Принцип работы гура. Все про гур
С некоторыми узлами автомобиля мы знакомимся как бы нехотя, не произвольно, когда они выходят из строя, тогда мы и узнаем о них. Тем не менее, мы надеемся, вы взялись осилить эту статью не из-за проблем с ГУР, а из-за собственного любопытства.
Гидравлический усилитель руля встречается на 30 % автомобилей выпускаемых на сегодняшний день. Альтернатива ему, либо будут машины без каких-либо вспомогательных устройств или электрический усилитель руля, о котором будет рассказано в другой статье. Гидравлический усилитель (ГУР) в некоторых случаях просто не заменим, если это грузовики и тяжелые автомобили. С ГУР значительно легче управлять такими автомобилями. В этой статье мы постараемся разобраться в принципе работы гидравлического усилителя, а также затронем вопросы его обслуживания, эксплуатации и ремонта.
Задачи гидравлического усилителя руля (ГУР) на автомобиле
Цели данной системы вкратце мы уже упомянули в абзаце выше. Фактически ГУР снижает управляющий крутящий момент на рулевом колесе при управлении автомобилем. То есть снижение крутящего момента на рулевом колесе это и есть основная цель и задача ГУР в машине.
Принцип работы гидравлического усилителя руля (ГУР)
Первоначально мы хотели бы предоставить общую компоновку всех узлов ГУР, а затем рассказать подробно о каждом из них.
И так, система гидравлического усилителя руля состоит из бачка, насоса с ременным приводом от двигателя, системы клапанов и гидравлической ручной рейки. Все в сборе, согласно принципам работы в системе показано на рисунке ниже.
Конечно, это крайне простое описание и не затрагивает мелких, но важных деталей, тем не менее, именно эти узлы являются основными.
Теперь расскажем о каждом из компонентов, чтобы к итогу их описания у нас сложилась общая картина работы ГУР автомобиля. В процессе описания компонентов, возвращайтесь к общей картинке выше, при этом вы будете более четко представлять связь компонентов между собой и их цели в системе.
Бачок ГУР
Фактически это емкость, в которой хранится объем гидравлической жидкости для работы системы. Если говорить о гидравлической жидкости, то это как правила масла синтетические или минеральные. Лучше всего использовать жидкость рекомендованную производителем. В большинстве случаев это минеральные масла.
Следите за чистотой жидкости, за ее минимальным уровнем. Все это влияет на работоспособность и долговечность ГУР.
Насос ГУР
Гидравлическое давление в системе ГУР обеспечивается роторно-лопастным насосом.
Насос приводится в действие двигателем автомобиля с помощью ременной передачи, через шкив. Ротор содержит выдвижные лопатки, которые ходят по поверхности овала камеры насоса. На входе насоса давление равно атмосферному, на выходе оно составляет несколько атмосфер.
Объем и давление жидкости после насоса зависит от оборотов двигателя автомобиля. Насос должен обеспечивать постоянное рабочее давление при работе двигателя, даже на холостом ходу. Во время движения, когда насос подает гораздо больший объем жидкости под большим давлением, происходит автоматическая регулировка при помощи обратного клапана. Обратный клапан настроен на максимальное рабочее давление и при его повышении жидкость сбрасывается на вход насоса.
Поворотный клапан ГУР
Гидроусилитель должен помогать водителю только тогда, когда он прилагает усилие к рулевому колесу. Когда водитель не оказывает влияние на рулевое колесо (например, при прямолинейном движении), система не должна каким либо образом влиять на угол установки колес. Устройство, которое распознает силу на рулевом колесе, называется поворотный клапан. Фактически на него возлагается функция распределения давления в гидравлических линях помогающих перемещению руля в определенном направлении.
На выходе имеем две линии. При смещении давления в одной из них относительно другой, перемещается поршень в рулевой рейки, колеса меняют свой угол установки.
В первом положении руль находится прямолинейно, гидравлическая жидкость заходит и выходит в систему клапанов, при этом в линиях идущих на рулевую рейку (показаны синим и зеленым цветом) давление не поднимается и оно уравновешено.
При повороте клапана, в данном случае вправо, открывается линия подающая жидкость в трубопровод обеспечивающий смещение колес вправо (зеленая линия). При повороте влево, соответственно будет открываться линия обеспечивающая поворот колес влево.
