Рулевой механизм автомобилей ЗИЛ – 431410, КамАЗ – 5320. Устройство, работа.

ГУР КамАЗ: устройство, регулировка

КамАЗ, пожалуй, самый распространённый грузовой автомобиль на территории России. Грузовики Камского Автозавода ещё во времена СССР зарекомендовали себя как надёжные, неприхотливые и достаточно комфортные машины. Большинство водителей в СССР считали за счастье работать именно на КамАЗе. Одной из причин этого было наличие гидроусилителя руля (ГУР) на грузовике,что являлось неслыханной роскошью для отечественного автопрома.

Однако этот узел, который серьёзно облегчает труд водителя, приходится обслуживать, а также ремонтировать. В этой статье мы поговорим о том, как это правильно делать и когда.

Какие есть усилители руля?

Виды

• Электроусилитель руля (ЭУР)
• Электрогидроусилитель руля (ЭГУР)
• Гидроусилитель руля (ГУР)
• Механический усилитель руля (условно) — рулевой механизм с увеличенным (по сравнению с обычным) передаточным отношением.
• Пневмоусилитель руля (например на ЗиУ-5)

Интересные материалы:

Что будет если человек съест борную кислоту? Что будет если долго ходить на высоких каблуках? Что будет если я не заберу посылку с почты? Что будет если капнуть йод на творог? Что будет если ласточки залетают в дом? Что будет если на ночь поесть? Что будет если на планете исчезнут все птицы? Что будет если на почте не забрать товар? Что будет если нанести перекись водорода на лицо? Что будет если нарушить патент?

Задачи, которые решает ГУР КамАЗ

Гидроусилитель руля есть далеко не на всех легковых автомобилях. И понятно почему, легковушки достаточно лёгкие и управлять ими можно и без усилителя руля. Однако попробуйте это сделать на тяжеленом КамАЗе. На машине, масса которой 10 тонн без груза, повернуть руль без ГУР практически невозможно, конечно если вы не чемпион по тяжёлой атлетике. Поэтому в тех случаях, когда усилитель выходит из строя управление машиной превращается в настоящую пытку. И любой водитель старается его починить как можно быстрее.

Устройство типичного ГУРа КамАЗ

Любой усилитель руля состоит из следующих основных узлов:

• Распределителя;
• Гидроцилиндра;
• Рабочей жидкости;
• Насоса.

Современные ГУР оснащаются ещё и электронным блоком управления.

Особенностью гидроусилителя КамАЗа является то, что все его исполнительные механизмы собраны в одном корпусе. Рабочей жидкостью являются жидкости для гидроусилителя и автоматических КПП типа ATF.

Принцип работы ГУР следующий. Главное, что нужно всегда помнить так это то, что усилитель работает только при работающем силовом агрегате. Он запускается при помощи ремня, идущего от коленчатого вала, который приводит в действие насос. На КамАЗах насосы могут быть роторные или аксиально-поршневые.

Общее устройство рулевого управления КамАЗа

1. рулевое колесо;
2. колонка рулевого управления;
3. кронштейн;
4. фланец;
5. регулировочная гайка;
6. карданная передача;
7. радиатор;
8. распределитель;
9. угловой редуктор;
10. рулевой механизм;
11. продольная рулевая тяга;
12. сошка;
13. вал сошки;
14. насос;
15. бачок.

При запуске двигателя насос (14) качает рабочую жидкость из бачка (15). Жидкость под высоким давлением попадает в распределитель золотникового типа, а тот уже помогает водителю вращать руль (1).

Для отслеживания усилия на руле применяется специальное устройство. На КамАЗе таковым является торсион, который находится в разрез рулевых валов.

Когда машина движется по прямой, и на руле нет никакого усилия, тогда торсион открыт, а клапана распределителя перекрываются. В этом случае ГУР не работает, и рабочая жидкость направляется обратно в бачок.

Когда же водитель начинает поворот, торсион поворачивается и золотник открывает каналы, по которым рабочая жидкость под давлением направляется к механизмам ГУР. Это облегчает вращение рулевого колеса.

