Гидроусилителя руля – устройство и неисправности, почему ГУР гудит при вращении рулевого колеса и как его проверить

Содержание

Гидроусилитель руля — Википедия

Следящий гидропривод. Сверху показан золотник, переключающий гидравлические потоки в соответствии с положением штока золотника. Снизу силовой гидроцилиндр двойного действия, осуществляющий перемещение конструкции в двух направлениях Насос ГУР (16) с ременным приводом от двигателя и стоящий на нём бачок на грузовике ЗИЛ-131

Гидравлический усилитель руля (ГУР) — автомобильная гидравлическая система, часть рулевого механизма, предназначенная для облегчения управления направлением движения автомобиля при сохранении необходимой «обратной связи» и обеспечении устойчивости и однозначности задаваемой траектории[1].

Гидроусилитель руля устроен так, что при отказе усилителя рулевое управление продолжает работать (хотя руль при этом становится более «тяжёлым»).

В Советском Союзе (СССР) впервые был применён в 1950 г. на карьерном самосвале МАЗ-525. Первый советский легковой автомобиль, оснащенный ГУР — автомобиль высшего класса ЗИЛ-111 (1958 г.).

Назначение и устройство гидроусилителя рулевого управления

Для уменьшения усилия, затрачиваемые при повороте рулевого колеса, смягчения ударов, передающихся на рулевое колесо при наезде управляемых колес на неровности дороги, и повышения безопасности при разрыве шин переднего колеса в конструкцию рулевого управления некоторых автомобилей вводят специальные гидроусилители.

Устройство

Гидроусилитель представляет собой замкнутую гидравлическую систему, состоящую из насоса, регулятора давления, бачка с запасом гидравлической жидкости, управляющего золотника и силового гидроцилиндра.

Насос (с приводом от двигателя автомобиля или электромотора), регулятор давления (обычно в виде перепускного клапана, сливающего избыток расхода насоса мимо золотника) и бачок с запасом гидравлической жидкости предназначены для создания рабочего перепада давлений в гидросистеме усилителя.

Силовой гидроцилиндр двойного действия (то есть умеющий создавать усилие в двух направлениях) в современных легковых автомобилях обычно интегрируется с рулевой рейкой и передает усилие на неё. Золотник устанавливается на рулевой колонке и реагирует на вращательный момент на валу колонки.

Придумано множество способов преобразовать вращательный момент рулевого колеса в работу золотника. Большинство основаны на подвижности отдельного участка вала рулевой колонки. В современных машинах роль подвижного элемента колонки обычно играет торсион — радиально пружинящий участок вала рулевой колонки. Золотник реагирует на угловой сдвиг между концами торсиона при наличии усилия на руле. Существуют конструкции с осевой подвижностью участка вала рулевой колонки: осевое перемещение задается винтовой передачей, преобразующей вращательное усилие руля в поступательное движение штока золотника. В некоторых конструкциях усилие поворота колес регистрируется не на рулевой колонке, а на других узлах передачи усилия от руля к колесу.

Пример гидроусилителя, совмещённого с рулевым механизмом — гидроусилитель, применяемый на автомобилях ЗИЛ-130 и ЗИЛ-131

Принцип работы гидроусилителя руля автомобиля ЗИЛ-130:

При прямолинейном движении автомобиля золотник за счёт пружин удерживается в нейтральном положении, при этом все каналы золотника открыты.

При повороте — при вращении руля винт вращается и вкручивается в шариковую гайку. При этом он смещается вместе с золотником и подшипниками и смещает плунжеры, сжимая пружины. Как только подшипники упрутся в корпус, винт с золотником перестанет смещаться, а смещаться начнёт шариковая гайка с поршнем и рейкой, при этом как бы накручиваясь на винт. При смещении золотника центральный канал от насоса останется связанным с одним из боковых каналов, а другой боковой канал останется связанным с каналом слива. При смещении поршня усилие будет передаваться от рейки сектору, а от него через вал сошке. Так как центральный канал от масляного насоса связан с одним из боковых каналов, то масло пойдёт из него в одну из полостей гидроцилиндра и будет давить на поршень, помогая смещать его и облегчая усилие, прилагаемое на рулевое колесо.

