Kako je servo upravljač uređen i radi
sadržaj
Čak i ako vozač automobila ima veliku fizičku snagu, malo je vjerojatno da će mu okretanje volana pružiti zadovoljstvo. Stoga se servo upravljač pojavio davno, a hidraulički princip postao je klasičan način za slabljenje otpora pogona.
Tada su dizajneri počeli naširoko koristiti električna pojačala, ali hidraulika se i dalje koristi, jer imaju svoje prednosti.
Zašto u automobilu postoji servo upravljač?
Prednji upravljani kotači se okreću prilično složenim pogonom od upravljača. Najveći napor za njihovo okretanje bit će potreban kada automobil miruje ili se kotrlja vrlo malom brzinom.
U tom slučaju nastaje značajna sila trenja gaznoga sloja na asfaltu, zbog činjenice da je nemoguće okretati dovoljno širok kotač bez djelomičnog klizanja.
I što je veća površina kontakta gume s površinom ceste, to je veći otpor. A moderne gume samo ih pokušavaju napraviti kako bi poboljšale upravljivost automobila i smanjile vjerojatnost klizanja povećanjem površine ovog mjesta.
Osim toga, svojstva gumene smjese optimizirana su što je više moguće kako bi se povećao koeficijent trenja u svim uvjetima na cesti.
Na putu od upravljača do kotača, postoji još nekoliko parova trenja, sila vozačevih ruku je oslabljena u ležajevima stupa upravljača, upravljačkom prijenosniku i kugličnim zglobovima šipki i vrhova upravljača.
Os rotacije kotača također je fiksirana kugličnim zglobovima i ležajevima ovjesa, ovisno o vrsti ovjesa. Svi ovi mehanizmi ne dodaju samo parazitsku silu, oni umnožavaju trenutak potreban za okretanje.
Dolazi do situacije u kojoj takvo slabljenje sposobnosti vozača postaje ne samo neugodno, već i nesigurno. Automobili su stvoreni ne samo za svjetske prvake u dizanju utega.
U međuvremenu, vrlo blizu ispod haube nalazi se snažan izvor energije u obliku pogonske jedinice. Sasvim logična odluka bila je odabrati nekoliko njegovih mogućnosti i poslati ih u pomoć vozačevim rukama.
Istodobno, smanjite promjer volana, koji je u nekim starim automobilima počeo dosezati prilično gigantsku veličinu. Izumljen je i napravljen hidraulički pojačivač koji je sposoban osjetljivo reagirati na okretanje upravljača koje naznači vozač, primjenjujući višestruko veću silu u istom smjeru.
Hidraulični - jer u to vrijeme elektromotori, senzori i upravljački sustavi još nisu bili dovoljno razvijeni i razrađeni.
Kako radi servo upravljač
Osnova pojačala bio je princip preraspodjele tlaka snage koji generira mehanički pokretana hidraulična pumpa iz motora automobila.
Snage ovdje ima na pretek, pa se razvoj sveo na njezino precizno doziranje i osiguranje pouzdanosti.
Princip rada
Kao i kod svih ostalih pojačala, uređaj je podijeljen na kanal napajanja i upravljački kanal. Mala sila primijenjena na upravljanje uzrokuje preraspodjelu sila u aktuatoru, stvarajući značajan pritisak u tako naznačenom smjeru.
U praksi se princip implementira u određenim jedinicama servoupravljača:
- visokotlačna pumpa koja se pokreće kroz remenski pogon iz remenice radilice motora;
- izvršni hidraulični cilindar integriran u upravljački mehanizam;
- radna tekućina sustava, posebna tekućina koja cirkulira unutar servo upravljača;
- tlačni spremnik u kojem se pohranjuje zaliha tekućine;
- kontrolni ventil-razdjelnik;
- visokotlačna i niskotlačna crijeva.
Hidraulička pumpa stvara potrebni tlak, čija se vrijednost izračunava na osnovu maksimalne sile primijenjene na letvu upravljača ili drugi mehanizam koji prenosi zavoj od stupa upravljača do trapeza.
U početnom stanju, crpka radi u praznom hodu, pumpa tekućinu iz izravnog u povratni vod, ne nailazeći na otpor i bez preuzimanja snage iz motora.
Kada vozač počne okretati volan, razdjelnik tlaka se elastično deformira zbog otpora trapeza upravljača i počinje otvarati put za glavni protok tekućine na odgovarajuću stranu klipa podređenog cilindra uz pomoć kalem, ovisno o smjeru vrtnje.
Na klip se primjenjuje pritisak, a na letvu djeluje sila. Ova sila je usmjerena u istom smjeru gdje pritišće zupčanik stupa upravljača, sile se zbrajaju, što daje efekt pojačanja.
Što se tračnica više opire, na primjer u uvjetima parkiranja, to se kalem više otvara i pojačanje se povećava. Vozač ne mora ulagati značajne napore, što se doživljava kao sve veća lakoća upravljanja.
