Αντλία υδραυλικού τιμονιού - σχεδιασμός, τύποι, αρχή λειτουργίας

Το υδραυλικό τιμόνι συνεχίζει να καταλαμβάνει σταθερά τη θέση του σε μια σειρά από κατηγορίες οχημάτων και μεμονωμένα μοντέλα επιβατικών αυτοκινήτων. Ο βασικός κόμβος τους είναι η αντλία, η οποία μετατρέπει την ισχύ του κινητήρα σε εκτελεστική πίεση του ρευστού εργασίας. Ο σχεδιασμός είναι καθιερωμένος και αποδεδειγμένος, γεγονός που μας επιτρέπει να το εξετάσουμε λεπτομερώς στη γενική περίπτωση.

Εργασίες που εκτελούνται και εφαρμογή

Από τη φύση της, η υδραυλική αντλία παρέχει ενέργεια στον ενεργοποιητή με τη μορφή κυκλοφορίας του ρευστού εργασίας του συστήματος - ειδικό λάδι, υπό υψηλή πίεση. Η εργασία που γίνεται καθορίζεται από το μέγεθος αυτής της πίεσης και τον ρυθμό ροής. Επομένως, ο ρότορας της αντλίας πρέπει να περιστρέφεται αρκετά γρήγορα, ενώ κινεί σημαντικούς όγκους ανά μονάδα χρόνου.

Η αστοχία της αντλίας δεν πρέπει να οδηγήσει σε διακοπή του τιμονιού, οι τροχοί μπορούν ακόμα να στραφούν, αλλά η δύναμη στο τιμόνι θα αυξηθεί δραματικά, κάτι που μπορεί να εκπλήξει τον οδηγό. Εξ ου και οι υψηλές απαιτήσεις αξιοπιστίας και ανθεκτικότητας, οι οποίες ικανοποιούνται χάρη στον αποδεδειγμένο σχεδιασμό, την επιλεγμένη μέθοδο έγχυσης και τις καλές λιπαντικές ιδιότητες του ρευστού εργασίας.

Επιλογές εκτέλεσης

Δεν υπάρχουν τόσες πολλές ποικιλίες υδραυλικών αντλιών· ως αποτέλεσμα της εξέλιξης, παρέμειναν μόνο οι τύποι πλάκας και γραναζιών. Το πρώτο χρησιμοποιείται κυρίως. Η ρύθμιση της πίεσης παρέχεται σπάνια, δεν υπάρχει ιδιαίτερη ανάγκη για αυτό, η παρουσία περιοριστικής βαλβίδας μείωσης πίεσης είναι αρκετά επαρκής.

Στο κλασικό υδραυλικό τιμόνι, χρησιμοποιείται μια μηχανική κίνηση του ρότορα της αντλίας από την τροχαλία του στροφαλοφόρου άξονα του κινητήρα χρησιμοποιώντας έναν ιμάντα κίνησης. Μόνο πιο προηγμένα ηλεκτροϋδραυλικά συστήματα χρησιμοποιούν μια κίνηση ηλεκτροκινητήρα, η οποία δίνει πλεονεκτήματα στην ακρίβεια ελέγχου, αλλά στερεί το κύριο πλεονέκτημα των υδραυλικών - την ενίσχυση υψηλής ισχύος.

Ο σχεδιασμός της πιο κοινής αντλίας

Ο μηχανισμός τύπου πτερυγίου λειτουργεί μετακινώντας το υγρό σε μικρούς όγκους με τη μείωση τους στη διαδικασία περιστροφής του ρότορα και συμπίεσης λαδιού στον σωλήνα εξόδου. Η αντλία αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:

• τροχαλία κίνησης στον άξονα του ρότορα.
• ρότορας με ελασματοειδείς λεπίδες σε αυλακώσεις κατά μήκος της περιφέρειας.
• ρουλεμάν και στεγανοποιήσεις κουτιού πλήρωσης του άξονα στο περίβλημα.
• στάτορας με ελλειπτικές κοιλότητες στον όγκο του περιβλήματος.
• ρυθμιστική βαλβίδα περιορισμού.
• περίβλημα με βάσεις κινητήρα.

Συνήθως, ο ρότορας εξυπηρετεί δύο κοιλότητες εργασίας, οι οποίες αυξάνουν την παραγωγικότητα, διατηρώντας παράλληλα ένα συμπαγή σχεδιασμό. Και τα δύο είναι απολύτως πανομοιότυπα και βρίσκονται διαμετρικά αντίθετα σε σχέση με τον άξονα περιστροφής.

