Контрольная работа: Рулевое управление автомобиля КамАЗ–5320 и трактора МТЗ–80 с гидроусилителем
Насос гидравлического усилителя установлен между блоками цилиндров двигателя. Вал насоса приводится во вращении от шестерни топливного насоса высокого давления.
Насос лопастного типа, двойного действия, т.е. за один оборот вала происходит два цикла всасывания и нагревания. Насос (прил. 7) состоит из крышки 21, корпуса 27, ротора 28 с валом 2, статора 26 и распределительного диска 24. Вал 2, на шлицах которого установлен ротор, вращается на шариковом 4 и игольчатом 7 подшипниках. Шестерня 1 привода стопорится на валу шпонкой 3 и крепится гайкой. В радиальных пазах ротора 28 установлены лопасти 25.
Статор 26 установлен в корпусе на штифтах и прижат к распределительному диску болтами.
Ротор 28 с лопастями 25 установлен внутри статора 26, рабочая поверхность которого имеет овальную форму. При вращении ротора его лопасти под действием центробежных сил и давление масла в центральной полости ротора прижимается к рабочим поверхностям статора, распределительного диска и корпуса, образуя камеры переменного объема.
При увеличении их объема создается разрежение, и масло из бачка поступает в камеры. В дальнейшем лопасти, скользят по поверхностям статора, смещаются по пазам к центру ротора, объем камер уменьшается, и давление масла в них возрастает.
При совпадении камер с отверстиями в распределительном диске масло поступает в полость нагнетания насоса. Рабочие поверхности корпуса, ротора статора и распределительного диска тщательно отшлифованы, что уменьшает утечки масла.
В крышке корпуса установлен перепускной клапан 23 с пружиной. Внутри перепускного клапана размещён предохранительный шариковый клапан 22 с пружиной, ограничивающий давление в насосе до 7500-8000 кПа.
Перепускной клапан и калиброванное отверстие, соединяющие полость нагнетания насоса с выходной магистралью, ограничивают количество циркулирующего в усилителе масла при повышении частоты вращения ротора насоса.
На корпусе 27 насоса через прокладку крепится коллектор 18, обеспечивающий создание избыточного давления в канале всасывания, что улучшает условия работы насоса, снижая шум и износ его деталей.
Бачок 16 с крышкой 14 заправочной горловине и фильтром 17 крепится винтом к корпусу насосу. Крышка бачка крепится болтом 10 к стойке фильтра 12.
Стыки крышки с болтом и корпусом уплотнены прокладками. В крышке установлен предохранительный клапан 13, ограничивающий давление внутри бачка. Масла, циркулирующие в гидравлической системе усилителя, очищается в сетчатом фильтре 17. В пробке заливной горловины укреплен указатель масла 9.
Радиатор предназначен для охлаждения масла, циркулирующего в гидравлическом усилителе.
Радиатор 7 (прил.8) в виде согнутой вдвое оребрённой трубки, изготовленной из алюминиевого сплава, крепится пред радиатором системы смазки двигателя планками и вантами.
Узлы гидравлического усилителя соединены между собой шлангами и трубопроводами высокого и низкого давления. Шланги высокого давления имеют двойную внутреннюю оплетку; концы шлангов заделывают в наконечники.
Привод рулевого управления состоит из сошки, продольной и поперечной рулевых тяг и рычагов.
Рычаги поворотных кулаков, шарнирно соединенные с поперечной тягой, образует рулевую трапецию, обеспечивающую поворот управляемых колес на взаимно различающиеся углы. Рычаги вставлены в конические отверстия кулаков и крепятся с помощью шпонок и гаек.
На резьбовые концы поперечной тяги 10 (прил.9) навинчиваются наконечники 8, являющиеся головками шарниров. Вращением наконечников регулируется схождением колес спереди, компенсирующие возможные в эксплуатации их расхождение в следствии износов деталей, которое повышает износ шин и утяжеление управление автомобилем. Наконечники тяги и фиксируются болтами. Шарнир тяги состоит из пальца 5 со сферической головкой, вкладышей 4, 6, прижимаемых пружиной 3 к головке, деталей крепления и уплотнения . Пружина обеспечивает беззазорное соединение и компенсирует износ поверхностей деталей.
