Техника транспорта

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение 
высшего профессионального образования 
«Южно-Уральский государственный университет» 
(национальный исследовательский университет)

Факультет «Заочный инженерно-экономический»

Кафедра «Технология транспортных процессов»

Специальность 190700

Техника транспорта

 

Реферат

 

 

 

 

 

                                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Челябинск 2012г.

 

Содержание

1.Ведение

2.Истоия развития конструкций гидроусилителя  руля.

3.Рулевой усилитель автомобиля Урал-4320-31.

4.Распределитель рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31.

5.Работа рулевого управления автомобиля Урал-4320-31.

6.Техническое обслуживание рулевого управления автомобиля Урал-4320-31.

7.Возможные неисправности рулевого управления и способы их устранения.

8.Список используемой литературы. 

1. Введение

Гидроусилитель руля - устройство для усиления мощности воздействия на рычаги управления транспортных средств. Гидроусилитель в первую очередь служит для уменьшения прикладываемого водителем усилия на рулевое колесо при управлении автомобилем. Даже при сложном устройстве и, как следствие, высокой стоимости гидроусилители получили большое распространение благодаря тому, что помимо основной функции (усиления) они:

· позволяют уменьшить передаточное отношение рулевого механизма; это  снижает количество оборотов руля между  его крайними положениями и, соответственно, увеличивает маневренность;

· смягчают удары, передаваемые на руль от неровностей дороги, снижая утомляемость водителя и помогая удержать руль при разрыве передней шины;

· сохраняют возможность управления автомобилем при выходе усилителя  из строя;

· обеспечивают «чувство дороги» и  кинематическое следящее действие.

На автомобилях применяются  разного рода усилители, но большинство  автопроизводителей отдают предпочтение гидроусилителям, так как они имеют относительно простую конструкцию, обеспечивают высокую надежность и просты в обслуживании.

 

 

2. История развития конструкций гидроусилителя руля.

Рулевое управление является одной  из самых главных систем активной безопасности. Рулевое управление - сложный комплекс технических и  геометрических проблем, которые и  по сей день решаются автомобильными конструкторскими бюро. Автопроизводители разрабатывают новые конструкции рулевых механизмов и приводов, оснащают их дополнительным оборудованием, обеспечивающих в первую очередь безопасность движения и комфорт в управлении автомобилем. В настоящее время большинство автомобилей оснащаются усилителями рулевого управления. К появлению усилителей привела необходимость снизить усилие, прилагаемое водителем к рулевому колесу, что особенно важно для грузовых автомобилей.

В 1817 г. мюнхенский каретник Георг Ланкеншпергер запатентовал рулевое управление с поворотными кулаками. Для конных экипажей эта конструкция показалась малополезной и почти не применялась. Лишь через 75 лет немецкий инженер Карл Бенц вспомнил и усовершенствовал это изобретение, получив в 1893 г. патент на «устройство управления экипажей с тангенциальными к колесам окружностями управления». На машине «Бенц» движение от вертикальной рулевой колонки с маленьким рулевым колесом-штурвалом и расположенным ниже червячным колесом передавалось через двусторонние зубчатые рейки на вильчатый рычаг, который был связан с колесами через рулевые штанги-тяги.

Появление наклонных рулевых колонок  совпало по времени с распространением рулевых механизмов в корпусе, заполненном  смазкой. Причем сразу появились  два типа таких механизмов. Первый представлял собой винтовую передачу, гайка которой была связана с  рулевой сошкой и двигалась по винту вверх и вниз. Второй - включал  в себя червячный сегмент, сцепленный с рулевым червяком. Обе конструкции, в принципе, знакомы по современным  автомобилям. Появление независимой  передней подвески привело к появлению трех раздельных рулевых тяг, и уже в 1930-х гг. на автомобилях с такой подвеской применялось реечное рулевое управление, по конструкции близкое к современному.

В начале ХХ века управление машиной  требовало от водителя хорошей физической формы. Ведь для того чтобы повернуть  тяжелые колеса для разворота  на пятачке, приходилось здорово  налегать на баранку.