Η σειρά εργασίας και η αλληλεπίδραση των εξαρτημάτων

Ένας ιμάντας V ή ένας ιμάντας μετάδοσης κίνησης με πολλές ραβδώσεις περιστρέφει την τροχαλία του άξονα του ρότορα. Ο ρότορας που έχει φυτευτεί σε αυτό είναι εξοπλισμένος με σχισμές στις οποίες οι μεταλλικές πλάκες κινούνται ελεύθερα. Με τη δράση φυγόκεντρων δυνάμεων, πιέζονται συνεχώς στην ελλειπτική εσωτερική επιφάνεια της κοιλότητας του στάτορα.

Το υγρό εισέρχεται στις κοιλότητες μεταξύ των πλακών, μετά από τις οποίες κινείται προς την έξοδο, όπου μετατοπίζεται λόγω του μεταβλητού όγκου των κοιλοτήτων. Τρέχοντας στα καμπύλα τοιχώματα του στάτορα, οι λεπίδες εισάγονται στον ρότορα, μετά από τον οποίο τοποθετούνται ξανά προς τα εμπρός, παίρνοντας τα επόμενα μέρη του υγρού.

Λόγω της υψηλής ταχύτητας περιστροφής, η αντλία έχει επαρκή απόδοση, ενώ αναπτύσσει πίεση περίπου 100 bar όταν εργάζεται «σε ακινησία».

Η λειτουργία πίεσης σε αδιέξοδο θα υπήρχε στις υψηλές στροφές του κινητήρα και οι τροχοί γυρνούσαν μέχρι τέρμα, όταν το έμβολο του εξαρτημένου κυλίνδρου δεν μπορούσε πλέον να κινηθεί περαιτέρω. Αλλά σε αυτές τις περιπτώσεις, ενεργοποιείται μια περιοριστική βαλβίδα με ελατήριο, η οποία ανοίγει και ξεκινά την αντίστροφη ροή του υγρού, αποτρέποντας την υπερβολική αύξηση της πίεσης.

Οι τρόποι λειτουργίας της αντλίας είναι σχεδιασμένοι με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να παρέχει τη μέγιστη πίεσή της με μια ελάχιστη ταχύτητα περιστροφής. Αυτό είναι απαραίτητο όταν κάνετε ελιγμούς με σχεδόν ταχύτητα ρελαντί, αλλά με το πιο ελαφρύ τιμόνι. Παρά την πολλή αντίσταση στην περίπτωση στροφής των τιμονιών επί τόπου. Όλοι γνωρίζουν πόσο βαρύ είναι το τιμόνι χωρίς ρεύμα σε αυτή την περίπτωση. Αποδεικνύεται ότι η αντλία μπορεί να φορτωθεί πλήρως στην ελάχιστη ταχύτητα του ρότορα και μετά από αύξηση της ταχύτητας, απλώς απορρίπτει μέρος του υγρού προς την αντίθετη κατεύθυνση μέσω της βαλβίδας ελέγχου.

Παρά το γεγονός ότι τέτοιοι τρόποι λειτουργίας με υπερβολική απόδοση είναι κανονικοί και παρέχονται, η λειτουργία του υδραυλικού τιμονιού με τους τροχούς να είναι εντελώς γυρισμένοι σε κοντινή απόσταση είναι πολύ ανεπιθύμητη. Ο λόγος για αυτό είναι η υπερθέρμανση του ρευστού εργασίας, λόγω της οποίας χάνει τις ιδιότητές του. Υπάρχει κίνδυνος αυξημένης φθοράς, ακόμη και βλάβης της αντλίας.

Αξιοπιστία, βλάβες και επισκευές

Οι αντλίες υδραυλικού τιμονιού είναι ιδιαίτερα αξιόπιστες και δεν ανήκουν σε αναλώσιμα. Δεν είναι όμως και αιώνιες. Οι δυσλειτουργίες εμφανίζονται με τη μορφή αυξημένης προσπάθειας στο τιμόνι, ειδικά κατά τη γρήγορη περιστροφή, όταν η αντλία σαφώς δεν παρέχει την απαιτούμενη απόδοση. Υπάρχουν κραδασμοί και ένα δυνατό βουητό που εξαφανίζεται μετά την αφαίρεση του ιμάντα κίνησης.

Η επισκευή της αντλίας είναι θεωρητικά δυνατή, αλλά συνήθως απλώς αντικαθίσταται με γνήσιο ή ανταλλακτικό από aftermarket. Υπάρχει επίσης μια αγορά για ανακατασκευασμένες μονάδες στο εργοστάσιο, είναι πολύ φθηνότερες, αλλά έχουν σχεδόν την ίδια αξιοπιστία.