Особенностью при данном распределении является тот факт, что чем больший крутящий момент прикладывает к рулевому колесу, тем с большой площадью открываются сечения управляющих линий клапана, соответственно и колеса поворачиваются с большей силой, которая способна преодолеть большее усилие.
Рулевая рейка ГУР
Исполнительный орган, участвующий в повороте колес относительно продольной оси автомобиля. Фактически в нем реализована та же рейка как и на автомобилях без гидроусилителя (справа), но имеется и гидравлическая камера, вернее даже две с поршнем, между ними. Поршень связан с рейкой рулевого управления. В зависимости от смещения давления относительно камер, поршень стремится сместится вправо или лево, тем самым помогая прямому воздействию, через зубчатое зацепление от рулевого колеса.
В итоге разобравшись со всеми узлами гидроусилителя в автомобиле, мы разобрались с принципом его работы.
Особенности эксплуатации гидроусилителя автомобиля
Прежде всего хотелось сказать о обслуживании гидроусилителя. Следите за всеми соединениями в гидравлической системе, не допускайте утечек и потения узлов и трубок системы. В случае падения уровня ниже минимального долейте гидравлическую жидкость совместимую с той, что у вас. Выясните и устраните причины падения уровня.
Из-за постоянной перекачки жидкости в системе гидроусилителя, жидкость имеет свойства сильно нагреваться, за счет сжатия ее насосом. Что в итоге может стать причиной ее не значительного испарения, также будьте осторожны при работе с системой, чтобы не получить ожоги.
Своевременно меняйте гидравлическую жидкость, так как вязкость жидкости влияет на ее прохождение в каналах поворотного клапана и трубопроводах, что сказывается на эффективности работы гидроусилителя автомобиля. Критичными режимами работы для ГУР являются вывернутые колеса, поэтому старайтесь на парковках с заведенным двигателем выставлять колеса прямо!
Гидроусилители рулевого управления - это устройства, которые служат для снижения рулевого механизма. Именно они облегчают работу рук водителя при парковке и поворотах. Благодаря гидравлическому автомобиля становится настолько легким, что крутить ним можно при помощи одного лишь пальца. И сегодня мы посвятим этому механизму отдельную статью, чтобы узнать его устройство и принцип работы.
Что они могут?
Гидроусилители рулевого управления не только снижают усилие, прилагаемое водителем на поворот рулевого колеса, но и поглощают все удары, которые передаются с шин на всю ходовую систему при наезде на неровность. Благодаря этому существенно снижается нагрузка на все остальные детали подвески.
Интересный факт - автомобиль, оборудованный системой ГУР, не заносит в кювет при внезапном на скорости. В то же время машина без гидроусилителя становится неуправляемой, если на ведущей оси резко спустилась шина. Таким образом, система гидроусилителя обеспечивает вам дополнительную безопасность при движении.
Как устроен данный механизм?
Гидроусилители рулевого управления имеют в своем составе следующие механизмы:
Принцип работы
Если транспортное средство движется по прямой траектории, гидроусилители рулевого управления находятся в нерабочем состоянии. Они приводятся в действие только после определенного поворота колеса. Если автомобиль едет прямо, жидкость в системе циркулируется по кругу, то есть от наноса попадает обратно в бачок.
Только после того как водитель осуществил поворот рулевого колеса, гидравлический усилитель начинает действовать. В этот же момент происходит закрутка торсиона, вследствие чего золотник поворачивается относительно распределительной гильзы. Жидкость после открытия каналов поступает в одну из отверстий силового цилиндра. Какая именно это будет полость, зависит от направления поворота. При этом из другого отверстия жидкость сливается в бачок. Таким образом поршень цилиндра обеспечивает перемещение рулевой рейки. Последняя деталь передает усилия на после чего происходит поворот колеса.
Если гидравлический усилитель задействуется на парковке или при развороте в ограниченном пространстве, то есть когда скорость автомобиля небольшая, он работает с наибольшей производительностью. Мощность усилий зависит от электродвигателя насоса. В него поступает сигнал с ЭБУ, тем самым в системе открывается Соответственно при увеличении давления жидкости создается большее усилие на поворот колеса. Поэтому водитель почти никогда не прилагает дополнительных усилий на кручение руля.
