Одним из важнейших компонентов системы рулевого управления вашего автомобиля является насос гидроусилителя руля, и здесь мы расскажем вам о его значении и характеристиках.
07 Jul 2023, 11:30 AM EDT
Для многих насос гидроусилителя руля — это просто волшебный черный ящик, который якобы делает наши поездки за рулем намного приятнее. Но как именно работает насос гидроусилителя руля? Сегодня мы погрузимся в мир механики, в частности во внутреннюю работу этого компонента.
Что такое насос гидроусилителя руля?
В системе гидравлического усилителя руля есть рулевая рейка и рулевой насос. Эти два компонента похожи на Бэтмена и Робина, Тора и Мьёльнир, арахисовое масло и желе — в принципе, они неразделимы. Они работают вместе, чтобы дать нам возможность управлять автомобилем и в то же время облегчить ее.
В официальной терминологии насос гидроусилителя руля — это центробежный лопастной гидравлический насос, который нагнетает давление в рулевую жидкость за счет высокоскоростных вращений, создавая разницу давлений, которая превращается в «усилитель» для системы рулевого управления вашего автомобиля.
По сути, это просто водяной насос, только с жидкостью для рулевого управления. Он вращается как сумасшедший, нагнетает давление в рулевой жидкости, а затем направляет его в остальные части рулевой системы, чтобы мы могли ехать как сумасшедшие.
Вообще говоря, рулевая рейка дает нам фактическое изменение траектории движения шин нашего автомобиля, что означает возможность управлять машиной. С другой стороны, насос рулевого управления отвечает за то, чтобы рулевое колесо ощущалось «легким» и легко поворачивалось, когда мы рулим.
Где находится насос гидроусилителя руля
Насос рулевого управления размером с кокосовый орех обычно можно найти на двигателе вашего автомобиля. Если вы хотите посмотреть на него, просто проследите за ремнем двигателя, и в конце концов вы его увидите.
Насос гидроусилителя руля всегда расположен рядом с двигателем. Почему? Потому что он работает вместе с ремнем двигателя.
Как работает насос гидроусилителя руля?
Хотя насос гидроусилителя руля метафорически называют «сердцем» нашей системы рулевого управления, это лишь капля в море. Существует огромное количество других механизмов, которые окружают его и поддерживают, чтобы вся система работала. При этом все может очень быстро усложниться, особенно если вы не знакомы с системой рулевого управления с усилителем в целом.
Поэтому, чтобы облегчить вам задачу, мы разделили тему «Как работает насос гидроусилителя руля» на три раздела. Эти разделы — до насоса рулевого управления, внутри насоса рулевого управления и после насоса рулевого управления.
1. Перед насосом рулевого управления
Начнем с хорошо знакомого всем места — бачка рулевой жидкости. Если вы откроете капот своего автомобиля, то обнаружите (обычно) желтоватый контейнер, на крышке которого написано «жидкость для гидроусилителя руля». Именно в эту емкость мы заливаем жидкость для рулевого управления.
Единственное назначение этого бачка — содержать жидкость для рулевого управления и подавать ее к насосу рулевого управления через набор резиновых шлангов. Когда жидкость не используется, она находится в бачке. Когда нам нужна жидкость для рулевого управления, она поступает из этого резервуара туда, куда нужно. Проходя по резиновым шлангам, жидкость попадает в насос рулевого управления.
Сначала нужно включить насос рулевого управления. Чтобы он заработал, необходима постоянная подача энергии к насосу, а ее источником является не кто иной, как двигатель автомобиля.
Двигатель нашего автомобиля вырабатывает энергию, воспламеняя смесь бензина и воздуха с помощью электрических искр. Когда смесь бензина и воздуха взрывается внутри двигателя, она производит энергию, которая толкает поршень двигателя вверх и вниз. А поскольку поршень нашего двигателя механически связан с коленчатым валом, коленчатый вал собирает эту энергию, и сам коленчатый вал начинает вращаться.
Наконец, мы надеваем ремень двигателя на вращающийся коленчатый вал и прочно соединяем его со шкивом насоса рулевого управления. Когда мы заводим автомобиль, ремень двигателя натягивается на шкив насоса рулевого управления, и насос рулевого управления начинает вращаться.
Теперь насос рулевого управления работает.
2. Внутри насоса рулевого управления
На данном этапе насос рулевого управления вращается, и жидкость для рулевого управления поступает в насос. Следующим шагом будет нагнетание давления в рулевой жидкости.
А вот и самая интересная часть. Сейчас мы рассмотрим сердцевину насоса рулевого управления, чтобы понять, как это величественное устройство создает жидкость под высоким давлением. Сердцевина насоса рулевого управления состоит из цельных металлических блоков, точно обработанных для создания корпуса, ротора и лопастей.
Ротор — это цельный металлический блок, который имеет всего две отличительные особенности: он имеет полое отверстие в середине и несколько полостей снаружи. И то, и другое имеет разное назначение.
