Насос-дозатор: основа гидрообъемного рулевого управления трактора

Во многих колесных тракторах и различных самоходных машинах применяется гидрообъемное рулевое управление. Основным устройством управления и контроля в данной системе является насос-дозатор — все об этом агрегате, его типах, устройстве и принципе работы, а также о его выборе и замене читайте в статье.

Что такое насос-дозатор?

Насос-дозатор (НД, гидроруль) — регулирующий и исполнительный механизм системы гидрообъемного рулевого управления (ГОРУ) тракторов и самоходных машин; гидромеханическое устройство для управления потоками рабочей жидкости между основным насосом и исполнительными гидроцилиндрами ГОРУ в соответствии с углом поворота рулевого колеса.

На многих колесных тракторах и самоходных машинах, а также на некоторых моделях грузовых автомобилей используется гидрообъемное рулевое управление — гидравлическая система, обеспечивающая отклонение управляемых колес и их удерживание в выбранном направлении. В состав ГОРУ входит масляный насос питания, масляный бак, насос-дозатор (гидроруль), исполнительный гидравлический цилиндр (или два цилиндра) и система трубопроводов. Управление всей этой системой осуществляется насосом-дозатором, непосредственно связанным с рулевым колесом.

Насос-дозатор имеет несколько функций:

• Подача масла от насоса питания на гидравлические цилиндры при отклонении рулевого колеса от нейтрального положения;
• Изменение количества масла, поступающего на исполнительные гидроцилиндры, пропорционально углу поворота руля;
• Слив рабочей жидкости из цилиндров в бак;
• Перепуск рабочей жидкости от питающего насоса в бак при нейтральном положении руля;
• Обеспечение работоспособности ГОРУ при неисправном насосе питания (работа рулевого управления в аварийном режиме).

Насос-дозатор является основным механизмом управления в ГОРУ, без которого работа данной системы в принципе невозможна, поэтому при неисправности или некорректной работе должен быть отремонтировать или заменен в сборе. Чтобы сделать правильный выбор насоса-дозатора, следует разобраться в существующих типах, конструкциях и особенностях этих агрегатов.

Типы, конструкция и принцип работы насоса-дозатора

Общая схема подключения насоса-дозатора

Используемые в настоящее время насосы-дозаторы имеют принципиально одинаковую конструкцию. Насос состоит из трех агрегатов:

• Следящий гидрораспределитель (распределительный блок);
• Гидромотор обратной связи (качающий узел);
• Блок клапанов.

Все агрегаты сблокированы в единую компактную конструкцию, которая устанавливается на конце рулевого вала и трубопроводами связана с другими деталями системы (насосом и гидроцилиндрами). Насосы-дозаторы отличаются типом и конструкцией отдельных агрегатов — распределительного блока и гидромотора.

Следящий гидрораспределитель — золотникового типа, построен на основе полого золотника (или сразу двух золотников) с проточками и каналами, который имеет прямое соединение с валом рулевого колеса (поэтому входным сигналом распределителя является отклонение руля). Золотник может поворачиваться вокруг своей продольной оси, чем обеспечивается распределение потоков поступающей от насоса питания рабочей жидкости. В среднем положении руля золотник расположен таким образом, что масло от насоса питания через блок клапанов сливается в масляный бак — в данном случае колеса установлены в прямом направлении и поворота не происходит. При отклонении руля в одну или другую сторону золотник поворачивается, и поток жидкости поступает на качающий узел, а оттуда — на исполнительные гидроцилиндры.

Качающий узел может быть двух типов:

• Аксиально-поршневой;
• Планетарный (героторный).

Насос-дозатор с аксиально-поршневым гидромотором

Аксиально-поршневой гидромотор выполнен на основе подпружиненных шаровых клапанов, размещенных по обе стороны кулачковой шайбы. В кулачковой шайбе выполнены углубления для поршней, а сама она соединена с золотником. Поворот золотника приводит к повороту шайбы, она смещается и шарики попадают в ее лунки — так происходит наполнение полости за шариком рабочей жидкостью. При дальнейшем вращении шайбы шарики поднимаются и замыкают полости, что приводит к подаче содержащегося в них масла к клапанам и далее на исполнительные гидроцилиндры.

