6.5. Расчет гидравлического усилителя

Расчет гидроусилителя рулевого управления (рис.2.5) начинается с определения момента сопротивления повороту управляемых колес M_c на сухом асфальте при полностью нагруженном автомо­биле и сводится к последующему определению: размеров исполнительного цилиндра, распределителя, диаметра трубопроводов, производительности гидронасоса и мощности, затрачиваемой на его при­вод.

Рис. 6.5. Расчетная схема гидроусилителя

Величину усилия P_РК, прикладываемого водителем к ободу рулевого колеса, выбирают из условия, чтобы усилие не превышало 60 Н для легковых автомобилей и 120 Н для грузовых.

Рабочий объем силового цилиндра определяется исходя из работы A_у, совершаемой усилителем

^(6.26)

где: a_ср - средний угол поворота управляемых колес из одного крайнего положения в другое, рад;

P_max - максимальное давление, развиваемое насосом усилителя,8–10 МПа.

^h_сц ^{- КПД силового цилиндра усилителя,}

Диаметр силового цилиндра D_сц находят после того, как из компоновочных соображений будет определен ход штока силового цилиндра l_шт , а из условия продольной жесткости - его диаметр d_шт.

^(6.27)

где: e - коэффициент запаса жесткости (e=1,5-2);

P_у - усилие на штоке силового цилиндра.

где: h_рп - КПД рулевого привода;

l_ц - плечо приложения силы штока силового цилиндра к поворотному кулаку.

^(6.28)

Производительность гидронасоса усилителя с непрерывной циркуляцией потока жидкости (с открытым центром) выбирается такой, чтобы цилиндр гидроусилителя успевал поворачивать управляемые колеса автомобиля со скоростью, большей, чем это в состоянии сделать водитель. При несоблюдении этого условия водитель во время быстрых поворотов будет затрачивать усилие не только на преодоление сопротивления колес повороту, но и на перекачивание рабочей жидкости в гидравлическом цилиндре из одной полости в другую.

Номинальная производительность насоса Q_н должна быть достигнута при числе оборотов двигателя, превышающих холостые не более чем на 25%, и давлении 0,5P_max.

^(6.29)

где: h_н - объемный КПД насоса при P=0.5P_max;

DQ - утечки, при 0,5P_max (DQ<=0,05Q_н);

a_max - угол поворота рулевого колеса из одного крайнего положения в другое, град;

n - максимальная скорость поворота рулевого колеса (n=1,5 обор/с).

Мощность, затрачиваемая на привод насоса, определяется по формуле:

(6.30)

где: P_ж - расчетное давление жидкости, МПа.

Диаметр золотника распределителя определяется по формуле

(6.31)

где: D₁ - осевой зазор между кромками золотника и корпуса до начала перекрытия, мм ; он составляет для современных конструкций величину, равную 0,2-0,5 мм ;

Dp_з- потери давления в распределителе без учета потерь в при­соединительных штуцерах и соединительных каналах; имеют величину, равную 0,04-0.08 МПа;

x - коэффициент местного сопротивления, определяемый экспериментально для каждого вида сопротивления, для золотников принимается 3-6;

r - плотность рабочей жидкости, кг/м³ (для масла веретенного "АУ" r - 880 кг/м³).

Диаметр трубопроводов определяется по потере давления на длине трубопроводов, которые не должны превышать у легковых автомобилей 0,1-0,3 МПа, у грузовых - 0,2-0,5 МПа.

(6.32)

где: d, L - диаметр и длина трубопровода, м ;

Dr_l - потери давления по длине трубопроводов, МПа ;

l - коэффициент сопротивления трения, l»0,025.