Гидроусилитель руля: устройство, принцип работы насоса, рейки

Гидроусилитель руля (ГУР) – это система, облегчающая курсовое управление автомобилем.

Почему первым автомобилям не был нужен ГУР

Первые автомобили были легкими и с узкими колесами, а скорости их движения невысоки. Поэтому для поворота колес при помощи руля требовалось небольшое усилие и первые водители легко обходились без ГУР. Гидроусилитель руля потребовался с появлением первых тяжелых грузовиков. С тех пор устройство гидроусилителя не претерпело принципиальных изменений.

Устройство гидроусилителя руля

Принцип работы гидроусилителя руля с распределителем осевого и роторного типов одинаков. Основан на том, что когда руль стоит «прямо», золотник занимает среднее положение, оба сливных канала открыты, а жидкость нагнетаемая насосом минуя силовой гидроцилиндр, сливается обратно в бачок.

Но даже при небольшом повороте руля золотник закрывает один из сливных каналов, и жидкость под давлением направляется в соответствующую полость силового гидроцилиндра. Другая же полость останется связанной с каналом слива.

Поршень гидроцилиндра под действием давления смещается, и это усилие перемещает рейку или поворачивает червяк редуктора, в зависимости от конструкции рулевого механизма. Схема работы ГУР всегда такова, что насос создает давление, распределитель направляет, а гидроцилиндр преобразует его в усилие для поворота колес. Гидроусилитель руля устроен так, что при его отказе рулевое управление автомобиля продолжает работать. Только для того чтобы повернуть руль, нужно прикладывать большие усилия.

Гидроусилитель руля состоит из следующих агрегатов и деталей:

• Насос. Предназначен для создания давления рабочей жидкости. Чаще всего встречается конструкция насоса лопастного типа.
• Регулятор давления. Его схема проста. Он, по сути, является обычным редукционным клапаном, сливающим масло обратно в бачок. Нужен он для того, чтобы повышение частоты вращения коленвала двигателя не приводило к превышению предельно допустимого давления масла.
• Распределитель с управляющим золотником. Роторным называется распределитель, золотник которого вращается. Если же он перемещается линейно вдоль оси рулевого вала, его называют осевым. Осевой золотник поступательно движется по резьбе за счет вращательного движения рулевого вала, перемещаясь вдоль оси этого вала.
• Силовой гидроцилиндр двойного действия. В нем под действием давления рабочей жидкости движется поршень, помогая поворачивать колеса. Этот агрегат может быть интегрирован в рулевой механизм или соединяться с ним посредством промежуточных передаточных механизмов. Схема конструкции реечного рулевого механизма позволяет встроить в нее гидроцилиндр. Корпус рейки является цилиндром, поршень делают на середине рейки в виде перегородки с уплотнителем. Для поворота в ту или другую сторону подают в корпус масло под давлением с нужной стороны.
• Бачок с запасом рабочей жидкости. Для ее очистки от продуктов износа агрегатов ГУР бачок имеет встроенный фильтр.
• Соединительные шланги высокого давления. Обеспечивают подачу масла от насоса к распределителю и дальше к гидроцилиндрам.
• Соединительные шланги низкого давления. По ним течет жидкость из бачка в насос, а также из распределителя и из силового гидроцилиндра обратно в бачок ГУР.

Конструкция насоса лопастного типа

Популярность этой конструкции объясняется высоким КПД такого насоса. Привод насоса всегда ременный от шкива коленчатого вала. Для удобства привода, крепление насоса осуществляется к блоку цилиндров двигателя.

