Гидроусилитель руля принцип работы и устройство: Гидроусилитель рулевого управления: устройство и принцип работы

Гидроусилитель руля: принцип работы

Гидравлический усилитель руля (ГУР) – это система, которая является частью рулевого механизма автотранспорта и предназначена для облегчения усилий рук водителя при управлении направлением движения. ГУР полностью сохраняет необходимую «обратную связь», обеспечивает устойчивость движения автотранспорта и однозначность задаваемой ему траектории.

 

Автовладельцы старших поколений прекрасно помнят, какие явные мускульные усилия требовались для каждого проворачивания рулём колёс, особенно при движении на малых скоростях. Потому и женщин за рулём было меньше (это не единственная причина, конечно, но одна из основных).

Решил эту проблему стал гидравлический усилитель (ГУР) – специальный механизм, которым стали оборудовать сначала рулевые механизмы грузовых машин, а потом он был перенесён и на легковые автомобили. ГУР помогает водителю преодолевать силу естественного сопротивления механизмов и трения шин о землю, облегчая вращения рулём.

Он создаёт дополнительные усилия при повороте рулевого колеса, за счёт гидравлического давления.

В советском автопроме гидроусилитель руля впервые был применён ещё в 1950 году, на карьерных самосвалах МА3-525. Первым советским легковым автомобилем, оснащённым ГУРом, стал автомобиль представительского класса ЗИЛ-111 (в 1958 года). Широкого распространения гидроусилитель руля в автопроме долго не получал.

Однако в наше время уже стало трудно себе представить автомобиль, не оснащённый усилителем рулевого управления. Усилители могут стать электрическими (ЭУР), гидравлическими (ГУР), или электрогидравлическими (ЭГУР). Однако наиболее распространённым типом механизма усиления рулевого управления стал именно ГУР – благодаря лучшей экономической целесообразности его использования. Гидроусилитель немного более громоздкий, чем электроусилитель. Зато он и не требует точной, скоординированной работы датчиков, ЭБУ и самого электропривода.

Он устроен таким образом, что в случае выхода усилителя из строя полностью сохраняется возможность управления автомашиной. Хотя усилие на рулевом колесе, конечно, и становится более тяжёлым.

Для легковушек главным назначением ГУРа является обеспечение комфорта. Управлять транспортным средством, которое оснащено гидравлическим усилителем руля, намного легче и удобнее. Плюс к снижению мускульных усилий, водителю требуется совершать меньше оборотов руля. Такое положение вещей важно при выполнении парковок и маневрировании на узких участках, в стеснённых условиях.

Сохранение управляемости автомашиной, со смягчением ударов, которые передаются на руль при наезде управляемых колёс на дорожные неровности дороги. В этом состоит ещё она важная функция ГУРа.

Местонахождение частей и состав гидравлического усилителя руля

Гидронасос расположен неподалёку от шкива коленчатого вала и соединяется с ним приводным ремнём. В зависимости от конструкции автомобиля, тот же привод может приводить в движение вал генератора и помпы. Управляющий клапан, он же – распределитель, является встроенным в механизм рулевого вала и отзывается на повороты рулевым колесом в ту или иную сторону, благодаря специальному устройству – торсиону.

Местонахождение гидравлического цилиндра зависит от вида рулевого механизма. В большинстве автомашин он является вмонтированым в рейку и представляет собою поршень, который толкает её в необходимом направлении. В машинах с червячным приводом руля (так называемая рулевая колонка) цилиндр является отдельным агрегатом. К нему подсоединены тяги, которые отвечают за повороты передних колёс.

Указанные элементы объединяются в единую систему патрубками, которые рассчитаны на высокое давление. По ним циркулирует рабочая жидкость – масло. Её запас размещён в расширительном бачке, который установлен в самом высоком месте гидросистемы.

В этом бачке для рабочей жидкости размещён фильтрующий элемент и щуп для контроля за её уровнем. При помощи масла трущиеся пары смазываются механизмов, плюс передаются усилия от насоса к гидроцилиндру. Фильтром от грязи и мелкой металлической стружки, образующейся в процессе эксплуатации, служит имеющаяся в бачке сетка.

Если расширительный бачок сделан из полупрозрачного пластика, то уровень жидкости, находящейся в нём, можно проверить простым визуальным осмотром.

Но если пластик непрозрачный, либо бачок использован металлический, тогда уровень рабочей жидкости можно проконтролировать при помощи щупа.

В некоторых автомашинах уровень рабочей жидкости ГУРа есть возможность проверить только после кратковременной работы мотора, либо при вращении рулевым колесом несколько раз в разные стороны, в процессе работы двигателя на холостом ходу. На щупе (или же на самом расширительном бачке) имеются специальные насечки или отметки.

Конструкция механизма

Состоит гидравлический усилитель рулевого колеса из нескольких основных элементов, которые соединены между собою маслопроводами. Это

• роторный насос, приводимый в движение ременной передачей от коленвала мотора автомобиля;
• гидрораспределитель, который направляет усилие в нужные стороны;
• гидравлический цилиндр с поршнем, который жёстким образом (рейками либо тягами) связан с рулевым механизмом;
• расширительный бачок с необходимым запасом гидравлической жидкости (масла).

Насос

Насос гидроусилителя руля нужен для того, чтобы в системе поддерживалось необходимое давление, а также постоянно происходила циркуляция масла. Он устанавливается на блоке цилиндров двигателя, работает от шкива коленвала с помощью приводного ремня.

В принципе, конструктивно данный насос может быть разного типа. Однако на практике повсеместное распространение получили насосы лопастные. Они отличаются высоким коэффициентом полезного действия и серьёзной устойчивостью к износу. Рабочие механизмы данного насоса – вращающийся ротор с лопастями – размещены в металлическом корпусе. В ходе вращения лопасти захватывают рабочую жидкость и под давлением нагнетают её в гидрораспределитель, а далее – в гидроцилиндр.

Поскольку привод насоса производится от шкива коленвала, его производительность и давление напрямую зависят числа оборотов двигателя. Чтобы давление поддерживалось на нужном для нормальной работы уровне (100-150 Бар), применён специальный клапан.

Это пневматический либо гидравлический дроссель, который действует автоматически.

Гидрораспределитель

Распределитель гидравлического усилителя руля смонтирован на рулевом валу, или же на элементах рулевого привода. Его назначением является направление потоков рабочей жидкости в соответствующую полость гидроцилиндра, либо её возвращение в расширительный бачок.

Главные элементы распределителя ГУРа – это торсион, поворотный золотник и вал распределителя. Торсион – это тонкий пружинистый металлический стержень, который закручивается под воздействием крутящего момента. Золотник и вал распределителя – это две цилиндрические детали с каналами для жидкости. Они вставлены друг в друга. Золотник связывается с шестернёй рулевого механизма, а вал распределителя – с карданным валом рулевой колонки, т.е. с рулём. Торсион одним концом прикреплён к валу распределителя, а его другой конец вставлен в поворотный золотник.

Распределитель бывает осевым (если его золотник перемещается поступательно), либо роторным (когда золотник вращается).

Гидроцилиндр + соединительные шланги

Гидравлический цилиндр встроен в рейку. Он состоит из поршня и штока, который перемещает рейку под действием давления рабочей жидкости. Соединительными шлангами высокого давления обеспечивается циркуляция масла между распределителем, гидроцилиндром и насосом.  Из расширительного бачка в насос, и из распределителя обратно в расширительный бачок масло течёт по шлангам низкого давления.

Гидроцилиндр + соединительные шланги

Принцип работы гидроусилителя

Главная особенность гидроусилителя руля состоит в том, что система задействуется сразу же после запуска двигателя автомобиля, так как вал гидронасоса вращается синхронно с коленчатым валом мотора. Пока водитель не работает рулём, образующееся в маслопроводах давление сбрасывается в расширительный бачок. Принцип работы гидравлического усилителя руля заключается в преобразовании давления рабочий жидкости, создаваемого гидронасосом, в механическую работу, совершаемую поршнем гидроцилиндра.

Алгоритм функционирования ГУРа таков:

Рабочая жидкость перекачивается по системе, а избыток давления отправляется в расширительную ёмкость, пока водитель не начнёт поворачивать рулевым колесом. Во время поворота рулём торсион распределителя улавливает направления вращений, за счёт чего срабатывает один из двух клапанов, который открывает проток гидравлической жидкости к поршню цилиндра.

Масло с одной стороны надавливает на поршень, заставляет его толкать рейку или тягу в нужном направлении, пока шофёр не перестанет поворачивать руль. Когда рулевое колесо останавливается в любом положении, то гидрораспределитель закрывает клапан, а поршень прекращает подталкивать рейку.

При вращении рулевого колеса в обратную сторону первый клапан закрывается, и сразу же срабатывает второй. Жидкость поступает к поршню с другой стороны, заставляя его передвигаться и толкать рейку в другом направлении.

К примеру, автомобиль стоит с работающим двигателем на месте, и его колёса при этом установлены прямо. В этом положении гидроусилитель руля не работает, а его жидкость просто перекачивается насосом по системе – из расширительного бачка в гидрораспределитель и назад.

Водитель начинает вращения рулевым колесом. Крутящий момент от руля передаётся валу гидрораспределителя и дальше – торсиону, который начинает закручиваться. Поворотный золотник в тот момент не вращается, так как ему не даёт это делать сила трения. Перемещаясь относительно золотника, вал распределителя открывает канал для поступления масла в одну из полостей гидроцилиндра (в зависимости от того, куда водитель поворачивает руль). Вся рабочая жидкость под давлением отправляется в гидроцилиндр. Масло из второй полости гидроцилиндра поступает в сливную магистраль, и далее в расширительный бачок. Оно надавливает на поршень со штоком, за счёт чего рулевая рейка перемещается и колёса поворачиваются.

Когда водитель прекращает поворот рулевого колеса, однако продолжает удерживать его в повёрнутом положении, рулевая рейка при её перемещении вращает поворотный золотник и выравнивает его относительно вала гидрораспределителя. В тот момент распределитель ставится в нейтральное положение, и рабочая жидкость снова начинает просто вхолостую циркулировать по системе, не совершая работы (как это было при стоящей на месте машине и прямолинейном положении её колёс).

Схема работы гидравлического усилителя руля

Если поворачивать рулевое колесо до упора и при этом увеличивать обороты двигателя нажатием на педаль газа, то давление в контуре гидроусилителя повышается до максимальных значений. Это может привести к протечке сальников и даже к разрыву шлангов. Поэтому производителями автомобилей с гидроусилителями и не рекомендуется удерживать рулевое колесо в крайнем положении дольше пяти секунд.

Если по каким-либо причинам мотор автомобиля заглохнет, или сам гидроусилитель руля сломается и откажет, то у водителя при этом сохранится полный контроль над передними колёсами его автомашины. Просто для поворачивания рулевого колеса водителю уже придётся прилагать некоторые мускульные усилия. Как в «старые добрые времена».

Плюсы и минусы гидроусилителя руля

Нет никаких сомнений в том, что достоинств у системы гидроусиления рулевого управления гораздо больше, чем недостатков. Иначе ГУР не завоевал бы такой всеобщей популярности: ведь им в наше время оснащается абсолютное большинство новых машин всех ведущих автопроизводителей.

Надёжность

Гидравлическая система усиления руля очень надёжна. Она испытана многолетней практикой на различных видах автомашин и показывает практически безупречную безотказность.

Гидравлический усилитель руля обладает способностью развивать серьёзную мощность и преодолевать значительное сопротивление силе трения со стороны колёс. Поэтому применять его есть возможность на автомобилях любой грузоподъёмности и габаритных размеров.

