Рулевой насос – виды, устройство и принцип работы

MirMarine — Насосы гидравлических рулевых машин

Рис. 12.5. Схемы работы радиально-поршневого насоса: а — без подачи; б — с подачей. 1 — нижняя полость насоса, 2 — перемычка, 3 — верхняя полость насоса, 4 — ротор, 5 — плунжер, 6 — ползун, 7 — регулировочное кольцо, 8 — управляющий шток, 9 — корпус.

В ГРМ широко используются насосы регулируемой и постоянной подачи. Первые применяются для всего мощностного ряда ГРМ, а вторые — для меньших по мощности рулевых машин. Однако, имеются исключения. Например, в лопастных ГРМ фирмы FRYDENBO применяются винтовые насосы постоянной подачи, а их мощность достигает 55 кВт. Те и другие насосы имеют различные принципиальные схемы и существенные конструктивные отличия. Надежность и экономичность работы ГРМ определяются в первую очередь надежностью работы установленных насосов и правильной их эксплуатацией.

Рассмотрим некоторые типовые схемы, конструктивные особенности и характеристики наиболее распространенных насосов. Известны два типа насосов регулируемой подачи: радиально-поршневые и аксиально-поршневые.

На рис. 12.5 показана типовая схема работы радиально-поршневого насоса. Ротор 4, представляющий собой блок из нескольких цилиндров, вращается постоянно в одном направлении. Вместе с ним вращаются находящиеся внутри его цилиндров плунжеры 5 и шарнирно связанные с ним ползуны 6. Опорные части ползунов движутся по внутренней поверхности регулировочного кольца 7, которое при помощи штока 8 может смещаться по горизонтальным салазкам вправо или влево внутри корпуса 9. Центральная неподвижная часть (цапфа) насоса имеет перемычку 2, отделяющую верхнюю полость 3 насоса от нижней 1.

Когда центр регулировочного кольца 7 совпадает с центром ротора 4 (рис. 12.5, а), вращение последнего не вызывает подачи жидкости, так как плунжеры 5 не движутся внутри цилиндров. Сдвиг регулирующего кольца 7, например, вправо (рис. 12.5, б) вызывает возвратно-поступательное движение плунжеров 5 внутри цилиндров. В этом случае при указанном направлении вращения ротора жидкость будет нагнетаться в верхнюю полость 3, а нижняя полость 1 станет всасывающей. Если регулирующее кольцо 7 сместить влево, то верхняя полость насоса окажется всасывающей, а нижняя — нагнетательной. В присоединенных к этим полостям трубах направление движения жидкости изменится на обратное. Изменяя величину смещения кольца относительно цапфы, т. е. величину эксцентриситета, можно увеличить или уменьшить ход плунжеров в цилиндрах, а следовательно, подачу, развиваемую насосом.

Рис. 12.6. Схема работы аксиально-поршневого насоса: 1 — распределитель, 2 — блок цилиндров, 3 — поршень, 4 — шатун, 5 — фланец, 6 — карданный вал, 7 — приводной вал, 8 — отверстие, «а» и «Ь» — окна распределителя.

На рис. 12.6 приведена типовая схема работы аксиально-поршневого насоса. Он состоит из цилиндрового блока 2 с поршнями 3, связанными при помощи шатунов 4 с фланцем 5. Цилиндровый блок получает вращение от ведущего вала 7 с помощью кардана 6. Всасывание и подача жидкости происходит через окна а и б распределителя 1 и отверстия 8 в цилиндровом блоке. Если ведущий вал 7 и цилиндровый блок 2 расположить на одной оси (угол «у» = 0), то подача насоса также будет равна нулю, так как поршни 3, вращаясь вместе с блоком, не будут иметь осевых перемещений относительно своих цилиндров. Блок цилиндров находится в люльке (на схеме не показана). При ее повороте относительно вала 7 на некоторый угол «у», как это показано на схеме, поршни 3 получат наряду с вращательным движением совместно с блоком еще возвратно-поступательное движение внутри цилиндров, поэтому насос будет создавать подачу рабочей жидкости определенного направления. Например, для указанных на схеме направления вращения и угла «у» верхнее окно а будет всасывающим, а нижнее «b» — нагнетательным. Если при неизменном направлении вращения вала 7 повернуть люльку на угол «у» в противоположном направлении, то окно а станет нагнетательным, а «b» — всасывающим. Изменение направления вращения приводного вала также изменило бы направление потока рабочей жидкости, но этого никогда не делают, так как выгоднее иметь приводной электродвигатель постоянного направления вращения.

Таким образом, изменяя величину и знак угла «у», регулируют величину и знак подачи насоса. Обычно наибольшая величина угла «у» составляет 25°, а количество цилиндров в блоке — 7-9.

На рис. 12.7 показано конструктивное исполнение радиально-поршневого насоса марки МНП-0,14, кинематическая схема которого является базовой для большой группы насосов.

В стальном корпусе размещен бронзовый ротор с девятью цилиндрами, который вращается на жестко укрепленной стальной кованой цапфе с внутренними каналами, распределяющими рабочую жидкость по цилиндрам. Стальные плунжеры 9, притертые в цилиндрах ротора 10, несут на цапфах ролики 8, катящиеся в кольцевых каналах корпуса 11 скользящего блока, который шарикоподшипниками 7 и 12 опирается на задние и передние салазки 13 и 4. Салазки передвигаются по направляющим 7 поперек насоса, что создает эксцентриситет при перемещении скалки 16 рычагом 17, соединенным с внешним приводом насоса. На скалку 14 скользящего блока воздействует пружина 15 нуль-установителя, которая возвращает скользящий блок в нейтральное положение и выключает подачу после снятия управляющего воздействия на рычаг 17. Нейтральное положение скользящего блока ориентировочно контролируется по стрелке 18 относительно шкалы, закрепленной на корпусе. Более точный контроль нейтрального положения блока производится при регулировании ГРМ.

