допускают общий угол поворота руля 70 °, то есть 35 ° в каждом направлении. Неподвижные и вращающиеся лопасти могут быть из чугуна с шаровидным графитом. Это сделано потому, что обработка поверхности чугуна. Они надежно закреплены на роторе и статоре из литой стали с помощью высокопрочных стальных штифтов и крепежных винтов. Ключи также установлены по длине вращающихся лопастей для механической прочности.

Хорошо продумано крепление лопаток, достаточное для того, чтобы они могли использоваться в качестве упоров руля.Их сила должна быть больше, чем у других частей, потому что эти части испытывают большие нагрузки. Стальные уплотнительные ленты, опирающиеся на искусственный каучук, устанавливаются в канавки вдоль рабочих поверхностей неподвижных и поворотных лопаток, обеспечивая таким образом высокую объемную эффективность, , составляющую 96-98%, даже при давлении предохранительного клапана 100 бар или более . Якорные скобы надежно закреплены на судне. Этот зазор варьируется в зависимости от размера поворотного лопастного блока, но в целом составляет приблизительно 38 мм, и необходимо, чтобы держатель руля мог ограничивать вертикальные перемещения руля.Но если вертикальное движение велико, то это может повредить расположение рулевого механизма.

Тип органов управления на рулевом механизме


Существует три типа органов управления:

1) Контрольная система

В режиме контрольной системы движение руля направления следует за движением контроллера рулевого управления. Когда штурвал наложен на мост, порядок передается на рулевое управление двигателем. Как следствие, это управление заставляет двигатель рулевого управления переключаться вместе с ним и качает руль, связанный с ним.Когда достигается предпочтительный угол поворота руля, обратная связь без вмешательства человека отключает мощность двигателя рулевого управления через охотничье снаряжение. Таким образом, руль поворачивается до тех пор, пока фактический угол наклона руля не станет таким же, как желаемый угол наклона руля, указанный на рулевой опоре.

2) Автоматическая система

В автоматическом режиме системы управление управляется сигналами, полученными от главного компаса, так что корабль автоматически удерживается на выбранном курсе. Компас электронное оборудование.Система устроена таким образом, что когда судно движется по курсу, руль находится на миделе, а баланс выполняется в положении руля. Как только компас укажет на ошибку, автопилот применяет количество руля, достаточное, чтобы вернуть судно на маршрут. К тому времени, когда судно снова начинает курс, наложенный корректирующий руль уже удален. В некоторых системах возможно изменение курса без ручного управления, и это может быть достигнуто триммерным переключателем.

3) Система без контроля

В режиме без контроля включается передача, и руль продолжает вращаться, когда рулевое колесо или контроллер перемещаются из своего центрального положения.Движение руля прекращается, когда рулевое управление снова центрируется или механическими упорами, расположенными под углом 37 ° с обеих сторон. Контроллеры с неконтролируемыми системами имеют форму колеса, рычага румпеля или кнопок.

Испытания системы рулевого управления

Перед отправкой судна из любого порта рулевое устройство должно быть проверено на предмет удовлетворительной работы. Эти испытания должны включать:

1) Маневр вспомогательного рулевого механизма или использование второго насоса, который действует как вторичный.
2) Маневрирование системы или систем дистанционного управления (телемотора) с позиций рулевого управления главного моста.
3) Необходимо проверить показания индикатора угла руля относительно фактического угла руля.
4) Во время этих испытаний руль должен полностью перемещаться в обоих направлениях, а также различные элементы оборудования, рычаги и т. Д. Проверяться визуально на предмет повреждений или износа.
5) Работа главного рулевого механизма.
6) Система связи между мостом и отсеком рулевого механизма также должна работать надлежащим образом.
7) Работа рулевого механизма с использованием аварийного источника питания.
8) Аварийные сигналы, установленные на системе дистанционного управления и силовых агрегатах рулевого механизма, должны быть проверены на правильность работы.



Смотрите также