Внутренняя поверхность его корпуса имеет сложную форму. В роторе такого насоса делают параллельно его продольной оси несколько прорезей, в которые вставляются лопасти. При вращении привода насоса лопасти под действием центробежной силы частично выходят из пазов и, касаясь внутренней поверхности корпуса, образуют замкнутые камеры. Форма внутренней поверхности корпуса сделана таким образом, что при вращении ротора объем между двумя соседними лопастями и корпусом уменьшается, сжимая заключенную между ними жидкость. Поэтому когда между лопастями оказывается отверстие выхода насоса, масло под давлением устремляется в него. Всасывание масла происходит с точностью до наоборот. На другом участке внутренней поверхности корпуса между лопастями создается разрежение, а когда между ними оказывается вход, масло всасывается в камеру.

Рекомендации производителей

• Нельзя удерживать колеса автомобиля, имеющего ГУР, в крайнем положении более 5 сек, так как это может привести к перегреву масла, вплоть до его закипания, и выходу системы из строя.
• Для увеличения срока службы агрегатов ГУР и системы в целом рекомендуется не реже одного раза в два года производить замену рабочей жидкости.
• Для того чтобы гидроусилитель руля не отказал внезапно, необходимо периодически контролировать наличия масла в его бачке. При заметном снижении уровня рабочей жидкости, не связанном с температурой, углом поворота колес, наклоном автомобиля и тому подобным, необходимо проверить герметичность узлов и деталей гидравлического контура: шлангов, бачка насоса и их соединений. Проверка заключается во внешнем осмотре вышеназванных точек на предмет подтекания масла.
• Не рекомендуется длительное использование автомобиля с вышедшим из строя насосом гидроусилителя. Так как масло здесь используется не только для создания давления, но для смазки трущихся деталей. Работа автомобиля с неисправным насосом приведет к ускоренному износу и выходу из строя распределителя и силового гидроцилиндра.

Удаление воздуха из системы

Признаки завоздушивания системы: подклинивание рулевого колеса при смене направления его вращения; вспененное масло в бачке.

Прокачку системы опишем на примере автомобиля Газ 3110:

• Повернуть рулевое колесо из среднего положения до конца влево и вправо от 5 до 10 раз.
• Если масло из системы сливалось полностью, вывернуть клапан из крышки рулевого редуктора. Повернуть рулевое колесо влево и вправо 3-4 раза. Установить клапан на место, долить масло.
• Установить руль в среднее положение. Запустить мотор на 10-15 сек. Руль вращать не нужно. Заглушить мотор, долить масло.

Запустить мотор, плавно повернуть руль несколько раз влево и вправо, не задерживая его в крайних точках. После того как в бачок перестанут выходить воздушные пузырьки заглушить мотор и долить масло. На этом операцию удаления воздуха можно считать успешно завершенной.

Источники: http://autolirika.ru/teoriya/kak-ustroen-gidrousilitel-rulya.html

Гидроусилитель создали для того, чтобы облегчить управление авто. Его главной функцией является обеспечение облегченного поворота руля при выполнении определенного маневра. К тому же, наличие данного устройства в рулевом управлении способствует повышению маневренности транспортного средства за счет того, что водителю теперь не нужно прилагать повышенное усилие для поворота руля. ГУР также способствует повышению безопасности при возникновении некоторых непредвиденных ситуаций на дороге. Он смягчает вибрацию на руле от колес, когда авто наезжает на камень или другую неровность. Также он обезопасит водителя в случае внезапного прокола колеса (он удерживает руль в прямолинейном направлении), таким образом, автомобиль не изменит направления.

Гидроусилитель представляет собой важный узел рулевого управления автомобиля. Он состоит из насоса, распределителя, гидроцилиндра, соединительных шлангов, рабочей жидкости, бочка. Рассмотрим каждый из составляющих более детально.