При прекращении вращения руля винт перестаёт вкручиваться в гайку и минимальное движение поршня передаётся на винт и золотник. Золотник возвращается в нейтральное положение. Все каналы открываются, масло от насоса начинает уходить на слив, и усилитель прекращает свою работу. Кроме того, возвращению золотника в нейтральное положение способствуют пружины, давящие на плунжеры и на подшипники.

При увеличении сопротивления повороту начнёт возрастать давление в линии от насоса через золотник в одну из полостей гидроцилиндра. Эта линия связана с полостью между плунжерами, где находятся пружины. Повышенное давление будет давить на плунжеры, а они — на подшипники. Плунжеры будут стараться вернуть золотник в нейтральное положение. Часть масла начнёт уходить на слив, а водитель почувствует дополнительное сопротивление вращению руля — следящее действие за усилием.

При неработающем двигателе насос не накачивает масло и усилитель не работает. Управление автомобилем может осуществляться. При вращении руля поршень смещается и вытесняет масло из одной полости в другую через обратный клапан, и масло не мешает движению поршня.

Пример гидроусилителя, совмещённого с продольной тягой — гидроусилитель, применяемый на автомобилях МАЗ и КрАЗ-255

Принцип работы гидроусилителя руля автомобиля КрАЗ-255:

При прямолинейном движении — золотник находится в нейтральном положении, все каналы открыты и масло от насоса уходит на слив.

При повороте усилие от рулевого колеса передаётся через рулевой механизм на сошку. Сошка тянет шаровый палец, а он смещает стакан и золотник примерно на 1 мм. Как только стакан упрётся в корпус, усилие будет передаваться корпусу, а от него через другой шаровый палец продольной тяге и далее. Так как золотник сместился, канал от насоса остался связанным только с одной полостью цилиндра, а другая полость осталась связана с каналом слива. Масло, поступающее в цилиндр, смещает корпус за счёт давления в ту сторону, в которую его тянет сошка, облегчая водителю поворот руля. Масло, поступающее в цилиндр, давит на корпус за счёт давления, а опорой для него является поршень и шток, соединенные с балкой переднего моста.

При прекращении поворота руля золотник возвращается в исходное положение за счёт остаточного давления масла, которое давит на торец золотника. Торцевая полость золотника связана с основным каналом отверстием в бурте.

При увеличении сопротивления повороту растёт давление в усилителе, которое действует и на торцевую поверхность золотника и старается вернуть его в исходное положение, создавая дополнительное сопротивление на рулевом колесе. Следящее действие осуществляется по принципу остановки вращения руля.

Эксплуатация

Automatic transmission fluid (ATF) Dexron III

Для предотвращения возникновения аварийно-опасных ситуаций, связанных с отказом системы рулевого управления автомобиля, необходимо периодически производить контроль наличия масла в бачке ГУРа. При заметном снижении его уровня, не связанного с температурой, углом поворота колес, наклоном автомобиля и т. п., необходимо проверить герметичность узлов гидравлического контура: шланги, места их вводов и т. д.

Для увеличения срока службы элементов ГУРа и системы в целом, рекомендуется один раз в 1—2 года производить замену рабочей жидкости.

В инструкции по эксплуатации большинства автомобилей подчеркивается, что нельзя удерживать колеса в крайнем положении более 5 сек, так как это может привести к перегреву масла, вплоть до его закипания, и выходу системы из строя.

В качестве рабочей гидравлической жидкости (а также смазочного масла деталей гидроусилителя) применяется:

На советских грузовых автомобилях применяется веретенное (индустриальное) масло.
На современных автомобилях применяется или жидкость для гидроусилителей (Power steering fluid) или жидкость для автоматических трансмиссий (Automatic transmission fluid или ATF или Dexron III).

Перед заливкой масла в агрегат нужно читать инструкцию по эксплуатации.

Сервомеханизмы

Сервомеханизм является разновидностью гидравлического усилителя рулевого управления. Применяются сервомеханизмы на гусеничной технике для уменьшения усилия, прилагаемого на рычаг управления при повороте.