Для упрощения центровки ротор связан с приводным валом 5 крестовой муфтой 3. От вала 5 приводится в действие вспомогательный шестеренный насос 6, который подает рабочую жидкость в систему управления насосом (к гидроусилителю), в силовой контур для его подпитки (компенсации внешних утечек), а также на смазку направляющих 7 салазок скользящего блока и распределительной втулки ротора 2.

Радиально-поршневые насосы, выполненные, по описанной конструктивной схеме, широко использовались в ГРМ российского производства. Однако, их КПД является сравнительно низким. Объясняется это в первую очередь большими зазорами в плунжерных парах и цапфенном распределителе, т.е. технологическими возможностями и применяемыми материалами. В процессе эксплуатации этих насосов наблюдаются интенсивные износы, приводящие к резкому увеличению начальных монтажных зазоров и дальнейшему падению объемного КПД. Значительные перетечки рабочей жидкости приводят к большим тепловыделениям и ее нагреву.

Резервом улучшения характеристик радиально-поршневых насосов являются разработка новых кинематических схем, применение износостойких материалов и повышение точности изготовления наиболее ответственных деталей, а также своевременная и тщательная очистка (фильтрация) рабочей жидкости в процессе эксплуатации ГРМ.

Наряду с требованием высокой экономичности эксплуатации насосов должно также выполняться требование надежности их работы. Опыт эксплуатации показал, что радиально-поршневые насосы обладают высокой надежностью при правильном уходе за ними.

На рис. 12.8 изображена конструкция аксиально-поршневого насоса типа IIД (Россия).

Несущей деталью насоса является литой стальной корпус 8 коробчатой формы, внутреннее пространство которого используют как резервуар для рабочей жидкости. С передней и задней сторон корпус закрывается крышками 10 и 31, которые крепят к корпусу винтами, а места разъемов уплотняют кольцами из маслостойкой резины.

В центральной части корпуса установлен на двух опорах вал 15. Передней его опорой служит сдвоенный радиально-упорный подшипник 7, а задней — радиальный подшипник 13, смонтированный в стакане 12.

Выходной конец вала уплотняется манжетой 14 и имеет шлицы для соединения (при помощи эластичной муфты) с валом приводного двигателя, а другой его конец выполнен в виде диска, на торце которого имеются девять гнезд, равномерно расположенных по окружности. В гнездах плотно посажены и развальцованы бронзовые вкладыши, охватывающие головки шатунов. Вторые головки шатунов помещены в бронзовые поршни. Шатуны могут свободно поворачиваться во вкладышах и поршнях. Через шестерню 18 передается вращение вспомогательному насосу.

На двух полых цапфах 5, 19, находящихся в корпусе насоса, установлена на шарикоподшипниках люлька 2 насоса, которая может поворачиваться вокруг своей вертикальной оси в обе стороны на угол 30°. Сопрягаемые поверхности люльки и цапф уплотнены кольцами 4 из фторопласта и резины. Кольца прижимаются к уплотняемым поверхностям рабочей жидкостью, подводимой к ним по отверстиям и канавкам в цапфах.

К торцу люльки болтами привинчена крышка 30, на торце которой имеются два дуговых паза. В центральной расточке крышки 30 установлена и укреплена болтом ось 28 блока с насаженным на ее конце радиально-упорным шарикоподшипником. На ось блока надет и прижат к торцу люльки распределитель 29, имеющий сквозные дуговые пазы, совмещенные с дуговыми пазами крышки 30. Распределитель изготовлен из оловянисто-свинцовой бронзы. Торцы его обработаны очень точно. Специальный штифт, запрессованный в крышке, удерживает его от поворота.

На оси 28 на шарикоподшипники 25 насажен стальной закаленный цилиндровый блок 24. Он имеет девять точно обработанных цилиндров, в которые с зазором до 0,045 мм входят бронзовые поршни 32. Цилиндры переходят в окна овальной формы, которые совмещены с дуговыми пазами на распределителе. Цилиндровый блок постоянно прижат пружиной к распределителю и дополнительно (во время работы насоса) прижат частью усилия, возникающего от давления рабочей жидкости на дно цилиндров. Посадка цилиндрового блока на шарикоподшипник выполнена с зазором. Это дает возможность блоку самоустанавливаться и сохранять постоянное прилегание к торцу распределителя, что является одним из основных условий нормальной работы насоса.

Для синхронизации вращения блока цилиндров и вала насоса служит кардан 6, состоящий из валика с запрессованными в него двумя пальцами и надетыми на них сегментами или роликами. Сегменты входят в соответствующие пазы буксы 9 вала и буксы 3 блока. Букса вала вместе со втулкой 11 посажена в расточку вала насоса и закреплена в ней при помощи штифта 16. В расточку буксы вала посажен и может свободно перемещаться в осевом направлении бронзовый упор 17, сферическая поверхность которого прижимается пружиной к сопряженной с ним шаровой поверхности вала кардана. Второй конец вала прижат к сопряженной сферической поверхности бронзового упора 26. посаженного в расточку буксы 3 блока.

Букса блока вместе со втулкой 23 посажена в расточку блока цилиндров и от выпадания предохраняется стопорным кольцом 22. Для правильной установки кардана, от положения которого зависит равномерность вращения блока цилиндров, служит компенсационная шайба 27.

Карданное соединение подвергается принудительной смазке рабочей жидкостью, подаваемой к нему от сливного клапана через канавки и отверстия в стакане 12, вале 15 насоса, буксе 9 вала и вале кардана 6.

На выступающие из корпуса насоса концы цапф насажены патрубки 1,21, внутренние полости которых при помощи каналов и пазов в цапфах, люльке, крышке люльки и распределителе сообщаются с блоком цилиндров. Для устранения внешних утечек рабочей жидкости места сопряжений с фланцами уплотнены прокладками 20 из маслостойкой резины. На верхней стенке корпуса снаружи имеется площадка для установки прибора управления. Заливка рабочей жидкости в корпус насоса производится через резьбовое отверстие, к которому подсоединяется трубка от пополнительного бака. Имеется также резьбовое отверстие с пробкой для выпуска воздуха из корпуса насоса во время заливки его рабочей жидкостью. Для слива рабочей жидкости из корпуса насоса в его нижней части имеются два резьбовых отверстия, закрытых пробками, в которые вмонтированы постоянные магниты для улавливания мелких стальных частиц, образующихся при износе деталей насоса в процессе эксплуатации.

