Гидравлический расчет рулевого усилителя

В гидравлическом расчете усилителя определяются основные характеристики и размеры лементов гидроусилителя: диаметра и хода поршня силового цилиндра, подачи насоса, размеров распределителя, диаметров трубопроводов.

Началу гидравлического расчета предшествует выбор схемы его компоновки (рис. 9.20). По данным кинематического расчета рулевого привода с учетом длин рычагов находят ход поршня силового цилиндра S_п. Диаметр силового цилиндра рассчитывается по усилию на штоке, расчет которого будет приведен ниже (9.38), и максимальному давлению в гидросистеме p_max:

D_ц = , (9.26)

где d_шт – принятый диаметр штока.

Подача насоса Q_н должна выбираться такой, чтобы обеспечивался поворот управляемых колес с большей скоростью, чем может осуществить водитель без работы усилителя. Расчетную подачу жидкости определяют при давлении 0,5 p_max и частоте вращения коленчатого вала двигателя, превышающей его частоту вращения на холостых оборотах не более чем на 25%.

Усилитель считается работоспособным, если при вращении рулевого колеса с частотой ω_р = 0,5с^-1 момент на нем не превышает номинального. Для большегрузных автомобилей принимают ω_р = 1,0…1,5с^-1.

Таким образом, необходимо выполнить условие

Q_нη_н (1-Δ) ≥ 2π А_Ц ω_р R_рк/u_рц, (9.27)

где η_н – объемный КПД; при давлении 0,5 p_max для шестеренчатых насосов 0,85 для лопастных 0,9;

Δ – утечка жидкости в гидросистеме; Δ ≈ 0,15;

А_Ц – активная площать поршня цилиндра;

u_рц – передаточное число рулевого управления между рулевым колесом и цилиндром.

Диаметры трубопроводов выбирают так, чтобы потери напора по их длине не превышали 0,1…0,3МПа для легковых и 0,2…0,5МПа для грузовых автомобилей. Для этого скорость в трубопроводах рекомендуется принимать не более V_Жн = 4м/с в нагнетательных и V_Жсл = 2м/с в сливных магистралях.

Диаметр золотника распределителя определяется по потерям давления Δp с учетом того, что обычно Δp = 0,04…0,05МПа и зависит от скорости течения жидкости V_Ж:

Δp = = 0,5ξρ , (9.28)

где ξ – коэффициент сопротивления; для золотников при турбулентном режиме движения жидкости ξ = 3…6;

ρ – плотность жидкости; ρ = 900кг/м³.

В нейтальном положении золотника скорость жидкости равна

V_Ж= , (9.29)

где d_З – диаметр золотника;

δ_З – осевой зазор между золотником и корпусом распределителя; δ_З = (0,2…0,5)10^-3м.

Решая совместно (9.28) и (9.29), находим выражение для определения диаметра золотника:

d_З = . (9.30)