Работа рулевого управления при прямолинейном движении
При прямолинейном движении (рисунок 11.14) 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 11.22). 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 11.21). 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.
Рабочая жидкость, поступающая из насоса в соответствующую полость силового цилиндра, оказывает давление на поршень-рейку и, создавая дополнительное усилие на секторе вала 6 сошки рулевого управления, способствует повороту управляемых колес.
а – при повороте направо; б – при повороте налево
Рисунок 11.22 - Схема работы рулевого усилителя при повороте
автомобиля
В первый момент после прекращения поворота рулевого колеса, если оно удерживается в заданном положении, золотник остается в смещенном положении. Подача масла в силовой цилиндр некоторое время продолжается, что сопровождается перемещением поршня-рейки. Усилие на поршне-рейке через не вращающийся винт передается на золотник, который, перемещаясь вместе с поршнем-рейкой, стремится вернуться в среднее положение. При этом золотник не доходит до среднего положения. Он сдвинется лишь настолько, чтобы открыть щель для прохода подаваемого насосом масла в линию слива. Размер щели автоматически устанавливается таким, чтобы в находящейся под напором полости цилиндра поддерживалось давление, необходимое для удержания управляемых колес в повернутом положении. Поршень-рейка останавливается, поворот управляемых колес прекращается.
За счет обратной связи между поршнем-рейкой и золотником распределителя, реализованной через винт рулевого механизма, осуществляется кинематическое следящее действие рулевого усилителя, которое представляет собой пропорциональную зависимость между углом поворота рулевого колеса и углом поворота управляемых колес.
Давление в рабочей полости цилиндра усилителя увеличивается пропорционально повышению сопротивления повороту колес. Одновременно возрастает давление в полостях между реактивными плунжерами 22 (рисунок 11.14), вызывая увеличение усилия, стремящегося вернуть золотник в среднее положение. Чем больше сопротивление повороту управляемых колес, а следовательно, выше давление в рабочей полости цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе. Таким образом, у водителя создается «чувство дороги», или силовое следящее действие, которое обеспечивает увеличение усилия на рулевом колесе пропорционально сопротивлению повороту управляемых колес.
При повороте налево на винт будет действовать дополнительная осевая сила, вызванная действием давления масла на торец винта (рисунок 11.22,а), для уравновешивания которой в глухие отверстия распределителя установлены три реактивных плунжера, суммарная торцевая площадь которых равна площади торцевой поверхности винта. Поскольку давление жидкости на торцевую поверхность трех плунжеров также создает осевую силу, но направленную вправо (по рисунку 11.22,а), осевые силы на винте уравновесятся и усилие на рулевом колесе при повороте налево не будет отличаться от усилия при повороте направо.
При наезде на препятствие одним из управляемых колес или при разрыве шины колеса возможна ситуация, когда колесо начнет резко поворачиваться. В этом случае усилие от колеса передается на вал сошки, который, поворачиваясь, будет перемещать поршень-рейку. Поскольку винт рулевого механизма не вращается (водитель удерживает рулевое колесо в одном положении), он тоже переместится в осевом направлении вместе с золотником. При этом в полости силового цилиндра, объем которой уменьшается вследствие перемещения поршня-рейки, увеличится давление масла и произойдет ее разъединение с линией слива. Повышенное давление в этой полости силового цилиндра смягчит удар и позволит водителю удержать автомобиль на заданной траектории движения (рисунок 11.23).
Рисунок 11.23 - Схема работы рулевого усилителя при разрыве шины правого колеса
При неработающем двигателе или неисправности в гидросистеме рулевого усилителя конструкция распределителя позволяет осуществлять поворот управляемых колес только за счет мускульной силы водителя. Для этого в одном из плунжеров установлен обратный шариковый клапан (рисунок 11.24). В первый момент, когда водитель начинает поворачивать рулевое колесо, происходит осевое перемещение золотника до упора кольца подшипника в корпус распределителя, после чего усилие водителя будет передаваться на управляемые колеса. Поршень-рейка, перемещаясь, вытесняет из полости силового цилиндра масло, который через обратный шариковый клапан по каналам поступает в противоположную полость силового цилиндра. Тем самым уменьшается сопротивление повороту управляемых колес.
Рисунок 11.24 Схема работы рулевого усилителя при повороте направо с неисправной гидросистемой
Данный режим не может длительно использоваться, поскольку на шариковинтовую пару и другие детали рулевого управления действуют увеличенные нагрузки. Поэтому при продолжительной эксплуатации с неработающей гидросистемой указанные детали преждевременно изнашиваются и могут быть выведены из строя
11.2.6 Техническое обслуживание рулевого управления
автомобиля КамАЗ-43114
Обслуживание рулевого управления автомобиля КамАЗ-43114 также заключается в периодической проверке крепления рулевого механизма, пальцев тяг, сошки и рычага поворотного кулака, проверке и регулировке свободного хода рулевого колеса, смазывании шарниров рулевых тяг, проверке уровня масла в бачке насоса рулевого усилителя.
