Диагностирование и ремонт гидроусилителя рулевого управления. Диплом. Устройство гидроусилителя рулевого управления
 Скачать 81.55 Kb.
|
|
Введение Настоящая выпускная квалификационная работа на тему: «Диагностирование и ремонт гидроусилителя рулевого управления» предназначена для предоставления на государственной итоговой аттестации для оценки знаний, полученных в результате обучения специальности 23.02.07 Техническое обслуживание и ремонт двигателей, систем и агрегатов автомобилей. Актуальность данной темы обусловлена тем, что техническое состояние рулевого управления автомобиля непосредственно влияет на безопасность движения. Поэтому к его состоянию предъявляются повышенные требования. Чувствительность к управлению рабочей системы рулевого управления должна позволять квалифицированному оператору уверенно вести машину по заданной траектории при выполнении всех операций, для которых предназначена данная машина. Машины с максимальной расчетной скоростью заднего хода, превышающей 20 км/ч, должны иметь аналогичные показатели в части усилий на рулевом колесе, эффективности и продолжительности работы системы рулевого управления при движении передним и задним ходом. Целью выпускной квалификационной работы является закрепление знаний по диагностированию и ремонту гидроусилителя рулевого управления. В ВКР решаются следующие основные задачи: -изучить организацию работ по диагностированию и ремонту гидроусилителя рулевого управления; -рассмотреть неисправности и способы их устранения; -описать технику безопасности. Глава 1. Устройство гидроусилителя рулевого управления Рулевым управлением называется совокупность устройств, осуществляющих поворот управляемых колес автомобиля. Рулевое управление служит для изменения и поддержания направления движения автомобиля. Оно в значительной степени обеспечивает безопасность движения автомобиля. Рулевое управление автомобиля состоит из двух частей — рулевого механизма и рулевого привода. В рулевой механизм входят рулевое колесо, рулевой вал и рулевая передача, которая определяет тип рулевого механизма. Рулевое управление (рис. 1) современных автомобилей с поворотными колесами включает в себя следующие элементы: рулевое колесо с рулевым валом (рулевой колонкой); рулевой механизм; рулевой привод (может содержать усилитель и (или) амортизаторы).  Рис.1. Рулевое управление с гидроусилителем: 1 — рулевая сошка; 2 — продольная рулевая тяга; 3 — рулевой механизм; 4 — всасывающий шланг; 5 — сливной шланг; 6 — бачок; 7 — правая боковая рулевая тяга; 8 — правый маятниковый рычаг; 9 — поперечная рулевая тяга; 10 — входной вал рулевого механизма; 11 — нижний карданный шарнир; 12 — карданный вал; 13 — верхний карданный шарнир; 14 — вал рулевой колонки; 15 — рулевое колесо; 16 — левый маятниковый рычаг; 17, 21 — наконечники левой боковой тяги; 18 — хомут регулировочной трубки; 19 — левый рычаг рулевой трапеции; 20 — чехол шарнира; 22 — шарнир; 23 — нагнетательный шланг; 24 — насос гидроусилителя Для дополнительного уменьшения усилий, необходимых для поворота рулевого колеса, в рулевом приводе применяют усилители рулевого управления. Первоначально усилители применялись лишь на тяжелых грузовых автомобилях и автобусах, в настоящее время используются и на легковых. Рулевой привод многоосных автомобилей с несколькими передними управляемыми осями принципиально не отличается от привода автомобиля с одной управляемой осью, но имеет большее количество тяг, шарниров и рычагов. Если на управляемые колеса приходится большой вес, то управление затрудняется из-за необходимости прикладывать к рулевому колесу значительные усилия. Это предопределило применение усилителей рулевого управления. Если первоначально по указанным причинам усилители применялись на тяжелых грузовых автомобилях и автобусах с высокими нагрузками на управляемые колеса, то в последние десятилетия