Комфорт

Комфорт в управлении автомобилем для водителя – основная характерная черта и главный плюс рулевого гидроусилителя. ГУР, собственно, и создавался именно с такой целью – значительно облегчить человеку процесс управления автомобилем, избавить его от необходимости прилагать мышечные усилия при оборотах рулевого колеса.

Быстрое реагирование

Так как рулевое колесо вращается с ГУРом гораздо легче, чем без него, и оборотов «баранки» требуется меньше, у водителя появляется возможность живее и оперативнее реагировать на любые быстрые изменения в дорожной ситуации.

Лучшая точность и острота управляемости

Возможности, которые предоставляет использование гидравлического усилителя, дают дополнительный бонус всем производителям автомобилей. Так как ГУР фактически выполняет вместо водителя его физическую работу, в конструкции машин появилась возможность применять рулевые механизмы с меньшим передаточным отношением.

Среди недостатков гидравлического усилителя руля, отмечаются следующие его свойства.

Чтобы не спровоцировать поломку ГУРа, рулевое колесо нельзя надолго задерживать в крайнем правом или левом положении. В особенности – на повышенных оборотах двигателя. В этом случае, из-за образования критически сильного давления, масло может выдавить сальники и вытечь.

Устройство привода гидронасоса выполнено таким образом, что он функционирует безостановочно вместе с двигателем авто. Из-за этого насос изнашивается быстрее и отнимает часть энергии мотора, пусть незначительно, но всё же увеличивая расход горючего.

Все элементы системы гидроусилителя руля нуждаются в периодическом обслуживании, а также требуется следить за уровнем гидравлической жидкости в его расширительном бачке.

ГУРы на автомобилях эконом-класса и машинах бюджетных ценовых категорий при передвижении на больших скоростях делают рулевые колёса малоинформативными. Только в дорогих автомашинах реализовано особенное устройство насоса гидроусилителя руля, которое позволяет снижать давление масла в системе при повышении оборотов силового агрегата. Руль при этом как бы «наливается» некоторой тяжестью, и ощущение «пустоты» при управлении машиной на значительных скоростях не возникает.

Что предусматривается правилами обслуживания ГУРа

Для обеспечения бесперебойной работы гидроусилителя руля требуется периодически выполнять такие операции по уходу и обслуживанию:

контролировать уровень и состояние рабочей жидкости ГУРа в расширительном бачке;

время от времени осматривать патрубки и штуцеры системы: не появились ли растрескивания и протечки масла;

производить замену гидравлической жидкости – в соотвествии с интервалом, который указан в инструкции по эксплуатации и ремонту;

обращать внимание на появление посторонних шумов, говорящих о серьёзном износе подшипников гидронасоса;

своевременно менять износившийся приводной ремень гидроусилителя руля, чтобы он не порвался в самый неподходящий момент – где-нибудь в дальней дороге. Если проявляются толчки и удары в рулевое колесо – то это характерный признак растянутого, изношенного приводного ремня гидронасоса. Когда ремень проскальзывает, то насос начинает работать рывками, и масло поступает в систему с хорошо различимой пульсацией.

Масло для ГУРа

Жидкость, которая заливается в систему гидроусилителя руля, играет роль не только рабочего тела всего механизма, но ещё и смазки для насоса. В связи с этим, при её доливках либо заменах необходимо использовать масла, рекомендованные производителями, чтобы не допустить преждевременного выхода насоса из строя.

В теории, рабочей жидкостью ГУРа можно пользоваться весь срок эксплуатации автомобиля (как и маслом в коробке переключения передач). Однако на практике рекомендуется всё-таки периодически (примерно раз в 3-5 лет) менять масло гидроусилителя.

Ведь в ходе эксплуатации ГУРа всегда повышается температура его элементов. За счёт этого греется и рабочая жидкость, что ведёт к ухудшению её физических свойств. Присадки в её составе ведь деградируют от нагрева и трения, и гидравлическая жидкость постепенно начинает терять свои качества.

Когда при контроле состояния масла ГУРа в нём замечены мелкие посторонние частицы, или чувствуется горелый запах – это значит, что точно настало время для замены, и произвести её нужно как можно быстрее.

Менять надо масло и тогда, когда проявились признаки неисправности в гидроусилителе. Это тяжёлый ход руля, шумная работа насоса. Они говорят о том, что во время работы появиляются воздушные пробки, и надо масло поменять либо долить.

Объём рабочей жидкости при полной её замене не превышает полутора литров. Для масла ГУРа замеряется два уровня: холодный и горячий. Холодный уровень – это та точка, при которой температура рабочей жидкости находится в пределах от 0 до 30-ти градусов. Уровень горячий – та точка, при которой температура масла находится в пределах от 50-ти до 80-ти градусов.

Масло, которое заливается в систему гидроусилителя руля – это универсальные жидкости ATF или Multi HF, которые применяются не только в ГУРах, но и в автоматических коробках переключения передач. Любо – специализированные масла, разработанные специально и только для гидроусилителя, которые маркируются как PSF.

Выбирая масло для ГУРа, лучше ориентироваться на рекомендации автопроизводителя, и делать указание из сервис-книжки машины «выбором №1».

Как и моторное масло, рабочие жидкости для ГУРов могут делаться на минеральной, полусинтетической или синтетической основе. Выбирать надо тот, что рекомендован именно для данной модели автомобиля, во избежание возможного несоответствия химического состава разных рабочих жидкостей и, соответственно, повреждения металла отдельных элементов системы или резиновых уплотнителей.

Гидроусилитель руля стал для автомобилистов всего мира счастливой возможностью крутить руль практически без мускульных усилий – что называется, «двумя пальцами». А особенно – для автомобилисток.

Комфортное и лёгкое управление машиной превратились из роскоши в общераспространённый стандарт. ГУР надёжен и безотказен, однако, как и любой механизм, требует некоторого минимального внимания к себе, своевременного ухода и устранения неисправностей.

Гидроусилитель руля (ГУР): назначение, конструкция, принцип работы

Гидроусилитель руля (ГУР) – гениальное изобретение, благодаря которому управление автомобилем из ежедневного подвига, требующего серьезных усилий, превратилось в комфортное занятие, доступное даже хрупким нежным «феям». Как и все элементы автомобильной «начинки», усилитель руля прошел свой путь развития от примитивного механического устройства до современного электронно-управляемого помощника. Гидравлическая система оказалась настолько удачной, что до сих пор устанавливается на автомобилях.

Что такое гидроусилитель руля (ГУР) и для чего он нужен?

ГУР – это устройство, добавляющее к повороту рулевого колеса дополнительное усилие. Если вспомнить физику, для совершения определенного поворота на рулевой рейке нужно либо приложить больше физической силы, либо сделать больше оборотов рулевым колесом. Оба эти варианта не слишком удобны для водителя: управление транспортным средством превращается в довольно-таки изматывающее занятие.

Усилитель «докручивает» колёса (увеличивает усилие) в том направлении, в котором сделан поворот, и на такой угол, на который водитель повернул руль. Благодаря этому улучшается маневренность автомобиля на высокой скорости, узких участках дороги, во время парковки.

Вторая задача этого устройства – демпфировать удары, которые приходятся на рулевую рейку от неровностей дороги. Чем меньше вибраций и толчков приходится на руки водителя, тем меньше утомляемость, острее внимание на дороге, особенно в дальних поездках.

И, наконец, система ГУР позволяет сохранять траекторию движения, если одно из колес внезапно выходит из строя (прокол или взрыв шины). Да и на полностью исправных колесах легче держаться в полосе движения и чувствовать автомобиль, если система гидроусилителя работает нормально.

Устройство ГУР

На все легковые автомобили устанавливаются ГУР одинаковой системы. Схема ГУР состоит из таких основных элементов:

Устройство ГУР

1. Насос гидравлической жидкости;
2. Нагнетательный и возвратный шланги;
3. Золотниковый распределитель;
4. Гидроцилиндр с поршнем;
5. Расширительный бачок.

Гидронасос – устройство для создания нужного давления в системе. Устанавливается на корпусе блока цилиндров и приводится в действие от коленвала через шкив и приводной ремень. Насос подает гидравлическую жидкость в золотниковый распределитель, откуда она дальше поступает в гидроцилиндры.

Гидронасосы для ГУР

Трубопровод состоит из шлангов высокого и низкого давления. Шланги высокого давления соединяют элементы системы, в которых жидкость нагнетается насосом: от самого насоса на распределитель и от него на гидроцилиндры. Шланги низкого давления обеспечивают отток жидкости от распределителя в расширительный бачок и из бачка – к насосу.

Золотниковый распределитель – устройство, перенаправляющее поток жидкости на гидроцилиндры в зависимости от угла поворота рулевого колеса. Когда водитель поворачивает руль, золотниковый механизм распределителя тоже поворачивается, открывая доступ жидкости к тому гидроцилиндру, который задействован в повороте. Под давлением от насоса жидкость по каналу идет в нужную сторону цилиндра и добавляет усилие повороту.

Золотник-распределитель ГУР

Гидроцилиндр в большинстве моделей вмонтирован в рулевую рейку. Две стороны цилиндра разделяет подвижный шток, который перенаправляет давление в одну или другую сторону.

Расширительный бачок предназначен для контроля и поддержания нужного уровня жидкости, предотвращения воздушных пробок. В бачке установлен фильтр-сетка, с помощью которого отсеиваются продукты износа механизма ГУР.

Устройство бачка ГУР

Принцип работы гидроусилителя руля

Теперь, зная общее устройство и функции отдельных компонентов системы ГУР, можно рассмотреть и принцип его работы. На виде-уроке, ниже есть четкое объяснения принципа работы гидроусилителя руля, начиная с 3-й минуты.

1. При работе двигателя насос гидроусилителя руля приводится в движение от коленвала.
2. Во время езды по прямой, когда руль не задействован, гидравлическая жидкость перекачивается «вхолостую», от насоса на золотниковый клапан, от него сразу на обратную магистраль и в расширительный бачок. Небольшая часть «подкачивается» в гидроцилиндр, чтобы в нём всё время поддерживалось рабочее давление.

   Работа ГУР при неподвижном руле

3. При повороте руля поворачивается вал распределителя и торсион. При этом открываются каналы, по которым жидкость под давлением поступает в одну из рабочих половин гидроцилиндра. В ней нарастает давление, во второй половине давление уменьшается (жидкость стравливается в сливную магистраль), поршень перемещается и доворачивает рулевую рейку и колёса.

   Работа ГУР при повороте руля вправо

   Работа ГУР при повороте руля влево

4. При длительном повороте, когда водитель продолжает держать руль вывернутым, гидросистема приходит в равновесие: в цилиндре уравнивается давление между двумя камерами, и жидкость циркулирует по малому кругу. При обратном движении руля гидроусилитель вновь сработает, возвращая рулевую рейку и колеса к прямолинейному движению.

Наибольшая нагрузка на ГУР ложится при крайнем положении вывернутых колёс, когда система не может уравновесить давление в цилиндрах. Самая большая нагрузка в этот момент ложится на насос, поэтому обычно не рекомендуют надолго оставлять колёса в крайнем вывернутом положении.

Одно из преимуществ гидроусилителя в том, что при поломке системы (отказ насоса, утечка жидкости) автомобиль не теряет управления. Да, рулить будет намного сложнее, но ничего смертельного не произойдет.

Какое масло лить и когда?

Как понятно из принципа работы, жидкость выполняет в системе ГУР главную роль. А это значит, она постепенно деградирует (теряет свойства) и требует замены.