• Насос. Данное устройство обеспечивает всю систему требуемым давлением для создания циркуляции масла. Чаще всего для современных автомобилей используют пластичные насосы. Все по тому, что у них высокий коэффициент полезного действия, и при этом имеют повышенный срок эксплуатации. Насос, как правило, располагается на силовом агрегате. Работа привода осуществляется за счет ременной передачи, которая взаимодействует с коленчатым валом.
• Распределитель. Данный элемент предназначен для направления и распределения рабочей жидкости (масла) в определенные полости цилиндра, а также подает его обратно в бочок. Существует два вида распределителей: роторный и осевой. Это зависит от того, каким образом происходит движение золотника. В случае, когда он имеет поступательные движения, то распределитель называется осевым. Роторным он называется, когда золотник вращается. Распределитель может располагаться как на валу с рулевым механизмом, так и элементах рулевого привода . Данный элемент является высокочувствительным к загрязнению масла.
• Гидроцилиндр. Данный элемент системы гидроусилителя приводит в действие поршня и шток под воздействием на них масла, которое подается под давлением. Поворот колес происходит посредством рычагов. Он может встраиваться на рулевом механизме, а также его можно увидеть между приводом и кузовом автомобиля.
• Соединительные шланги. Такие элементы просто необходимы в системе гидроусилителя руля. Их основная работа — обеспечение беспрепятственного хода рабочей жидкости по всему механизму. Все соединительные элементы можно разделить на два типа: низкого и высокого давления. Шланги низкого давления предназначены для возврата масла из бачка в насос и, после отработки, обратно в бачок. Второй вид шланга обеспечивает подачу жидкости между цилиндром, насосом и распределителем.
• Рабочая жидкость. Это специальное масло, которое обеспечивает подачу усилия к гидроцилиндру от насоса. Также оно обеспечивает смазку всех элементов системы.
• Бачок. Емкость для хранения и циркуляции рабочей жидкости. Бачок имеет специальный фильтр, с помощью которого обеспечивается очистка подаваемой жидкости в систему. Также он имеет щуп со специальными отметками, который предназначен для проверки уровня масла.

Не сложно догадаться, что одним из ключевых элементов в системе гидроусилителя является золотник. Именно от его положения зависит процесс работы тех или иных элементов. Принцип и схема работы гидроусилителя с роторным или осевым движением золотника не имеют значительных отличий.

Принцип работы гидроусилителя руля состоит в следующем: когда руль неподвижного золотника находится в центральном положении, его удерживают специальные центрирующие пружины. В этом же положении рабочая жидкость свободно двигается по всей системе, при условии правильного расположения распределителя. В это же время насос работает усиленно, его задачей на данном этапе — прогон масла по усилителю. Насос работает не зависимо от того, происходит поворот колес или нет. Его основной задачей является прокачка жидкости по всей системе.

При условии, что руль поворачивается, происходит перемещение золотника. Он, переместившись, перекрывает сливную магистраль и в одну из полостей цилиндра под давлением подается рабочая жидкость. В это же время элементы поршня и шток под воздействием на них жидкости под давлением поворачивают колеса и корпус распределителя в сторону движения золотника. Корпус распределителя настигает золотник лишь тогда, когда тот прекращает свое движение. Это говорит о том, что поворот выполнен. После выполнения маневра (когда руль находится в прямолинейном положении), золотник возвращается в нейтральное положение и открывается магистраль для слива жидкости.

Рассмотрим некоторые важные рекомендации по эксплуатации данного устройства.

Чтобы создать необходимые условия для правильной работы ГУР, необходимо правильно эксплуатировать транспортное средство, а также следить за некоторыми элементами гидроусилителя.

Чтобы избежать преждевременной замены деталей системы необходимо своевременно выполнять замену масла и фильтрующий элемент в бачке. Замена должна производиться не реже одного раза в два года.

Категорически запрещено использовать автомобиль, если насос для подачи рабочей жидкости вышел из строя. Это может привести к скоропостижному износу распределителя и остальных элементов рулевого управления, так как их работа невозможна в данном режиме. Желательно, при малейшей неисправности, отказаться от использования транспортного средства и как можно скорее заняться его ремонтом.

Так как большинство современных автомобилей оборудованы гидроусилителем, то крайне, необходимо знать все об этом механизме.