Сколько же стоит гидроусилитель рулевого управления? Цена данного устройства составляет порядка 20-25 тысяч рублей.
› ГУР Назначение и устройствоДля чего нужен ГУР?
Большинство автолюбителей ответят: "Для того, чтобы легче крутить руль". И будут правы, но отчасти. Кроме повышения комфорта, гидроусилитель позволяет уменьшить передаточное число рулевого управления. Что это дает? Чем больше передаточное число, тем меньшее усилие нужно прилагать для поворота колес. Но количество оборотов руля от упора до упора при этом будет равным 4-5. Уменьшая передаточное число, можно довести количество оборотов руля до 2-3. Управляемость, маневренность и острота реакций автомобиля улучшается, что особенно важно в аварийной ситуации, когда может не хватить времени для вращения руля с перехватами. Кроме того, у гидроусилителя есть еще несколько и преимуществ, и недостатков, о которых будет сказано ниже.
Гидроусилитель может устанавливаться на автомобили с рулевым управлением разных типов: червячным, винт-шариковая гайка. Мы расмотрим самый распространенный вариант - рейку. В состав системы гидроусиления входят:
насос
распределитель
силовой цилиндр
бачок и соединительные шланги
Насос гидроусилителя, как и любой другой насос, предназначен для создания и поддержания необходимого давление в системе и циркуляции рабочей жидкости (специального масла). Конструкция насоса может быть разной. Самые распространенные - лопастные, характеризующиеся высоким к.п.д. и износоустойчивостью. Насос крепится на двигателе и приводится в действие с помощью ремня от коленвала.
Распределитель, в зависимости от положения руля, направляет поток жидкости в соответствующую полость силового цилиндра или обратно в бачок. Он устанавливается на рулевом валу. Основные части распределителя - золотниковый клапан и торсион. Клапан состоит из двух цилиндрических частей с каналами для жидкости: внешней и внутренней. Торсион - это тонкий пружинистый металлический стержень, способный закручиваться под действием крутящего момента. Один конец торсиона соединен с рулевым валом, а второй - с шестерней, входящей в зацепление с рейкой. Внутренняя часть золотникового клапана соединяется с верхней частью торсиона, а внешняя - с его нижней частью.
Силовой цилиндр встроен в рейку. Он состоит из поршня и штока, перемещающего рейку под действием давления жидкости.
Рабочая жидкость передает усилие от насоса через распределитель к силовому цилиндру и смазывает все пары трения. Резервуаром для жидкости служит бачок. В нем может быть расположен фильтр, а в пробке - щуп для измерения уровня. Шланги высокого давления соединяют насос, распределитель и силовой цилиндр, а по шлангам низкого давления жидкость поступает в насос из бачка и возвращается в него из распределителя.
Принцип действия
Как все это работает? Когда руль неподвижен (автомобиль стоит на месте, или движется по прямой), и система гидроусиления не задействована, в распределителе совмещены маслопроводы подачи и стока. Жидкость вхолостую перекачивается насосом через распределитель обратно в бачок. Когда водитель поворачивает руль, тем самым он закручивает торсион, а вместе с ним крутится и внутренняя часть золотникового клапана. Внешняя же часть пока остается неподвижной. Таким образом совмещаются каналы подачи жидкости в соответствующую полость силового цилиндра (в зависимости от того, в какую сторону повернут руль). Из другой полости силового цилиндра жидкость по открывшимся каналам сливается в бачок.Чем на больший угол повернут руль, тем сильнее закручивается торсион. Поэтому большим оказывается и размер перепускного отверстия, а, значит, и усилие, воздействующее на рейку. Рейка, перемещаясь, раскручивает через шестерню нижний конец торсиона, а вместе с ним и внутреннюю часть золотника. Обе части клапана возвращаются в исходное положение, и жидкость вновь перекачивается через распределитель в бачок.
В случае отказа системы гидроусиления потери управления не происходит, поскольку рулевой вал через торсион механически соединен с ведущей шестерней. Согласно нормам безопасности усилие на рулевом колесе легкового автомобиля не должно превышать 15 кг для полностью работоспособной и 30 кг - для неисправной системы рулевого управления. Быстродействие усилителя должно быть таким, чтобы при скорости вращения руля не менее полутора оборотов в секунду его не «закусывало».
