Vairo stiprintuvo sistemos šiandien yra praktiškai standartinė įranga naujai gaminamose transporto priemonėse. Jau kelis dešimtmečius hidraulinė sistema yra labiausiai paplitęs ir naudojamas sprendimas. Ji padeda vairuotojui lengvai sukti vairą, ypač parkuojantis ar važiuojant mažu greičiu. Tačiau svarbu suprasti, kad yra ir kitų tipų, tokių kaip elektrohidraulinės ir elektrinės vairo stiprintuvo sistemos, kurios kiekviena turi savo privalumų ir trūkumų. Šiame straipsnyje apžvelgsime hidraulinio vairo cilindro ir visos sistemos veikimo principus, priežiūrą, galimus gedimus ir jų diagnostiką.
Vairo Stiprintuvo Sistemų Tipai
Šiuolaikiniuose lengvuosiuose automobiliuose montuojamos trijų rūšių vairo stiprintuvo sistemos:
- Hidraulinės: energija tiekiama iš variklio.
- Elektrohidraulinės (EPHS): apjungia hidraulinės ir elektrinės sistemos privalumus.
- Elektrinės: naudoja energiją, gaunamą iš kintamosios srovės generatoriaus įkraunamo akumuliatoriaus.
Hidraulinė Vairo Stiprintuvo Sistema
Hidraulinis vairo stiprintuvas yra viena pirmųjų įdiegtų vairo mechanizmų formų. Tipinę sistemą sudaro:
- Vairo stiprintuvo siurblys
- Skriemulys
- Pavaros diržas
- Keli dirželiai ir žarnos (įsiurbimo ir slėgio)
- Plėtimosi bakelis
- Hidraulinis cilindras
- Vairo stiprintuvo skystis
Transporto priemonės variklyje yra rotacinis siurblys, kuris reguliuoja hidraulinį slėgį. Slėgis padidėja dėl papildomo hidraulinio skysčio, kuris patenka į cilindrą. Hidraulinės vairo stiprintuvo sistemos suteikia autentiškesnį pojūtį ir yra gaminamos pigiau, o jų priežiūra taip pat yra pigesnė. Tačiau hidraulinėse sistemose siurblys veikia visą laiką, todėl sunaudojama daugiau energijos, palyginti su elektriniu vairo stiprintuvu, ir sumažėja degalų naudojimo efektyvumas. Be to, hidraulinės vairavimo sistemos yra sudėtingesnės ir reikalauja reguliaraus vairo stiprintuvo skysčio keitimo.
Elektrohidraulinė Vairo Stiprintuvo Sistema (EPHS)
Firma „TRW“ sukūrė elektrohidraulines vairo stiprintuvo sistemas EPHS (Electrically Powered Hydraulic Steering), kurios apjungė hidraulinės sistemos privalumus (veikimo patikimumą, aukštą patvarumą, gerą virpesių slopinimą) su elektrinių sistemų privalumais (lengvu valdymu, išjungimo galimybe, energijos taupymu, kai sistema neveikia). EPHS sistema leidžia įgyvendinti adaptacinio stiprinimo funkcijas, kai jėga, reikalinga vairo pasukimui, mažėja kartu su mažėjančiu greičiu. EPHS sistemos siurblio sistema susideda iš alyvos bakelio, elektrinio siurblio, apsauginio vožtuvo ir valdymo bloko. Vairo kolonėlės konstrukcija beveik nesiskiria nuo kolonėlės su hidrauliniu stiprintuvu.
Elektrinė Vairo Stiprintuvo Sistema
Elektrinis vairo mechanizmas naudoja energiją, gaunamą iš kintamosios srovės generatoriaus įkraunamo akumuliatoriaus, kuris laikomas taupesniu. Elektrinis vairo stiprintuvas, palyginti su hidrauliniu, turi mažiau dalių, o elektros variklis sukuria reikiamą slėgį ratams sukti. Šie jutikliai fiksuoja, kiek jėgos naudojama vairui sukti. Elektrinė vairo stiprintuvo sistema gamina elektros energiją tik tada, kai sukate vairą, taip sumažinant energijos švaistymą. Ši sistema yra paprasta ir nereikalauja pavarų dėžės priežiūros. Tačiau elektroninės sistemos yra brangesnės už hidraulines, o jų remontas gali būti brangus. Sistemos sugedus vairavimo metu, vairas gali užsifiksuoti, o tai kelia pavojų saugumui.