Помимо основной работы, гидравлическая жидкость выполняет еще несколько важных функций:

• Смазывает все элементы гидравлической системы;
• Уменьшает трение (а значит, и износ) между движущимися деталями;
• Защищает металлические детали от коррозии;
• Охлаждает систему ГУР, которая греется во время работы;
• Продлевает срок службы резиновых уплотнителей, не дает им «задубеть» и растрескаться.

Когда присадки и активные компоненты жидкости срабатываются, начинаются проблемы: окисление масла, коррозия деталей, протечки.

Для гидроусилителя есть четыре типа масел:

1. Универсальная жидкость ATF, которая применяется и в АКПП, и в ГУР;
2. Специализированное масло только для гидроусилителя, маркируется PSF;
3. Жидкости для ГУР, одобренные большинством крупных автопроизводителей, универсальные, обозначаются Multi HF;
4. Dexron – бренд трансмиссионных жидкостей, принадлежащий концерну GM.

При выборе масла необходимо ориентироваться на рекомендации автопроизводителя, указание из сервисной книжки всегда будет выбором №1. Если нет возможности использовать то, что советует инструкция, масло подбирают по техническим характеристикам.

Базовая основа. Как и моторное масло, жидкость ATF (PSF) может делаться на минеральной, полусинтетической или синтетической основе. Выбирать нужно тот тип основы, который рекомендован для данной модели автомобиля, нельзя лить синтетику туда, где должно быть минеральное масло. Причина – возможное несоответствие химического состава жидкости и, например, металла отдельных элементов системы или резиновых уплотнителей, из-под которых синтетическое масло будет подтекать.

Цвет. Жидкости ATF для ГУР бывают красными, желтыми и зелеными. Причем в каждом цвете могут выпускаться и минеральные, и синтетические масла. Цветовая градация больше ориентирована на маркетинговые приемы, чтобы разделить продукцию разных производителей:

• Красные жидкости – как правило, это продукция Dexron концерна GM, однако можно встретить красные трансмиссионные масла других производителей, в том числе крупных брендов Motul, Shell, ZIC и т.д.;
• Желтые масла – продукция концерна Daimler специально для автомобилей Mercedes. Они тоже бывают и минеральные, и синтетические, в зависимости от того, в какой именно автомобиль должны заливаться;
• Зеленые – масла «широкого профиля», достаточно универсальные. Однако и они делаются на разных типах базовой основы. Применяются в автомобилях концерна BNW, VAG, Bentley, Ford, Peugeot/Citroen, а также в трансмиссиях ZF.

При выборе масла ориентируются в основном на производителя, состав базы, цвет, маркировку.

Периодичность замены жидкости в ГУР

Это больной вопрос многих автомобилей – святая уверенность их владельцев в том, что все жидкости, кроме моторного масла, залиты «навсегда» и не требуют замены. Ну, антифриз еще меняют, а если на СТО мастер хорошенько припугнет, то и проверяют уровень масла в трансмиссии. Но ГУР остается с тем, что залито с завода.

И это неправильная политика для того, кто собирается ездить на своей машине долго и счастливо.
Поскольку присадки, как мы уже говорили, деградируют от нагрева и трения, гидравлическая жидкость постепенно теряет свои качества.

В большинстве случаев замену рекомендуют делать каждые 50-60 тыс. км, а при необходимости – и чаще, но не реже чем раз в пять лет, так как срок годности масла, как правило не больше 5 лет.

Как проверить, что пора менять масло? Достаточно заглянуть в расширительный бачок: вынуть фильтр и убедиться, что количество налета и осадка на нём не оставляет надежд на долгую жизнь гидравлической жидкости. Грязь и осадок – результат выработки активных компонентов, после чего масло значительно хуже защищает систему от износа и коррозии.

Меняют масло и когда появляются первые признаки неисправности в гидроусилителе. Тяжелый ход руля, шум насоса во время работы – признаки того, что жидкости недостаточно и появились воздушные пробки, а значит, пора ее менять или доливать.

Как доливать масло в ГУР?

Тут вопрос не в последовательности действий, а в принципе выбора масла. При доливе нужно руководствоваться таким принципом:

1. Нельзя смешивать разные базовые основы. К минералке доливаем минералку, к синтетике синтетику. С разными базами идут и разные присадки, и при неправильном доливе получается адская смесь, компоненты которой вступают в реакцию друг с другом;
2. Лучше всего доливать цвет в цвет;
3. Смешивать жидкости разного цвета можно, но только желтые с красными, и только с учетом основы.
4. Зеленые масла не смешивают с другими, их компоненты несовместимы.

А алгоритм замены или доливки масла ГУР пошагово, показан на коротком видео ниже.

Преимущества и недостатки ГУР

Сложно говорить о недостатках ГУР, поскольку эта система зарекомендовала себя как надежная и достаточно простая. Можно сравнить с другими усилителями руля: ЭУР и ЭГУР, которые ставятся на новые автомобили с современной электроникой. По сравнению с ними классический ГУР выглядит немного громоздко, зато и не требует точной и скоординированной работы датчиков, ЭБУ и самого электропривода.

Недостатков у системы гидроусилителя руля немного:

1. Определенная потеря мощности двигателя, которая расходуется на привод гидронасоса;
2. Необходимость в ТО каждые 2-3 года, поскольку продукты износа и твердые частички выводят из строя механизм усилителя.

Преимущества же – легкость управления, маневренность, комфорт и безопасность. Ну и безотказность, поскольку поломки ГУР случаются достаточно редко.

Основные неисправности ГУР: причины и способы устранения

О том, что с усилителем руля не всё ладно, можно узнать по появлению очень характерных симптомов. Знать о том, что происходит с автомобилем, нужно хотя бы для того, чтобы не переплачивать на СТО за лишние услуги.

1. Протечки. Там, где есть жидкость, будут и протечки. Причин много: лопаются трубки системы, изнашиваются и протекают уплотнители. Ремонт заключается в замене неисправного элемента на новый. В продаже можно найти и трубы для ГУР, и ремкомплекты с резиновыми прокладками для системы;
2. Толчки, удары в рулевое колесо. Это характерный признак изношенного или растянутого приводного ремня насоса. Ремень проскальзывает, насос работает рывками, жидкость поступает в систему с отчетливой пульсацией. Ремень придется менять;
3. Возрастает усилие на рулевом колесе. Причин такого явления три: завоздушивание системы, недостаток масла или, опять же, износ приводного ремня, отчего насос не может накачать нужное количество жидкости;
4. Гул насоса при работе. Причина постоянного шума – износ подшипников вала насоса, которые, в свою очередь, страдают от плохого масла и перетянутого приводного ремня;
5. Вибрация на руле. Причиной ее появления может быть воздушная пробка в системе. Для устранения воздуха систему ГУР прокачивают до исчезновения вибрации при работе. Если через некоторое время проблема повторяется, нужно искать место разгерметизации.

Сегодня гидроусилитель руля – счастливая реальность автомобилистов. Комфорт, легкость и безопасность превратились из роскоши в стандарт. Но, как и любая механика, ГУР требует какого-то минимального внимания. Ведь если проанализировать, большинство неисправностей – прямое следствие некачественного техобслуживания системы усилителя. Достаточно уделять ей какой-то минимум внимания, чтобы получить мощную и безотказную помощь в управлении транспортным средством.

Что лучше гидроусилитель или электроусилитель руля?

Автоликбез2 декабря 2016

Сейчас сложно представить автомобиль, у которого баранка крутится с трудом, как это было в прежние времена. Водитель управляет современным авто легким движением рук, поскольку поворачивать колеса помогает специальный усилитель, приводимый в действие гидравликой (ГУР) либо электродвигателем (ЭУР). Потенциальному автолюбителю важно понять, что лучше — электро- или гидроусилитель руля, дабы выбрать подходящий тип привода при покупке машины.

Принцип работы ГУР и ЭУР

Гидравлический усилитель вращения рулевой колонки появился еще в прошлом столетии и поначалу устанавливался на грузовики. В 80-е годы он перекочевал на легковые авто, где верой и правдой служит по сей день. На данный момент гидравликой оснащается примерно 60% новых машин. Электроусилители были внедрены позже и стали массово применяться после 2000 года, постепенно завоевывая автомобильный рынок.

Чтобы увидеть разницу одного усилителя руля от другого, нужно рассмотреть принцип действия обоих механизмов. ГУР — это достаточно сложный узел, состоящий из нескольких отдельных элементов:

• насос, связанный ременной передачей с коленчатым валом двигателя;
• расширительный бачок для гидравлической жидкости;
• поршень, установленный в рулевой рейке;
• гидро-распределитель, задающий направление движения поршню.

Перечисленные элементы соединены металлическими трубками с циркулирующей жидкостью. Ее задача – в нужный момент передать создаваемое насосом давление поршню, толкающему вал рейки и таким способом помогающему поворачивать колеса машины. В целом ГУР работает так:

1. После запуска двигателя насос, вращаемый коленвалом, накачивает давление в системе. Пока вы не трогаете баранку, излишек давления сбрасывается в расширительный бачок.
2. При попытке повернуть руль распределитель, установленный на его валу, открывает нужную магистраль и направляет жидкость в одну из камер, находящуюся с правой или левой стороны от поршня.
3. Под давлением поршень перемещается и толкает вал рулевой рейки одновременно с тягой, присоединенной к поворотному кулаку переднего колеса.
4. Если баранку повернуть в другую сторону, распределитель перекроет первую магистраль и откроет вторую, давление возникнет в другой камере и поршень двинется в обратном направлении.

Чем резче и сильнее вы вращаете рулевое колесо, тем большее давление передается в одну из камер и возрастает усилие, прилагаемое к повороту колес. Система реагирует только на поворот основного вала, а при движении по прямой либо стоянке с запущенным двигателем она продолжает работать, но на рейку не действует.

Отличие электрического усилителя руля от ГУР заключается в перемещении вала рейки электродвигателем, управляемым отдельным электронным блоком (ЭБУ). Алгоритм работы такой:

1. После запуска двигателя на блок управления подается напряжение, но ЭУР остается в бездействии.
2. Малейший поворот баранки улавливает специальный датчик, передающий импульс ЭБУ.
3. По сигналу датчика контроллер дает команду электродвигателю вращать рулевой вал в ту или иную сторону посредством шестеренчатой передачи.

Скорость вращения вала электродвигателя и мощность усиления определяется с помощью второго торсионного датчика, скручивающегося при резком повороте руля.

Плюсы и минусы разных усилителей

Применение гидравлики для облегчения управления автомобилем обусловлено следующими достоинствами ГУРа:

• более низкая себестоимость производства, влияющая на конечную цену новой машины;
• от гидроусилителя можно получить большую мощность, позволяющую применять его в грузовиках и микроавтобусах любой грузоподъемности;
• надежная конструкция, проверенная годами эксплуатации.

Основной недостаток гидравлической системы – необходимость контроля уровня жидкости и периодического обслуживания. Нужно следить, чтобы не протекали сальники поршневого механизма, распределителя и насоса, вовремя менять и подтягивать ремень, смазывать подшипники.

Прочие минусы не столь существенны:

1. Насос усилителя работает постоянно, пока включен двигатель. Это увеличивает расход топлива.
2. Чтобы давление масла в магистралях не превысило критическую отметку, нельзя дольше 5 сек удерживать баранку, повернутую до крайнего положения.
3. На бюджетных моделях машин руль, усиливаемый ГУР, становится «пустым» на высокой скорости.