Конструкция насоса-дозатора с планетарным гидромотором

Планетарный гидромотор выполнен на основе системы из обоймы (венца, неподвижной шестерни) с роликами и вращающегося внутри него сателлита (звезды), который посредством эксцентрика связан с золотником. Сателлит установлен так, что между ним и обоймой остается несколько замкнутых полостей различного объема. При вращении сателлита полости изменяют свой объем: часть из них увеличивается, часть — уменьшается. Над всеми полостями выполнены каналы, через которые в зависимости от положения золотника осуществляется подача или отвод рабочей жидкости. В нейтральном положении золотника рабочая жидкость проходит через полости и клапаны, не оказывая на них никакого воздействия, и сливается в бак. При повороте руля золотник и клапаны устанавливаются в такое положение, что масло поступает в полости в момент увеличения их объема, а при последующем сокращении объема поступает в исполнительные гидроцилиндры.

Золотники в гидромоторах обоих типов имеют прямое соединение с рулевым колесом, однако они поворачиваются на небольшой угол только во время движения руля — при остановке руля золотник под воздействием специальной пружины возвращается в нейтральное положение, прерывая подачу рабочей жидкости к качающему узлу (и одновременно направляя ее от насоса подачи в масляный бак). При повороте руля в ту же или в обратную сторону золотник вновь отклоняется, повторяя все описанные выше процессы.

Назначение выходов насоса-дозатора

Качающие узлы обоих типов сконструированы таким образом, что обеспечивают дозированную подачу масла в гидроцилиндры, причем количество жидкости пропорционально углу отклонения руля от средней точки. То есть, чем больше угол поворота руля, тем на больший угол повернется сателлит или кулачковая шайба, и тем больше масла поступит в гидроцилиндр. Обычно за один оборот руля насосы различных типов и конструкций подают в цилиндры от 80 до 500 куб. см рабочей жидкости. При остановке руля подача жидкости прекращается, при этом она оказывается запертой в контуре между насосом-дозатором и цилиндром. При обратном повороте руля масло из гидромотора тут же начинает подаваться в другой цилиндр (или в обратную полость двухпоршневого цилиндра), а из первого цилиндра жидкость сливается через специальный клапан.

За распределение жидкости в насос-дозаторе отвечают, как правило, клапаны на основе обычных подпружиненных шариков. В блоке клапанов располагаются рабочие клапаны, предохранительный клапан (обеспечивает слив масла при чрезмерном давлении в насосе), несколько обратных клапанов (для защиты от утечки жидкости при потере давления от насоса подачи, а также для разобщения полостей слива и нагнетания насоса), противовакуумные и противоударные клапаны (для обеспечения нормальной работы насоса, предотвращения гидроударов и кавитации) и другие.

Следует отметить, что насос-дозатор может работать как в обычном режиме (как описывалось выше), так и в аварийном (при неисправности насоса). При аварийном режиме качающая секция обеспечивает нагнетание масла в исполнительные гидроцилиндры за счет усилий, прилагаемых водителем к рулевому колесу (в этом случае НД фактически становится ручным масляным насосом). Возможность работы без насоса питания обеспечивает безопасность трактора или самоходной машины и позволяет нормально выполнять движение до места ремонта.

Вопросы выбора, замены и обслуживания насоса-дозатора

В процессе работы ГОРУ в насосе-дозаторе действуют высокие давления, также детали этого агрегата подвержены интенсивным механическим нагрузкам — все это приводит к износу компонентов, увеличению зазоров и поломке агрегата в целом. О неисправности НД свидетельствуют отсутствие реакции со стороны руля при его повороте и, напротив, самопроизвольное вращение руля, а также некорректная работа рулевого управления. При появлении этих неисправностей следует произвести диагностику деталей рулевого управления и насоса-дозатора. Данная работа должна выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту и ТО трактора/самоходной машины, либо в соответствии с инструкцией на отдельный агрегат.

В случае обнаружения неисправности насоса-дозатора следует выполнить ремонт с применением ремонтных комплектов. Наиболее частой проблемой НД является износ и повреждения уплотнительных элементов — резиновых колец, сальников и прокладок. Также повреждения возникают в подшипниках, валах, плитах гидромоторов и т.д. Все эти детали и уплотнители сегодня предлагаются ремкомплектами, что позволяет сократить стоимость ремонтных работ.

В случае, если насос не подлежит ремонту, необходимо покупать новый агрегат. На замену следует выбирать насос-дозатор того же типа и модели, что был установлен ранее. При необходимости можно использовать аналог, но он должен иметь ту же производительность (или, по крайней мере, не меньшую производительность) и подходящий по конструкции привод. Дополнительно может потребоваться комплект крепежа и сопутствующих деталей для выполнения монтажных работ. Установка и наладка нового насоса-дозатора выполняются в соответствии с инструкциями. При верном выборе и замене НД рулевое управление трактора будет надежно и эффективно работать в любых условиях эксплуатации.