Hidraulinis Vairo Cilindras: Veikimo Principas
Hidraulinis vairo cilindras yra esminė hidraulinės vairo stiprintuvo sistemos dalis. Jo vaidmuo yra padidinti jėgą, perduodamą iš vairo į vairo pavarą, ir pakeisti jėgos perdavimo kryptį. Hidrauliniai cilindrai veikia pagal Paskalio dėsnį, kuris teigia, kad slėgis, pritaikytas uždarojo skysčio sistemai, yra skleidžiamas lygiai visomis kryptimis.
Išsamiau, kaip veikia hidraulinis cilindras:
- Skysčio įvedimas: Pirmajame etape skysčiai įvedami rankiniu siurbliu per vamzdyną į cilindrą.
- Vamzdynų užpildymas: Kai skysčiai įeina, jie užpildo vamzdynus ir spaudžia prie stūmoklio.
- Stūmoklio judėjimas: Skysčiai spaudžia stūmoklį, todėl jis juda aukštyn arba žemyn vamzdynuose. Šis judėjimas yra būtinas, kad jėga galėtų būti perkelta link stūmoklio koto.
- Jėgos perdavimas: Jėga, pritaikyta prie stūmoklio, sukelia judėjimą, kuris yra pakankamai stiprus, kad pakeltų ar pajudintų didelius ir sunkius krovinius.
- Skysčio išleidimas: Galiausiai, atlikus darbą, vamzdis leidžia skysčiui išeiti iš vamzdyno, kad sistema galėtų būti paruošta kitam ciklui.
Bernulio dėsnis taip pat yra svarbus hidraulinių sistemų veikimui. Jis paaiškina, kaip skysčiui judant per mažesnio dydžio angas, jis greitai juda ir slėgis sumažėja. Naudojant hidraulinius cilindrus, skystis greitai eina per mažus vamzdelius, o cilindre jis turi daug jėgos ir slėgio.
Hidraulinių Vairo Cilindrų Paskirtis
Hidrauliniai cilindrai plačiai naudojami žemės ūkio mašinose, jūrų mašinose, sodo technikoje, kelių priežiūros mašinose, miškininkystės mašinose, inžinerijos mašinose ir kasybos mašinose bei kitose mažos spartos sunkiasvorėse transporto priemonėse. Jie leidžia vairuotojams pasiekti didesnę vairavimo jėgos kontrolę su mažesne darbine jėga, o jų veikimas yra saugus ir patikimas, valdymas yra lengvas ir lankstus.
Jie taip pat dažnai matomi statybos technikoje, tokioje kaip kranai ir ekskavatoriai, kurie padeda pakelti sunkias vietas, bei karštoje technikoje, kad padėtų pakelti akmenis ir mineralus. Fabrikuose ir montavimo linijose jie naudojami detalių ar medžiagų transportavimui, pagreitinant gamybos procesą.
Vairo Kolonėlė ir jos Komponentai
Vairo kolonėlė yra esminė automobilio vairo sistemos dalis, atsakinga už vairuotojo judesių perdavimą į vairo mechanizmą ir galiausiai į transporto priemonės ratus. Ji užtikrina tikslų ir efektyvų vairuotojo pastangų pavertimą mechaniniu judesiu, leidžiančiu keisti automobilio kryptį.
Vairo kolonėlė susideda iš šių pagrindinių komponentų:
- Vairo velenas: jungia vairaratį su vairo mechanizmu.
- Teleskopinis mechanizmas: leidžia reguliuoti vairo padėtį pagal vairuotojo poreikius.
- Saugos mechanizmas: avarijos metu sumažina smūgio jėgą, perduodamą vairuotojui.
- Kardano velenas: jungia vairo veleną su vairo kryžme arba vairo mechanizmu.
- Guoliai: užtikrina laisvą vairo veleno sukimąsi be didelio trinties.
- Vairo užraktas: blokuoja vairo kolonėlę, kai automobilis užrakinamas arba variklis išjungtas.
- Jungtys ir tvirtinimo elementai: užtikrina tinkamą vairo kolonėlės dalių pritvirtinimą.
- Stiprintuvo mechanizmas: jeigu automobilis turi vairo stiprintuvą, ši dalis palengvina vairavimą.
Vairo kolonėlė perduoda vairuotojo sukimo jėgą iš vairaračio į vairo mechanizmą, kuris tiesiogiai valdo transporto priemonės ratus. Kai vairuotojas suka vairą, vairo velenas perduoda šį judesį per guolius ir kardano veleną į vairo mechanizmą.
Hidraulinio Vairo Mechanizmo Priežiūra
Hidraulinio vairo mechanizmo priežiūros darbus reikia atlikti labai atsargiai. Kad vairo stiprintuvo sistema veiktų tinkamai, būtina reguliariai keisti skystį ir tikrinti komponentų būklę. Specialistai rekomenduoja keisti skystį kas dvejus metus arba kas 30 tūkst. km ridos, o hidraulinio siurblio pavaros diržą - kas 60 tūkst. km ridos arba kaip nurodo automobilio gamintojas.