В противовес гидравлике ЭУР отличается такими преимуществами:

• электродвигатель и блок управления с датчиком не нуждается в осмотрах и обслуживании;
• габариты узла гораздо меньше, отчего в малолитражках он вмещается за приборной панелью;
• система не потребляет электроэнергию без нужды, а значит, не расходует лишнее топливо;
• руль можно держать в любом положении сколь угодно долго.

Еще одна особенность электроусилителя руля – возможность изменения настроек работы в зависимости от условий езды и искусственное создание «тяжести» в баранке на большой скорости. Вдобавок ЭУР способен «рулить» машиной самостоятельно при движении по прямой, что реализовано на многих автомобилях премиум-класса.

Слабая сторона электрического усилителя — высокая цена. А чем больше стоимость узла, тем дороже обойдется его ремонт, а зачастую вышедший из строя ЭУР приходится менять целиком.

Второй недостаток – малая мощность привода, поэтому подобные усилители не ставятся на большегрузные авто и микроавтобусы.

Какой усилитель выбрать?

Практика показывает, что оба привода достаточно надежны в эксплуатации, хотя сторонники электрических усилителей утверждают обратное. Даже в бюджетных авто гидравлика служит без проблем 100-150 тыс. км, а в случае какой-нибудь поломки она ремонтируется на любом автосервисе. Неисправности ЭУР чаще приводят к замене механизма, поскольку в большинстве автомобилей узел не подлежит восстановлению.

С другой стороны, электропривод не препятствует езде после выхода из строя, как это делает ГУР, который можно «обезвредить» только отключением насоса.

Поэтому, выбирая гидроусилитель или электроусилитель руля, руководствуйтесь соображениями целесообразности. Например, машину эконом-класса лучше покупать с гидравлическим усилителем, а бизнес- и премиум-класс – с электрическим.

Владельцы отечественных авто отмечают случаи, когда электрический усилитель из-за сбоев электроники пытался «рулить» вместо водителя, хотя подобные моменты крайне редки. Тем не менее, ЭУР постоянно совершенствуется и вытесняет гидравлику с рынка благодаря более удачной и простой конструкции.

Принцип работы гур

Гидроусилитель рулевого управления: устройство, принцип работы

Гидроусилитель рулевого управления или так же гидроусилитель руля автомобиля – набор деталей и механизмов, который помогает создавать дополнительное усилие за счет давления гидравлики, при повороте руля водителем.

На сегодня гидравлический усилитель считается самым распространенным видом усилителя.

В зависимости от производителя, устройство гидроусилителя может быть самым разным, как с собственным приводом, так и привод от коленвала двигателя.

Как устроен гидроусилитель рулевого управления

На сегодня практически нельзя представить автомобиль, у которого не было бы усилителя руля.

С самого названия становится понятно, что основой всего механизма является гидравлика, за счет которой меняется давление.

Особых требований к данной системе нет, устанавливается на рулевой механизм любого типа, в легковых автомобилях, как правило, это реечный механизм. Зачастую в список деталей такого усилителя входит масляный насос, бачок под жидкость, распределитель золотниковый, соединительные механизмы и шланги, а так же гидроцилиндр.

Самым сердцем всего гидроусилителя руля автомобиля считается гидронасос (насос гидроусилителя руля).

Основная задача насоса – поддерживать постоянное давление в системе в момент работы, а так же циркулировала жидкость по системе.

Как правило, гидронасос устанавливают рядом с блоком цилиндров, так как в действие в 99% случаев он приводится посредством ремня от коленвала двигателя. Описать то, как выглядит насос тяжело, так как у каждого автомобиля он своей конфигурации.

Чаще всего в состав гидроусилителя руля входят лопастные насосы, так как у них высокий КПД и весьма износоустойчивы.

Корпус насоса металлический или силуминевый, а внутри установлен ротор с лопастями.

За счет такого устройства лопасти подают рабочую жидкость под давлением в распределитель и далее в основной гидроцилиндр системы.

Как уже говорили, в действие гидронасос приводится за счет шкива, соединенного с коленчатым валом посредством ремня. Это основная причина, почему давление и качество работы насоса напрямую зависят от работы двигателя. Если же давление избыточное, то для этого есть специальный перепускной клапан. По разным данным, в среднем давление системы составляет от 100 до 150 бар.

Специалисты выделяют два основные виды насосов – регулируемые и нерегулируемые. Регулируемый насос может менять и поддерживать давление системы за счет производительной части, а вот нерегулируемый насос меняет давление только за счет редукционного клапана. Если с регулируемым все понятно, то устройство второго насоса отличается, редукционный клапан представляет собой дроссель, гидравлический или пневматический. Клапан работает автоматически, контролируя уровень и давление масла.

Бачок считается основой механизма, так как в нем хранится жидкость. Устройство самого бачка гидроусилителя руля не простое, как правило, в нем установлен элемент для фильтрации жидкости, щуп для уровня жидкости (масла), а так же отверстия для забора и подачи жидкости. За счет жидкости смазываются трущиеся механизмы. Щуп позволяет контролировать наличия жидкости и её уровень в бачке, хотя визуально уровень так же можно проверить, так как бачок зачастую из белого полупрозрачного пластика.

Чтоб удобней было понимать уровень жидкости, на щуп нанесены специальные метки с надписями минимум и максимум. Чаще всего водители предпочитают выдерживать уровень чуть выше середины, с небольшим пространством до максимальной отметки. Таким образом, водитель сможет понять, насколько правильно работает система, её герметичность, а так же нужно ли долить жидкость в бачок или оставить как есть.

Не менее важную роль в работе ГУР выполняет распределитель. Как правило, его устанавливают на элементах рулевого привода или на сам вал. Основной задачей распределителя считается направление потока жидкости, в гидроцилиндр или бачок, в зависимости от угла поворота руля. В его состав входит торсион, вал распределителя и поворотный золотник.

Каждая из перечисленных деталей уникальны и спутать их невозможно, торсион представляет собой тонкий прут, который может скручиваться относительно своей оси за счет поворота руля. Что касается вала и золотника, то по виду это два цилиндрических элемента, внутри которых есть каналы для жидкости. Конструкция распределителя может меняться, он может быть осевым (в таком случае золотник перемещается поступательно) или же роторным (в данном случае золотник будет вращаться).

Последние детали в системе гидроусилителя руля – соединительные шланги и сам гидроцилиндр. Без каких-либо вариантов, гидроцилиндр всегда встроенный в рулевую рейку. В её состав входит поршень и шток, которые перемещаются под действием давления жидкости.

Что касается соединительных механизмов и шланг гидроусилителя руля, то за их счет обеспечивается циркуляция жидкости. Стоит отметить, что каждый из таких элементов может выдержать высокое давление. Жидкость распределяется между гидроцилиндром, насосом и распределителем. Именно за счет шлангов масло (жидкость) из бачка поступает в систему гидроусилителя, а по шлангам низкого давления из распределителя обратно в бачок.

Как видим, каждый из перечисленных элементов играет важную роль в работе гидроусилителя автомобиля. Соответственно их исправность, правильная установка и качество обеспечат надежную и безотказную работу рулевого управления автомобиля.

Схема устройства гидроусилителя руля

На фото представлена схема гидроусилителя рулевого управления автомобиля

1. металлическая трубка соединитель;
2. шланга высокого давления для жидкости;
3. муфта коленчатого вала;
4. рулевая рейка;
5. насос гидроусилителя руля;
6. бачок для жидкости;
7. ремень для передачи крутящего момента.

Принцип работы гидроусилителя руля автомобиля

Чтоб понять, как работает гидроусилитель рулевого управления автомобиля, рассмотрим несколько вариантов, точней разные ситуации поворота колес. Одна из самых распространенных ситуаций, когда автомобиль стоит на месте, но с заведенным двигателем. В таком случае жидкость просто перекачивается насосом с бачка по системе и обратно в бачок.

Еще одна сама распространенная ситуация, когда водитель вращает руль. В таком случае крутящий момент крутящий момент поступает на вал, и впоследствии на торсион, который в свою очередь начинает закручиваться относительно своей оси. Как правило, в такой момент поворотный золотник не срабатывает из-за колес, за счет чего жидкость попадает в полости гидроцилиндра под давлением (зависит от того, в какую сторону вывернули руль). Излишки жидкости с другой полости гидроцилиндра поступают обратно в бачок по магистрали. Основой всего тут можно считать шток, за счет давления жидкости на поршень со штоком, рулевая рейка может перемещаться, соответственно и колеса могут поворачиваться.

//www.youtube.com/embed/jrOSIboJSds?feature=oembed

На видео представлен принцип работы гидравлической рейки руля

Не меньше бывает ситуация, когда водитель удерживает руль в одном положении или вовсе выворачивает до отказа. Многие специалисты говорят, что это самый тяжелый момент для гидроусилителя руля. В такой ситуации вся нагрузка идет на насос ГУР, так как распределитель не может вернуться в исходное положение. Чаще всего появляется шум, возможна вибрация или другие моменты. Чтоб избавится от такого, достаточно выровнять колеса и начать движение.

Какой бы не была ситуация, механизм и принцип работы гидроусилителя руля устроен таким образом, что в случае потери работоспособности одного из элементов. Все рулевое управление остается работать в штатном режиме, но с усилием для управления.

 

Устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля это замкнутая, взаимосвязанная гидравлическая система компонентов, состоящая из:

1. Насоса.
2. Распределительного устройства.
3. Гидроцилиндра.
4. Бачка.
5. Шлангов высокого и низкого давления.

Насос

Главная деталь конструкции гидроусилителя руля это насос. При помощи его в гидроусилителе руля создается давления и происходит циркуляция масла в системе. Он закреплен возле двигателя, и приводиться в работу от коленвала, при помощи ременной или шестеренчатой передачи (привода). Самый распространенный вид насоса – лопастной, обычно пластинчатый, он обеспечивает высокую износоустойчивость и большой КПД. Однако имеет слабое звено, а именно подшипник, из-за чего приходиться ремонтировать его. Давление в насосах такого типа около 150 бар, что является очень высоким.

Распределитель

Распределитель в гидроусилителе руля, это своего рода регулировщик, который направляет масло из бачка в гидроцилиндр и обратно. Он может устанавливаться, как на валу рулевого механизма, так и на некоторых частях рулевого механизма.  Существует два вида распределителя:

• осевой – если золотник совершает поступательные движения;
• роторный – если совершает вращательные движения.

Гидроцилиндр

Или как еще называют силовой цилиндр, выполняет функцию поворота колес. Жидкость в гидроусилителе рулевого управления давит на поршень под давлением и заставляет выдвигаться шток, что приводит к повороту колес. Для того чтобы задвинуть шток назад, жидкость с обратной стороны давит на поршень и колеса возвращаются в исходное положение. Гидроцилиндр может быть расположен, как на рулевом механизме, так и между рулевым приводом и корпусом автомобиля.

Бачок

Резервуар для рабочей жидкости, которая обеспечивает работу и смазку всех связующих гидроусилителя руля. В нем находиться специальный фильтр, для избегания попадания грязи, так как распределитель очень чувствительный к этому. Для проверки уровня масла имеется специальный щуп и отметки на нем. Бачок находиться под капотом, обычно, на видном месте рядом с бачком антифриза и имеет цилиндрическую форму.

Шланги высокого и низкого давления

Конечно, всю циркуляцию жидкости по системе гидроусилителя руля обеспечивают шланги, которые подразделяются на:

• шланг высокого давления;
• шланг низкого давления.

Шланги гидроусилителя руля высокого давления циркулируют масло между насосом, распределителем роторным или осевым и гидроцилиндром. А низкого давления возвращают это масло из распределителя в бачок, а так же из бачка в насос. Важно следить за состоянием шлангов, чтобы избежать утечек жидкости и поломки всего механизма.