усилители стали более широко применяться также и на легковых автомобилях, в том числе малого класса, поскольку позволяют использовать рулевые механизмы с меньшими передаточными числами и обеспечивать точность и быстродействие управления на высоких скоростях движения (меньше необходимые углы поворота рулевого колеса). Возрастающие при этом усилия, необходимые для маневрирования с большими углами поворота колес (например, парковка), компенсируются действием усилителя. Кроме того, наличие усилителя снижает общую физическую нагрузку на водителя, в ряде случаев позволяет гасить удары от дорожных неровностей, усилитель обеспечивает возможность удержания автомобиля на дороге при повреждении шин или подвески. Но усилитель может оказать и отрицательное влияние на рулевое управление, например из-за низкого быстродействия (запаздывание включения при резких поворотах руля), потери водителем «чувства дороги», снижении точности управления при слишком облегченном повороте рулевого колеса, колебаниях управляемых колес, спровоцированных усилителями. Усилитель значительно облегчает работу водителя. При его наличии водитель прикладывает к рулевому колесу усилие в 2 — 3 раза меньшее, чем без усилителя, когда, например, для поворота грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности и автобусов требуется усилие до 400 Н и более. Это весьма существенно, так как из всей затрачиваемой водителем энергии на управление автомобилем до 50 % приходится на рулевое управление. Маневренность автомобиля с рулевым усилителем повышается вследствие быстроты и точности его действия. К рулевым усилителям предъявляют требования, в соответствии с которыми они должны обеспечивать: кинематическое следящее действие (по перемещению), т.е. соответствие между углами поворота рулевого колеса и управляемых колес; силовое следящее действие (по силе сопротивления повороту), т.е. пропорциональность между усилием на рулевом колесе и силами сопротивления повороту управляемых колес; возможность управлять автомобилем при выходе усилителя из строя; действие только в случаях, когда усилие на рулевом колесе превышает 25÷100 Н; минимальное время срабатывания; минимальное влияние на стабилизацию управляемых колес автомобиля; Современные рулевые усилители имеют конструкцию, свободную отданных недостатков. Усилители, применяемые на современных автомобилях, по принципу своего действия могут быть адаптивными и неадаптивными, а по типу привода — гидравлическими, пневматическими и электрическими. Адаптивные усилители могут изменять коэффициент усиления в зависимости от скорости автомобиля. У автомобиля с таким усилителем при маневрировании на стоянке усилие, необходимое для поворота рулевого колеса, значительно ниже, чем у неадаптивных, а по мере увеличения скорости движения автомобиля усилие поворота увеличивается. Неадаптивный усилитель состоит из трех основных частей: источника энергии; силового элемента, создающего дополнительное усилие при работе рулевого управления; управляющего элемента, отвечающего за включение и выключение силового элемента. Адаптивный усилитель, кроме перечисленных частей, имеет датчик скорости автомобиля, электронный блок управления и исполнительное устройство (обычно электрогидравлическое), которое воздействует на управляющий элемент. Большинство современных автомобилей с усилителем имеют гидравлический усилитель рулевого управления, в котором гидравлический насос, приводимый от двигателя автомобиля (источник энергии), создает давление в гидравлическом цилиндре (силовой элемент) (рис.2). Наиболее распространены гидроусилители, в которых силовой и распределительный элементы объединены с рулевым механизмом в одном корпусе (гидроруль).  