Общий и объемный КПД аксиально-поршневых насосов значительно выше КПД радиально-поршневых насосов. Это объясняется наиболее совершенной кинематической схемой этих насосов, позволяющей достигать технологическими способами более высокой точности изготовления плунжерных пар и торцевого распределителя. В то же время ответственные трущиеся пары из-за малых зазоров становятся очень чувствительными к загрязнению рабочей жидкости. Из опыта эксплуатации одних и тех же ГРМ известны многие примеры длительной надежной работы этих насосов при хорошей фильтрации рабочей жидкости и, напротив, частые отказы ГРМ и интенсивные износы насосов при неправильном уходе и плохой фильтрации масла. Наиболее опасны для этих насосов абразивные элементы, металлические частицы, окалина, которые всегда бывают в большом количестве в гидросистеме после ремонтов. Удаление механических примесей путем тщательной фильтрации рабочей жидкости является залогом длительной надежной эксплуатации любых насосов и особенно аксиально-поршневых.

Рассмотренные конструкции радиально- и аксиально-поршневых насосов в настоящее время не производятся, хотя многие насосы типа ИД еще находятся в эксплуатации на судах. Эти насосы рассмотрены в основном с методической целью. В настоящее время промышленность России производит более совершенные аксиально-поршневые насосы типов НК (насос в корпусе) и НВ (насос, встроенный в масляный бак).

На рис. 12.9 показан основной узел насоса НК — блок цилиндров с приводным валом. Позиции на этом рисунке означают следующие детали: 1 — шпонка, 2 — приводной вал, 3 — крышка, 4 — кольцо, 5 — сальник, 6 — кольцо, 7 — подпятник, 8 — кольцо, 9 — упорная шайба, 10 — подшипник, 11 — подшипник, 12 — ось, 13 — блок цилиндров, 14- распределитель, 15- пружинное кольцо, 16- центровочный штырь, 17 — поршень, 18 — пружина, 19 — колпак, 20 — кольцо, 21 — крышка, 22 — шток, 23 — подшипник, 24 — опорное кольцо, 25 — пружина, 26 — роликовый подшипник, 27 — корпус.

Конструкция насоса значительно проще рассмотренного выше насоса типа НД. Особенностями насоса является следующее. Цельный приводной вал 2 имеет торцевой фланец, в котором размещаются шарообразные головки шатунов 22 с подшипниками 23 (7 шт.) и головка оси 12 с подшипником 11. На оси располагается блок цилиндров 13. Он приводится во вращение от вала 2 посредством штоков 22 с поршнями 17. Блок цилиндров поджимается пружиной 18 к распределителю 14, который размещается в люльке (на рис. не показана) и центрируется в ней штырем 16. Блок цилиндров сопрягается с распределителем по шаровой поверхности. Она способствует лучшей центровке между ними. Приводной вал располагается в мощных радиально и аксиально-упорных подшипниках.

Насос работает следующим образом. Всасывание рабочей жидкости в цилиндры и нагнетание ее поршнями из цилиндров происходит через серпообразные прорези «а» и «б» распределителя 14. Блок цилиндров 13, располагаясь в люльке, имеет возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости на угол (0 ± 25°). При этом поршни 17 совершают возвратно-поступательные движения в цилиндрах, осуществляя подачу насоса. При повороте люльки в том или другом направлении каналы «а» и «б» становятся либо всасывающими, либо нагнетательными, т.к. изменяется направление потока рабочей жидкости. На рисунке указана позиция нулевой подачи, т.к. ось блока цилиндров совпадает с осью приводного вала. При этом поршни 17 вращаются вместе с блоком цилиндров 13, не совершая внутри цилиндров возвратно-поступательные движения. Поворот люльки осуществляется специальным гидравлическим механизмом.

Промышленность России производит насосы типов НК и НВ для широкого диапазона подач. Они применяются в рулевых машинах разных мощностей. Характеристики насосов указаны ниже (табл. 12.5). Опыт эксплуатации насосов положительный.

Многие иностранные фирмы производят насосы рулевых машин. Они выполняют большие исследовательские и конструкторские работы в целях совершенствования насосов.

На рис. 12.10 показан современный аксиально-поршневой насос фирмы «Kawasaki Heavy Industries» (Япония).

Позиции означают следующие детали: 1 — шпонка, 2 — приводной вал, 3 — сальник, 4 — винт, 5 — стопорная шайба, 6 — прокладка уплотнительная, 7 — корпус подшипников, 8 — винт, 9 — корпус насоса, 10 — заглушка, 11 — втулка, 12 — роликовый подшипник, 13 — стопорное кольцо, 14 — игольчатый подшипник, 15 — люлька насоса, 16 — уплотнительное кольцо, 17 — уплотнительное кольцо, 18 — заглушка, 19 — регулировочное кольцо, 20 — задняя крышка, 21 — распределитель, 22 — уплотнительное кольцо, 23 — пружина, 24 — клапан, 25 — корпус клапанов, 26 — кольцо, 27 — стопорное кольцо, 28 — центрирующий штифт, 29 — стопорный винт, 30 — установочный винт, 31 — кокс установочный, 32 — блок цилиндров, 33 — втулка, 34 — поршень, 36 — прижимная втулка, 36 — шток, 37 — шток, 38 — ось, 39 — стопорное кольцо, 40 — тарельчатая пружина, 41 — установочная пластина, 42 — установочное кольцо, 43 — упорный подшипник, 44 — радиальный подшипник, 45 — стопорное кольцо, 46 — втулка, 47 — шарикоподшипник, 48 — стопорное кольцо, 49 – передняя крышка.