Устройство сервомеханизма трактора Т-130:

  • Корпус
  • Толкатели
  • Поршни
  • Пружины
  • Рычаги с валиками
  • Плунжер
Принцип работы сервомеханизма трактора Т-130:

При прямолинейном движении — отверстия в поршнях открыты и масло через них уходит от насоса на слив. При повороте — усилие от рычага передаётся толкателю. Толкатель прижимается к поршню, закрывает отверстие в поршне и давит на него. Перед поршнем начинает возрастать давление, за счёт него смещается плунжер и закрывает канал ко второму поршню. Так как масло теперь поступает только к закрытому поршню, давление возрастает настолько, что начинает смещать поршень, от поршня усилие передаётся на рычаг-валик-рычаг-вилка. При отпускании рычага — отверстие в поршне открывается, масло уходит на слив, давление падает, и все детали возвращаются в исходное положение.

См. также

Примечания

Ссылки

Какие бывают усилители рулевого управления?

Современный автомобиль сложно представить без усилителя рулевого управления. Ведь легкость вращения «баранки» — один из важнейших потребительских параметров. Разные производители предлагают различные варианты усилителей. Чем они отличаются друг от друга?

Первые усилители были использованы серийно в 30-х годах ХХ века на грузовиках. Тогда водитель уже с трудом справлялся с поворотами колес, несмотря на огромный диаметр «баранки», и даже помощнику шофера (тогда существовала и такая должность) помимо обязанностей по обслуживанию автомобиля добавили новую повинность – в крутых виражах он помогал крутить руль. По сути, машиной управляли «в четыре руки».

Пневматический усилитель руля

Поскольку в тормозах работал сжатый воздух, решение лежало на поверхности — сделать усилитель

пневматическим.  Такие устройства были просты и дешевы, но очень шумны. При этом точно спрогнозировать, насколько надо крутить «баранку», чтобы вписаться в поворот, мог только очень опытный водитель. Дело в том, что пневматика работала по принципу «включено-выключено» — если руль повернуть чуть-чуть, усилитель не работал, на больших же углах «баранка» уже не сопротивлялась вращению, а уже сама рвалась из рук и колеса мгновенно выворачивались полностью. А попадись на дороге яма или выбоина, колеса из-за большой упругости воздуха могли повернуть, куда им вздумается.

Гидравлический усилитель руля

Поэтому в середине столетия воздух сменила жидкость. Гидравлические усилители лишены недостатков предшественника. Приводимый двигателем насос создает необходимое давление. Распределитель, связанный с рулевым валом, отслеживает угол поворота «баранки» и сопротивление на ней, дозируя количество масла, направляемого в дополнительное устройство, которое и поворачивает колеса. Оно может стоять отдельно от рулевого механизма или составлять с ним единое целое. В последнем случае гидроусилитель называют интегральным. Его-то в основном и применяют на легковых автомобилях — от «Лады» до «Мерседеса».

Гидроусилитель еще и сглаживает толчки от неровностей дороги, приходящие на «баранку». При этом «гидравлика» настолько эффективна, что позволяет удержать машину на дороге, даже если вдруг лопнет покрышка и сопротивление на рулевом колесе резко многократно возрастет. Улучшается маневренность — от упора до упора «баранку» крутить надо меньше.

Минусы гидроусилителя вытекают из его сложности. В нем необходимо контролировать уровень жидкости, следить за герметичностью магистралей, менять масло и т.п. Насос усилителя работает постоянно, независимо от того, поворачивает водитель руль или нет. Значит, двигатель теряет впустую ни много ни мало около 7% мощности (для городской микролитражки — существенная цифра). Давление в системе напрямую зависит от оборотов коленвала. Поэтому при маневрах на малых скоростях или при быстром вращении «баранки» производительности насоса не хватает. Руль, как говорится, «закусывает». А на трассе он, наоборот, становится «пустым», теряется «чувство дороги» — ведь при высоких оборотах мотора усилитель работает по максимуму, чтобы решить эту проблему применяют специальные устройства (насос с переменной производительностью, различные клапаны, модуляторы и т.д.), усложняя и удорожая и без того сложный механизм. Кроме того, вся система очень тяжелая. Покупателю это не принципиально, а вот конструктор для сохранения заданных параметров автомобиля (ресурс, максимальная скорость и т.д.) вынужден увеличивать мощность двигателя, усиливать другие элементы, что в свою очередь удорожает машину.