Hidraulinio Skysčio Keitimas ir Nuorinimas
- Prieš keičiant hidraulinį siurblį, reikia pakelti automobilį, kad būtų galima laisvai prieiti prie siurblio.
- Atleiskite diržą, esantį ant siurblio, ir pagalbines žarneles (įsiurbimo ir slėgio).
- Norint pašalinti hidraulinę alyvą iš įsiurbimo ir slėgio žarnelių, reikia abi žarneles laikyti virš indo ir pasukinėti vairą 10-15 kartų į abi puses, kol visas skystis išbėgs.
- Senos alyvos ir pasenusių žarnelių negalima pakartotinai naudoti.
- Prieš montuojant naują siurblį, reikia lėtai sukti siurblį ir pilti naują hidraulinį skystį per angą, esančią vairo mechanizme.
- Sumontavus naują siurblį, prie siurblio valdymo sistemos prijunkite įsiurbimo ir slėgio žarneles, tada uždėkite diržą.
- Vidurinę žarnelę atjunkite nuo plėtimosi bakelio ir įdėkite žarnelę į rezervuarą, nupilkite likusį skystį.
- Išvalykite plėtimosi bakelį, o jeigu būtina, pakeiskite jį nauju.
- Užkimškite grįžtamąją angą plėtimosi bakelyje.
- Jeigu vairo mechanizmas turi papildomą filtrą, jį reikia pakeisti.
- Plėtimosi bakelį užpildykite nauju skysčiu, turėkite bent vienu litru daugiau nei reikia.
- Neuvedinėkite variklio (vadovaukitės gamintojo nurodymais).
- Užvedę variklį, palikite jį dirbti laisvąja eiga. Purvinas skystis ištekės iš viduriniosios žarnelės, jo negalima pakartotinai naudoti.
- Norint tinkamai nuorinti vairo stiprintuvo sistemą, reikia įpilti atitinkamo vairo stiprintuvo skysčio į tam skirtą talpą, tada 10-15 kartų pasukinėti vairą, nesusukant jo iki galo, į kairę ir į dešinę puses.
- Vairas, susuktas iki galo, negali būti ilgiau nei penkias sekundes. Nepamirškite priekinius automobilio ratus pakelti, kad sumažintumėte pasipriešinimą.
- Procedūros metu kitas žmogus turi stebėti vairo stiprintuvo skysčio lygį sistemoje. Jeigu skystis yra užputojęs, palaukite apie 30 min. ir pakartokite nuorinimo procedūrą.
Sistemos užpildymui naudojama alyva, atitinkanti transporto priemonės gamintojo specifikacijų reikalavimus. Automobiliuose su klasikinėmis hidraulinėmis vairo stiprintuvo sistemomis dažnai naudojama ATF tipo alyva. Elektrohidraulinių sistemų atveju situacija atrodo kitaip, todėl būtina naudoti gamintojo nurodytą skystį.
Atsargumo Priemonės Išmontuojant Hidraulinį Vairo Cilindrą
Hidraulinis vairo cilindras yra tikslus hidraulinis komponentas, todėl išardant reikia atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:
- Išmontuojant nenaudokite kietųjų kūjų, tokių kaip plaktukai, o naudokite minkštus įrankius, pvz., guminius plaktukus, lengviems smūgiams.
- Siekiant išvengti paviršiaus subraižymo, sandarinimo paviršius neturi būti gruntuojamas kietu metalu (pvz., atsuktuvu).
- Išmontuodami būkite atsargūs, kad nepamestumėte ar nesugadintumėte mažų daiktų.
- Prieš montuodami, visos dalys turi būti kruopščiai išvalytos. Surinkimo metu sandarikliai turėtų būti padengti tepaline alyva. Tiksliąją jungiamąją detalę galima stumti tiesiogiai rankomis, sunkiai nedaužiant.
- Nedėvėkite pirštinių, linkusių į pūkuotąsias medžiagas, ir nenaudokite medvilninių skiautelių ar kitų skudurų sandarinimo ar tikslumo atitikimo paviršiams nuvalyti.
Kaip pakeisti „SeaStar“ hidraulinio vairo mechanizmo sandarinimo riebokšlius ir išleisti orą
Vairo Stiprintuvo Gedimo Požymiai ir Pavojai
Vairo stiprintuvo sistemos gedimas pirmiausia mažina vairavimo komfortą, o pavojingas toks gedimas yra todėl, kad pasikeičia vairo pojūtis ir jėgos, reikalingos vairui pasukti, dydis. Tai gali sukelti eismo įvykį ar net avariją.