Насос имеет следующие конструктивные особенности. Приводной вал 2 имеет радиальные подшипники 47 и 44, а также упорный подшипник 43. Во фланце вала имеются шарообразные подшипники штоков 36, соединенных с поршнями 34, и подшипник центрирующего штока 37. Вращение приводного вала передается посредством штоков и поршней блоку цилиндров 32. Он вращается в игольчатом подшипнике 14, который обеспечивает хорошую центровку блока внутри люльки и легкость вращения. Блок цилиндров поджимается к плоскому распределителю 21 пакетом тарельчатых пружин 40 через втулку 35. Нажимное усилие пружин может регулироваться установочным винтом 30. Движение рабочей жидкости в том или другом направлении (в зависимости от направления поворота люльки) происходит через распределитель 21, каналы которого имеют серповидную форму Они соединяются с цилиндрами и каналами «а» и «б» в люльке и далее с каналами в корпусе насоса. Люлька соединена с корпусом посредством роликовых подшип¬ников 12. Для предотвращения утечек рабочей жидкости имеются уплотнения на втулках 11. На задней крышке 20 установлен корпус 25 подпиточных клапанов 24, поджимаемых пружинами 23.

Принцип действия насоса понятен из рисунка. Здесь показано нулевое положение люльки, т.е. подачи нет. При повороте люльки на угол от 0 до 25° в том или другом направлении поршни совершают возвратно-поступательное движение внутри цилиндров и создается подача рабочей жидкости различного направления.

Полные характеристики этих насосов приведены ниже в табл. 12.1. Особенностями являются высокие давления и частоты вращения. Они обеспечиваются совершенной конструкцией, качественными материалами и современной технологией изготовления насосов.

Таблица 12.1

Хар-ки / Тип Макс.
подача,
см3/об
Рабочее
давление,
МПа
Макс.
давление,
МПа
Частота
вращения рабочая,
мин-1
Частота
вращения макс.,
мин-1
Макс,
мощность,
л. с.
BV-716 28,2 25,0 35,0 1750 3600 56,4
« — 720 54,6 25,0 35,0 1750 2600 78,9
« — 725 106,6 25,0 35,0 1750 2400 142
« — 732 235 25,0 35,0 1150 1800 235
« — 740 481 25,0 35,0 1150 1200 321
« — 750 900 25,0 35,0 870 1000 500

Наряду с рассмотренной конструкцией многие фирмы производят аналогичные аксиально-поршневые насосы.

Создаются усовершенствованные конструкции и выпускаются также радиально-поршневые насосы. Они имеют меньшую подачу и применяются для рулевых машин малых мощностей. Характерной современной конструкцией является насос типа Hele-SHAW.

На рис. 12.11 показан этот насос. Позиции означают следующие детали: 1 — поршень (плунжер), 2 — подшипник, 3 — крышка, 4 — подшипник, 5 — приводной вал, 6 — управляющий шток, 7 — скользящий блок, 8 — регулировочное кольцо, 9 — блок цилиндров, 10 — подшипник, 11 — корпус, 12 — цапфа (ось).

Особенностями насоса являются малые габариты, высокие рабочие давления и частота вращения. Конструктивно насос выполнен в очень компактном виде. В корпусе 11 расположен блок цилиндров 9 (число цилиндров 7). Он вращается с помощью приводного вала 5 на оси (цапфе) 12 и в подшипнике 10. Подача рабочей жидкости к цилиндрам и от них происходит по каналам «а» и «б» внутри оси и далее через специальные окна (прорези) «с» и «d», расположенные напротив цилиндров.

Регулировочное кольцо 8 насажено на скользящий блок 7 и может вращаться с помощью подшипника 2. Его вращение позволяет значительно уменьшить усилия и процесс трения в зоне контакта с головками поршней (плунжеров) 1. Это способствует увеличению механического к.п.д., моторесурса и дает возможность повысить частоту вращения.

Скользящий блок 7 может смещаться в ту или другую сторону с помощью управляющего штока 6. Так создается эксцентриситет и, соответственно, регулируется подача насоса и направление движения рабочей жидкости. Ниже приведены характеристики насосов.

Таблица 12.2

Характеристики насосов типа Hele-SHAW
Хар-ки / Тип Максимальная
подача,
см3/об
Рабочее давление,
МПа
Максимальное давление,
МПа
Частота вращения,
мин-1
RV712-H 9,5 21,0 280 1750
RV716-NB 22,5 15,0 220 1750

Эти насосы производит упомянутая выше фирма Kawasaki Heavy Industries, а также другие фирмы.

Наряду с рассмотренной существует другая конструкция радиально-поршневого насоса (Германия).

На рис. 12.12, «а» показан радиальный разрез этого насоса. Позиции означают следующие детали: 1 — внутреннее кольцо шарикоподшипника, 2 — поршень, 3 — блок цилиндров, 4 — наружное кольцо шарикоподшипника, 5 — люлька, 6 — корпус, «а» и «б» — полости (нагнетания и всасывания).

На рис. 12.12, б приведен осевой разрез насоса. Позиции означают следующие детали: 1 — цапфа, 2 — кулачковая муфта, 3 — ось, 4 — упорное кольцо, 5 — винт, «А» и «Б» — патрубки насоса (всасывающий и нагнетательный).

Рассмотрим устройство насоса. К корпусу 6 прикреплена винтами 5 (рис. 12.12, б) цапфа 1, в которой имеются внутренние осевые отверстия, переходящие в выходные патрубки «А» и «Б». С другой стороны эти отверстия соединены через радиальные прорези в цапфе 1 с полостями «а» и «б», т. е. с цилиндрами насоса. Таким путем происходит распределение (всасывание и нагнетание) рабочей жидкости.

На цапфе 1 расположен двухрядный блок цилиндров 3. Он вращается от электродвигателя через кулачковую муфту 2.