Электрогидроусилитель

Электрогидроусилитель лишен большинства недостатков «чистой» гидравлики. Такие устройства устанавливаются, например, на «Ford Focus» второго поколения. По конструкции электрогидравлический усилитель аналогичен гидравлическому, но только давление в нем создает насос, приводимый не двигателем машины, а собственным электромотором. Его работой руководит электроника. Иногда водитель даже сам может выбрать режим работы. Например, «городской» (руль работает легче) или «движение по трассе» (руль становится «тяжелее», что повышает точность управления на высоких скоростях). Производительность электрогидроусилителя не зависит от оборотов мотора, его мощность теряется только на привод генератора, но масса системы в целом и ее сложность остаются на прежнем уровне. Таким образом, электрогидроусилитель – переходный вариант от гидравлики к электроусилителю.

Электроусилитель руля

Электрический усилитель год от года все популярнее. Им оснащены большинство автомобилей последних моделей. Его конструкция проще, чем у гидро- и электрогидроусилителя — электромотор просто доворачивает рулевой вал.

Электроусилитель компактен и расположен на рулевой колонке. Командует им электронный блок, собирающий и обрабатывающий сигналы от нескольких датчиков (углы и скорости поворотов «баранки», скорость автомобиля, обороты двигателя и т.п.). Такой усилитель в целом легче и проще своих предшественников, не требует обслуживания‚ но усилие на руле многим водителям кажется искусственным. У них возникает ощущение управления автомобилем в компьютерной игре. Тем не менее большинство изготовителей работает над совершенствованием именно этой системы. Ведь кроме всего прочего, электроусилитель позволяет реализовать большинство новомодных функций: автопарковка, удержание машины в своей полосе, а также будущее использование автопилотов. А это значит, что электрические усилители – самые перспективные.

Гидроусилитель руля — Словарь автомеханика

Гидроусилитель руля, ГУР, на сленге автомехаников попросту «гидрач» — гидравлическая система, которая является дополнением к рулевому механизму и предназначается для облегчения управления автомобилем.

Функции и задания ГУР

  • снижение количество вращательных движений рулевой колонки между крайними положениями;
  • увеличение манёвренности автомобиля;
  • облегчает чувство удара, получаемое после наших «шикарных» дорог;
  • снижение степени утомляемости водителя;
  • помогает лучше и качественнее чувствовать дорогу.

Местонахождение и модификации ГУР

Схаматичное устройство гидроусилителя руля

Система находится в моторном отсеке. Система ГУР взаимодействует со шлангом низкого давления, рулевой рейкой, насосом гидроусилителя. Существует несколько модификаций гидроусилителя (механическая или электрическая подача сигнала на управление).


Основные поломки гидроусилителя

  • поломка в гидравлике;
  • поломка в механике;
  • проблемы с маслом.

Основные неприятности, появляющиеся в гидравлике, связаны с самим маслом, которое становится густым при низких температурах. Гидроусилитель функционирует постоянно, поэтому внутри агрегата постоянно присутствует огромное давление, которое и может создать проблему – выдавить сальник. А это приводит к тому, что эксплуатационные характеристики рабочей жидкости (масла) снижаются. Чаще всего с такими проблемами встречаются те, кто любит выворачивать колеса.

Жидкость ГУРа имеет ограниченный строк эксплуатации.

Следующий вариант поломок, связанных с маслом, заключается в сроках замены этого самого масла ГУР. Оно, как и моторное, имеет определённый срок использования. Со временем рабочая жидкость теряет свои показатели вязкости, становится мутной. Результатом такой забывчивости может быть поломка маслонасоса гидроусилителя.

К механическим повреждениям можно отнести появление люфта рейки или разрыв ремня. Момент разрыва ремня каждый водитель узнает сразу же – поворачивать руль очень трудно. Такое ощущение, что вы едете на Жигулях тридцатилетней давности.