Электрогидроусилитель руля

Основное отличие электрогидроусилителя заключается в том, что работа гидравлики связана не с коленчатым валом двигателя, а с электромотором, который питается от аккумулятора автомобиля.

Так называемый гибрид стал логическим продолжением гидроусилителя руля. Он более экономичный и надежный. Ведь энергия на гидронасос идет не с двигателя, а с электромотора. Назначение электронного блока в самостоятельной регулировке вращения гидронасоса в зависимости от показаний датчика скорости и датчика поворота руля.

Надежность обеспечивается устройством защиты в электронном блоке. Оно не дает повторно включить гидроусилитель руля при неисправности. Тем самым защищая от серьезной поломки. Для разблокировки нужно выключить зажигание и снова включить его через пятнадцать минут.

В основу гидроусилителя руля с электромотором заложено три режима:

• комфорт;
• обычный;
• спортивный.

При таком подходе ощущение дороги (обратной связи) значительно повышается, что положительно сказывается на безопасности езды на высоких скоростях. 

Уход за гидравлическим усилителем

• регулярная проверка уровня масла;
• своевременное устранение утечек и проверка герметичности системы;
• регулировка натяжения приводного ремня;
• замена масла и фильтра в бачке как минимум раз в год;
• недопущение удержания руля в крайнем положении на протяжении более чем 5 секунд;
• прекращение использования машины с неисправным гидронасосом (в противном случае происходит ускоренный износ составляющих рулевого механизма).

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Принцип работы насоса гур

Гидроусилитель рулевого управления: устройство, принцип работы и схема

Гидроусилитель рулевого управления или так же гидроусилитель руля автомобиля – набор деталей и механизмов, который помогает создавать дополнительное усилие за счет давления гидравлики, при повороте руля водителем. На сегодня гидравлический усилитель считается самым распространенным видом усилителя. В зависимости от производителя, устройство гидроусилителя может быть самым разным, как с собственным приводом, так и привод от коленвала двигателя.

Плюсы ГУР:

• улучшенное и облегченное управление машиной, что существенно снижает утомляемость водителя;
• уменьшение и смягчение ударов об рулевое колесо;
• улучшение маневренности автомобиля, что так же повышает безопасность.

Недостатки:

• своевременное обслуживание системы;
• работающий насос ГУР забирает мощность двигателя;
• увеличение расхода топлива за счет насоса гидроусилителя;
• износ или возможное повреждение соединительных шлангов.

Устройство гидроусилителя руля

Гидроусилитель руля это замкнутая, взаимосвязанная гидравлическая система компонентов, состоящая из:

1. Насоса.
2. Распределительного устройства.
3. Гидроцилиндра.
4. Бачка.
5. Шлангов высокого и низкого давления.

Насос

Главная деталь конструкции гидроусилителя руля — это насос. При помощи его в гидроусилителе руля создается давления и происходит циркуляция масла в системе. Он закреплен возле двигателя и приводится в работу от коленвала при помощи ременной или шестеренчатой передачи (привода).

Самый распространенный вид насоса – лопастной, обычно пластинчатый, он обеспечивает высокую износоустойчивость и большой КПД. 

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

☰ Принцип работы насоса гидроусилителя рулевой системы

Насос ГУР — устройство, которое преобразует механическую энергию в давление жидкости и нагнетает масло в рулевой механизм под давлением.

В системе гидроусилителя руля подавляющего большинства автомобилей используются центробежные пластинчатые (шиберные) насосы преимущественно двукратного действия, где всасывание и нагнетание происходит два раза за один оборот вала.

Устройство насоса гидроусилителя и принцип действия

Насосы ГУР устроены примерно одинаково:

• Корпус с крышками — верхней и нижней.
• Шкив — для агрегатов с механическим приводом (ременной передачей) от двигателя автомобиля или электромотор — для насосов с электроприводом.
• Вал с подшипниками или втулкой, на котором закреплен шкив, рабочая пара.
• Торцевые распределительные диски с окошками всасывания и нагнетания масла, расположенными диаметрально противоположно друг другу.
• Статор — неподвижная часть рабочей пары, в которой вращается ротор. Круглый в насосах однократного действия, эллиптический — в двукратных агрегатах.
• Ротор с подвижными пластинами, закреплен на валу через шлицевые соединения.
• Уплотнительные элементы: прокладки, сальники, уплотнительные кольца.

Устройство насоса гидроусилителя подразумевает также датчик давления, который контролирует работу насоса: если агрегат не работает, устройство направляет поток масла в обход.

Устройство насоса ГУР

Особенности устройства и работа насоса гидроусилителя

Пластинчатые насосы отличаются высоким коэффициентом полезного действия и практически не ломаются, если вовремя менять масло.

Устройство насоса гидроусилителя руля обуславливает его надежность.

Работа насоса ГУР основана на простом физическом принципе увеличения-уменьшения объема и разницы давления. Ротор вращается внутри статора эллиптической формы. Во время вращения ротора подвижные пластины под действием центробежной силы выдвигаются из пазов и упираются в стенки статора, а затем возвращаются в пазы. В серповидной полости статора выдвинувшиеся пластинки образуют область низкого давления, где через впускное окно засасывается масло из бачка. Проходя через сужающуюся часть серповидной полости, пластины задвигаются, давление повышается, полость с маслом подходит к нагнетательному окну, и масло “выдавливается” в нагнетательный патрубок.

В современных лопастных насосах полостей высокого и низкого давления по две — за один оборот вала всасывание и нагнетание происходит дважды.

Ротор и статор насоса ГУР

Насос гидроусилителя с эллиптическим статором выбран автопроизводителями не случайно: за счет формы статора ротор агрегата разгружен от действия сил давления, а значит медленнее изнашивается и служит гораздо дольше.

Сам по себе насос ГУР не требует специального ухода или систематического ТО. В насосах “солидного возраста” или в неухоженных агрегатах могут износиться внутренние детали: вал, пластины, статор, подшипники. Поэтому важно периодически осматривать агрегат, регулировать натяжение приводного ремня, менять уплотнительные элементы и обязательно своевременно менять масло. А также следить за работой всей системы гидроусилителя.

Какие бывают режимы рулевого механизма?

• Дом
• Решения
  • Принцип навигации
    • Глава 1: Земля
    • Глава 2: Параллельное и плоскостное плавание
    • Глава 4: Парусный спорт
    • Глава 5. Морская астрономия
    • Глава 8: Время
    • Глава 9: Высота
    • Глава 11: Линии позиций
    • Глава 12: Восход и заход небесных тел
    • Глава 13: Плавание по Великому Кругу
  • Практическая навигация (новое издание)
    • УПРАЖНЕНИЕ 1 — САМОЛЕТ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ПАРУС
    • УПРАЖНЕНИЕ 3 — ПАРУСНЫЙ МЕРКАТОР
    • УПРАЖНЕНИЕ 28 — АЗИМУТ СОЛНЦЕ
    • УПРАЖНЕНИЕ 29 — ПОДЪЕМ / УСТАНОВКА АЗИМУТА — ВС
    • УПРАЖНЕНИЕ 30 — ШИРОТА ПО МЕРИДИАНУ ВЫСОТА СОЛНЦА
    • УПРАЖНЕНИЕ 31 — ПЕРЕСЕЧЕНИЕ СОЛНЦА
    • УПРАЖНЕНИЕ 32 — ПО ХРОНОМЕТРУ СОЛНЦЕ
    • УПРАЖНЕНИЕ 34 — AZIMUTH STAR
    • УПРАЖНЕНИЕ 35 — ШИРОТА ПО МЕРИДИАНУ ВЫСОТА ЗВЕЗДЫ
    • УПРАЖНЕНИЕ 36 — ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ЗВЕЗДЫ
    • УПРАЖНЕНИЕ 37 — ДОЛГОТА ПО ХРОНОМЕТРУ ЗВЕЗДЫ
  • Практическая навигация (старое издание)
    • УПРАЖНЕНИЕ — 5
    • УПРАЖНЕНИЕ — 6
    • УПРАЖНЕНИЕ — 7
    • УПРАЖНЕНИЕ — 8
    • Задание — 9
    • Упражнение — 10
    • УПРАЖНЕНИЕ-11
    • УПРАЖНЕНИЕ-12
    • Упражнение-13
    • Упражнение 14
    • УПРАЖНЕНИЕ-15
    • УПРАЖНЕНИЕ-16
    • УПРАЖНЕНИЕ-17
    • УПРАЖНЕНИЕ-18
    • УПРАЖНЕНИЕ-19
    • УПРАЖНЕНИЕ-20
    • УПРАЖНЕНИЕ-21
    • УПРАЖНЕНИЕ-22
    • УПРАЖНЕНИЕ-23
    • УПРАЖНЕНИЕ-24
    • УПРАЖНЕНИЕ-25
    • УПРАЖНЕНИЕ-26
  • Стабильность I
    • Стабильность -I: Глава 1
    • Staility — I: Глава 2
    • Стабильность — I: Глава 3
    • Стабильность — I: Глава 4
    • Стабильность — I: Глава 5
    • Стабильность — I: Глава 6
    • Стабильность — I: Глава 7
    • Стабильность — Глава 8
    • Стабильность — I: Глава 9
    • Стабильность — I: Глава 10
    • Стабильность — I: Глава 11
  • Стабильность II
  • ДОКУМЕНТЫ СТАБИЛЬНОСТИ MMD
    • СТАБИЛЬНОСТЬ 2013 MMD PAPER
    • СТАБИЛЬНОСТЬ 2014 БУМАГА MMD
    • СТАБИЛЬНОСТЬ 2015 БУМАГА MMD
• MEO Class 4 — Письменный
  • Мудрые вопросы MMD за предыдущие годы
    • Функция 3
      • Морская архитектура — ПИСЬМЕННЫЙ ДОКУМЕНТ КЛАССА 4 MEO
      • Безопасность — ПИСЬМЕННАЯ БУМАГА КЛАССА 4 МЕО
    • Функция 4
      • ОБЩИЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗНАНИЯ — ДОКУМЕНТ MEO КЛАСС 4 MMD
      • Motor Engineering — MEO CLASS 4 MMD PAPER
    • ФУНКЦИЯ-5
    • Функция — 6
• MMD Оральные
  • Deck MMD Устные вопросы
    • 2-й помощник
      • Навигация Устный (ФУНКЦИЯ –1)
      • Cargo Work Oral (ФУНКЦИЯ — 2)
      • Безопасный оральный (FUNCTION — 3)

EmDrive — RationalWiki

Эксперимент NASA EmDrive

«» Либо у нас была небольшая ошибка измерения, либо вся физика неверна.

— Сухие завтраки в субботу утром [1]

EmDrive — это безреакционный привод космического корабля, предложенный Roger Shawyer в 1999 году. Ключевым моментом в нем является то, что если он работает, несколько чрезвычайно хорошо понятых и проверенных принципов физики полностью исчезают.

Хотя величина эффекта должна быть легко измерима, поскольку она намного превышает гравитационные силы, измеренные в эксперименте Кавендиша более 200 лет назад, различные эксперименты, выполненные на сегодняшний день, страдали от серьезных проблем с их экспериментальной конструкцией. и методы измерения.До сих пор никто даже не тестировал устройство как замкнутую систему, несмотря на то, что это было вполне доступно на уровнях мощности, используемых в некоторых экспериментах. Кроме того, опубликованные измерения страдают от сильного дрейфа и других проблем, которые указывают на проблемы с устройством, а измерения при разных ориентациях и уровнях мощности дают противоречивые результаты.