Регулирование потока рабочей жидкости и его реверсирование обеспечивается с помощью люльки 5 (рис. 12.12, а). Она расположена внутри корпуса 6 и может поворачиваться на оси 3 на некоторый угол по или против часовой стрелки. Так создается эксцентриситет насоса (расстояние между центрами люльки 5 и блока цилиндров 3).

При вращении блока цилиндров 3 поршни 2 перемещаются силами инерции от центра блока (процесс всасывания) и прижимаются к поверхности внутреннего кольца 1 шарикоподшипника. Это кольцо перемещает также поршни к центру блока (процесс нагнетания). Для уменьшения сил трения кольцо 1 может вращаться в шарикоподшипнике. Наружное кольцо 4 является неподвижным.

Люлька 5 центрируется на оси 3 с помощью упорного кольца 4, которое прикреплено винтами к цапфе 1.

Плавный поворот люльки в ту или другую сторону осуществляется специальным гидроусилителем. Он устанавливается сверху на корпусе 6 и соединяется с люлькой с помощью штыря (на чертеже не показан), который входит в отверстие «b» люльки. Чертеж гидроусилителя не приводится. Принцип его действия аналогичен изображенному на рис. 12.13.

Рис. 12.13. Винтовой насос фирмы FRYDENBO: 1 — гайка, 2 — ведущий винт, 3 — ведомый винт, 4. — корпус, 5 — втулка, 6 — фланец, 7 — заглушка, 8 — крышка сальника, 9 — сальник, 10 — крышка, 11 — подшипник.

Конструкция рассмотренного насоса достаточно совершенна. Она близка к устройству насоса Hele-SHAW. Марка насоса — ТГЛ 10868, производится в Германии.

Насос создает давление до 25,0 МПа. Он широко использовался в поршневых рулевых машинах марки GRa 40/60 и др., устанавливаемых на отечественных судах серии «Капитан В. Ушаков» и др.

Краткая характеристика рулевых машин такова. Номинальный и максимальный моменты равны 400 и 600 кН м. Номинальное и максимальное давления соответственно равны 14,5 и 20,5 МПа. Время перекладки руля не более 28 с при работе одного насоса и 14 с при совместной работе двух насосов. Вязкость рабочей жидкости 20,0-80,0 сСт.

На рис. 12.13 показан винтовой насос фирмы FRYDENBO. Такими насосами комплектуются лопастные рулевые машины этой фирмы. Они работают при давлениях: рабочее 2,5 МПа и максимальное (срабатывание предохранительных клапанов) — 5,0 МПа.

В малых рулевых машинах разных фирм используются также аксиально-поршневые насосы постоянной подачи.

Похожие статьи

mirmarine.net

☰ Неисправности насосов ГУР — причины, признаки, предотвращение

Насос ГУР — узел гидравлической рулевой системы. Функции агрегата:

  • создает и изменяет давление в системе;
  • перенаправляет жидкость в золотник распределителя рулевой рейки, который при повороте руля распределяет смесь в нужную камеру гидроцилиндра;
  • облегчает управление автомобилем.

Состояние насоса влияет на работу других агрегатов и узлов, поэтому неисправность насоса — серьезная проблема.

Одноконтурный насос гидроусилителя руля

Одноконтурный насос ГУР

Рассмотрим подробнее какие неисправности возникают, что сигнализирует о каждом виде поломки, а также дадим полезные рекомендации, которые помогут увеличить срок службы насоса.

Причины поломок насоса

Ресурс насоса ГУР зависит от соблюдения правил эксплуатации агрегата. Сократить срок службы узла могут следующие факторы:

  • характеристики масла и несвоевременность его замены. Неподходящее по допускам масло и старая смесь с продуктами износа рабочей пары засоряет насос и разрушает элементы узла;
  • стиль вождения. При агрессивной езде, особенно по бездорожью, элементы насоса застревают и заклинивают;
  • степень натяжения приводного ремня. Перетянутый ремень постепенно изнашивает подшипник и втулку во втулочных насосах;
  • если вывернуть руль в крайнее положение больше чем на 5 секунд, происходит критические перегрузка насоса.

Указанные варианты могут стать причиной преждевременной поломки насоса и выхода из строя гидроусилителя.

Неисправности насоса и признаки поломок

Неисправности, которые возникают с насосом ГУР:

  • износился подшипник, люфтит вал, насос воет и гудит;
  • потек сальник;
  • износились лопатки ротора, неравномерно выработалась внутренняя стенка статора и посадочные места лопаток ротора;
  • царапины и задиры на редукционном клапане;
  • лопнул корпус насоса;
  • ослабло натяжение приводного ремня, элемент соскальзывает со шкива.

У каждой поломки есть признаки, по которым водитель понимает, что насос неисправен.

Завоздушивание магистралей. О проблеме сигнализирует сильный гул насоса, пена и пузырьки воздуха в бачке ГУР, которые видно, если открыть крышку и посмотреть в резервуар. Большое количество воздуха в системе гидроусилителя увеличивает уровень жидкости в бачке выше допустимого и может выдавить смесь через крышку резервуара.

Завоздушивание насоса ГУР

Пузыри воздуха в бачке — признак возможной неисправности насоса ГУР

Возможны две причины завоздушивания:

  • трещина в корпусе насоса, трубопроводе, соединительном элементе;
  • износ отдельной детали — сальника, уплотнительного кольца, резинового шланга. Если бачок крепится непосредственно к насосу, причиной завоздушивания может стать износ резинового уплотнительного кольца на стыке между агрегатом и резервуаром.

Насос гудит постоянно. Посторонний гул сигнализирует о том, что насос не способен создать нужное давление. Причин множество — износились маслозаборные плиты, подшипник вала или рабочая пара, неравномерно выработалась внутренняя часть статора. Если износился подшипник, насос будет гудеть все время и звук будет усиливаться вместе с увеличением оборотов двигателя.