В тех случаях, когда рулевое колесо повёрнуто до отказа, открываются предохранительные клапаны, они отводят давление жидкости и, по сути, отключают усилитель. Это сделано для того,чтобы избежать повреждения рулевого механизма,так как усилия, создающегося ГУРом вполне достаточно, чтобы его порвать.

ГУР КамАЗ-5320

КамАЗ-5320 можно считать классической машиной. Это один из самых распространённых тяжёлых грузовиков на просторах нашей страны. Машина выпускалась с далёкого 1976 года, а закончен её выпуск был в самом начале 21-го века.

ГУР КамАЗ-5320 можно считать самым простым среди всего семейства Камских грузовиков. Он имеет следующее устройство:

Рулевой механизм автомобиля КамАЗ-5320

1, 14, 22 и 42 – крышки; 2 – реактивный плунжер; 3 – корпус клапана управления; 4 и 36 – пружины; 5 – регулировочные прокладки; 6 и 12 – шарикоподшипники; 7 – ведущий вал с зубчатым колесом; 8 – игольчатый подшипник; 9 – уплотнительное устройство; 10 – корпус; 11 – ведомое зубчатое колесо; 13, 32 и 44 – стопорные кольца; 15 – упорное кольцо; 16 – уплотнительное кольцо; 17 и 26 – винты; 18 – сектор; 19 – вал сошки; 20 – перепускной клапан; 21 – колпачок; 23 – картер; 24 – поршень-рейка; 25 – пробка; 27, 30, 39 и 41 – гайки; 28 – желоб; 29 – шарик; 31 – стопорная шайба; 33 – корпус редуктора; 34 – упорный подшипник; 35 – плунжер; 37 – золотник; 38 – шайба; 40 – регулировочный винт; 43 – уплотнение; 45 – регулировочная шайба; 46 – упорная шайба

5.1.2 Рулевое управление автомобилей КамАЗ

5.1.2 Рулевое управление автомобилей КамАЗ

Рулевое управление состоит из рулевого колеса 1, колонки рулевого управления 2 (рисунок 5.6), карданной передачи 6, углового редуктора 9, рулевого механизма 10, гидравлического усилителя, включающего клапан управления 8, радиатор 7, насос 14 с бачком 15 и рулевого привода.

Рисунок 5.6 – Рулевое управление автомобиля КамАЗ

1 – рулевое колесо; 2 – колонка рулевого управления; 3 – хомут; 4 – фланец; 5 – регулировочная гайка; 6 – карданная передача; 7 – радиатор; 8 – клапан управления; 9 – угловой редуктор; 10 – рулевой механизм; 11 – продольная рулевая тяга; 12 – сошка; 13 – вал сошки; 14 – насос; 16 – бачок

Колонка рулевого управления 2 состоит из вала и трубы. На верхнем конце вала крепится рулевое колесо. Нижний конец вала снабжён канавкой для крепления шарнира карданной передачи.

Карданная передача 6 передает усилия от вала рулевой колонки на ведущую шестерню углового редуктора 9.

Угловой редуктор (рисунок 5.7) передает усилие от карданной передачи на винт рулевого механизма. К его картеру он крепится шпильками. Передаточное отношение редуктора равно 1:1.

Рисунок 5.7 – Угловой редуктор КамАЗ

1 – вал ведущей конической шестерни; 2 – сальник; 3 – иголъчатый подшипник; 4 – корпус ведущей шестерни; 5, 10 – шарикоподшипники; 6 – регулировочные прокладки; 7 – ведущая коническая шестерня; 8 – уплотнительное кольцо; 9 – стопорное кольцо; 11 – ведомая коническая шестерня; 12 – упорная крышка; 13 – корпус редуктора; 14, 16 – гайки крепления подшипников; 15 – стопорная шайба