Продольная тяга 11 откована совместно с головками шарниров. Шарниры закрываются резьбовыми крышками 18 и уплотнительными накладками 12. Смазка шарниров производится через масленки. Поворотные оси – шкворни колес установлены с боковыми наклонами поперечной плоскости внутрь на 8 градусов. Поэтому при повороте колес передняя часть автомобиля слегка приподнимается, что создает стабилизацию управляемых колес (стремление управляемых колес вернуться к среднему положению после поворота).
Наклон шкворней продольной плоскости назад на 3 градуса создает стабилизацию управляемых колес за счет центробежных сил, возникающих при повороте.
При отпускании рулевого колеса после поворота сила веса и центробежные силы создают стабилизирующие моменты, автоматически возвращающие управляемые колеса к среднему положению. Оси вращения колес наклонены наружными концами вниз на 1 градус, образуя развал колес, что затрудняет появление обратного развала колес в эксплуатации в следствии износа подшипников. Движение с обратным развалом увеличивает износ шин и утяжеляет управление автомобилем.
Работа рулевого управления . При прямолинейном движении золотник 11(прил.10) клапана управления удерживается пружинами в среднем положении. Масло, подаваемое насосом 19, проходит через кольцевые щели клапана управления, заполняет полости цилиндра 5 и через радиатор 26 сливается в бачок 23. С увеличением частоты вращения ротора интенсивность циркуляции и нагрев масла в гидравлическом усилителе возрастает. Перепускной клапан 22 ограничивает циркуляцию масла. При повышении расхода масла создается перепад давлений на торцевых поверхностях клапана 22 в следствии увеличения калиброванного отверстия 20. Когда усилие от разности давлений на клапан превысит силу пружины, он сместиться и соединит нагнетательную полость насоса с баком. При этом большая часть масла будет циркулировать по контуру насос – бак – насос.
При повороте рулевого колеса 1 усилие через карданную передачу 3, угловой редуктор 4, передает на винт рулевого механизма 6.
Если для поворота колеса требуется значительное усилие, то винт 6, ввинчивается в гайку 7, (или вывинчивается из не) сместив упорный подшипник 14 и золотник 11, сдвигая при этом плунжер 15 и сжимая центрирующие пружины 16. Смещение золотника 11 в корпусе 12 изменяет сечение кольцевых щелей, связанных с полостями цилиндра. Уменьшение сечения щелей слива с одновременным повышением количества масла в следствии увеличения сечения щели нагнетания приводит к повышению давления в одной полости цилиндра. В другой полости цилиндра, где изменение сечений щелей противоположное, давление масла не возрастает. Если разность давления масла на поршень 9 создает большую силы сопротивления, то он начинает двигаться. Перемещение поршня через зубчатую рейку вызывает поворот сектора 8 и далее, через рулевой привод, поворот управляемых колес.
Непрерывный поворот рулевого колеса поддерживается смешение золотника в корпусе 12, перепад давления масла в полостях цилиндра, перемещение поршня и поворот управляемых колес.
Остановка рулевого колеса приведет к остановке поршня и управляемых колес в тот момент , когда поршень, продолжая движение под действием перепада давлений масла, сместит винт 6 с золотником 11 в осевом направлении к среднему положению. Изменение сечений щелей в клапане управления приведет к уменьшению давления в рабочей полости цилиндра, поршень и управляемые колеса остановятся. Таким образом обеспечивается «следящее» действие усилителя по углу поворота рулевого колеса.
Нагнетательная магистраль насоса 18 подает масло между плунжерами 15. Чем больше силы сопротивления повороту колес, тем выше давление масла в магистрали и на торцах плунжеров, а следовательно, и силы сопротивления их перемещению при смещении золотника. Так создаётся «следящее» действие по силе сопротивления повороту колес, т.е. «ощущение дороги».
При предельном значении давления масла 7500 – 8000 кПа открываются клапаны 13 и 21, предохраняя гидравлическую систему усилителя от повреждений.
Для быстрого выхода из поворота отпускается рулевое колесо. Совместным действием реактивных плунжеров и пружин золотник смещается и удерживается в среднем положении. Управляемые колеса под действием стабилизирующих моментов поворачивается к среднему положению, смещают поршень и выталкивают жидкость в сливную магистраль. По мере приближения к среднему положению стабилизирующие моменты уменьшаются и колеса останавливаются.
Самопроизвольный поворот колес под действием ударов о неровности дорог возможен только при перемещении поршня, т.е. выталкивании порции масла из цилиндра в бак. Таким образом, усилитель работает как амортизатор, снижая ударные нагрузки и уменьшая самопроизвольные повороты рулевого колеса.