Насос свистит при повороте рулевого колеса. Посторонний свист и визг появляется, когда приводной ремень недостаточно натянут на шкивы и проскальзывает в моменты нагрузки. Другая возможная причина — ремень износился и растянулся.

Потяжелел руль. Если вместе с увеличением оборотов двигателя руль становится легче, значит износилась рабочая пара агрегата. Если руль не крутится совсем, причин может быть несколько:

  • задиры и серьезные повреждения редукционного клапана, из-за которых элемент заклинивает;
  • полный выход из строя насоса;
  • кольцевой износ корпуса распределителя рейки.

ВАЖНО! Если есть подозрения, что насос гидроусилителя руля вышел из строя или работает некорректно — обратитесь в автосервис. Даже если удалось найти причину поломки, скорее всего, устранить ее самостоятельно и качественно не получится. К тому же неисправность насоса — серьезный сигнал проверить все рулевое управление, потому что поломка одного агрегата всегда отражается на работе других узлов и элементов системы.

Как избежать неисправностей насоса ГУР

Чтобы насос работал надежно и положенный срок, нужно:

  • своевременно проверять и менять масло гидроусилителя. Проверять состояние масла нужно минимум раз в 15 тысяч километров пробега;
  • использовать только качественную и подходящую по допускам жидкость;
  • следить за уровнем масла в бачке ГУР;
  • зимой в течение 1-5 минут не крутить руль, пока система не прогреется;
  • если возникла течь, не использовать герметики и присадки, а обратиться в автосервис;
  • если слышите посторонний гул и шум — обратитесь на диагностику.

Помните, что состояние и срок службы агрегатов автомобиля зависят от вашего отношения к автомобилю, от регулярности прохождения техосмотра, от качества запчастей, комплектующих, технических жидкостей и горюче-смазочных материалов. С умом подходите к решению проблем и будет вам счастье!

steering.com.ua

устройство, принцип работы, ремень насоса, характеристики

2896 Просмотров

Автомобиль без рулевого управления довольно сложно себе представить. Но на заре автомобилестроения было и такое. Когда стали появляться большегрузные машины, возникла одна проблема: чтобы выкрутить рулевое колесо на малых скоростях, приходилось прилагать просто титанические усилия. Поэтому инженеры-конструкторы озадачились вопросом облегчения этого процесса.

Детищем их гениальной мысли стал усилитель руля. Сперва он был вакуумный и довольно плохо справлялся со своей задачей, потом появился гидроусилитель руля, и вершиной технологического прогресса явился электронный усилитель. Если во втором в качестве рабочего тела используется масло, то в третьем угол поворота руля анализирует микрокомпьютер, после чего с помощью электромотора вращает колеса. Сегодня мы поговорим про ГУР, его особенности, принцип действия и некоторые моменты, которые позволят значительно повысить срок его службы.

Renault Logan 2005

Renault Logan 2005

Общее положение

Устройство и принцип действия ГУР состоит из следующих элементов:

  • насос;
  • распределитель;
  • рулевой механизм, который передает усилие на колеса;
  • заливной бачок.

А теперь разберемся по пунктам, как работает гидроусилитель руля:

  • При повороте рулевого вала кран, установленный в распределителе открывается или закрывается. Позволяя маслу течь в одну или другую сторону.
  • Насос ГУР приводится в движение мотором автомобиля через ремень.
  • В зависимости от того, в какую сторону поворачивается руль, кран подачи масла открывается или закрывается, освобождая или же заполняя специальный резервуар.
  • В зависимости от степени наполненности резервуара колеса поворачиваются в одну или другую сторону.

Как видите, все очень просто.

Но, на самом деле, гидроусилитель – довольно сложное устройство. Поэтому он требует регулярного проведения ТО.

Если вы все делаете правильно и постоянно меняете масло в системе, то ГУР прослужит долгие годы. Но, при неправильном данное устройство можно испортить за 5 секунд!

Ремень насоса

Самое сложное устройство во всей системе гидроусилителя – это насос ГУР и его ремень. Оно состоит из множества мелких деталей, которые в теории должны служить долго и счастливо, но у некоторых хозяев могут ломаться очень быстро.

Крыльчатка, которую содержит насос гидроусилителя руля, вращается постоянно, чем создает непрерывный ток масла. Приводится же она в действие ремнем, накинутым на валы двигателя и самого ГУР. Они вращаются с одинаковой скоростью, неважно как быстро едет машина.

И тут кроется еще один интересный момент: во время простоя, то есть, когда мотор выключен, гидроусилитель работать не будет!

Нередко бывает такое, что ремень со временем протирается. И вот тогда случается самое страшное – управление резко становится очень тугим, поскольку водителю приходится поворачивать колеса самостоятельно. Справиться с этой ситуацией можно, но в первую секунду кажется, будто руль заклинило. Зачастую, эта секунда и является решающей! А у некоторых водителей начинается паника и они даже спустя некоторое время не понимают, что поворачивать колеса все еще можно. Как правило, это приводит к аварии.

Поворот колес и смертельные 5 секунд

Как правило, современные гидроусилители руля могут выйти из строя, если держать руль повернутым в течение 5 секунд. За это время в резервуаре создается такое давление, что они ломаются. Поэтому следите за этим моментом.

Характеристики гидроусилителей

Самая главная характеристика – это скорость отклика гидроусилителя на поворот руля. В хороших системах она равняется 0.1 – 0.2 секунды, то есть реагирует почти мгновенно. Если же вы заказали китайскую систему, то избавьте себя от возможных аварий – не устанавливайте ее! Бывали случаи, когда время реагирования устройства достигало 1-2 секунд! Как понимаете, это очень много.

Следующее – это плавность хода. Это также очень важная характеристика гидроусилителя, поскольку когда машина поворачивает с рывками, то последствия будут заключаться не только в неприятных ощущениях для пассажиров. Могут пострадать другие точные механизмы, установленные в автомобиле.

Двигатель Рено Логан 2

Двигатель Рено Логан 2

Рабочий ход. Если он недостаточен, то машина просто не сможет разворачиваться так резко, как было задумано конструкторами.