Вал 1 с ведущей шестерней 7 установлен в корпусе на шариковом 5 и игольчатом 3 подшипниках. На валу, шариковый подшипник фиксируется гайкой 16, тонкий край которой вдавлен в паз вала. Игольчатый подшипник фиксируется стопорным кольцом. Ведомая шестерня 11 установлена в корпусе редуктора 13 на двух шариковых подшипниках10, закреплённых гайкой 14 со стопорной шайбой 15. Осевые усилия воспринимаются упорной крышкой 12 и стопорным кольцом 9. Ведомая шестерня 11 соединена с винтом шлицами, что обеспечивает возможность его перемещения относительно шестерни. При этом золотник гидравлического усилителя, установленный на валу, может перемещаться относительно корпуса. Зацепление шестерён регулируется изменением толщины прокладок 6.

Рулевой механизм КамАЗ (рисунок 5.8) имеет две рабочие пары: винт 37 с гайкой 38 на циркулирующих шариках 40 и поршень-рейку 34, находящуюся в зацеплении с зубчатым сектором 63 вала сошки. Передаточное отношение рулевого механизма равно 20:1. Рулевой механизм прикреплён к левому кронштейну передней рессоры и соединён с валом колонки рулевого управления карданным валом, имеющим два шарнира.

Картер 33 рулевого механизма одновременно является цилиндром гидроусилителя, в котором перемещается поршень-рейка 34. Зубья рейки и сектора вала сошки имеют переменную по длине толщину, что позволяет посредством осевого перемещения вала сошки регулировать зазор в зацеплении, сам вал вращается в бронзовой втулке 64, запрессованной в картер. Осевое положение вала сошки установлено регулировочным винтом 55, головка которого входит в отверстие вала сошки и опирается на шайбу 62. Осевое перемещение регулировочного винта после сборки должно быть в пределах от 0,02 до 0,08 мм, оно ограничивается регулировочной шайбой 61 и стопорным кольцом 60.

В поршень-рейку вставлена шариковая гайка 38, которая закреплена установочными винтами 28, раскерненными после сборки. В паз шариковой гайки, соединённой двумя отверстиями с её винтовой канавкой, вставлены два штампованных желоба 39. В винтовых канавках винта 37 и гайки 38, а также в желобах, установленных в паз гайки 38, находятся шарики, которые при повороте винта, выкатываясь с одного конца гайки, возвращаются по желобам к её другому концу.

Винт 37 рулевого механизма имеет в средней части шлицы, на которых свободно сидит ведомая шестерня 19 углового редуктора, вращающаяся в двух шарикоподшипниках.

Рисунок 5.8 – Рулевой механизм КамАЗ

1 – передняя крышка; 2 – реактивный плунжер; 3 – клапан управления; 4 – пружина реактивных плунжеров; 5, 7, 21, 24, 26, 31, 41, 48, 52, 58, 59 – уплотнительные кольца; 6 – регулировочные прокладки; 8, 15, 22, 45, 60, 66 – упорные кольца; 9, 17, 62, 68 – упорные шайбы; 10, 20 – шарикоподшипники; 11, 43, 54, 56 – гайки; 12 – вал с ведущей шестерней; 13 – игольчатый подшипник; 14, 65, 67 – сальники; 16 – защитный чехол; 18 – корпус ведущей шестерни; 19 – ведомая шестерня; 23, 64 – втулки; 25, 27 – распорные кольца; 28 – установочный винт; 29 – перепускной клапан; 30 – колпачок; 32 – задняя крышка; 33 – картер рулевого механизма; 34 – поршень-рейка; 35 – магнитная пробка; 36 – прокладка пробки; 37 – винт; 38 – шариковая гайка; 39 – желоб; 40 – шарики; 42 – упорная крышка; 44 – запорная шайба; 46 – корпус редуктора; 47 – упорный подшипник; 49 – предохранительный клапан; 50 – пружина; 51 – золотник; 53 – пружинная шайба; 55 – регулировочный винт; 57 – боковая крышка; 61 – регулировочная шайба; 63 – зубчатый сектор вала сошки.