На записи эксперт рассказывает о принципах и схеме работы гидроусилителя руля. Посмотрев видео, вы получите знания, которые пригодятся каждому автомобилисту.

Источники: http://mineavto.ru/remont/rulevoe-upravlenie/printsip-raboty-gidrousilitelya-rulya-2132.html

Автомобилисты старшего поколения хорошо помнят, как нелегко было поворачивать колеса старых машин на стоянке либо при движении на малой скорости. Решением проблемы стал гидравлический усилитель (ГУР), который сначала был добавлен в рулевой механизм грузовиков, а затем перекочевал и на легковые автомобили. Его задача – помочь водителю преодолеть сопротивление механизмов и силу трения шин о дорожное покрытие, тем самым облегчая вращение баранки. Автолюбителям, уделяющим пристальное внимание обслуживанию собственного «железного коня», не помешает ознакомиться, как работает гидроусилитель руля и узнать его слабые места.

Гидравлический усилитель рулевого колеса состоит из нескольких элементов, соединенных между собой маслопроводами:

• насос, чей ротор приводится в движение ременной передачей от коленчатого вала двигателя;
• распределитель, направляющий усилие в нужную сторону;
• гидроцилиндр с поршнем, жестко связанный с рулевым механизмом (рейкой или тягами);
• расширительный бачок с запасом гидравлической жидкости (масла).

Насос располагается неподалеку от шкива коленчатого вала и соединен с ним приводным ремнем. В зависимости от конструкции авто этот же привод может крутить вал генератора и помпы. Управляющий клапан, он же — распределитель встроен в механизм рулевого вала и реагирует на поворот баранки в ту или иную сторону благодаря специальному устройству – торсиону.

Местонахождение гидроцилиндра зависит от типа рулевого механизма. В большинстве автомобилей он вмонтирован в рейку и представляет собой поршень, толкающий ее в необходимом направлении. В машинах с червячным приводом руля (так называемой рулевой колонкой) цилиндр – это отдельный агрегат. К нему присоединены тяги, отвечающие за поворот передних колес.

Перечисленные элементы объединены в одну систему патрубками, рассчитанными на высокое давление, по которым циркулирует рабочее тело – масло. Его запас находится в расширительном бачке, установленном в наиболее высокой точке системы.

Главная особенность ГУР состоит в том, что система включается в работу сразу после запуска двигателя авто, поскольку вал насоса вращается синхронно с коленвалом силового агрегата. Пока водитель не трогает руль, создаваемое в маслопроводах давление сбрасывается в расширительный бачок. Принцип работы гидроусилителя руля заключается в преобразовании давления жидкости, создаваемого насосом, в механическую работу, совершаемую поршнем гидроцилиндра. ГУР функционирует по такому алгоритму:

1. Масло перекачивается по системе, а избыток давления направляется в расширительную емкость, пока водитель не начнет поворачивать рулевое колесо.
2. Во время поворота баранки торсион распределителя улавливает направление вращения, за счет чего срабатывает один из двух клапанов, открывающий проток гидравлической жидкости к поршню цилиндра.
3. Масло надавливает на поршень с одной стороны, заставляя его толкать рейку либо тягу в нужном направлении, пока водитель не перестанет поворачивать руль. Когда рулевое колесо останавливается в любом положении, распределитель закрывает клапан, а поршень прекращает подталкивать рейку.
4. При вращении баранки в обратную сторону первый клапан закрывается и тут же срабатывает второй. Жидкость поступает к поршню с другой стороны, заставляя его перемещаться и толкать рейку в другом направлении.

Если повернуть рулевое колесо до упора и при этом увеличить обороты двигателя нажатием на педаль газа, то давление в контуре ГУР возрастет до максимума, что может привести к протечке сальников и разрыву шлангов. Поэтому производители автомобилей с гидроусилителем не рекомендуют держать руль в крайнем положении дольше 5 сек.