Как менять масло в гидроусилителе руля

В этом нет ничего сложного:

  • Через заливную горловину бочонка отберите отработанное масло с помощью шприца (меняйте его каждый год-два).
  • Теперь снимите с бочонка обратную трубку и подставьте под нее емкость.
  • Покрутите руль в разные стороны. Насос ГУР при этом не должен приводиться в движение мотором. Лучше машину совсем заглушить или снять ремень с вала ГУР.
  • После того, как при поворотах руля из обратного шланга перестало брызгать масло, наденьте его обратно. Также наденьте ремень.
  • Теперь залейте масло в систему. Лейте до тех пор, пока оно не перестанет уходить из бочонка.
  • Покрутите руль и проверьте бочонок. Если масло все еще уходит – долейте его.
  • Запустите двигатель и снова покрутите руль. Он должен вращаться легко.
  • Заглушите двигатель и снова посмотрите в бочонок с маслом от ГУР. Если требуется – долейте.

Ремонт ГУР своими руками

Помните, то гидроусилитель – это очень точный механизм, большинство поломок которого могут производиться только в специализированных автомастерских. Но, некоторые поломки можно «вылечить» и самостоятельно:

  • Перегрев. Скорее всего в системе недостаточное количество масла.
  • Появление пыли и грязи. Снимите трубки и промойте их.
  • Подтекание жидкости. Давление слишком сильное и те хомуты, которыми закреплены трубки, не могут обеспечить надежного соединения.
  • Руль стал крутиться с трудом. Вовремя меняйте жидкость в системе.
  • Перегибание или перелом трубок. Для магистралей системы гидроусилителя руля нужно подбирать специальные шланги, так как давление в них очень большое.
  • Насос усилителя рулевого управления самостоятельно ремонтировать нельзя! Данное устройство подлежит ремонту только в специализированных мастерских.

Руль Renault Clio

Руль Renault Clio

Заключение

Как видите, на самом деле, в страшном устройстве под названием гидроусилитель руля нет ничего такого уж и непонятного. Просто насос перегоняет жидкость из одного резервуара в другой в зависимости от того, открыт краник или закрыт. Управляет же краном рулевая колонка. Самый сложный элемент – это насос усилителя рулевого управления. Но вся его сложность заключается лишь в очень точной подгонке деталей.

portalmashin.ru

Гидроусилитель руля (ГУР) — диагностика и замена своими руками

Выход из строя ГУР является достаточной серьёзной поломкой. В некоторых случаях рулевое управление может полностью не работать и управление автомобилем буде невозможно. В этом случае есть два пути решения проблемы, замена гидроусилителя или его ремонт. Второй вариант более выгоден, так как покупка нового устройства может быть экономически нецелесообразной. Как правило, ремонт гидроусилителя руля в большинстве случае оправдан.

Гидроусилитель руля

Неисправности гидроусилителя руля

Поворот руля сопровождается необходимостью приложения значительных усилий для того, чтобы преодолеть вес автомобиля и развернуть колёса в нужном направлении. Специальное устройство ГУР (гидроусилитель) позволяется компенсировать усилия и облегчить процесс управления машиной. Насос ГУР создаёт определённое давление жидкости внутри системы, под действием которого перемещается рулевая рейка. По завершении манёвра поворотный механизм возвращается в нейтральное положение.

Сломанный ГУР

Основными причинами выхода из строя ГУР могут быть:

  • Снижение уровня жидкости в системе.

  • Недостаточное натяжение приводного ремня.

  • Утечка масла из-за нарушения целостности шлангов и соединений.

  • Образование воздушных пузырей внутри системы.

  • Выход из строя насоса.

  • Износ узлов ГУР, связанный с чрезмерными нагрузками и нарушением правил эксплуатации.

Признаком выхода из строя гидроусилителя является характерный звук. При его появлении следует незамедлительно выполнить проверку всей системы для установления точной причины и устранения неисправности.

Диагностика ГУР своими руками

Тестирование гидроусилителя руля необходимо начать с контроля качества и уровня масла в расширительном баке. Пригодной к дальнейшей эксплуатации считается жидкость, если она не имеет запаха отработки и тёмных оттенков. Качественное масло должно быть прозрачным, а появление сероватого или землистого цвета свидетельствует о необходимости его замены. Многие водители считают, что жидкость в систему гидроусилителя руля заливается один раз, и нет смысла её менять. Однако это большое заблуждение, которое в итоге может стать причиной выхода из строя ГУР.

Диагностика ГУР

Для проверки работоспособности гидроусилителя запустите двигатель и оцените наличие шумов в районе насоса ГУР. Исправный узел не должен издавать никаких шумов, если к рулю не приложены усилия.

  • Поверните руль поочерёдно в обе стороны до упора. Если в этом случае возникает характерный вой или жужжащий звук в районе насоса. При этом он усиливается по мере увеличения угла поворота колёс, следовательно, вышел из строя либо сам насос, или подшипник вала. При выходе из строя подшипника может произойти нарушение герметичности системы, о чём будет свидетельствовать появление пены в бачке. Масло может пениться, а также выливаться через верхний край. Как правило, в этом случае жидкость будет иметь землистый оттенок.

  • Поочерёдно поверните руль до упора влево и вправо. Если в этом случае на режиме ХХ усилия большие, но с увеличением оборотов они уменьшаются, следовательно, причина неисправности в износе рабочего узла насоса. Когда на руле появляются дополнительные усилия, это может также быть износ шаровых опор, дефекты поворотных (опорных) подшипников передних стоек. Широкая резина в первые несколько дней после монтажа может создавать определённую нагрузку на руль. Однако главный признак износа рабочего узла насоса – это изменение усилий на руле при увеличении оборотов.

  • Если в процессе вращения руля возникает небольшая вибрация (биение), и её интенсивность возрастает с поворотом руля на большой угол, вероятнее всего, проскальзывает приводной ремень насоса. Это может быть следствием слабой натяжки (износа) ремня или дефектов подшипника. Иногда также может появляться визг (писк).