Преимущества и недостатки
К перечисленным выше преимуществам ГУРа можно добавить смягчение ударов, передаваемых на руль от неровностей дороги и более четкое удержание автомобиля на выбранной траектории. Каким образом это происходит? Если, наехав на препятствие, колеса стремятся повернуться в сторону, это вызывает смещение рулевой рейки, ведущей шестерни и закручивание нижней части торсиона. Срабатывает золотниковый клапан, но "в обратную сторону", так как усилие пришло не от руля, а от колес. Поэтому система будет не способствовать повороту колес, а противодействовать ему. То же самое происходит и при внезапном проколе шины: ГУР помогает автомобилю сохранять траекторию, а водителю - удержать руль в руках. Таким образом, усилитель повышает безопасность движения, а за счет повышения комфортности вождения снижает утомляемость водителя.
А теперь о недостатках. Во-первых, постоянно работающий насос отбирает часть мощности двигателя, даже когда ГУР не задействован. Причем производительность насоса должна быть такой величины, чтобы обеспечить легкий поворот колес на стоящем автомобиле - когда сопротивление максимально. Но ведь большую часть времени автомобиль движется, и усилий для поворота колес при этом нужно намного меньше! Вот и получается, что значительная часть отобранной у двигателя мощности пропадает впустую.
Во-вторых, производительность насоса зависит от оборотов двигателя - чем они выше, тем большее давление создает насос. А по идее все должно быть как раз наоборот - при малых скоростях движения необходимо максимальное усиление, а при высоких - небольшое. В простом гидроусилителе отсутствует возможность регулирования коэффициента усиления.
Из этого обстоятельства проистекает третий недостаток - противоречие между коэффициентом усиления и информативностью руля. Легкость и комфортность управления на малых скоростях имеет обратную сторону - "пустоту" руля на больших. Машина слишком "остро" реагирует на каждое движение руля, а отсутствие ощущения сопротивления ("обратной связи") при повороте колес не дает возможности водителю правильно оценить их положение. Отчасти решить проблему помогают рейки с переменным передаточным отношением: в центре шаг зубьев небольшой, а к краям увеличивается. В этом случае при малых углах поворота машина не так остро реагирует на действия рулем, что очень важно на больших скоростях, зато на развороте крутить руль приходится меньше. Чем плох этот вариант? А тем, что передаточное отношение зависит от угла поворота руля, а не от скорости движения. Поэтому конструкторы стали искать другие пути.
Электрогидравлический усилитель:
На помощь механике и гидравлике, как всегда, пришла электроника. В результате такого симбиоза появился электрогидравлический усилитель. Впервые его применили на автомобилях "Аudi" под названием "Servotronic". Существует два типа ЭГУРа: с электромагнитным клапаном и с электронасосом. Управляет работой усилителя электронный блок на основании показаний датчиков скорости, поворота руля, оборотов коленвала. Набор датчиков может меняться в зависимости от модели автомобиля.
В первой конструкции в распределитель ГУРа дополнительно встраивается электромагнитный клапан и камера обратного действия с поршнем. При повороте колес на месте или при движении с малой скоростью клапан открыт, давление в системе максимально - руль крутить легко. При наборе скорости клапан, управляемый блоком, пропорционально закрывается. В результате давление в системе уменьшается, а усилие на руле увеличивается. Таким образом, получаем искомое чувство "обратной связи".
Во второй, более совершенной конструкции, гидронасос заменен электронасосом, т.е. приводится не от коленвала, а отдельным электромотором. Управляет его работой опять же блок управления. На малых скоростях скорость вращения насоса максимальна, а на больших - ограничивается блоком управления. Поэтому чем выше скорость движения - тем "тяжелее" становится руль. Замена гидронасоса электронасосом позволяет снизить расход топлива до 0,2 л на 100 км.
Знать, как работает гидроусилитель руля очень важно для каждого автолюбителя, ведь именно он помогает облегчить весь процесс вождения. Удобная езда вместе с гидравлическим усилителем руля повышает безопасность. При отсутствии такого механизма автомобиль становится тяжело управляем, особенно в критические моменты заноса или разрыва шин.