Рис.2. Система гидроусилителя рулевого управления: 1 - насос гидроусилителя рулевого управления; 2 - прокладка; 3 - болт; 4 - шланг высокого давления; 5 - подводящий шланг; 6 - пробка бачка с указателем уровня жидкости; 7 - бачок; 8 - винтовой хомут; 9 - рулевой механизм; 10 - шланг низкого давления На некоторых автомобилях (многоосные, тяжелые грузовые) гидроцилиндр устанавливают в непосредственной близости от управляемого колеса для снижения нагрузок на рулевой привод. Иногда с целью унификации конструкции рулевого механизма для автомобилей с усилителями и без них золотниковое распределительное устройство также располагается на тягах рулевого привода. Разновидностью гидроусилителя является электрогидравлический усилитель, в котором гидравлический насос соединен с электродвигателем, питающимся от бортовой электросети автомобиля. Конструктивно электродвигатель и гидронасос (рис.3) объединены в силовой блок (Powerpack).  Рис.3. Электрогидравлический рулевой усилитель Преимущества такой схемы: компактность, возможность функционирования при неработающем двигателе (источник энергии — АКБ автомобиля); включение гидронасоса только в необходимые моменты (экономия энергии), возможность применения электронных схем регулирования в цепях электродвигателя. В последние годы на легковых автомобилях стали применяться электрические усилители рулевого управления, в которых функции силового элемента выполняет электродвигатель, а управляющего элемента — электронный блок. Основные преимущества данного усилителя: удобство регулирования характеристик, повышение надежности (отсутствие гидравлики), экономное расходование энергии. Возможны следующие варианты компоновки электроусилителя (рис.4. а, б, в): усилие электродвигателя передается на вал рулевого колеса; усилие электродвигателя передается на вал шестерни реечного рулевого механизма; электродвигатель воздействует через винтовую гайку на рейку рулевого механизма.    Рис.4. Электрические усилители рулевого управления: а — с воздействием на рулевой вал; б — с воздействием на шестерню рулевого механизма; в — с воздействием на рейку рулевого механизма Электроусилитель с воздействием на вал рулевого колеса может быть установлен без серьезных переделок на автомобили при условии, что прочность деталей рулевого управления окажется достаточной. Пока электроусилители применяются лишь на легких автомобилях, поскольку существующие бортовые источники электроэнергии не могут обеспечить работу электродвигателя высокой мощности. Но в случае перехода на более высокое напряжение бортовой сети (например, 42 В) можно ожидать расширения сферы применения электроусилителей. Глава 2. Диагностика и ремонт гидроусилителя рулевого управления. Выход из строя ГУР является достаточной серьёзной поломкой. В некоторых случаях рулевое управление может полностью не работать и управление автомобилем будет 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. 2.1. 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 • 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. Признаком выхода из строя гидроусилителя является характерный звук. При его появлении следует незамедлительно выполнить проверку всей системы для установления точной причины и устранения неисправности. 2.2. Диагностика гидроусилителя рулевого управления 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. Для проверки работоспособности гидроусилителя запустить двигатель и оценить наличие шумов в районе насоса ГУР. Исправный узел не должен издавать никаких шумов, если к рулю не приложены усилия. • 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). 2.3. Методы устранения неполадок гидроусилителя рулевого управления Устранить неполадки, связанные с повреждением шлангов или с натяжкой приводного ремня, довольно просто. Проверить систему на предмет отсутствия дефектов и при необходимости заменить изношенные детали или подтянуть 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. Выход из строя насоса. 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.