Gedimo Požymiai
Štai keletas požymių, kurie gali rodyti, kad vairo stiprintuvo siurblys yra pažeistas:
- Padidėjęs pasipriešinimas sukant vairą: gali rodyti mechaninį siurblio arba sistemos gedimą.
- Netolygus siurblio veikimas ar jo užstrigimas: gali reikšti oro patekimą į sistemą arba blogą diržo įtempimą.
- Garsus „ūžimas“: dažniausiai rodo per mažą skysčio lygį, dėl kurio siurblys siurbia orą.
- Kontrolinė lemputė skydelyje: EPHS sistemose signalizuoja apie netinkamą sistemos darbą.
- Krintantis hidraulinio skysčio lygis: rodo alyvos nuotėkį iš sistemos.
- Užputojęs skystis: sistemos nuorinimo trūkumas arba oro patekimas į sistemą.
Gedimų Priežastys ir Šalinimas
Dažniausiai nuotėkiai pasitaiko hidraulinėse žarnose arba vairo kolonėlėje, rečiau - hidraulinio siurblio sistemoje. Jei alyvos prasisunkimą sukėlė vairo kolonėlės gedimas, negalima jo šalinti dirbtuvių sąlygomis - būtina pakeisti vairo kolonėlę. Vieninteliai leistini dirbtuvių sąlygomis atliekami remonto darbai turi apsiriboti vairo traukių ir jų apsaugų keitimu.
Jei vairo stiprintuvo gedimas įvyko važiuojant, reikia saugiai sustoti, išjungti variklį ir patikrinti sistemos būklę. Galima patikrinti, ar neperdegė saugiklis, ar nėra stiprintuvo skysčio prasisunkimų, ar skysčio lygis nėra per žemas. Dar viena dažna gedimo priežastis - nutrūkęs vairo stiprintuvo siurblio pavaros diržas.
Diagnostika ir Remontas
Pirmas žingsnis diagnozuojant EPHS sistemos gedimą - diagnostinė patikra testeriu su tinkama programine įranga. Testeris suteikia galimybę nuskaityti ir ištrinti valdymo bloko atmintyje įrašytas klaidas, tikrų parametrų nuskaitymą ir atitinkamų kodavimų atlikimą po valdymo bloko keitimo.
Tipiški EPHS sistemų elektriniai gedimai:
- Netinkama maitinimo įtampa: gali nulemti pažeistas arba išsikrovęs akumuliatorius, pažeistas generatorius, pažeisti maitinimo, masės laidai, oksiduoti sujungimai sistemoje.
- Pažeistas vairo posūkio daviklis: trumpasis jungimas su mase arba pliusu.
- Stiprintuvo terminė apsauga: ši klaida įrašoma esant per aukštai hidraulinės alyvos temperatūrai, reikalauja siurblio sistemos keitimo.
- Susidūrimo signalas: jei transporto priemonė pateko į avariją ir suveikė oro pagalvių sistema, ši informacija gali būti išsiųsta į stiprintuvo valdymo bloką, dėl to stiprintuvo sistema išjungiama.
Paskutinis veiksmas turi būti slėgių patikra sistemoje. Slėgių matavimai atliekami atitinkančiu manometru, prijungtu prie slėginės žarnos tarp siurblio ir vairo kolonėlės. Slėgio matavimas neturi trukti ilgiau nei 5-10 sekundžių, kad nebūtų pažeistas kuris nors sistemos elementas.
Vairo mechanizmas daro tiesioginę įtaką kelių eismo saugumui, todėl draudžiama naudoti jo remontui detales, išmontuotas iš kitų transporto priemonių. Vairo kolonėlių ir stiprintuvų siurblių regeneracijai firmos naudoja originalias detales ir tuos pačius technologinius procesus, kurie naudojami naujų elementų gamyboje. Po regeneracijos proceso dalims atliekami tokie patys bandymai kaip ir naujoms dalims, suteikiama tokia pati garantija.
Papildomos Priemonės Vairo Sistemai
Esterų bazėje kurtas sintetinis vairo stiprintuvo skysčio priedas ir sustiprintas gelis revitalizantas EX120 gali pagerinti hidraulinio skysčio terminį ir oksidacijos stabilumą, apsaugoti nuo dilimo ir atstatyti vairo stiprintuvo hidraulinio elemento darbą jo neišardant. Gelis revitalizantas ant besitrinančių detalių paviršių suformuoja naują metalo keramikos sluoksnį.