Цель системы ГУР заключается, в исключении всевозможных аварийных ситуаций, преодолевать трудные преграды маршрутного пути. Это неоспоримое преимущество механической установки.
Перед ответом на вопрос, как работает гидроусилитель руля , можно немного вспомнить истории. В самом начале гидроусилители стали устанавливать на грузовые автомобили, так как их водителям часто нужно было усиленно вращать рулевое колесо. Такой фактор вызывал скорую утомляемость. В течении некоторого времени разработчикам удалось применить технологию уменьшенного оборота руля, с расчетом на максимальные углы разворота.
В конечном счете данное усовершенствование поспособствовало не только снять нагрузку в процессе вождения, но и понизить . Теперь, находясь в пути вместе с гидроусилителем, реакция на любые возникающие помехи существенно повышается.
Структура ГУР и принцип работы
Исходя из структуры, гидроусилитель состоит из таких компонентов:
- бачок рабочей жидкости;
- насос;
- распределитель давления жидкости;
- силовой цилиндр.
Поршень в силовом цилиндре, под влиянием давления смещается в сторону полости меньшего сопротивления и усиливает вращение колеса. Другими словами, когда мотор находится в активной фазе, рулевое управление обеспечивается определенным давлением. При повороте колеса, к поршню гидроцилиндра от распределителя рулевого механизма подается жидкость, а гидроцилиндр перемещает рулевую рейку.
Гидроцилиндр и распределитель в большинстве случаев представляют собой один узел. При осуществлении поворота, жидкость из распределителя направляется к противоположной стороне силового цилиндра, приводя этим в движение рулевую рейку и направляющее колесо. В этом случае затрата усилий на поворот руля минимальна, даже если машина находится на одном месте. Весь механизм работает только при заведенном двигателе.
Недостатки и возможные проблемы гидроусилителя
Случается, что во время езды автомобиль может попасть в дорожные ямы или какие-нибудь выступы. Обычно в таких нестандартных ситуациях патрубки, отвечающие за сохранность давления жидкости в системе, выходят из строя.
Когда возникает подобная проблема, рекомендуется произвести замену вышеуказанных деталей, так как в штатном режиме гидроусилитель попросту не сможет нормально функционировать. Также сам насос, который занимается подачей жидкости в систему, в таких условиях, вполне способен выйти из строя.
Неисправность ГУР определяется легко - если для выполнения поворота рулем предпринимаются большие усилия, значит где-то нарушена герметичность системы. Разрыв соединяющих шлангов и потеря жидкости, являются основной причиной неисправности.
Крайне нежелательно использовать автомобиль с поврежденным гидроусилителем, ведь из-за этого пострадает все рулевое управление.
Заодно почитайте нашу статью - "
Сейчас на смену рулевым гидроусилителям все чаще приходят электронные усилители. За время эксплуатации гидроусилители зарекомендовали себя великолепно. Наша сегодняшняя статья будет посвящена их устройству, основным принципам работы, а также рекомендациям по техническому обслуживанию.
Назначение гидроусилителя руля (ГУР)
Основная функция рулевых гидроусилителей заключается в облегчении вращения рулевого колеса во время движения. Изначально их установки производились на грузовые коммерческие автомобили. Помимо легкости вращения, гидроусилительные механизмы уменьшают передаточные отношения руля. Выражаясь простым языком, водителю автомашины, оснащенной ГУР, не требуется делать несколько полных оборотом руля при выполнении любого, даже незначительного, маневра. Кроме того, гидравлические компоненты прекрасно гасят ударные воздействия во время проездов по неровностям. Это позволяет в разы улучшить управляемость транспортного средства, полностью сохраняя её во многих опасных ситуациях.
Устройство ГУР (гидроусилителя руля)
Все элементы гидроусилителя выстроены в единую конструктивную схему. Главными частями ГУР являются:
- Бачок гидравлической жидкости . В него заливается рабочая жидкость. У иностранных автомобилей это, как правило, трансмиссионная смазка «ATF», аналогичная используемой в автоматических трансмиссиях. В отечественных авто применяется жидкость с индексом «Р», по своему составу очень напоминающую стандартную «веретёнку».