Эта концепция привлекла значительное внимание прессы в 2015 году, после того, как кто-то из лаборатории НАСА Eagleworks, которая специализируется на расследовании почти наверняка ошибочных идей Hail-Mary на основе принципа «что, если», опробовал эту идею, и пресса сошла с ума. представление о том, что это составляло одобрение НАСА. ^[2]

История постоянно уменьшающихся эффектов [править]

Изобретатель утверждает, что устройство (двигатель) работает путем насыщения резонансной полости микроволновым излучением; излучение оказывает давление на стенки полости. Это очень похоже на то, как заставить машину двигаться вперед, сидя внутри нее и нажимая на руль, или используя вентилятор, чтобы задуть парус; ^[3] импульс просто так не работает. Однако, если вы не совсем разбираетесь в физике, это потенциально может быть очень захватывающе !

Shawyer утверждает, что из-за «релятивистских эффектов» полость (имеющая форму усеченного конуса) будет испытывать большее усилие на большой конец, чем на маленький конец, из-за того, что групповая скорость волн изменяется как локальный диаметр полость меняется. ^[4] То есть: благодаря специальной теории относительности классический электромагнетизм может нарушать закон сохранения количества движения. Это полная чушь, но чтобы понять это, нужно знать физику.

В 2001 году Шоуер получил от британского правительства грант в размере 45 000 фунтов стерлингов на изучение своей идеи. Он утверждал, что при мощности 850 Вт он получил силу 0,016 ньютона. (Насчет гравитационной силы пенни. Это было в пределах экспериментальной ошибки.)

New Scientist написал довольно благоприятную статью по этому поводу в 2006 году, хотя после жалоб они позже сделали отметку в блоге New Scientist , что им следовало более тщательно осветить критику этого двигателя. ^[5]

Китайские исследователи из Северо-Западного политехнического университета под руководством Ян Хуана заявили, что в 2008 году независимо подтвердили теорию, лежащую в основе EmDrive. Измеренная тяга 750 мН при входной мощности 2500 Вт.

Пара исследователей НАСА начала изучать эту идею в 2014 году. ^[8] Они достигли 1/1000 силы, которую Шоуер утверждал в своих экспериментах — средний результат 91.2 мкН при входной мощности 17 Вт в течение пяти прогонов с максимальной максимальной тягой 116 мкН. Эти измерения выходили далеко за пределы диапазона погрешности торсионного маятника, используемого для обнаружения тяги, и, таким образом, по крайней мере, возможно, значительны, хотя есть много других сил, которые потенциально могли вызвать эффект. ^[9]

К несчастью, если кто-то из НАСА вообще посмотрел на это, пресса и недалекие люди восприняли это как одобрение НАСА . Этому не способствовал совершенно неофициальный новостной сайт «NASA Spaceflight», выдвинувший эту историю вперед, ^[10] отметив, что «сообщество энтузиастов, инженеров и ученых на нескольких континентах объединило свои силы в космическом полете NASAS.com на форуме EM Drive для тщательного изучения экспериментов и обсуждения теорий работы EM Drive «, не отмечая, что они запретили всякую скептическую дискуссию на указанном форуме на случай, если это отпугнет экспериментаторов или Шоуера (ни один из которых не присутствовал в первую очередь ^[11]

В ноябре 2016 года команда Eagleworks завершила серию тестов и написала статью, которая была принята к публикации в рецензируемом журнале Journal of Propulsion and Power . ^[12] Итог сообщалось как:

«» Данные тяги при прямом, обратном и нулевом значениях указывают на то, что система стабильно работает на 1.2 ± 0,1 мН / кВт, что очень близко к средней импульсной характеристике, измеренной в воздухе. Рассмотрен и обсужден ряд источников ошибок.

Как это должно работать [править]

EmDrive стал одним из небольшого семейства предполагаемых безреакционных двигателей, и у каждого исследователя, похоже, есть своя любимая теория. «Теория» Шоуера основана на специальной теории относительности, по крайней мере, в том смысле, в каком ее понимает Шоуер: он утверждает, что излучение внутри полости имеет меньший импульс на узком конце полости из-за уменьшения групповой скорости, и что результирующая сила противодействия большой конец выше. ^[13] Силы, действующие на наклонные стороны резонатора, отклоняются как «незначительные», когда простое применение законов сохранения привело бы к тому, что они были бы точно равны любому изменению импульса электромагнитной волны, движущейся вдоль полости, из-за геометрии этих поверхностей. Теория Шоуера запутана и непоследовательна, с неправильным пониманием принципа эквивалентности и очевидным предположением об абсолютной универсальной системе покоя (он и доктор Гарольд Уайт заявляют, что устройство теряет эффективность по мере ускорения ^{[14] [15]} , и Шойер утверждает, что привод лучше всего использовать для зависания, а не для ускорения ^[16] , несмотря на отсутствие разницы между зависанием и ускорением на 9.8 м / с ^{2 [17]} ) и многие другие проблемы. Забавно, он не только, кажется, верит, что существует система абсолютного покоя, но и очевидно верит, что поверхность Земли находится в покое по отношению к ней.

Китайские исследователи предполагают, что это каким-то образом основано на электромагнетизме и законе Максвелла, а группа доктора Уайта считает, что микроволны сталкиваются с «виртуальными частицами квантового вакуума» в резонансной полости. Доктор Фернандо Минотти, исследователь из CONICET, в статье 2013 года под названием «Теории скалярного тензора и асимметричные резонансные полости» отметил, что предполагаемая тяга, создаваемая Emdrive, может быть объяснена некоторыми скалярными тензорными теориями гравитации.Кроме того, доктор Майкл Маккалок в статье под названием «Можно ли объяснить работу Emdrive с помощью квантованной инерции?» ^[18] отметил, что тяга, создаваемая EmDrive, может быть объяснена излучением Унру, которое заставляет фотоны в широком конце полости иметь большую инерционную массу, чем фотоны в узком конце, заставляя полость проявлять тягу в направлении узкий конец.

Некоторые выдающиеся физики заявили, что эта концепция невозможна. ^[19] Доктор философии. физик Джон Костелла в своей статье объяснил, почему.

Нарушение законов сохранения [править]

Shawyer утверждает, что EmDrive не является безреакционным и не нарушает никаких законов физики. К сожалению, это противоречит его другим утверждениям о том, что он производит тягу как замкнутая система.

«Реактивные двигатели», такие как ракеты, основаны на сохранении количества движения: некоторое количество топлива выбрасывается в одном направлении, и летательный аппарат получает равное количество количества движения в противоположном направлении. Пропеллент, выбрасываемый реакционным двигателем, не обязательно должен быть материальным веществом: фотоны переносят импульс, пропорциональный их энергии, и поэтому двигатель, который просто направленно испускает фотоны, будет создавать тягу (хотя и очень маленькую величину тяги для данной подводимой мощности).Это не закрытые системы, все двигатели реакции полагаются на что-то, что позволяет системе уносить импульс.

EmDrive, с другой стороны, как утверждается, производит гораздо большую тягу, чем фотонный двигатель той же мощности, и делает это как замкнутую систему без испускаемого излучения. Он не выбрасывает топливо, и поэтому у него нет способа уравновесить набираемый импульс, что делает его «безреакционным» двигателем. Если бы он следовал сохранению импульса, он бы не ускорился.

Экономия энергии не намного лучше. EmDrive специально заявлен как реверсивная электрическая машина: входная мощность вызывает ускорение в одном направлении, ускорение в другом приводит к выдаче мощности. ^[20] Каждый объект, покоящийся на поверхности Земли, испытывает ускорение 9,8 м / с без затрат энергии, поэтому утверждения Шоуера приводят к выводу, что EmDrive, просто сидящий на земле, является устройством свободной энергии, производящим бесконечное количество энергии. выходная мощность от ускорения свободного падения.

Кроме того, прямое преобразование энергии в тягу обязательно нарушит закон сохранения энергии, если только соотношение энергии и тяги не будет не лучше, чем у фотонной ракеты (а фотонные ракеты, кстати, имеют ужасающе ужасную эффективность).

Предположим, запущен космический корабль с приводом от EmDrive, который поддерживает ускорение 9,8 м / с ² , или 1 G. Он имеет массу в один миллион килограммов, что составляет примерно половину стартовой массы космический шаттл до его вывода на пенсию.Тяга, измеренная в эксперименте НАСА, не превышала 116 мкН при потребляемой мощности 17 Вт, что дает потребляемую мощность 0,147 Вт / мкН. Кораблю потребуется 9,8 меганьютонов для ускорения со скоростью 9,8 м / с ² , что потребует колоссальных 1,4 триллиона ватт, что составляет более половины всей потребляемой энергии Земли. Чтобы не противоречить специальной теории относительности, скорость корабля всегда измеряется относительно Земли.

При скорости 200 км / с кинетическая энергия корабля составляет 20 квадриллионов джоулей.Если он ускоряется на 1 секунду, его кинетическая энергия увеличится до 20,002 ПДж, увеличившись на 1,96 триллиона джоулей. Однако было потрачено всего 1,4 триллиона джоулей, а это означает, что одна секунда ускорения создала 560 миллиардов джоулей из ничего.

Сторонники EmDrive предположили, что эффективность EmDrive снижается с увеличением скорости. ^[15] Это порождает еще более серьезные проблемы, например, как ускорение корабля будет изменяться в зависимости от скорости наблюдателя относительно корабля.Если бы корабль двигался близко к Земле со скоростью 200 км / с, наблюдателям на Земле нужно было бы наблюдать, как корабль ускоряется на ~ 7 м / с ² , чтобы не нарушалось сохранение энергии, но пассажиры корабля будут настаивать. что он ускорялся на 9,8 м / с ² ; поскольку существенное замедление времени не происходит при скорости менее 10% от скорости света, его можно исключить как решение этого несоответствия. Утверждать, что существует какая-либо универсальная система отсчета, значит предлагать отказаться от специальной теории относительности.Учитывая, что существует гораздо больше доказательств того, что специальная теория относительности истинна, чем доказательств того, что EmDrive работает, должно быть очевидно, почему EmDrive по-прежнему в значительной степени игнорируется научным сообществом.

В статье Гарольда Уайта предпринята попытка доказать, что ионные двигатели также нарушают закон сохранения энергии. ^[21] В приведенном примере космический корабль массой 9460 кг использует 540 кг топлива для увеличения своей скорости на 1 км / с, потребляя 174 гигаджоулей энергии. По сравнению с космическим микроволновым фоном, аппарат изначально двигался со скоростью 371 км / с и разгонялся до 372 км / с, в результате чего кинетическая энергия корабля изменилась на 33 649 ГДж.Самая большая ошибка в статье — исключение знака; полное изменение энергии действительно составляет -33 649 ГДж. Энергия не «разрушается»; когда учитывается кинетическая энергия пороха, потери энергии отсутствуют. Еще больше сбивает с толку тот факт, что Уайт сравнивает кинетическую энергию корабля и пропеллента перед ускорением с кинетической энергией только корабля после его ускорения. Имеет смысл сравнить изменение кинетической энергии топлива и летательного аппарата по отдельности; когда суммарные изменения кинетической энергии корабля и топлива складываются вместе, получается — подождите — 174 гигаджоули! Оказывается, сохранение импульса приводит к сохранению энергии.

