15 Гидроусилитель рулевого управления автомобиля

Для облегчения труда водителя и повышения активной безо­пас­ности движения на автомобилях устанавливаются гидравличе­ские или пневматические усилители рулевого управления. На ри­сунке 1 изображена схема золотникового гидроусилителя. В систему усилителя, кроме распределителя и силового цилин­дра, входят насос высокого давления, бачок с резервным количеством масла, фильтр и трубопроводы. Некоторые системы имеют также ра­диатор, а некото­рые - аккумулятор давления.

Момент сопротивления повороту управляемых колёс на месте

M_к=, (1)

где μ - коэффициент трения верчения шины о дорогу на месте (μ = 0,7…0,9);

G_к – нагрузка на переднюю ось, Н;

р_ш – давление в шинах, МПа.

1 – насос; 2 – предохранительный клапан; 3 – следящий золотник;

4 - гидроцилиндр

Рисунок 1 – Принципиальная схема гидроуси­лителя руля авто­мобиля

Расчётный момент для двух колёс

M_р = 2,(2)

где η_уо- кпд управляемой оси (η_уо =0,90…0,93).

Момент на поворотных кулаках колёс от усилия водителя

M_вм = P_вмR_рк u_о η_о, (3)

где P_вм - усилие водителя машины при повороте колёс на месте (P_вм = 120 – 15);

R_рк - радиус рулевого колеса;

u_о - передаточное число рулевого привода;

η_о - общий кпд рулевого привода (η_о =0,85).

Работа, совершаемая усилителем,

А_у = (М_р – М_вм∙)∙ , (4)

где θ₁,θ₂ - углы поворота управляемых колёс из одного крайнего положения в другое, рад;

η_сц - кпд силового цилиндра усилителя (η_сц = 0,95).

Рабочий объём силового цилиндра

V_сц = ,(5)

где p_max - максимальное давление, развиваемое насосом гидроусилителя (p_max = 6…8 МПа).

Диаметр силового цилиндра определяется после того, как будет определён ход штока (поршня) силового цилиндра.

, (6)

где l_сц - ход штока силового цилиндра;

d_сц - диаметр штока силового цилиндра.

Производительность насоса

, (7)

где n - число оборотов рулевого колеса в секунду;

α_max - угол поворота рулевого колеса из одного крайнего по­ложения в другое;

η_н - объёмный кпд насоса при давлении 0,5 р_max;

∆Q - утечки в системе при давлении 0,5 р_max.

Шток гидроусилителя рассчитывается на устойчивость, на­пряжение продольного изгиба и напряжение сжатия

, , (8)

где ;

P - усилие на шаровом пальце цилиндра (P= р_max F);

E – модуль упругости;

F_сц – площадь силового цилиндра;

f_ш - площадь сечения штока.

[σ_и]=125 МПа; [σ_сж]=0,4·σ_{в .}.

Толщина стенки гидроцилиндра

, (9)

где [σ_р] – допускаемое напряжение на растяжение. Для стали [σ_р] = 240 МПа;

 - коэффициент Пуассона (=0,25…0,3).

Толщина стенки трубопровода

, (10)

где d_m - наружный диаметр трубопровода.

Рекомендуемая литература

1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. 5-е изд. перераб. и доп. / В.И. Анурьев. - М.: Машинострое­ние, 1972.

2. Гинзбург, Л.Л. Гидравлические усилители рулевого управле­ния автомобилей / Л.Л. Гинзбург.- М.: Машиностроение, 1972, - 232с.

3. Чайковский, И.П., Соломатин, П.А.Рулевые управления авто­мобилей / И.П. Чайковский, П.А. Соломатин.- М.: Машиностроение, 1987,- 176с.