Ako su elastična svojstva razdjelnika postavljena na maksimalno pojačanje, tada se volan vrlo lako okreće, što nije uvijek poželjno. Stoga se poduzimaju dodatne mjere za podešavanje pojačanja.
Koje ulje uliti u hidraulični pojačivač
U specifikaciji svakog automobila navedena je određena marka ulja. Često se koristi tekućina za automatski mjenjač, iako ovaj pristup ima svoje nedostatke.
Općenito, ulja su slična, imaju približno iste temperaturne karakteristike, viskoznost i druga osnovna svojstva. Ali postoji jedna bitna razlika.
U automatskom mjenjaču ulje mora raditi s upravljačkim spojkama. To su pakiranja diskova, zbog trenja u kojima se tlak pretvara u zakretni moment. Stoga je nepoželjno smanjiti "mokro" trenje na vrijednost blizu nule, mehanizam jednostavno ne može raditi.
Osiguravanje takvog paradoksa svojstava zahtijeva posebnu formulaciju aditiva, koji, ako se koriste u servo upravljaču, neće ništa pomoći, ali će smanjiti druge korisne kvalitete ulja.
Stoga proizvođači pokušavaju preporučiti visoko specijalizirana ulja za servo upravljač. Iako se u praksi često koristi ATF - ulje za automatski mjenjač, ništa se loše ne događa. Ponekad je čak i izravno propisano uputom.
Glavni kvarovi servo upravljača
Kao što slijedi iz principa rada, ovdje su problemi tipični za bilo koju drugu hidrauliku.
- Najčešće je prvi kvar istjecanje ulja iz mehanizama kao posljedica starenja i trošenja brtvi. Sami dijelovi su jeftini, ali njihova zamjena će zahtijevati visoko kvalificirane radnje montaže i demontaže.
- Pojava zraka u sustavu. To je zbog istih brtvi ili pada razine tekućine u spremniku servo upravljača. Pojačalo počinje raditi trzavo i neujednačeno pri promjeni smjera upravljača. Sam po sebi, zrak se lako pumpa prema metodi iz uputa, ali bez uklanjanja uzroka njegovog izgleda, to će pomoći za kratko vrijeme.
- Slabljenje pogonskog remena kada se istroši. Napetost remena se mora povremeno podešavati, a također mijenjati u skladu s propisima ili kada se pojave vidljivi nedostaci, poderotine, neravnine, onečišćenje uljem.
- Kvar pumpe. Pritisak pada, pojačanje nestaje, upravljanje postaje zategnuto. Uz djelomične nedostatke, pumpa proizvodi nenormalne zvukove, urlanje, a sila na volanu nije ujednačena. Teoretski se može obnoviti, ali u praksi se pumpa mijenja kao sklop. Služi jako dugo, uz redovitu promjenu ulja i usklađenost s njegovom kvalitetom.
- Još rjeđe dolazi do kvarova upravljačkog razdjelnika i radnog cilindra. Osim curenja kroz manšete, kao što je gore spomenuto. Simptomi su isti, neravnomjeran i pojačan napor na volanu, zavijanje pumpe.
- Starenje crijeva. Pukotine su ovdje neprihvatljive zbog visokog tlaka, puknuće crijeva dovest će do potpunog gubitka ulja, nakon čega će pumpa brzo otkazati.
Jedan od najtežih načina koji dovodi do pregrijavanja tekućine i kvarova je okretanje upravljača do maksimalnog kuta dok ga držite u tom položaju.
Pojačalo nastoji dati svoj maksimum, ali kotači su već okrenuti do kraja. Ne možete to učiniti, čvorovi servo upravljača će koštati puno.
Prednosti i nedostaci
Servo upravljač mora se natjecati s električnim servo upravljačem (EUR). Nijedan od ovih uređaja nije bez nedostataka. No, servo upravljač je neophodan tamo gdje je potrebna značajna snaga za pojačanje, na primjer, na teškim automobilima ili na sportskim automobilima, gdje je važna ujednačena sila tijekom brze rotacije, što također zahtijeva značajnu rezervu snage.
Sličan elektromotor s mjenjačem imao bi veliku masu, dimenzije i jako bi opteretio električnu mrežu u vozilu.
Istodobno, servo upravljač je vrlo teško fino podesiti, što je povezano s ograničenim mogućnostima čisto mehaničkog kontrolnog razdjelnika tlaka. Ne može uzeti u obzir dodatne parametre vožnje, kao što su brzina, kut kotača, stanje površine ceste.
Kako bi se spojile korisne kvalitete servo upravljača i EUR-a, stvoreni su elektrohidraulički sustavi u kojima se tlak pumpe stvara ili modulira isključivo električno, što omogućuje upravljanje njime s putnog računala. Funkcije su znatno proširene.
Nedostaci uključuju potrebu za povremenim održavanjem servo upravljača. Potrebno je na vrijeme mijenjati ulje, pratiti sigurnost brtvi i drugih hidrauličnih dijelova. Ali to nije tako teško, radi se relativno rijetko, pa se servo upravljač i dalje uspješno koristi na raznim automobilima.