Подобные устройства [править]

Команда Eagleworks в НАСА исследовала аналогичное устройство под названием w, которое также показало, что оно создает тягу — опять же, его принцип работы аналогичен EmDrive, но, по словам Шоуайера, несколько менее эффективен. Изобретатель Cannae Drive, Гвидо Г. Фетта, предположил, что привод создавал тягу частично через радиальные прорези, вырезанные вдоль нижнего края внутренней полости резонатора. Однако команда NASA подтвердила ложность этой идеи, протестировав «нулевой» диск, у которого не было слотов внизу.Оба привода производили примерно одинаковую тягу, что указывает на то, что прорезание не влияло на тягу. Третье устройство управления также было испытано с ВЧ нагрузкой, но без использования резонатора, что привело к отсутствию тяги, как ожидалось.

НАСА планирует модернизировать свое оборудование до более высоких уровней мощности, использовать вакуумные ВЧ усилители с диапазонами мощности до 125 Вт и разработать новый конический резонатор, который, как ожидается, аналитически будет создавать тягу в диапазоне 0,1 Н / кВт. Затем образец для испытаний будет отправлен в другие лаборатории для независимой проверки и дальнейшей оценки технологии в Исследовательский центр Гленна, Лабораторию реактивного движения и Лабораторию прикладной физики Университета Джонса Хопкинса.

Разоблачено [править]

Наконец, исследователи проверили магнитные взаимодействия и обнаружили основную системную ошибку, приводящую к воспринимаемой толчке. Когда кабельные петли были экранированы должным образом, эффект исчез, показывая, что этот привод действительно невозможен. ^[22]

Внешние ссылки [править]

Источники [править]

1. ↑ http://www.smbc-comics.com/index.php?id=3732
2. ↑ http://www.libertariannews.org/wp-content/uploads/2014/07/AnomalousThrustProductionFromanRFTestDevice-BradyEtAl.pdf
3. ↑ https://www.physicsforums.com/threads/mythbusters-blow-your-own-sail.498456/
4. ↑ Рассматриваемые расчеты можно найти здесь
5. ↑ New Scientist — Emdrive под судом
6. ↑ Китайский EmDrive
7. ↑ Китайская исследовательская статья
8. ↑ Статья Wired.uk об экспериментах НАСА — статья крайне оптимистичного блоггера. Их освещение в 2015 году более резкое.
9. ↑ http://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2014-4029
10. ↑ http: // www.nasaspaceflight.com/2015/04/evaluating-nasas-futuristic-em-drive/
11. ↑ http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=36313.msg1368400#msg1368400
12. ↑ White et al., Harold (17 ноября 2016 г.). «Измерение импульсной тяги из закрытого радиочастотного резонатора в вакууме». Журнал движения и мощности 32 (6). Проверено 27 ноября +2016.
13. ↑ Принцип работы
14. ↑ [1], стр.5
15. ↑ ^{15,0 15.1} Исследование внешней Солнечной системы человеком с помощью технологии Q-Thruster, стр.11: «Когда возникает такая ситуация, чтобы гарантировать, что входная энергия равна изменению кинетической энергии, тяговое усилие к мощности должно уменьшиться на время»
16. ↑ В то время как EmDrive может обеспечивать подъемную силу для противодействия гравитации (и, следовательно, не теряет кинетическую энергию), требуется вспомогательная силовая установка для обеспечения кинетической энергии для ускорения транспортного средства. [2]
17. ↑ http: //en.wikipedia.org / wiki / Принцип_эквивалентности
18. ↑ McCulloch, M.E., 2015. Progress in Physics, 11, 1, 78-80 [3]
19. ↑ Архивная копия на Wayback Machine
20. ↑ «Ускорение -ve дает увеличение частоты и, следовательно, увеличение энергии (генератор)», EmDrive второго поколения, стр.6
21. ↑ http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20140013174.pdf, стр.11
22. ↑ EMDrive действительно невозможно.

Что такое емкостной преобразователь? — Определение, принцип, преимущества, недостатки и применение

Определение: Емкостной преобразователь используется для измерения смещения, давления и других физических величин.Это пассивный преобразователь, поэтому для работы ему требуется внешнее питание. Емкостной преобразователь работает по принципу переменной емкости. Емкость емкостного преобразователя изменяется по многим причинам, таким как перекрытие пластин, изменение расстояния между пластинами и диэлектрическая проницаемость.

Емкостной преобразователь содержит две параллельные металлические пластины. Эти пластины разделены диэлектрической средой, которая представляет собой воздух, материал, газ или жидкость. В обычном конденсаторе расстояние между пластинами фиксировано, но в емкостном преобразователе расстояние между ними варьируется.

Емкостной преобразователь использует электрическую величину емкости для преобразования механического движения в электрический сигнал. Входная величина вызывает изменение емкости, которая напрямую измеряется емкостным преобразователем.

Конденсаторы измеряют как статические, так и динамические изменения. Смещение также измеряется напрямую путем подсоединения измеримых устройств к подвижной пластине конденсатора. Он работает как в контактном, так и в бесконтактном режимах.

Принцип работы

Уравнения ниже выражают емкость между пластинами конденсатора

Где A — площадь перекрытия пластин в м ²
d — расстояние между двумя пластинами в метрах
ε — диэлектрическая проницаемость среды в Ф / м
ε _r — относительная диэлектрическая проницаемость
ε ₀ — диэлектрическая проницаемость свободного места

Принципиальная схема емкостного преобразователя с параллельными пластинами показана на рисунке ниже.

Изменение емкости происходит из-за физических переменных, таких как смещение, сила, давление и т. Д. Емкость преобразователя также изменяется из-за изменения их диэлектрической проницаемости, что обычно связано с измерением уровня жидкости или газа.

Емкость преобразователя измеряется по мостовой схеме. Выходное сопротивление преобразователя равно

.

Где, C — емкость
f — частота возбуждения в Гц.

Емкостной преобразователь в основном используется для измерения линейного смещения.Емкостной преобразователь использует следующие три эффекта.

1. Изменение емкости преобразователя из-за перекрытия пластин конденсатора.
2. Изменение емкости связано с изменением расстояний между пластинами.
3. Емкость изменяется из-за диэлектрической проницаемости.

Для измерения смещения используются следующие методы.

1. Преобразователь, использующий изменение площади пластин — Уравнение ниже показывает, что емкость прямо пропорциональна площади пластин.Соответственно изменяется и емкость с изменением положения пластин.

Емкостные преобразователи используются для измерения больших перемещений от 1 мм до нескольких см. Площадь емкостного преобразователя изменяется линейно в зависимости от емкости и смещения. Изначально нелинейность в системе возникает из-за ребер. В противном случае он дает линейный отклик.

Емкость параллельных пластин равна

.

где x — длина перекрывающейся части пластин
ω — ширина перекрывающейся части пластин.

Чувствительность смещения постоянна, и поэтому она дает линейную зависимость между емкостью и смещением.

Емкостной преобразователь используется для измерения углового смещения. Он измеряется подвижными пластинами, показанными ниже. Одна из пластин преобразователя неподвижная, а другая подвижная.

Векторная диаграмма преобразователя показана на рисунке ниже.

Угловое перемещение изменяет емкость преобразователей.Емкость между ними максимальна, когда эти пластины перекрывают друг друга. Максимальное значение емкости выражается как

Емкость при угле θ выражается как

θ — угловое смещение в радианах. Чувствительность к изменению емкости задается как

180 ° — это максимальное значение углового смещения конденсатора.

2. Преобразователь, использующий изменение расстояния между пластинами — Емкость преобразователя обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.Одна пластина преобразователя неподвижна, а другая подвижна. Смещение, которое необходимо измерить, связано с подвижными пластинами.

Емкость обратно пропорциональна расстоянию, из-за которого конденсатор показывает нелинейный отклик. Такой тип преобразователя используется для измерения малых перемещений. Векторная диаграмма конденсатора представлена ​​на рисунке ниже.

Чувствительность преобразователя непостоянна и варьируется от места к месту.

Преимущество емкостного преобразователя

Ниже приведены основные преимущества емкостных преобразователей.

1. Для работы требуется внешняя сила, поэтому он очень полезен для небольших систем.
2. Емкостной преобразователь очень чувствителен.
3. Он дает хорошую частотную характеристику, поэтому используется для динамического исследования.
4. Преобразователь имеет высокое входное сопротивление, следовательно, они имеют небольшой эффект нагрузки.
5. Для работы требуется небольшая выходная мощность.

Недостатки емкостного преобразователя

Основные недостатки преобразователя следующие.

1. Металлические части преобразователей требуют изоляции.
2. Рама конденсатора требует заземления для уменьшения влияния паразитного магнитного поля.
3. Иногда преобразователь демонстрирует нелинейное поведение из-за краевого эффекта, который контролируется с помощью защитного кольца.
4. Кабель, соединяющий датчик, вызывает ошибку.

Использование емкостного преобразователя

Ниже приведены варианты использования емкостного преобразователя.

1. Емкостной преобразователь используется для измерения как линейного, так и углового смещения. Он чрезвычайно чувствителен и используется для измерения очень малых расстояний.
2. Используется для измерения силы и давления. Сила или давление, которые должны быть измерены, сначала преобразуются в смещение, а затем смещение изменяет емкости преобразователя.
3. Он используется в качестве датчика давления в некоторых случаях, когда диэлектрическая проницаемость датчика изменяется в зависимости от давления.
4. Влажность газов измеряется емкостным датчиком.
5. Преобразователь использует механический модификатор для измерения объема, плотности, веса и т. Д.

Точность преобразователя зависит от изменения температуры до высокого уровня.

Принцип работы

Авиационный погодный радар 13

Основной радар

AWR — это основной радар, и обе его функции, обнаружение погоды и картографирование, используют принцип эха для отображения дальности и принцип прожектора для отображения относительного пеленга целей.Для этого доступны линии дальности и линии маркеров азимута (см. Рисунок 13.2). Следует отметить, что дальность наземных целей, полученная с дисплея, будет наклонной дальностью, и для расчета наземной дальности следует использовать формулу Пифагора.

Антенна

Луч радара создается подходящей антенной в носовой части самолета. Форма антенны может быть параболической или плоской, что дает как конический луч, так и пучок в форме карандаша, а также веерообразный или косекансный прямоугольный луч.Тип диаграммы направленности будет зависеть от использования; карандашный луч используется для картографирования погоды и дальнего действия (> 60 морских миль), а веерообразный луч — для картографирования ближнего действия. Обычно при использовании радара в режиме картографирования необходимо наклонить антенну вниз. Антенна радара стабилизирована по отношению к горизонтальной плоскости с помощью системы координат самолета, иначе изображение во время маневров будет искажено.

Луч радара

Карандашный луч, используемый для изображения погоды, имеет ширину от 3 ° до 5 °.

Ширина луча должна быть как можно более узкой для эффективного разрешения цели. Например, два облака на расстоянии, скажем, 100 м. Миль могут отображаться как один большой возврат, пока на более близком расстоянии они не будут правильно показаны на рисунке 13.5 как отдельные объекты.

Более узкий луч даст лучшее разрешение, но для этого потребуется антенна большего размера, что становится непрактичным для самолета. Следовательно, для получения более узких лучей важно использовать более короткие длины волн.

Рисунок 13.5 Влияние ширины луча

Бортовой метеорологический радар 13

13 Авиационный погодный радар

Частота радара

Оптимальная частота радара — это частота, длина волны которой сравнима с размером объектов, которые мы хотим обнаружить, а именно, большие капли воды и влажный град, которые, в свою очередь, связаны с сильной турбулентностью; эти капли имеют диаметр около 3 см.