Важный параметр управления - общее  передаточное отношение между рулевым  колесом и передними колесами. Под ним понимается полное число  оборотов рулевого колеса «от упора  до упора», необходимое для поворота колес из крайнего левого положения  в крайнее правое или наоборот, а также усилие, с которым совершаются  эти обороты. Например, рулевая передача, рассчитанная на ~5 оборотов рулевого колеса от упора до упора, требует от водителя приложения гораздо меньшего усилия, но зато значительно большего времени, чем передача, сконструированная  на 3,2 оборота от упора до упора. Такое  положение дел, разумеется, мало кому нравилось: не все господа-автовладельцы блистали нужным здоровьем, к тому же в мир авто стремились и дамы, которым напрягаться и вовсе не положено. Особо страдали водители грузовозных автомобилей. Конструкторы стали думать. Естественным выходом было увеличение в рулевом передаточного числа, но тут появлялся серьезный минус - руль приходилось крутить, как ручку граммофона. Важный параметр управления - общее передаточное отношение между рулевым колесом и передними колесами. Под ним понимается полное число оборотов рулевого колеса «от упора до упора», необходимое для поворота колес из крайнего левого положения в крайнее правое или наоборот, а также усилие, с которым совершаются эти обороты. Например, рулевая передача, рассчитанная на ~5 оборотов рулевого колеса от упора до упора, требует от водителя приложения гораздо меньшего усилия, но зато значительно большего времени, чем передача, сконструированная на 3,2 оборота от упора до упора.

Конструкция с плавающими шариками была только началом долгой череды попыток уменьшить управляющее  усилие. Даже при наличии передачи с плавающими шариками на тяжелых  автомобилях с большими шинами низкого  давления управляющее усилие было значительным.

В тех же 30-х, перед войной, заявили  о себе усилители рулевого механизма. Сначала усилители рулевого управления появились на тяжелой технике - карьерных  самосвалах. Правда, сначала стали  использовать пневмоусилители - они были несложными и напитывались от компрессора уже существующих пневматических тормозов или от разряжения во впускном коллекторе. Но пневматические усилители оказались неприемлемыми ввиду большой упругой податливости рабочего тела - воздуха, приводившей к запаздыванию срабатывания усилителя и возникновению в рулевом управлении недопустимых колебательных процессов. Со временем пневматика была заменена гидравликой.

В 1925 г. в США Фрэнсис Дейвис одним из первых запатентовал гидравлический усилитель рулевого управления. Правда, конструкция выглядела несколько «сыроватой» и мгновенного успеха не обрела. Однако принцип и путь совершенствования наметились: с конца 30-х - начала 40-х годов в Америке, а затем и в Европе конструкторы начинают ставить ГУР на некоторые свои модели автомобилей. К чему это привело сегодня, знают все - этим устройством оснащается весь грузовой автотранспорт и немалая доля легкового. А в 1933 г. концерн «Дженерал моторс» уже намеревался установить его на своем автомобиле «Кадиллак» с 12-цилиндровым двигателем. К 1951 г. компания «Крайслер» освоила производство гидроусилителей руля и с этого времени начала оснащать им многие свои модели. Первым изготовителем легковых автомобилей, предложившим установку гидроусилителя рулевого управления в качестве дополнительного оборудования модели 519, была компания «ФИАТ». В настоящее время в результате появления переднеприводных автомобилей, использования шин большего размера и массы, подвески с усложненной кинематикой существует необходимость в применении усилителей рулевого управления даже на небольших автомобилях.

3. Рулевой усилитель автомобиля Урал-4320-31

Рулевой усилитель автомобиля Урал-4320-31 гидравлический, полувстроенный. Это означает, что силовой цилиндр выполнен отдельно, а рулевой механизм и распределитель – в едином блоке. Рулевой усилитель состоит из масляного насоса 1 (рисунок 1), силового цилиндра 16, распределителя, смонтированного в верхней части рулевого механизма, трубопроводов и рукавов низкого и высокого давления. Масляный насос лопастной, двойного действия, по устройству аналогичен насосу КамАЗ-43114, но имеет ряд особенностей.

Рисунок 1 - Масляный насос рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

1 – болт крепления коллектора; 2 – уплотнительное кольцо; 3 –  входной патрубок; 4 – прокладка; 5 – крышка корпуса; 6 – клапаны  (перепускной и предохранительный); 7 – распределительный диск; 8 –  ротор; 9 – лопасти; 10 – статор; 11, 14 – подшипник; 12 – манжета;

13 - обойма; 14 - корпус; 15 – шкив; 16 –  стопорное кольцо; 17 – втулка; 18 –  шайба; 19 – гайка; 20 - вал насоса; 21 – шпонка.

Масляный насос установлен с  левой стороны двигателя, приводится от носка его коленчатого вала клиновым ремнем. Натяжение ремня  регулируется путем поворота насоса относительно оси крепления с  помощью регулировочного винта.

Бачок насоса установлен отдельно и  соединен с входным патрубком 3 коллектора резинотканевым рукавом. В верхней части бачка (рисунок  2) крепится крышка 7 со сливным патрубком, под которой расположен фильтр 2 с сетчатым секционным фильтрующим элементом. Заправка масла в бачок производится через заливную горловину 3, пробка 5 которой оснащена указателем уровня масла.

Рисунок 2 - Масляный насос рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

1 – бачок; 2 – фильтр; 3 – заливная  горловина; 4 – прокладка; 5 – пробка; 6 – уплотнитель; 7 – крышка.

Силовой цилиндр  является исполнительным устройством  рулевого усилителя, в котором преобразуется  давление поступающего от распределителя масла в усилие, которое через  шток передается к управляемым колесам, облегчая управление автомобилем. Силовой  цилиндр шарнирно связан с левым лонжероном рамы, а его шток через шаровой шарнир соединен с поворотным рычагом, установленным на левом поворотном кулаке. Устройство силового цилиндра показано на рисунке 3.

Рисунок 3 - Силовой цилиндр  рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

1 – наконечник цилиндра; 2, 6 –  кольцо уплотнительное; 3 – гайка; 4 – цилиндр; 5 – поршень со  штоком в сборе; 7 – кольцо опорное; 8 – манжета; 9 – кольцо нажимное; 10 – гайка; 11 – муфта защитная; 12 – болт; 13 – наконечник штока.

При работающем двигателе масляный насос постоянно попадает в систему  усилителя от 9,5 до 20 л/мин масла. Это масло поступает в распределитель, предназначенный для управления исполнительным механизмом – силовым цилиндром. Если рулевое колесо неподвижно, распределитель направляет масло, поступающее от масляного насоса одновременно в обе полости силового цилиндра и затем обратно в бачок.

Если водитель начинает поворачивать рулевое колесо, распределитель направляет все масло, подводимое от насоса в  одну из полостей силового цилиндра в  зависимости от направления поворота. При этом противоположная полость  силового цилиндра соединяется через распределитель со сливом в бачок.

4. Распределитель рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

(рисунок 4) золотниковый, с осевым золотником, реактивными плунжерами и центрирующими пружинами.

Рисунок 4 - Распределитель рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

1 – реактивный  плунжер; 2 – центрирующая пружина; 3 – упорный подшипник; 4 – золотник; 5 – корпус распределителя.

Устройство и принцип действия распределителя аналогично КамАЗ-43114, но имеет ряд особенностей. В распределителе нет дополнительного предохранительного клапана, ограничение максимального давления в системе производится клапанами насоса. Реактивные плунжеры, обеспечивающие силовое следящее действие (чувство дороги) парные.

Превышение длины золотника  над длиной корпуса (размер Б) составляет 2,08-2,27 мм с каждой стороны. На указанную  величину золотник смещается при  повороте рулевого колеса при включении  рулевого усилителя. В этом случае цилиндрический червяк рулевого механизма, вращаясь, перемещается по зубьям неподвижного, в первый момент, бокового сектора  в пределах указанного зазора (Б) и  через рулевой вал смещает  золотник распределителя.

5. Работа рулевого управления автомобиля Урал-4320-31.

Работа рулевого управления при  прямолинейном движении

При прямолинейном движении золотник 20 под действием центрирующих пружин находится в среднем положении. Масло, нагнетаемое насосом, подается к распределителю. В среднем положении золотника нагнетательная гидролиния 26 через четыре кольцевые щели между поясками золотника и корпуса распределителя соединяется с обеими полостями силового цилиндра 7, 25 и сливной линией 32 одновременно. Масло циркулирует по замкнутому кругу: насос – распределитель – силовой цилиндр – бачок насоса.

Работа рулевого управления при  движении на повороте

При повороте рулевого колеса усилие передается через рулевую колонку  на винт рулевого механизма. При вращении винта вследствие сопротивления  повороту управляемых колес автомобиля, которое удерживает поршень-рейку на месте, создается сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом направлении в соответствующую сторону (рисунок 6). Когда эта сила превысит усилие предварительного сжатия центрирующих пружин, винт переместится и сместит жестко связанный с ним золотник. Максимальный ход золотника при включении рулевого усилителя составляет 1,2 мм, что соответствует зазору между большими кольцами упорных подшипников и корпусом распределителя (рисунок  5). Вместе с золотником, за счет воздействия больших колец упорных подшипников, смещается и часть реактивных плунжеров. Смещение золотника приводит к перекрытию его кромками двух (из четырех) кольцевых щелей в распределителе. При этом одна полость силового цилиндра сообщается с линией нагнетания и отключается от линии слива, другая - наоборот, оставаясь соединенной со сливом, отключается от линии нагнетания.