1.7. Розрахунок основних елементів гідропідсилювача

Гідропідсилювач кермового керування застосовують для полегшення праці водія і підвищення активної безпеки автомобіля. Гідропідсилювач складається із силового циліндра, розподільника і насоса. Розрахунку підлягають силовий циліндр та насос гідропідсилювача.

1.7.1. Розрахунок силового циліндра

Силовий циліндр кермового гідропідсилювача може компонуватись за двома варіантами: за першим, коли він суміщається із кермовим механізмом, утворюючи із ним і розподільником єдиний агрегат, і за другим, коли він встановлюється у кермовому приводі.

У разі розрахунку силового циліндра визначають його діаметр , хід поршня , товщину стінки корпусу t, а також діаметр штоку d_ш при установці силового циліндра в кермовому приводі (рис. 1.7.1).

Діаметр силового циліндра визначають за такими формулами:

У разі встановлення силового циліндра в кермовий механізм

(1.7.1)

у разі встановлення силового циліндра в кермовому приводі (на поперечній тязі)

(1.7.2)

де  – кут між осями силового циліндра та поперечною тягою; d_ш – діаметр штока силового циліндра.

У разі встановлення силового циліндра в кермовий механізм хід його поршня знаходять як довжину дуги початкового кола сектора, що відповідає максимальному куту повороту вала сошки від одного крайнього положення до другого:

(1.7.3)

Рис. 1.7.1. Схема установка силового гідроциліндра в кермовому приводі на поперечній тязі

Максимальний кут повороту вала сошки зв’язаний з максимальними кутами повороту керованих коліс тригонометричною залежністю:

. (1.7.4)

У разі встановлення силового циліндра в приводі хід поршня визначається графічно за ескізним компонуванням приводу.

Товщину стінки корпусу розраховують із умов міцності корпусу при розтягу в поперечному і осьовому напрямках і приймають більше значення, отриманих із рівнянь:

, (1.7.5)

де – межа текучості матеріалу корпусу; – запас міцності, = 3,5...5.

Корпус силового циліндра виготовляється із чавунного або сталевого литва.

Діаметр штока визначається із умови забезпечення його поздовжньої стійкості за формулою (1.6.16), в яку підставляються відповідні значення величин.

1.7.2. Розрахунок гідронасоса

Під час розрахунку визначають необхідну продуктивність гідронасоса, який живить гідропідсилювач. Продуктивність повинна бути такою, щоби силовий циліндр забезпечував поворот керованих коліс з більшою швидкістю, ніж може це зробити водій. В протилежному випадку у разі швидкого повороту керма підсилювач створюватиме додатковий опір.

Враховуючи цю умову, необхідну продуктивність гідронасоса визначають за формулою

(1.7.6)

де – об’ємний ККД насоса, = 0,75...0,85; – об’ємний ККД силового циліндра з розподільником, = 0,9...0,95; V_п – швидкість переміщення поршня робочого циліндра; D_ц – діаметр робочого циліндра.

Для підсилювача, вмонтованого в кермовий механізм, швидкість переміщення поршня визначається як:

(1.7.7)

де d_г – діаметр гвинта; – максимально можлива частота обертання керма, = 1,5...1,7 – для легкових автомобілів, = 0,5...1,2 – для вантажних автомобілів.

Тоді, враховуючи (1.7.6 і 1.7.7), продуктивність насоса для живлення підсилювача становить

. (1.7.8)

Необхідно зазначити, що для приводу насоса гідропідсилювача витрачається від 2 до 4 % потужності основного двигуна.