При ЕТО следует визуально проверить состояние рулевого управления на предмет отсутствия повреждений и подтеканий.
При ТО-1 необходимо выполнить следующие операции:
проверить:
свободный ход рулевого колеса, зазоры в шарнирах тяг, шплинтовку гаек шаровых пальцев, затяжку стопорных гаек наконечников тяг и гайки крепления сошки, крепление рычага поворотного кулака, уровень масла в бачке насоса рулевого усилителя.
Добавить смазку в шаровые шарниры тяг, до выхода свежей смазки через зазоры.
При ТО-2 дополнительно сменить фильтр бачка насоса при значительном его засорении (если фильтр сетчатый - промыть).
Проверка уровня масла в бачке насоса гидроусилителя осуществляется указателем, вмонтированным в пробку заливной горловины бачка, передние колеса должны быть установлены прямо. Для проверки вывернуть пробку 6 (рисунок 11.15) из заливной горловины бачка гидросистемы, предварительно очистить крышку от грязи, протерев заливную горловину бачка ветошью, смоченной дизельным топливом или керосином. Уровень масла должен находиться между метками на указателе. При необходимости нужно долить масло до нормы при работе двигателя с минимальной частотой вращения коленчатого вала. Заливать только чистое масло. Надо помнить, что при использовании загрязненного масла быстро изнашиваются детали рулевого усилителя.
Сетчатый фильтр насоса гидроусилителя промывается бензином. При значительном засорении фильтрующих элементов смолистыми отложениями их надо дополнительно промыть растворителем марки 646. Если фильтрующий элемент бумажный, он заменяется на новый.
Прокачка гидросистемы рулевого управления - удаление воздуха - проводится при заправке системы маслом и при устранении неисправностей.
Порядок операций следующий:
- вывесить передние колеса или отсоединить продольную тягу от сошки рулевого механизма и снять крышку заливной горловины бачка гидросистемы (нельзя заправлять и прокачивать гидросистему при подсоединенной рулевой тяге, если передние колеса не вывешены);
- снять резиновый колпачок с перепускного клапана рулевого механизма и на его сферическую головку надеть прозрачный эластичный шланг, открытый конец которого опустить в стеклянный сосуд вместимостью не менее 0,5 л. Сосуд должен быть заполнен маслом до половины его объема;
- отвернуть на ½ – ¾ оборота перепускной клапан рулевого механизма;
повернуть рулевое колесо влево до начала сжатия центрирующих пружин, которое определяется по возрастанию усилия на рулевом колесе (нельзя поворачивать колесо до упора);
- из сосуда вместимостью не менее 1,5 л заливать масло в бачок гидросистемы до тех пор, пока его уровень не перестанет понижаться;
- пустить двигатель и при работе его на минимальной частоте вращения коленчатого вала доливать масло в бачок гидросистемы, не допуская снижения его уровня, до тех пор, пока не прекратится выделение пузырьков воздуха из шланга, надетого на перепускной клапан;
- завернуть перепускной клапан;
- повернуть рулевое колесо вправо до начала сжатия центрирующих пружин (определяется по возрастанию усилия на рулевом колесе) и снова вернуть его в левое положение. Удерживая рулевое колесо в левом положении, отвернуть на ½ – ¾ оборота перепускной клапан и снова проследить за выделением пузырьков воздуха. После прекращения выделения пузырьков завернуть перепускной клапан;
- повторить предыдущую операцию не менее двух раз, в результате из перепускного клапана должно идти чистое (без примеси воздуха) масло. Если выделение пузырьков воздуха из шланга продолжается, повторить операцию еще один-два раза; при этом следить за уровнем масла в бачке гидросистемы, поддерживая его между метками на указателе уровня;
- остановить двигатель;
- снять шланг со сферической головки перепускного клапана и надеть на нее защитный колпачок;
- проверить уровень масла в бачке гидросистемы и, если нужно, долить его. Установить крышку заливной горловины бачка;
- соединить продольную рулевую тягу с сошкой рулевого механизма.
Проверку свободного хода рулевого колесаследует проводить на снаряженном автомобиле (без груза) при работающем двигателе с частотой вращения коленчатого вала двигателя 600-1200 об/мин. Давление в шинах колес должно быть нормальным, передние колеса установить прямо. Свободный ход рулевого колеса на новом автомобиле не должен превышать 25°. Замерять свободный ход прибором К-402 или К-187, поворачивая рулевое колесо вправо и влево до начала поворота левого переднего колеса.
Если свободный ход рулевого колеса больше допустимого, проверить наличие воздуха в гидросистеме рулевого усилителя, состояние шарниров рулевых тяг, крепление и регулировку рулевого механизма, зазоры в шарнирах карданного вала рулевого управления, затяжку клиньев крепления карданного вала, регулировку подшипников ступиц управляемых колес. При нарушении затяжки или регулировки их следует восстановить. В случае невозможности устранить зазоры в шарнирах или шлицах карданного вала рулевого управления вал нужно заменить.