Признаки поломок ГУР

Постукивающая рулевая рейка – главный признак механических поломок, который встречается у каждого восьмого автолюбителя.

Проблема устраняется следующими способами:

  1. Необходимо проверить и дотянуть регулировочную контргайку, при помощи которой уменьшается реечный люфт.
  2. Люфт рейки — основная неисправность с которой сталкиваются автовладельцы.

  3. Демонтаж и ремонт самой рейки. Вариант достаточной дорогой, но самый правильный.

Как избежать поломок гидроусилителя

В зимний период времени система гидроусилителя руля подвержена температурным изменениям. Для того, чтобы сальник не был выдавлен, необходимо выворачивать колеса при парковке.

В летний период времени больше поломок происходит из-за пыли. Необходимо следить за герметизацией блока и периодически проверять его состояние.

Достаточно часто подтекание жидкости из системы ГУР может вывести из строя рулевую рейку, она начнет постукивать. Для того, чтобы решить проблему, необходимо остановить протечку жидкости. Подтекать ГУР может и из-за износа втулки, что повлечет за собой увеличение зазора. Необходимо запомнить одно правило — чистота бачка поможет продлить период эксплуатации гидроусилителя.

Связанные термины

Гидроусилитель руля. Обслуживание и неисправности ГУР

Гидроусилитель рулевого управления (ГУР) устанавливается на легковых автомобилях. Рассмотрим работу гидроусилителя руля, дадим советы по обслуживанию и таблицу основных неисправностей.

Задача гидроусилителя
Задача ГУР — сделать поворачивание рулевого колеса легким при маневрировании с малой скоростью и более ощутимым по усилию на рулевом колесе при движении с большей скоростью.

У большинства гидроусилителей вне зависимости от скорости движения автомобиля коэффициент усиления остается постоянным. Но все большее число машин оснащается системами с переменным коэффициентом усиления, у которых степень усиления уже изменяется в зависимости от скорости движения. Они обеспечивают точную и быструю реакцию при движении автомобиля на поворотах и требуемое усилие при маневрировании с малой скоростью.

Одним из путей достижения этого является использование рейки рулевого механизма с переменным передаточным отношением. С этой целью по длине рейки изменяется шаг и диаметр зубьев, а на шестерне шаг зубьев остается постоянным. Когда колеса автомобиля стоят прямо, передаточное число рулевого механизма равно единице и коэффициент усиления наименьший, но по мере приближения рулевого колеса к его крайним положениям, передаточное число возрастает и усиление, необходимое для поворачивания колес, уменьшается.
Техническое обслуживание
ГУР обладает высокой надежностью и не требует сложного обслуживания при эксплуатации автомобиля. Даже в случае отказа насоса усилителя, движение на автомобиле можно продолжать, хотя для поворачивания рулевого колеса в этом случае потребуется прикладывать значительно больше усилий. Причиной полного отказа гидроусилителя чаще всего является обрыв приводного ремня насоса. Регулярно проверяйте состояние ремня — он может быть изношен или слабо натянут. Одним из признаков слабого натяжения ремня является появление отдачи (обратного толчка) на рулевом колесе. Обычно это заметнее при трогании автомобиля с места, когда колеса повернуты до отказа.

Поддерживайте на должном уровне количество жидкости в бачке усилителя. При необходимости доливайте жидкость ГУР только указанной в руководстве по обслуживанию. Учтите, что жидкость, предназначенную для автоматических коробок передач, можно использовать не для всех гидроусилителей рулевого управления. Неподходящая жидкость может испортить все сальники в системе. Например, использование синтетики в системе, заточенной под минералку, быстро прикончит все резиновые элементы.

Так как жидкость используется как смазочный материал, очень важно, чтобы ее уровень не опускался ниже нормы, иначе насос может выйти из строя. А потемнение жидкости не означает, что она потеряла полезные свойства и ее надо срочно менять.