  • Если масло в бачке качественное, его уровень в допустимых пределах и нет посторонних шумов в районе насоса, однако, при этом руль стал тугим, скорее всего, причина в заклинивании (залипании) перепускного клапана.

  • Когда в процессе вращения руля в разные стороны ощущается разница в усилиях, значит, нужно проверить узел переключения давления. Вероятнее всего, механизм износился. Дефекты механизма переключения могут также создавать скачкообразные усилия на руле (тяжело-скачок-легко).

 

Видео — что делать, если сломался гидроусилитель?

Самостоятельный ремонт гидроусилителя 

Ремонт ГУР

Устранить неполадки, связанные с повреждением шлангов или с натяжкой приводного ремня, довольно просто. Проверьте систему на предмет отсутствия дефектов и при необходимости замените изношенные детали или подтяните ремень. Легко решается проблема и с низким уровнем жидкости в расширительном бачке. Однако в других случаях проблемы решаются не так быстро.

Воздух в системе. Удалить пузыри воздуха можно с использованием специального оборудования, которое довольно редко есть в обычных водителей. Как правило, в этом случае целесообразно воспользоваться услугами сервисных центров или автомастерских. Прокачка системы под высоким давлением позволит удалить из неё воздух.

Незначительная утечка жидкости. Если есть небольшая утечка масла в системе гидроусилителя, и нет возможности заняться поиском и устранением неисправности, можно решить проблему с помощью специальных присадок. Уникальный состав позволит устранить небольшие подтекания путём восстановления эластичных свойств изношенных прокладок.

Насос гидроусилителя

Выход из строя насоса. Самостоятельно выполнить ремонт насоса можно при наличии достаточного опыта, элементарных знаний конструкции и соответствующего инструмента. Если вы не уверены в своих силах, то, вероятнее всего, придётся просто купить и установить новый насос.

Как правило, основные неисправности насоса легко устраняются, даже без знания его конструктивных особенностей. Сложность данного мероприятия заключается не столько в самом ремонте, сколько в грамотном демонтаже изношенного узла, последующей разборке насоса и правильной его установке после ремонта. Как известно, основным рабочим элементом насоса ГУР являются лопатки. В основном они выходят из строя или работают с недостаточной производительностью при накоплении большого количества загрязнений или появлении каких-либо дефектов.

В большинстве случае для устранения неисправности достаточно выполнить разборку насоса и исправить дефекты (выработку поверхностей) обычной наждачной бумагой. Загрязнения удаляются промывкой системы.

vipwash.ru

Таблица неисправностей рулевых реек и насосов ГУР

проявление неисправность метод устранения
Звуки из-под капота на работающем двигателе. При вращении руля НЕ ИЗМЕНЯЮТСЯ К насосу ГУР не относятся! Искать другие источники звука
Похожий на зуд звук, усиливающийся при вращении руля на месте. Громче на ХОЛОДНОЙ машине. В бачке ГУР видна пена или пузырьки воздуха.

Завоздушивание системы ГУР:

-низкий уровень масла в бачке

— либо подсос воздуха через сальник насоса

Долить масло. Дать отстояться 10 мин. Если пузырьки воздуха все-равно появляются через некоторое время работы мотора, то искать причину в износе сальника насоса либо затрудненном поступлении жидкости из бачка в насос. Так же см. ниже
Похожий на зуд звук, усиливающийся при вращении руля на месте. В бачке ГУР виден бъющий фонтанчик, пена, жидкость выбрасывает из бачка.

Завоздушивание системы ГУР:

— подсос воздуха в бачке

Заменить бачок системы гур. В нем забита и прорвана (или сдернута) фильтрующая сетка.
Руль вращается туго, но воя (зуда) от насоса НЕ слышно. Руль становится легче при увеличении оборотов двигателя. Подвисание расходного клапана — частая неисправность В большинстве случаев проходит само при эксплуатации, если облегчение руля происходит до 3000 оборотов. Если руль становится легче только на 5000 оборотов и выше, то требуется чистка расходного клапана. Эта неисправность иногда возникает после замены масла или др. вмешательств в систему ГУР. Причина — зашлакованность системы. Шлаки попадают в расходный клапан. Гарантированно избежать появления этой неисправности при ремонте только одного агрегата системы ГУР практически невозможно
Руль вращается туго, от насоса слышен вой (зуд). Руль может становится легче на высоких оборотах мотора. Задиры ротора и привалочных плоскостей — частая неисправность Без замены всех внутренностей насоса не устраняется. Запчасти насоса по-отдельности продаются редкими производителями и стоят дорого. Ремонт нецелесообразен
Руль вращается туго. Звуков от насоса нет никаких. На газ реакции нет Поломка вала насоса внутри. Либо разрушение ротора Замена насоса. (Встречается на BMW)
Похожий на зуд звук, усиливающийся при вращении руля на месте, появляющийся через некоторое время после начала работы насоса. Пена или воздушные пузырьки в бачке при нормальном уровне масла. В некоторых случаях масло выдавливает через пробку и/или насос «потеет» со стороны шкива Подсос воздуха через изношенный сальник вала шкива Заменить сальник или насос в сборе
Усилие на руле большое на любых оборотах двигателя и в обе стороны Разрушение резинового колечка плавающей шайбы внутри насоса Встречается на некачественных насосах. Кольцо можно поменять, разобрав насос
Руль вращается туго, при вращении руля слышен свист из-под капота. Руль становится легче при увеличении оборотов двигателя. Руль «пляшет» в руках при попытке повернуть его Проскальзывание ремня Заменить ремень привода насоса на новый. Либо проверить работу натяжителя. Либо проверить, не прокрутило ли шкив коленвала на резиновом демпфере
Подтекание масла из насоса Негерметичность сальника вала насоса либо прокладок насоса Замена сальника и уплотнений

reikinet.ru

Вам может понравится

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о