- Распределитель . Задача этого высокоточного механизма заключается в направлении потока гидравлической «жижи» в нужную часть гидроцилиндра. Распределитель обычно установлен на частях рулевого привода, либо на рулевом валу. Различается два вида распределителей: осевой, имеющий поступательное перемещение подвижного золотника, и роторный, золотник которого совершает вращательное движение.
- Гидроцилиндр . Это встраиваемый в рулевой узел элемент, призванный осуществлять дополнительные усилия по повороту колес в результате давления гидравлики и специального поршня.
- Насос . Основное назначение насоса заключается в поддержании нужного уровня масляного давления системы ГУР. Приводом насоса выступает коленвал, который передает свое вращение с помощью ременной передачи.
- Соединительные шланги . Как не трудно догадаться, именно по шлангам осуществляется циркуляция гидравлической жидкости между основными элементами гидроусилителя. Различают шланги высокого давления, установленные между насосом, распределительным блоком и узлом гидроцилиндра, и низкого, отвечающие за подачу масла между бачком и насосом, а также бачком и распределителем.
Принцип работы насоса гидроусилителя руля
Основные принципы работы ГУР не зависят от установленного в них типа распределителя. Все процессы происходят практически идентично. Они основаны на движении золотника, возникающего при повороте руля. Сдвигаясь, он закрывает одну из масляных магистралей, открывая доступ к другому гидравлическому каналу. Жидкость, в зависимости от направления поворота рулевого колеса, попадает в правый или левый отсек гидроцилиндра. Она оказывает мощное давление на соответствующий поршень, который способствует поворачиванию колес. Корпус распределителя совершает поворот по направлению смещения золотника.
При остановке вращения руля схема работы изменяется. Золотник совершает остановку, возвращая распределитель в нейтральное состояние. Из рабочего канала масло перемещается в сливную магистраль. В это время функционирует исключительно насос, прокачивающий гидравлическую жидкость по контурам системы. Отдельно отметим, что при отказе насоса управление автомашиной полностью сохраняется, однако водителю не придется ждать дополнительной помощи от ГУР. Потребуется прилагать дополнительные усилия самому.
Техническое обслуживание гидроусилителя, замена жидкости ГУР
ГУР является вполне надежной системой. Она не требует какого-то особенного обслуживания, впрочем, без ухода её оставлять тоже не стоит.
- Необходимо тщательно следить за уровнем натяжения приводящего ремня. Именно он становится наиболее распространенной причиной поломок гидроусилителя. При сильном уровне износа или ослаблении его натяжения, ремень требуется заменить. Характерными признаками этого является обратная отдача на руле.
- Требуется поддерживать необходимый уровень гидравлической жидкости в бачке и в случае необходимости пополнять его. Недостаточное количество жидкости выведет из строя насос. Какое именно масло требуется для работы ГУР, можно узнать в рекомендациях производителя своего автомобиля.
- Жидкость ГУР следует периодически заменять. Как и моторная смазка, гидравлическое масло подвержено загрязнению и снижению рабочих качеств. При потери рабочих свойств гидравлика может вызвать сбои в работе основных элементов ГУР, а также поспособствует нарушению целостности уплотнительных сальников рулевой рейки. Их ремонт будет весьма дорогостоящим.
- Слив жидкости производят путем отсоединения одного из шлангов при открытой крышке расширительного бачка. Под воздействием атмосферного давления масло полностью сольется. После этого целостность контура следует восстановить, а в резервуар необходимо залить новую гидравлическую жидкость. Чтобы исключить появление воздушных пробок требуется несколько раз прокрутить руль в крайние положения при открытой пробке расширительного бачка. Попавший воздух в виде пузырьков выйдет из системы.
- Автолюбителям не стоит забывать о периодическом визуальном осмотре жидкостных контуров на предмет протечек. В случае следов масла целостность соединений требуется устранить.
Подведем итоги
В конце статьи скажем, что гидроусилитель имеет достаточно простое устройство, однако та помощь, которую он оказывает водителю, является по-настоящему неоценимой. Именно благодаря ГУР во время поворотов руля приходится прилагать заметно меньше усилий. Порекомендуем не забывать о проведении его обслуживания, дабы исключить любые сбои в работе.