Замена масла ГУРа
Замена жидкости ГУР требуется редко. Большинство авто производителей не регламентируют интервал ее замены — она залита на весь срок службы. Но если хотите слить жидкость, необходимо открыть крышку расширительного бачка, отсоединить один из трубопроводов системы и несколько раз повернуть рулевое колесо из стороны в сторону для выдавливания жидкости из гидросистемы. Специальное отверстие для слива жидкости обычно отсутствует. Заправка новой жидкости производится через расширительный бачок. Как правило, при этом в гидросистеме образуются воздушные пробки, нарушающие ее работоспособность. Их следует удалить. Проще сделать это следующим образом. Запустите двигатель, откройте крышку расширительного бачка и прокачайте систему, поворачивая руль несколько раз из одного крайнего положения в другое. По мере прокачивания гидросистемы уровень жидкости в бачке будет понижаться.

Повторяйте процедуру до тех пор, пока он не стабилизируется. После этого долейте жидкость до требуемого уровня.

Другие причины поломок
Наиболее частой неисправностью гидроусилителей является течь жидкости. У некоторых старых гидросистем допускалось небольшое просачивание жидкости через подшипники, поскольку их практически невозможно сделать полностью герметичными. Регулярно осматривайте узлы системы со всех сторон для своевременного обнаружения возможных подтеканий из трубопроводов и штуцеров.

Выясните, не трутся ли трубки и шланги о детали кузова. Производя проверку, поворачивайте рулевое колесо из одного крайнего положения в другое. В случае неисправности насоса его можно отремонтировать, воспользовавшись ремонтным комплектом новых сальников.

Неисправности и методы устранения
Неисправность Причина Устранение
Отдача (обратные толчки) на рулевом колесе Слабо натянут или изношен приводной ремень насоса Заменить ремень или отрегулировать его положение
Рулевое колесо поворачивается с большим усилием Слабо натянут или изношен приводной ремень насоса. Низкий уровень жидкости в заправочном бачке. Малое число оборотов холостого хода двигателя. Грязный фильтр заправочного бачка. Низкое рабочее давление насоса гидроусилителя. Имеется воздух в гидроусилителе. Отрегулировать натяжение ремня. Долить жидкость. Отрегулировать обороты холостого хода. Заменить фильтр. Отремонтировать или заменить насос. Проверить герметичность уплотнений и удалить воздух
Вращение рулевого колеса в среднем положении требует большого усилия Неисправность насоса гидроусилителя. Механическая неисправность Проверить насос и отремонтировать или заменить его. Проверить систему рулевого управления
Вращение рулевого колеса в одну из сторон требует большого усилия Неисправность насоса. Проверить и отремонтировать насос или заменить его сальники.
Быстрое поворачивание рулевого колеса требует большого усилия Слабо натянут приводной ремень насоса. Слишком малое число оборотов холостого хода. В гидроусилителе имеется воздух. Неисправность насоса гидроусилителя. Механическая неисправность Отрегулировать натяжение ремня. Отрегулировать работу двигателя. Найти место подсоса воздуха и удалить воздух. Отремонтировать или заменить насос. Проверить механизмы системы рулевого управления
Нечеткая работа рулевого управления Низкий уровень жидкости в заправочном бачке, течь жидкости. Имеется воздух в гидросистеме. Износ деталей рулевого управления. Нарушена геометрия рулевого привода. Неисправность шин Добавить жидкость, выявить и устранить течь. Проверить герметичность уплотнений и удалить воздух. Проверить состояние узлов и устранить обнаруженные неисправности. Проверить и при необходимости заменить шины.
Шум при работе Низкий уровень жидкости в заправочном бачке. Сброс жидкости через предохранительный клапан (свистящий звук при крайнем положении рулевого колеса) Добавить жидкость, проверить отсутствие течи. Установить причину и удалить воздух. Проверить и отремонтировать или заменить насос. Проверить рабочее давление насоса.
Вибрация Имеется воздух в гидросистеме Механическое повреждение или плохое состояние шин. Установить причину и удалить воздух. Выявить неисправные шины и отремонтировать

На практике, в случае выхода ГУРа из строя его меняют на новый или отремонтированный. Новый стоит дорого, так что стоит поискать подходящий из числа неоригинальных. Хорошо зарекомендовали себя китайские аналоги — соотношение цены и качества у них приемлемое.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *