Тест ГУРов для "Волги"

Вопрос "Для чего нужен гидроусилитель руля?", который можно услышать разве что от закаленных обладателей ГАЗ-21 и иже с ними, звучит все реже. Впрочем, как и его антипод - "Как вообще можно ездить без усилителя?" Легкий руль стал настолько обыденным явлением (даже на редакционном малыше "Дэу-Матиз" есть ГУР!), что обсуждать это вроде и незачем. Но "Волга"... да кто же не знает, что "у нее - особенная стать"?

Конечно, привыкнуть можно ко всему, но готовы поспорить, что любой обладатель "Мерседеса", которого по простоте душевной попросят развернуться на обыкновенной "Волге" в узеньком дворе, вылезет из нее с выражением неподдельного ужаса. И дело не в габаритах - есть машины и побольше, и помассивнее. А вот тяжеленный руль - такое нынче не на каждом грузовике увидишь. Тем не менее ажиотажного спроса на "волги" с ГУРами не наблюдается - как это часто бывает, опасаются, что отечественные усилители не вполне надежны и даже порой опасны, а импортные для кого-то сразу переводят нижегородскую машину в разряд слишком дорогих. Правда, есть еще одна категория ГУРов - отремонтированные и потому более доступные, но про надежность в этом случае лучше и не заикаться. Или - ничего страшного?

Какие реальные технические характеристики должны выдавать "волговские" ГУРы и что мы имеем на практике? Вот и проверим - участниками экспертизы стали три рулевых механизма и два гидронасоса, представленные на фото.

Для чего нужен гидроусилитель руля?

Так для чего все-таки с формальной точки зрения нужен ГУР? Эксперты лаборатории управляемости и плавности хода автомобилей НАМИ называют четыре их основных назначения. Во-первых, организовать быструю и точную передачу управляющего воздействия от рулевого вала к колесам - это очевидно. Во-вторых, обеспечить обратную связь от колес на руль как по углу поворота, так и по усилиям. В-третьих, обратная связь должна информировать водителя о боковых силах, воздействующих на управляемые колеса - без этого не появится так называемое чувство дороги. И, наконец, четвертое - ГУР не должен вызывать у водителя чувства дискомфорта...

К сказанному добавим следующее. Исправный гидроусилитель руля не имеет права работать с перерегулированием - иными словами, управляемые колеса не должны поворачиваться на угол больше требуемого. Задержка в повороте по понятным причинам также нежелательна. Оба этих требования обеспечиваются, как правило, подбором производительности насоса и характеристик так называемого распределителя. Заметим также, что рулевое управление не должно передавать "обратных ударов" от дороги на рулевое колесо. Впрочем, пора вспомнить, из чего вообще состоит ГУР...

Основные составляющие ГУРа

Основные составляющие гидроусилителя руля - это насос, рулевой механизм, силовой цилиндр и распределитель. Насос создает давление рабочей жидкости, которая поступает в силовой цилиндр и, в зависимости от положения распределителя, перемещает поршень цилиндра, связанный с сошкой рулевого вала.

Существует четыре схемы исполнения рулевого управления с усилителем, но мы остановимся на той, что применена на "Волге". Здесь рулевой механизм, силовой цилиндр и распределитель собраны в едином агрегате и образуют так называемый интегральный рулевой механизм. Он получил наибольшее распространение в последнее время и как наиболее компактный. Что касается распределителей, то они существуют в двух основных обличьях - осевые и роторные. Последние отличаются меньшим трением и малой величиной гидравлического люфта, что позволяет повысить чувствительность ГУРа.

Итак, все участники нашей экспертизы - интегральные рулевые механизмы с роторными распределителями. Те, кто хочет несколько подробнее вникнуть в суть работы "волговского" ГУРа, могут ознакомиться с рис. 1 и 2. Первый дает представление о взаимосвязи отдельных компонентов системы, установленных на автомобиль, второй поясняет состояние ГУРа как при прямолинейном движении машины, так и во время поворота. Если в исходном состоянии распределитель занимает гидравлически нейтральное положение, когда давление в сливной магистрали и обеих полостях рулевого механизма одинаковое, то при повороте руля баланс нарушается, что приводит к росту давления в одной из полостей цилиндра и вызывает перемещение поршня. Впрочем, все это подробно описано в специальной литературе - нам же интересно проверить, насколько все это воплощено в реальных изделиях. Но тем, кто будет вникать в данные приведенных таблиц, необходимо ознакомиться с разделом "Терминология...".

Протоколы и "проколы"

Некоторых разочаруем сразу: сведений по ресурсным испытаниям здесь нет - мы их не проводили. И без того затеянная нами работа длилась в довольно жестком графике почти полгода и обошлась редакции в многозначную "копеечку" - ресурсные же испытания могли затянуться до той поры, когда нынешние "волги" разделят участь "побед" и ЗИМов. Впрочем, и без того протокол испытаний смахивает на добротную "кандидатскую" - на недостаток информации жаловаться не приходится.

Первым делом, как обычно, оцениваем внешний вид и все такое. Масса отечественных усилителей составила 15,65 кг - "немец" с алюминиевым картером потянул всего на 13,6 кг. Передаточное число наших усилителей - 17,3, немецкого - 15,7. Все изделия согласно паспортам рассчитаны на максимальное рабочее давление 100 кгс/см2 - именно столько и должны выдавать насосы, как наш, так и импортный. Обещанная номинальная производительность елецкого насоса - 5 л/мин, а немецкого - 5,2 л/мин.

Мы определяли зависимости давления в гидросистеме Р от угла поворота рулевого колеса a (нагрузочная характеристика распределителя) и момента на рулевом валу М (характеристика реактивного свойства распределителя). Вал сошки при этом блокирован, подача рабочей жидкости включена. Что ж, полный провал отремонтированного изделия был ожидаем - кустарный ремонт еще раз предстал во всей своей неприглядности. К новому борисовскому изделию претензий нет, но "немец" почти по всем позициям был все-таки лучше. Ремонтное изделие по ряду причин на машину ставить нельзя. Судя по полученным характеристикам, предельная безопасная скорость такого автомобиля не превысит 50 км/ч, так что - сами понимаете... А вот новенький "белорус", в общем-то, проявил себя достойно, не провалив ни одного испытания. В то же время отметим, что рулевой механизм ZF обеспечивает водителю гораздо больший комфорт. По таким параметрам, как "гидравлический люфт", "угол поворота рулевого колеса, соответствующий максимальному давлению", "момент на рулевом валу, соответствующий максимальному давлению" и др., он превосходит изделие завода "Автогидроусилитель". Вопросы надежности выходят за рамки данной статьи, но, надо полагать, и здесь сравнение будет в пользу "немца".

Назначение насоса понятно - он должен снабжать ГУР рабочей жидкостью в "нужном" количестве при требуемом давлении. "Нужное" определяется тем объемом цилиндра усилителя, который освобождается в единицу времени при повороте руля с максимально возможной для водителя скоростью. А максимальное рабочее давление насоса должно позволить гидроусилителю повернуть управляемые колеса неподвижного автомобиля на сухом асфальтобетонном покрытии без помощи водителя, то есть без учета момента, который он прикладывает к рулевому колесу. Согласно стандартным методикам, насосы проверяются как на "холостом ходу" (это когда руль стоит прямо), так и при давлении, составляющем половину от максимального. Напомним, что последнее соответствует положению, когда сошка неподвижна, а распределитель полностью открыт - например, при попытке выехать из глубокой колеи. С позиций водителя идеален тот насос, производительность которого практически не зависит от давления - технически это возможно, однако подобная расточительность немедленно приведет в резкому снижению ресурса, росту расхода топлива и т. п. Тем не менее, чем меньше отличаются друг от друга показатели производительности при разных давлениях, тем лучше. Так называемый объемный КПД у немецкого насоса составляет 92%, а у елецкого - 96%. Оба этих показателя считают приемлемыми.

