Принципът на действие на рейката на сервоусилвателя
Съдържание
Принципът на действие на кормилната рейка се основава на краткотрайния ефект на налягането, генерирано от помпата върху цилиндъра, което измества рейката в правилната посока, помагайки на водача да управлява автомобила. Следователно автомобилите с усилвател на волана са много по-удобни, особено при маневриране с ниска скорост или шофиране в трудни условия, тъй като такава релса поема по-голямата част от натоварването, необходимо за завъртане на колелото, а водачът само му дава команди, без да губи обратна връзка от пътя..
Кормилната рейка в индустрията за пътнически транспорт отдавна измести други видове подобни устройства поради техническите си характеристики, за които говорихме тук (Как работи кормилната рейка). Но въпреки простотата на дизайна, принципът на работа на кормилната рейка с хидравличен усилвател, тоест хидравличен усилвател, все още е неразбираем за повечето собственици на автомобили.
Развитие на кормилното управление - кратък преглед
След появата на първите автомобили, основата на кормилното управление се превърна в скоростен редуктор с голямо предавателно отношение, което завърта предните колела на превозното средство по различни начини. Първоначално това беше колона с двунога, прикрепена към дъното, така че трябваше да се използва сложна конструкция (трапец), за да се прехвърли силата на отклонение към кормилните кокалчета, към които бяха закрепени предните колела. След това изобретиха рейка, също скоростна кутия, която предаваше силата на завъртане към предното окачване без допълнителни конструкции и скоро този тип кормилно управление замени колоната навсякъде.
Но основният недостатък, произтичащ от принципа на работа на това устройство, не може да бъде преодолян. Увеличаването на предавателното отношение позволи на волана, наричан още волан или волан, да се завърта без усилие, но принуди повече завъртания, за да премести кормилния кокал от крайно дясно в крайно ляво положение или обратно. Намаляването на предавателното отношение направи кормилното управление по-остро, тъй като автомобилът реагира по-силно дори на леко изместване на волана, но шофирането на такъв автомобил изисква голяма физическа сила и издръжливост.
От началото на 50 век се правят опити за решаване на този проблем, като някои от тях са свързани с хидравликата. Самият термин "хидравлика" идва от латинската дума hydro (hydro), което означава вода или някакъв вид течно вещество, сравнимо по своята течливост с водата. До началото на 1951-те години на миналия век обаче всичко се ограничаваше до експериментални образци, които не можеха да бъдат пуснати в масово производство. Пробивът идва през XNUMX г., когато Chrysler представя първия масово произведен сервоусилвател на волана (GUR), който работи заедно с кормилната колона. Оттогава общият принцип на работа на хидравличната кормилна рейка или колона остава непроменен.
Първият сервоусилвател имаше сериозни недостатъци, той:
- силно натоварен двигател;
- укрепване на волана само при средни или високи скорости;
- при високи обороти на двигателя създава свръхналягане (налягане) и водачът губи контакт с пътя.
Следователно нормално работещ хидравличен усилвател се появи едва в началото на XXI, когато греблото вече се превърна в основен механизъм за управление.
Как работи хидравличният усилвател
За да разберете принципа на работа на хидравличната кормилна рейка, е необходимо да разгледате елементите, включени в нея, и функциите, които изпълняват:
- помпа;
- редукционен клапан;
- разширителен резервоар и филтър;
- цилиндър (хидравличен цилиндър);
- дистрибутор.
Всеки елемент е част от хидравличния усилвател, следователно правилната работа на кормилното управление е възможна само когато всички компоненти ясно изпълняват своята задача. Това видео показва общия принцип на работа на такава система.
помпа
Задачата на този механизъм е постоянната циркулация на течност (хидравлично масло, ATP или ATF) през кормилната система с усилвател със създаване на определено налягане, достатъчно за завъртане на колелата. Помпата на сервоусилвателя на волана е свързана с колан към шайбата на коляновия вал, но ако автомобилът е оборудван с електрически хидравличен усилвател, тогава работата му се осигурява от отделен електродвигател. Производителността на помпата е избрана така, че дори на празен ход да осигурява въртенето на машината, а излишното налягане, което възниква при увеличаване на скоростта, се компенсира от редукционния клапан.