К корпусу 46 углового редуктора прикреплён на шпильках корпус клапана 3 управления. Золотник 51 клапана и упорные роликоподшипники 47, закреплены на винте рулевого механизма гайкой 54, утончённый край которой вдавлен в паз винта. Под гайку подложена коническая пружинная шайба 53, обеспечивающая равномерное сжатие упорных подшипников. Вогнутой стороной шайба направлена к подшипнику. Большие кольца роликоподшипников обращены к золотнику.

Золотник 51 и винт 37 могут перемещаться в осевом направлении на 1,1 мм в каждую сторону от среднего положения, так как длина золотника больше длины отверстия под него в корпусе клапана. В среднее положение они возвращаются под действием пружин 4 и реактивных плунжеров 2, на которые давит масло, поступающее из магистрали высокого давления.

К корпусу клапана управления от насоса гидроусилителя подведены шланги высокого и низкого давления (слива). По первому масло отходит от насоса, а по второму возвращается.

При вращении винта 37 в ту или другую сторону, вследствие сопротивления, возникающего при повороте колёс, создается сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом направлении в соответствующую сторону. Если эта сила превышает усилие предварительного сжатия пружин 4, то винт перемещается и смещает золотник 51. При этом в одной из полостей клапана управления и гидроусилителя давление повышается.

Масло, поступающее из насоса в цилиндр, давит на поршень-рейку, создавая дополнительное усилие на секторе сошки рулевого управления, и тем способствует повороту колёс.

Давление в рабочей полости цилиндра увеличивается с повышением сопротивления повороту колёс. Одновременно возрастает давление под реактивными плунжерами 2. Винт и золотник под действием пружин 4 и реактивных плунжеров 2 стремятся вернуться в среднее положение.

Чем больше сопротивление повороту колёс и выше давление в рабочей полости цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе. Если усилие на рулевом колесе возрастает с увеличением сопротивления повороту колёс, у водителя создается «чувство дороги».

При прекращении поворота рулевого колеса, а следовательно и движения поршня, поступающее в цилиндр масло действует на поршень-рейку с винтом и сдвигает золотник к среднему положению, что понижает давление в цилиндре до величины, необходимой для удержания колёс в повёрнутом положении.

В корпусе клапана управления имеется шариковый обратный клапан 6, соединяющий при неработающем насосе линии высокого давления и слива. В этом случае рулевой механизм работает как обычный рулевой механизм без гидроусилителя. Кроме этого, в корпусе клапана имеется предохранительный шариковый клапан 8, соединяющий линии высокого и низкого давления при давлении 6,5-7,0 МПа (65-70 кгс/см2) и тем самым предохраняющий насос от перегрева во время работы гидроусилителя при этом давлении.

Полости клапана управления и углового редуктора соединены со сливом и уплотнены по торцам резиновыми кольцами 48 и 41 круглого сечения. Аналогичными кольцами уплотнены все неподвижные соединения гидроусилителя.

Вал сошки уплотнён сальником 65 с упорным кольцом 66, предотвращающим выворачивание манжеты при высоком давлении. Наружный сальник 67 защищает вал сошки от попадания пыли и грязи.

Поршень в цилиндре уплотнён фторопластовым кольцом 26 в комбинации с распорным кольцом 27. Винт 37 рулевого механизма уплотнён в корпусе углового редуктора распорным 25 и резиновым 24 кольцами. Регулировочный винт 55 вала сошки уплотнён резиновым кольцом 59 круглого сечения.

Уплотнение ведущего вала 12 с шестерней углового редуктора комбинированное, состоит из двух сальников 14, которые фиксирует от осевого перемещения разрезное упорное кольцо 15.

В картере рулевого механизма имеется пробка 35 с магнитом, улавливающая стальные и чугунные частицы из масла.

При прямолинейном движении (рисунок 5.9) золотник 11 клапана управления 12 удерживается пружинами в среднем положении. Масло, подаваемое насосом, проходит через кольцевые щели клапана управления, заполняет полости цилиндра и через радиатор 15 сливается в бачок. С увеличением частоты вращения ротора интенсивность циркуляции и нагрев масла в гидравлическом усилителе возрастают. Перепускной клапан 10 ограничивает циркуляцию масла. При повышении расхода масла создается перепад давлений на торцевых поверхностях клапана вследствие увеличения сопротивления калиброванного отверстия К (рисунок 5.10). Когда усилие от разности давлений на клапан превысит силу пружины, он сместится и соединит нагнетательную полость насоса с баком. При этом большая часть масла будет циркулировать по контуру насос – бак – насос.

Рисунок 5.9 – Схема работы рулевого управления КамАЗ

а – принципиальная схема; б – при повороте направо; в – при повороте налево; 1 – рулевое колесо; 2 – рулевая колонка, 3 – карданный вал; 4 – угловой редуктор; 5 – картер рулевого механизма; 6 – винт; 7 – шариковая гайка; 8 – вал сошки с зубчатым сектором; 9 – поршень-рейка; 10 – перепускной клапан; 11 – золотник; 12 – клапан управления; 13 – упорный подшипник; 14 – предохранительный клапан; 15 – масляный радиатор; 16 – маслопровод низкого давления; 17 – маслопровод высокого давления; 18 – насос гидроусилителя

При повороте рулевого колеса усилие через карданную передачу, угловой редуктор, передается на винт рулевого механизма.

Если для поворота колес требуются значительные усилия, то винт, ввинчиваясь в гайку, (или вывинчиваясь из нее) сместит упорный подшипник и золотник, сдвигая при этом плунжер и сжимая центрирующие пружины. Смещение золотника в корпусе изменяет сечение кольцевых щелей, связанных с полостями цилиндра. Уменьшение сечения щели слива с одновременным повышением количества масла вследствие увеличения сечения щели нагнетания приводит к повышению давления в одной из полостей цилиндра. В другой полости цилиндра, где изменение сечений щелей противоположное, давление масла не возрастает. Если разность давлений масла на поршень создает силу большую силы сопротивления, то он начинает двигаться. Перемещение поршня через зубчатую рейку вызывает поворот сектора и далее, через рулевой привод, поворот управляемых колёс. Непрерывный поворот рулевого колеса поддерживает смещение золотника в корпусе, перепад давления масла в полостях цилиндра, перемещение поршня и поворот управляемых колёс.

Насос гидроусилителя рулевого управления КамАЗ (рисунок 5.10) с бачком установлен в развале блока цилиндров. Бачок с крышкой заправочной горловины и фильтром крепится винтами к корпусу насоса. Крышка бачка крепится болтом к стойке фильтра. Стыки крышки с болтом и корпусом уплотнены прокладками. В крышке установлен предохранительный клапан, ограничивающий давление внутри бачка. Масло, циркулирующее в гидравлической системе усилителя, очищается в сетчатом фильтре. В пробке заливной горловины укреплён указатель уровня масла.

Привод насоса шестерёнчатый, от блока распределительных шестерён. Шестерня 1 закреплена на валу 5 насоса шпонкой 6 и гайкой 2 со шплинтом 3.

Насос лопастного типа, двойного действия, т. е. за один оборот вала совершаются два полных цикла всасывания и два нагнетания. В роторе 38 насоса имеются пазы, в которых перемещаются лопасти 33. Ротор установлен внутри статора на валу 5 насоса на шлицах, посадка ротора на шлицах свободная.

Положение статора 35 относительно корпуса 37 насоса фиксировано, т. е. направление стрелки на статоре совпадает с направлением вращения вала насоса.

Рисунок 5.10 – Насос гидроусилителя рулевого управления КамАЗ

1 – шестерня привода; 2 – гайка крепления шестерни; 3 – шплинт; 4, 15, 27 – шайбы; 5 – вал насоса; 6 – сегментная шпонка; 7 – упорное кольцо; 8 – шарикоподшипники; 9 – маслосгонное кольцо; 10 – упорное кольцо; 11 – сальник; 12 – игольчатый подшипник; 13 – пробка заливной горловины; 14 – заливной фильтр; 16 – болт; 17, 34, 36 – уплотнительные кольца; 18 – стойка фильтра; 19 – предохранительный клапан; 20 – крышка бачка с пружиной; 21 – уплотнительная прокладка крышки; 22 – бачок насоса 23 – сегментный фильтр; 24 – коллектор насоса; 25 – трубка бачка; 26 – штуцер; 28 – прокладка коллектора; 29 – уплотнительная прокладка; 30 – крышка насоса; 31 – перепускной клапан в сборе с предохранительным клапаном; 32 – распределительный диск; 33 – лопасть насоса; 35 – статор насоса; 37 – корпус насоса; 38 – ротор насоса; 39 – шарик; К – калиброванное отверстие.

При вращении вала насоса лопасти прижимаются к криволинейной поверхности статора под действием центробежной силы и давления масла, поступающего по каналам в распределительном диске 32 под лопасти насоса. Между лопастями образуются полости переменного объёма, которые заполняются маслом, поступающим из полостей всасывания распределительного диска. В полости всасывания масло поступает из полости корпуса 37 насоса по каналам в статоре 35. При уменьшении межлопастного объёма масло вытесняется в полость нагнетания по каналам в распределительном диске 32.

Торцовые поверхности корпуса и распределительного диска тщательно отшлифованы. Наличие на них, а также на роторе, статоре и лопастях забоин, заусенцев недопустимо.

На насосе установлен бачок 22 для масла, закрытый крышкой 20, которая закреплена болтом 16. Под ним установлены шайба 15 и резиновое кольцо 17, которое вместе с резиновой прокладкой 21 уплотняет внутреннюю полость бачка. В крышку бачка ввёрнут предохранительный клапан 19, ограничивающий давление внутри бачка. Все масло, возвращающееся из гидроусилителя в насос, проходит через расположенный внутри бачка сетчатый фильтр 23.

Насос имеет комбинированный клапан, расположенный в крышке 30 насоса. Этот клапан состоит из двух клапанов – предохранительного и перепускного. Первый, помещённый внутрь второго, ограничивает давление масла в системе до 7,5-8,0 МПа (75-80 кгс/см2), а второй – количество поступающего масла, подаваемого насосом к гидроусилителю при повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

С увеличением подачи масла в систему гидроусилителя (в результате повышения частоты вращения коленчатого вала двигателя) разность давлений в полости нагнетания насоса и линии нагнетания гидроусилителя за счёт сопротивления отверстия К возрастает, а следовательно, увеличивается и разность давлений на торцах перепускного клапана. При определенной разности давлений усилие, стремящееся сдвинуть клапан, возрастает настолько, что пружина сжимается, и клапан, перемещаясь вправо, сообщает полость нагнетания с бачком. Таким образом, дальнейшее увеличение поступления масла в систему почти прекращается.

Для предотвращения шума при работе и уменьшения износа деталей насоса при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя масло, которое перепускается клапаном 31, принудительно направляется обратно в полость корпуса насоса и каналы всасывания. Для этой цели служит коллектор 24, у которого внутренний канал, сообщающийся с полостью перепускного клапана, имеет малое проходное сечение, которое дальше расширяется. Это приводит к резкому увеличению скорости потока масла, перепускаемого во всасывающую полость корпуса, и создает некоторое повышение давления на всасывании.

Радиатор предназначен для охлаждения масла, циркулирующего в гидравлическом усилителе. Радиатор в виде согнутой вдвое оребрённой трубки, изготовленной из алюминиевого сплава, крепится перед радиатором системы охлаждения двигателя планками и винтами.

Узлы гидравлического усилителя соединены между собой шлангами и трубопроводами высокого и низкого давления. Шланги высокого давления имеют двойную внутреннюю оплётку; на концах шлангов устанавливают наконечники.