Центральное отверстие соединяется непосредственно со шкивом рулевого насоса через другой металлический цилиндр. Таким образом, если вы можете себе представить, при вращении шкива рулевого насоса ротор также будет вращаться, отсюда и название «ротор».
Помните углубления снаружи? В эти маленькие кармашки с отверстиями и будут упираться лопасти. Они служат для того, чтобы лопасти могли входить и выходить. Когда насос рулевого управления не вращается, он располагается ближе к центру. Когда ротор вращается, все лопасти выталкиваются наружу и прижимаются к корпусу насоса. Это и есть центробежная сила.
Аналогично, в насосе гидроусилителя руля все лопасти будут выталкиваться наружу к корпусу насоса. Но это еще не все. Представьте себе ту же центробежную силу, но с оборотами двигателя, которые обычно измеряются в тысячах в минуту. Лопасти так сильно прижимаются к корпусу насоса, что начинают образовывать маленькие камеры, в которых задерживается жидкость рулевого управления.
Когда насос рулевого управления вращается, все лопасти выталкиваются из корпуса насоса. В результате образуются камеры для жидкости гидроусилителя руля.
Когда ротор вращается по часовой стрелке, маленькие камеры следуют за ним (вместе с находящейся в них рулевой жидкостью!). Камера № 1 переместится из исходного положения в камеру № 2, затем в камеру № 3 и так далее с невероятной скоростью, пока мы не выключим двигатель.
Вот тут-то и происходит волшебство. Давление жидкости в рулевом управлении начинает расти, конечно же, не без причины.
Если вы присмотритесь, корпус насоса не имеет геометрически круглой формы, он специально спроектирован овальным. Если поместить ротор прямо в центр, можно заметить, что нижняя часть щели значительно больше верхней. Разница в объеме не является недостатком конструкции или производственным дефектом, она имеет свою цель, и очень важную.
Вот почему:
При вращении насоса рулевая жидкость перемещается по овальной канавке, как карусель. Благодаря эксцентричной овальной форме рулевая жидкость перемещается с большой площади и сжимается во все меньшем и меньшем пространстве. Если мы обратимся к физике, то узнаем, что при уменьшении площади давление увеличивается. Инженеры знают, что происходит. Но не верьте мне на слово, я даже докажу вам это.
Давление = Сила / Площадь.
Закон Паскаля — это как сжимать воздушный шар, наполненный воздухом.
Сначала вы надуваете воздушный шар до приличного размера, затем завязываете узел вокруг отверстия, чтобы запечатать воздух внутри. Когда вы сжимаете воздушный шар, пространство внутри него сжимается. Воздуху некуда вырваться, и тот же объем воздуха оказывается зажатым в более тесном пространстве, что увеличивает давление воздуха. Если сжать его достаточно сильно, он достигнет точки, где давление воздуха будет превышать прочность воздушного шара, и в конце концов лопнет.
Воздух действует как любая другая жидкость, в том числе и жидкость рулевого управления. При одинаковом объеме жидкости, если уменьшить ее площадь, давление жидкости увеличится. Именно поэтому кулачковое кольцо было спроектировано овальным, а не идеально круглым.
Вернемся к тому, как работает насос гидроусилителя руля.
Мы уже говорили о том, что эти крошечные камеры постоянно перемещают жидкость для рулевого управления в меньшее пространство, чтобы повысить давление. После этого жидкость рулевого управления под высоким давлением в конечном итоге выходит из насоса рулевого управления через клапан регулировки давления. В результате в насосе рулевого управления остается пустая область с низким давлением, что помогает всасывать больше жидкости из бачка рулевого управления.
Однако эта жидкость для рулевого управления под высоким давлением вытекает из насоса рулевого управления и попадает в две гидравлические камеры рулевой рейки.
3. После насоса рулевого управления
Те, кто знаком с гидравлическим усилителем руля: что это такое и как он работает, хорошо представляют себе, чем закончится эта история. Для тех, кто не знает, вот как это работает.
Жидкость рулевого управления под высоким давлением выходит из насоса рулевого управления и поступает в рулевую рейку. По сути, рулевая рейка разделена на две гидравлические камеры — левую и правую.
Когда жидкость для рулевого управления поступает в две гидравлические камеры, она распределяется таким образом, что в одну из гидравлических камер рулевой рейки попадает больше жидкости, чем в другую. Если левая камера получает больше жидкости, она становится сильнее правой. И угадайте, что происходит? Рулевая рейка сдвигается вправо из-за разницы в давлении жидкости. И наоборот, когда вы хотите повернуть налево.
Это толкающее движение и есть усилитель. Именно поэтому рулевое колесо кажется более легким, если в вашем автомобиле установлен гидроусилитель руля.
После этого рулевая жидкость вытекает из рулевой рейки через шланги рулевого управления и возвращается в бачок рулевой жидкости.
Весь процесс повторяется снова и снова, пока двигатель не будет окончательно заглушен.
Эта тема закрыта для публикации ответов.