Следует отметить, что проводить проверку системы гидроусилителя рулевого управления транспортного средства необходимо на систематической основе, хотя бы 1 раз в 3 месяца. Производя плановую проверку гидроусилителя и его основных узлов, нужно поворачивать руль из одного положения в другое, при этом прислушиваться к посторонним звукам, стукам, а также чрезмерной вибрации. В том случае, если неисправна помпа гидроусилителя сразу производить ее замену на новую нет необходимости, так как она вполне ремонтопригодна. Для того, чтобы ее восстановить нужно просто воспользоваться специальным ремонтным комплектом, который состоит из новых сальников и уплотнителей. Кроме того, при осмотре узлов гидроусилителя автомобиля всегда нужно проверять не трутся ли трубки, патрубки и шланги о детали кузова, так как довольно часто трение вышеописанных элементов системы приводит к течи, а также как следствие дорогостоящему ремонту. Также заметим, что крайне важно вести контроль технической жидкости системы гидроусилителя, которая находится в расширительном бачке в подкапотном пространстве автомобиля. Дело в том, что этот смазочный материал, очень важен для помпы (насоса), который постоянно использует ее в своей работе. Данная жидкость не должна опускаться ниже отметки “Min” в расширительном бачке. Если жидкость гидроусилителя потемнела, то нет поводов для беспокойства, это не означает, что она потеряла свои полезные свойства и ее нужно срочно заменить. Просто она приобрела рабочий окрас, так как работает под высокой температурой из-за этого способна отличаться от первоначального состояния. 2.4. Аварийная система рулевого управления для систем с силовым приводом Машины, оборудованные системой рулевого управления с силовым приводом, должны иметь аварийный энергетический источник аварийной системы рулевого управления. Машина должна быть оснащена устройством предупредительной сигнализации, оповещающим об отказе рабочего энергетического источника системы рулевого управления. Это устройство должно обеспечивать звуковую или визуальную сигнализацию и должно срабатывать при отказе рабочего энергетического источника. Глава 3. Охрана труда и техника безопасности Любые работы по ремонту или техническому обслуживанию автомобиля должны проводиться в просторном, хорошо вентилируемом и освещенном помещении. Оборудование мастерской (грузоподъемные механизмы, станки, электроинструменты) должно быть специально приспособлено для выполнения ремонтных операций (например, для питания переносных осветительных приборов желательно использовать источники низкого напряжения – 36 или 12 В, а не 220 В). Необходимо неукоснительно выполнять следующие правила: Не курить и не пользоваться открытым огнем в помещении, где находятся автомобиль, горюче-смазочные материалы и т.д. При работе со слесарным инструментом использоватье перчатки – они защитят руки не только от грязи, но и от царапин и порезов. Любые работы снизу автомобиля выполнять в защитных очках. Для проведения кузовного ремонта (шпатлевка, покраска, шлифовка) надеть респиратор и обеспечить дополнительную вентиляцию помещения. Работы, связанные со снятием-установкой тяжелых узлов и агрегатов автомобиля, выполнять с помощником. Емкости с горюче-смазочными и лакокрасочными материалами, хранящимися в мастерской, всегда должны быть плотно закрыты. Не допускать нахождения таких материалов в зоне падения искр при использовании металлорежущего инструмента. Не допускать попадания масел (особенно отработанных), антифриза и электролита на открытые участки кожи. В случае попадания смыть как можно быстрее мыльным раствором. Не использовать для очистки кожи рук бензин, дизельное топливо, растворители и т.п. Неправильное обслуживание электрооборудования и топливной аппаратуры может привести к пожару. Если нет уверенности в своих знаниях по обслуживанию указанных систем, лучше обратиться к специалистам. Соблюдать особую осторожность при ремонте автомобилей, оснащенных подушками безопасности. Не пытаться самостоятельно ремонтировать узлы этих систем (электронный блок управления подушками безопасности, модули подушек безопасности, рулевое колесо, датчики удара и пр.), так как неправильное выполнение работ может привести к срабатыванию этих устройств и, как следствие, к тяжелым травмам. Инструменты и оборудование, применяемые при ремонте автомобиля, должны быть в исправном состоянии. Особое внимание необходимо уделять состоянию изоляции электрических проводов. При обслуживании автомобилей, оснащенных системой