Так повернет ли "Волга"?

Повернет! Во всяком случае, с изделием от "Цанрадфабрик", она же - ZF, повернет - и не один раз, а столько, сколько потребуется. Что касается нового борисовского изделия, то эксперты не столь оптимистичны. По части конструкции претензий к изделию нет - оно обязано выхаживать как минимум 150-200 тыс. км, то же относится к елецкому насосу. Подвоха же следует ждать не от техники, а от технологии - кто поручится, что завтра не потекут сальники, не загудят подшипники, не начнет подклинивать руль - словом, нелишне подготовить себя и к обычному букету "отечественных" неприятностей... Впрочем, все это может усугубить и небрежная эксплуатация - забыли заменить фильтр, не проверили масло, да мало ли? Но в любом случае небогатого "волговода" текущими сальниками не испугать. А ремонтное изделие пусть полежит на прилавке - добрых слов в его адрес мы так и не нашли.

Система ГУРа "Волги" с двигателем ЗМЗ-4062

Рис. 1. 

1. бачок; 
2. приводной ремень; 
3. всасывающий шланг; 
4. нагнетательный шланг; 
5. сливной шланг; 
6. рулевой механизм; 
7. насос.

Схема работы ГУРа

Рис. 2. 

1. вал-золотник; 
2. торсион; 
3. винт; 
4. гильза;
5. поршень-рейка; 
6. вал сошки; 
7. бачок; 
8. фильтр; 
9. насос.

• Рулевой механизм ШНКФ 453461.100 производства завода "Автогидроусилитель" (Борисов, Белоруссия). Изделие новое, прошедшее заводской контроль. Цена - примерно 7500 руб.
• То же изделие ШНКФ 453461.100, что на фото 1, но ремонтное. Известно, что изготовитель ремонтные работы не проводит, так что о заводском контроле речь не идет. Цена - примерно 6500 руб.
• Рулевой механизм typ 8074 производства фирмы ZF (Германия). Изделие новое, прошедшее заводской контроль. Цена - примерно 12 000 руб.
• Гидронасос рулевого управления НПлГ 9/10-16 (Елец, Россия). Изделие новое, прошедшее заводской контроль. Цена - примерно 1500 руб.
• Гидронасос рулевого управления фирмы ZF (Германия). Изделие новое, прошедшее заводской контроль. Цена - примерно 2300 руб.

Цены указаны на дату публикации статьи!

Терминология

• Р0 - давление холостого хода. Чем оно ниже, тем меньше непроизводительные потери мощности двигателя;    
• DР0 - давление нецентрирования. Чем оно ниже, тем точнее устанавливается распределитель в среднее положение при освобожденном рулевом колесе;    
• amax - угол поворота рулевого вала, соответствующий максимальному давлению Рmax. Чем меньше этот угол, тем быстрее включается усилитель и тем точнее управление автомобилем;    
• q - угол поворота сошки, град;    
• a0 - гидравлический люфт. Характеризует величину относительного перемещения элементов распределителя при повороте рулевого вала, требуемую для включения усилителя. Чем этот люфт ниже, тем выше чувствительность усилителя и точнее управление автомобилем;    
• М0 - момент на рулевом валу, соответствующий включению усилителя. Чем он ниже, тем плавнее включается усилитель;    
• Мmax - момент на рулевом валу, соответствующий максимальному давлению Рmax. Чем меньше этот момент, тем легче рулевое управление;    
• m0 - приведенный момент трения в приводе распределителя. По сути, он характеризует трение в распределителе, но его удобно замерять в относительных единицах. Чем он ниже, тем выше чувствительность рулевого управления;    
• R - эффективность реактивного свойства гидроусилителя. Этот параметр обычно называют "чувством дороги", поскольку он характеризует то усилие на руле, которое ощущает водитель, входя в поворот. Чем выше показатель эффективности, тем лучше обратная связь от управляемых колес на руль.