Помпата на сервоусилвателя на волана е изработена от два вида:
- ламелни;
- предавка.
Помпа за сервоуправление
При автомобили с хидравлично окачване една помпа осигурява работата и на двете системи - хидравликата и окачването, но работи на същия принцип. Той се различава от обичайния само с повишена мощност.
Клапан за намаляване на налягането
Тази част от хидравличния усилвател работи на принципа на байпасен клапан, състоящ се от заключваща топка и пружина. По време на работа помпата на сервоусилвателя на волана създава циркулация на течност с определено налягане, тъй като нейната производителност е по-висока от производителността на маркучите и други елементи. С увеличаване на оборотите на двигателя налягането в кормилната система на сервоусилвателя се увеличава, действайки чрез топката върху пружината. Пружинната коравина е избрана така, че клапанът да се отваря при определено налягане, а диаметърът на каналите ограничава неговата пропускателна способност, така че работата не води до рязък спад на налягането. Когато клапанът се отвори, част от маслото заобикаля системата, което стабилизира налягането на необходимото ниво.
Клапан за намаляване на налягането на кормилното управление
Въпреки факта, че редукционният клапан е монтиран вътре в помпата, той е важен елемент от хидравличния усилвател, поради което е наравно с други механизми. Неизправността или неправилната му работа застрашават не само сервоусилвателя на волана, но и безопасността на движението по пътя, ако захранващият тръбопровод се спука поради прекомерно хидравлично налягане или се появи теч, реакцията на автомобила при завъртане на волана ще се промени и неопитен човек зад волана рискува да не се занимава с управлението. Следователно устройството на кормилната рейка с хидравличен усилвател предполага максимална надеждност както на цялата конструкция като цяло, така и на всеки отделен елемент.
Разширителен резервоар и филтър
По време на работа на кормилното управление, хидравличната течност е принудена да циркулира през кормилната система и се влияе от налягането, създадено от помпата, което води до нагряване и разширяване на маслото. Разширителният резервоар поема повече от този материал, така че обемът му в системата винаги е един и същ, което елиминира скокове в налягането, причинени от термично разширение. Нагряването на АТФ и износването на триещите елементи води до появата на метален прах и други замърсители в маслото. Попадайки в макарата, която е и разпределител, този боклук запушва дупките, нарушавайки работата на сервоусилвателя на волана, което се отразява негативно на управлението на автомобила. За да се избегне подобно развитие на събитията, в кормилното управление е вграден филтър, който премахва различни остатъци от циркулиращата хидравлична течност.
цилиндър
Тази част от хидравличния усилвател е тръба, вътре в която има част от релсата с монтирано върху нея хидравлично бутало. Маслените уплътнения са монтирани по ръбовете на тръбата, за да се предотврати изтичането на АТФ при повишаване на налягането. Когато маслото навлезе в съответната част на цилиндъра през тръбите, буталото се движи в обратна посока, избутвайки рейката и през нея действайки върху кормилните пръти и кормилните кокалчета.
цилиндър на сервоуправление
Благодарение на този дизайн на сервоусилвателя на волана, кормилните кокалчета започват да се движат още преди задвижващото зъбно колело да премести рейката.
Дистрибутор
Принципът на работа на кормилната рейка е да подава за кратко хидравлична течност в момента на завъртане на волана, поради което рейка ще започне да се движи дори преди водачът да положи сериозно усилие. Такова краткосрочно захранване, както и източване на излишната течност от хидравличния цилиндър, се осигурява от разпределител, който често се нарича макара.
За да разберете принципа на действие на това хидравлично устройство, е необходимо не само да го разгледате в раздел, но и да анализирате по-пълно взаимодействието му с останалите елементи на кормилното управление. Докато положението на волана и кормилните кокалчета съответстват един на друг, разпределителят, известен също като макарата, блокира потока на течността в цилиндъра от двете страни, така че налягането в двете кухини е еднакво и не оказва влияние върху посоката на въртене на джантите. Когато водачът завърти волана, малкото съотношение на редуктора на кормилната рейка не му позволява бързо да завърти колелата, без да прилага значително усилие.