Если в силу различных причин двигатель заглохнет или откажет гидроусилитель руля, то у автомобилиста сохранится контроль над передними колесами. Правда, для поворачивания баранки придется прилагать значительные усилия.

Проверив на практике, как работает гидроусилитель руля в современном автомобиле, можно оценить все преимущества использования данного механизма:

1. Надежность. Гидравлическая система усиления испытана многолетней практикой на различных авто, поэтому в данный момент она устанавливается примерно на 60% выпускаемых машин.
2. ГУР способен развивать приличную мощность и преодолевать значительное сопротивление со стороны колес. Отсюда возникает возможность применять его на автомобилях любой грузоподъемности и габаритов.
3. Комфорт для водителя – главный плюс рулевого гидроусилителя. Он создавался именно с этой целью – облегчить человеку процесс управления машиной.
4. Улучшение управляемости. Поскольку баранка вращается легко, водитель получает возможность быстрее реагировать на изменение дорожной ситуации.

Помимо ГУР, на легковые автомобили ставятся усилители нового поколения, поворачивающие передние колеса с помощью электродвигателя (ЭУР). Но подобные системы пока не могут сравниться с гидравликой по стоимости, а потому ЭУР оснащается меньшее количество новых машин.

Использование гидроусилителей в рулевых механизмах дает еще один бонус производителям автомобилей. Поскольку они выполняют вместо водителя физическую работу, в конструкции можно применять рулевые механизмы с меньшим передаточным отношением. Для автолюбителя это значит, что количество оборотов рулевого колеса от одного крайнего положения до другого уменьшится, что повысит остроту управления. Правда, при отказе ГУР либо движении авто на буксире водителю будет гораздо труднее крутить баранку.

Гидравлическим усилителям свойственны следующие недостатки:

1. Чтобы не вызвать поломку, руль нельзя долго держать в любом крайнем положении, особенно на повышенных оборотах двигателя. Из-за критического давления масло может выдавить сальники и вытечь.
2. Устройство привода насоса задумано так, что он работает безостановочно вместе с силовым агрегатом. Из-за этого насос постоянно изнашивается, требует периодического обслуживания и отнимает часть энергии двигателя, увеличивая расход топлива.
3. Другие элементы системы тоже нужно обслуживать, а также следить за уровнем гидравлической жидкости в бачке.
4. В автомобилях бюджетной ценовой категории, оборудованных ГУР, руль становится неинформативным, особенно при езде на большой скорости.

В более дорогих машинах реализовано особое устройство насоса гидроусилителя руля, позволяющее уменьшать давление масла в системе при повышении оборотов. При этом руль «наливается» приятной тяжестью и ощущения пустоты при управлении на скорости не возникает.

Хозяин автомобиля, оснащенного ГУР, может самостоятельно выполнять следующие операции:

• следить за уровнем и состоянием жидкости в расширительной емкости;
• периодически осматривать патрубки и штуцеры на предмет растрескивания и протечек масла;
• менять гидравлическую жидкость с интервалом, указанным в инструкции по эксплуатации;
• отслеживать появление посторонних шумов, возникающих при критическом износе подшипников насоса;
• своевременно менять приводной ремень, чтобы он не оборвался где-нибудь по дороге.

Жидкость, залитая в систему гидроусилителя, служит не только рабочим телом, но и смазкой для насоса. Поэтому при доливке либо замене важно использовать рекомендуемые производителем масла, иначе агрегат может преждевременно выйти из строя.

• Автоликбез
• Диагностика и ремонт
• Обслуживание
• Обучение на права
• Покупка-продажа
• Соблюдаем ПДД
• Уход за автомобилем
• Эксплуатация

На сайте представлены статьи, которые будут полезны как для начинающих автолюбителей, так и для тех, кто только собирается покупать автомобиль. Здесь вы найдёте полезные советы по выбору авто и уходу за ним, практические руководства по самостоятельному ремонту и многое другое.

Источники: http://autochainik.ru/princip-raboty-gidrousilitelya-rulya.html