Типичная частота, используемая в большинстве коммерческих систем, составляет 9375 МГц, +/- 30 МГц, так как она обеспечивает наилучшую отдачу от крупных капель воды и влажного града, обнаруживаемых в конвективных облаках.На этой частоте также можно получать узкие эффективные лучи. Длина волны λ:

	λ =	300	м	= 3,2 см
		9375

Частота выше 9375 МГц будет давать отражения от более мелких капель и создавать ненужный беспорядок, тогда как более низкая частота не сможет дать достаточных отражений, чтобы выделить область турбулентности.

Радар погоды Airborne 13

	54 000
	24 000
9000
	3 °
0 нм
30 нм
80 нм	180 нм

Рисунок 13.6 Покрытие луча радара на различных дальностях

Вода и лед в обтекателе

Часть энергии радиолокационных волн поглощается водой и льдом, как это происходит в микроволновой печи. Если в обтекателе антенны есть вода или лед снаружи, поглощенная энергия вызовет испарение воды и таяние льда. Это означает, что меньше энергии передается в прямом направлении, что приводит к более слабым возвратам и ухудшению характеристик.

Авиационный погодный радар 13

Описание погоды

Оборудование предназначено для обнаружения тех облаков, которые могут вызывать турбулентность, для выделения областей, где турбулентность наиболее сильна, и для указания безопасных маршрутов для их избегания, где это возможно.

Размер и концентрация водяных капель в облаках указывает на наличие турбулентности (но не турбулентности ясного воздуха — CAT). Чем короче расстояние при непрерывном дожде между легкими и сильными отражениями, тем круче градиент дождя и тем выше вероятность турбулентности. На рисунке 13.7 показаны уровни отражения от различных типов осадков. Для данной мощности передачи длина волны 3 см даст наилучший возврат от крупных капель воды. При длине волны 10 см и выше погодных явлений мало.

Бортовой метеорологический радар 13

Рисунок 13.7 Светоотражающие уровни

В цветных метеорологических радиолокационных системах метеорологические цели имеют следующую цветовую маркировку в зависимости от интенсивности дождя:

ЧЕРНЫЙ	Очень мало или нет возврата	Менее 0,7 мм / ч.
ЗЕЛЕНЫЙ	Свет возвращается	0,7 — 4 мм / ч.
ЖЕЛТЫЙ	Средняя доходность	4 — 12 мм / ч.
КРАСНЫЙ	Высокая отдача	Более 12 мм / ч.
ПУРПУРНЫЙ	Турбулентность	Из-за интенсивности дождя.

В цветных системах без пурпурного цвета КРАСНЫЕ области могут иметь ЦИКЛИЧЕСКУЮ функцию, которая заставляет их чередоваться КРАСНЫЙ / ЧЕРНЫЙ, чтобы привлечь внимание пилота.

Области наибольшей потенциальной турбулентности возникают там, где цветовые зоны находятся ближе всего друг к другу i.е. самый крутой градиент осадков. Также турбулентность связана со следующими формами на дисплее, как показано на рисунках 13.8 — 13.11: U-образные формы, пальцы, зубчатые края и крючки. Это области, которых следует избегать.

Принципы работы двигателя

Двигатели работают циклично. За один цикл работы двигателя приходится четыре хода поршня. Есть два хода наружу по направлению к коленчатому валу и два хода внутрь от коленчатого вала.

Когда поршни находятся в конце хода от коленчатого вала (ход внутрь), это верхняя мертвая точка (ВМТ).Когда поршень находится в конце хода наружу (в направлении коленчатого вала), это нижняя мертвая точка (НМТ). Движение поршня из ВМТ в НМТ — это ход двигателя.

Четыре такта в цикле двигателя внутреннего сгорания: впуск, сжатие, мощность и выпуск.

Впуск. Во время такта впуска поршень перемещается в НМТ, и впускной клапан открывается. Это движение поршня втягивает смесь воздуха и топлива в цилиндр (в дизеле это движение поршня втягивает только воздух).

Сжатие. Когда поршень достигает НМТ, он движется к головке блока цилиндров (движение внутрь). Клапаны не открываются, и поршень сжимает топливную смесь между поршнем и головкой блока цилиндров (в дизеле поршень сжимает только воздух).

Мощность. Когда поршень достигает ВМТ, электрическая искра воспламеняет топливную смесь в камере сгорания бензинового двигателя (в дизельном двигателе тепло сильно сжатого воздуха воспламеняет топливо).

При сгорании топливовоздушной смеси поршень перемещается с большой силой.

В дизельных двигателях имеется более высокое давление, и из-за этого давления у дизельных двигателей более тяжелые поршневые пальцы, шатуны и коленчатые валы, чем у бензиновых двигателей.

Выхлоп. Такт выпуска происходит при движении поршня вверх. Выпускной клапан открывается, и поршень вытесняет газы. Новый цикл начнется в цилиндре.

Из-за четырехтактного двигателя мы называем этот двигатель четырехтактным двигателем.Четырехтактный двигатель с искровым зажиганием — самый распространенный тип двигателя внутреннего сгорания.

Программируемый логический контроллер

: принцип и его применение

Программируемый логический контроллер

Программируемый логический контроллер (ПЛК) — это специальное компьютерное устройство, используемое в промышленных системах управления. Благодаря своей прочной конструкции, исключительным функциональным характеристикам, таким как последовательное управление, счетчики и таймеры, простота программирования, надежные возможности управления и простота использования оборудования, этот ПЛК используется не только как цифровой компьютер специального назначения в различных отраслях промышленности. области системы управления.В большинстве отраслей эти устройства сокращаются до «ПК», но они также используются для персональных компьютеров; по этой причине многие производители называли эти устройства ПЛК.

Программируемый логический контроллер используется не только в промышленных целях, но и в гражданских приложениях, таких как стиральные машины, работа лифтов и управление светофорами. На сегодняшнем рынке доступны различные типы ПЛК от огромного числа производителей. Поэтому в следующих параграфах давайте изучим основы, принципы и приложения программируемого логического контроллера.

Принцип программируемого логического контроллера:

Программируемые логические контроллеры используются для непрерывного контроля входных значений от датчиков и создания выходных данных для работы исполнительных механизмов на основе программы. Каждая система ПЛК состоит из следующих трех модулей:

• Модуль ЦП
• Модуль питания
• Один или несколько модулей ввода / вывода

Архитектура ПЛК

Модуль ЦП:

Модуль ЦП состоит из центрального процессора и его объем памяти.Процессор отвечает за выполнение всех необходимых вычислений и обработку данных, принимая входные данные и создавая соответствующие выходные данные.

Модуль источника питания:

Этот модуль обеспечивает необходимую мощность для всей системы путем преобразования доступного переменного тока в постоянный ток, необходимый для ЦП и модулей ввода-вывода. Выход 5 В постоянного тока управляет компьютерной схемой.

Модули ввода / вывода:

Модули ввода и вывода программируемого логического контроллера используются для подключения датчиков и исполнительных механизмов к системе для измерения различных параметров, таких как температура, давление, расход и т. Д.Эти модули ввода-вывода бывают двух типов: цифровые и аналоговые.

Модули интерфейса связи:

Это интеллектуальные модули ввода / вывода, которые передают информацию между ЦП и сетью связи. Эти коммуникационные модули используются для связи с другими ПЛК и компьютерами, которые находятся в удаленном или удаленном месте.

Программа в ЦП программируемого логического контроллера состоит из операционной системы и пользовательских программ. Операционная система с ЦП предназначена для выполнения задач и операций ПЛК, таких как запуск и остановка операций, область хранения и управление связью и т. Д.Пользовательская программа используется пользователем для завершения и управления задачами в автоматизации.

Принцип работы ПЛК можно понять с помощью циклического сканирования, также называемого циклом сканирования, которое показано на рисунке ниже.

Цикл сканирования ПЛК

Типичный цикл сканирования ПЛК включает следующие шаги:

• Операционная система начинает цикл и отслеживание времени.
• ЦП начинает считывать данные из модуля ввода и проверяет состояние всех входов.
• ЦП начинает выполнение пользовательской или прикладной программы, написанной на релейно-релейной логике или на любом другом языке программирования ПЛК.
• Далее ЦП выполняет все задачи внутренней диагностики и связи.
• В соответствии с результатами программы, он записывает данные в модуль вывода, чтобы все выходы были обновлены.
• Этот процесс продолжается, пока ПЛК находится в рабочем режиме.

Чтобы получить представление о работе ПЛК, рассмотрим простое управление процессом микшера, как показано на рисунке ниже.

Простое управление процессом миксера

На приведенном выше рисунке в установке есть двигатель миксера для автоматического перемешивания жидкости в контейнере всякий раз, когда температура и давление достигают заданных значений. Кроме того, для управления двигателем используется отдельная ручная кнопочная станция. Процесс контролируется переключателем датчика давления и переключателем датчика температуры. Эти переключатели замыкают соответствующие контакты, когда условия достигают заданных значений.

Полевые устройства ввода, такие как реле давления, реле температуры и ручные кнопки, жестко подключены к соответствующему модулю ввода, а устройство вывода, такое как катушка пускателя двигателя, жестко подключено к соответствующему модулю вывода ПЛК.На основе программы, выполненной в ПЛК, система непрерывно сканирует все заданные входные значения и, соответственно, обновляет выходы, т. Е. Когда срабатывают реле давления и температуры или нажимается кнопка, ПЛК автоматически подает питание на пускатель двигателя. змеевик так, чтобы происходило перемешивание.

Приложения программируемого логического контроллера (ПЛК)

ПЛК можно использовать в промышленных подразделениях всех развитых стран в таких отраслях, как химическая промышленность, автомобильная промышленность, сталелитейная промышленность и электроэнергетика.На основе развития всех этих технологий, функций и приложений область применения ПЛК резко возрастает.

1. Применение ПЛК в стекольной промышленности

С 1980 года контроллеры с программируемой логикой используются в стекольной промышленности и собираются постепенно. ПЛК используются в основном во всех процедурах и цехах для управления соотношением материалов, обработки плоских стекол и т. Д.

С развитием ПЛК и повышением спроса в реальном мире режим управления программируемым логическим контроллером с помощью интеллектуального устройства применяется в стекольной промышленности.При изготовлении флоат-стекла сам ПЛК не может выполнить некоторые задачи управления из-за сложности системы управления и обработки огромных данных. Для производства стекла мы используем шинную технологию для создания режима управления ПЛК с системой распределенного управления. Эта система управления занимается аналоговым управлением и записью данных; ПЛК также используется для цифрового контроля качества и управления положением.

Этот тип режима управления является большим преимуществом для ПЛК и РСУ с точки зрения повышения надежности и гибкости системы управления.

2. Применение ПЛК в цементной промышленности

Наряду с высококачественным сырьем точные данные о переменных процесса, особенно во время процессов смешивания в печи, гарантируют, что получаемая продукция должна быть максимально возможного качества. В настоящее время DCS с шинной технологией используется в сфере производства и управления. Используя эту существующую систему управления DCS, ПЛК находится в пользовательском режиме SCADA. Этот режим включает ПЛК и конфигурационное ПО. Этот режим SCADA включает ПЛК и главный компьютер.Главный компьютер состоит из подчиненной и главной станции. ПЛК используется для управления шаровой мельницей, шахтной печью и печью для угля.

Чтобы узнать больше о функциях этих контроллеров с программируемой логикой, вы можете просмотреть следующий проект, который дается в качестве практического примера, используемого в основном для промышленной автоматизации.

Таким образом, в этой статье был рассмотрен принцип работы программируемых логических устройств или контроллера и его применение в различных отраслях промышленности, таких как стекольная, сталелитейная и цементная промышленность.Для получения любой помощи по этой теме, пожалуйста, свяжитесь с нами, оставив комментарий в разделе комментариев ниже.

No related posts.