Разпределител на сервоуправление
Задачата на разпределителя на сервоусилвателя на волана е да доставя ATP към хидравличния цилиндър само когато позицията на волана не съответства на позицията на колелата, тоест когато водачът завърти волана, разпределителят първо стреля и принуждава цилиндърът да действа върху кокалчетата на окачването. Такова въздействие трябва да бъде краткосрочно и да зависи от това колко водачът е завъртял волана. Тоест, първо хидравличният цилиндър трябва да завърти колелата, а след това водачът, тази последователност ви позволява да приложите минимално усилие за завъртане, но в същото време „почувствайте пътя“.
Принцип на действие
Необходимостта от такава работа на дистрибутора беше един от проблемите, които попречиха на масовото производство на хидравлични усилватели, тъй като обикновено в автомобила воланът и кормилната уредба са свързани чрез твърд вал, който не само предава силата на кормилните кокалчета, но и също така предоставя на пилота на автомобила обратна връзка от пътя. За да реша проблема, трябваше да сменя напълно разположението на вала, свързващ волана и кормилния механизъм. Между тях е монтиран разпределител, чиято основа е принципът на усукване, тоест еластичен прът, способен да се усуква.
Когато водачът завърти волана, торсионната щанга в началото се усуква леко, което причинява несъответствие между позицията на волана и предните колела. В момента на такова несъответствие, макарата на разпределителя се отваря и хидравличното масло влиза в цилиндъра, което измества кормилната рейка в правилната посока и следователно елиминира несъответствието. Но пропускателната способност на макарата на разпределителя е ниска, така че хидравликата не замества напълно усилията на водача, което означава, че колкото по-бързо трябва да завъртите, толкова повече водачът ще трябва да завърти волана, което осигурява обратна връзка и ви позволява да усетите колата на пътя
приспособление
За извършване на такава работа, тоест дозиран АТФ в хидравличния цилиндър и спиране на подаването след отстраняване на несъответствието, беше необходимо да се създаде доста сложен хидравличен механизъм, който работи по нов принцип и се състои от:
- торсионна греда, свързана към задвижващата предавка, която осигурява несъответствие при завъртане на волана;
- вътрешната страна на макарата;
- външната част на макарата.
Вътрешните и външните части на макарата прилягат една към друга толкова плътно, че между тях не се просмуква и капка течност, освен това в тях се пробиват дупки за подаване и връщане на АТФ. Принципът на действие на този дизайн е прецизното дозиране на хидравличната течност, подавана към цилиндъра. Когато позицията на кормилото и рейка е координирана, отворите за подаване и връщане се изместват един спрямо друг и течността през тях не влиза и не изтича от цилиндрите, така че последните се пълнят постоянно и няма опасност от проветряване . Когато пилотът на автомобила завърти волана, торсионната лента първо се усуква, външната и вътрешната част на макарата се изместват една спрямо друга, поради което отворите за захранване от едната страна и дренажните отвори от другата се комбинират .
Влизайки в хидравличния цилиндър, маслото притиска буталото, измествайки го към ръба, последният се премества към релсата и започва да се движи още преди задвижващата предавка да въздейства върху него. С изместването на релсата несъответствието между външната и вътрешната част на макарата изчезва, поради което подаването на масло постепенно спира и когато позицията на колелата достигне баланс с положението на волана, подаването и изходът на АТФ са напълно блокирани. В това състояние цилиндърът, и двете части на който са пълни с масло и образуват две затворени системи, изпълнява стабилизираща роля, следователно при удряне на удар до волана достига забележимо по-малък импулс и воланът не се изтегля от ръцете на шофьора.
Заключение
Принципът на действие на кормилната рейка се основава на краткотрайния ефект на налягането, генерирано от помпата върху цилиндъра, което измества рейката в правилната посока, помагайки на водача да управлява автомобила. Следователно автомобилите с усилвател на волана са много по-удобни, особено при маневриране с ниска скорост или шофиране в трудни условия, тъй като такава релса поема по-голямата част от натоварването, необходимо за завъртане на колелото, а водачът само му дава команди, без да губи обратна връзка от пътя..