кондиционирования воздуха, не допускайте разгерметизации системы, поскольку содержащийся в ней хладагент представляет собой химический состав, требующий осторожного обращения во избежание причинения вреда здоровью. Для безопасного подъема автомобиля домкратом необходимо выполнять следующее: Установить автомобиль на ровную твердую поверхность. Перед подъемом освободить автомобиль от посторонних предметов. Заранее забрать из багажника все необходимое для ремонта (запасные части, инструменты), так как доступ в поднятый автомобиль может быть затруднен либо невозможен. Домкрат устанавливать только под те места, которые для этого предназначены. Силовые элементы кузова в этих местах специально утолщены и имеют повышенную прочность. Подложить противооткатные упоры под колеса автомобиля со стороны, противоположной поднимаемой. Для предотвращения проседания и вдавливания домкрата в землю подложить под него доску (20х20х2 см). Подвести упорную головку к кузову автомобиля. При этом домкрат должен стоять перпендикулярно опорной поверхности. Прежде чем поднять автомобиль домкратом на требуемую высоту, еще раз внимательно проверить, не накренился ли он в какую-либо сторону. Опоры следует устанавливать также только под специально предназначенные для подъема автомобиля места (см. Пользование домкратом). Между опорой и кузовом автомобиля подложить резиновую или деревянную прокладку. Устанавливать треногую опору таким образом, чтобы две ее ножки были со стороны кузова автомобиля, а одна – снаружи. При использовании для подъема автомобиля подъемника соблюдать следующие требования безопасности: Во время подъема и опускания автомобиля запрещается находиться рядом с ним во избежание несчастного случая. Если возникла опасность падения автомобиля, немедленно покинуть опасную зону. Правильно располагать центр тяжести автомобиля на подъемнике, чтобы избежать его падения. Беречь ноги, чтобы не прижать их лапами подъемника или колесами автомобиля при опускании. Не прилагать чрезмерного усилия к органам управления подъемником. Управлять подъемником должен только квалифицированный персонал. Не допускать чрезмерного раскачивания автомобиля на подъемнике. Лапы подъемника устанавливатьтолько под те места, которые для этого предназначены. Силовые элементы кузова в этих местах специально утолщены и имеют повышенную прочность. При снятии тяжелых узлов и агрегатов с автомобиля, установленного на подъемнике, установить дополнительные опоры. Заключение Главными задачами выпускной квалификационной работы является систематизирование и расширение теоретических и практических знаний по специальности и применение этих знаний при решении научных, технических, экономических и производственных задач. В процессе выполнения работы были развиты навыки ведения самостоятельной работы. Цель данной выпускной квалификационной работы заключалась в описании диагностирования и ремонта гидроусилителя рулевого управления. Сделаю вывод о его преимуществах. Он дает: -облегчение управления автомобилем, -снижение утомляемости водителя; -смягчение ударов, передаваемых на рулевое колесо от неровностей дороги; -лучшая управляемость и маневренность автомобиля, а значит и повышенная безопасность на дороге. К недостаткам ГУР можно отнести следующие: -постоянно работающий насос отбирает часть мощности двигателя; -необходимость периодического обслуживания системы. Гидроусилитель рулевого управления значительно облегчает управление автомобилем, особенно если речь идет о грузовом транспортном средстве. Поэтому для бесперебойной работы системы необходим постоянный контроль и уход за ее компонентами. В ходе выполнения работы цель достигнута, задачи выполнены. Список используемой литературы 1. Ананьин А.Д. Диагностика и техническое обслуживание машин. М, Академия, 2016г. 2. Пузанков А. Г. Автомобили. Устройство и техническое обслуживание М, Академия, 2016г. 3. Опарин И.С. Основы технической механики. М, Академия, 2016г. 4. Покровский Б.С. Общий курс слесарного дела. М, Академия, 2015г. 5. Покровский Б.С. Слесарно-сборочные работы. М, Академия, 2015 г. 6 Пузанков А. Г. Автомобили. Конструкция, теория и расчет. М, Академия, 2015г 7. Федотов А.И. Технология и организация диагностики при сервисном сопровождении. М, Академия, 2015 г. 8. Виноградов В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. Лабораторный практикум. М, Академия, 2015г. 9. Карагодин В.И. Ремонт автомобильных двигателей. М, Академия, 2018г. 10. Полихов М.В. Техническое обслуживание автомобилей, М, Академия 2018г. |