Военное образование в России

Глава 11. Рулевое управление

Рулевое управление

Поворот автомобиля осуществляется с помощью рулевого управления, которое обеспечивает поворот управляемых колес при воздействии водителя на рулевое колесо. При взаимодействии повернутых, относительно продольной оси автомобиля колес, в зоне их контакта с дорогой возникают силы, которые заставляют изменить траекторию движения автомобиля.

Рулевое управление автомобиля включает четыре группы устройств

1) Рулевая колонка – часть рулевого управления, предназначенная для передачи воздействия водителя рулевому механизму;

2) Рулевой механизм – часть рулевого управления, изменяющая воздействие водителя по величине и по направлению, передающая его на рулевой привод;

3) Рулевой привод – часть рулевого управления, передающая воздействия от рулевого механизма к управляемым колесам;

4) Рулевой усилитель – часть рулевого управления создающая дополнительное силовое воздействие, необходимое для поворота управляемых колес. На легковых автомобилях и грузовых малой грузоподъемности рулевой усилитель может не устанавливаться.

11.1 Рулевое управление УАЗ-3151

На автомобиле УАЗ-3151 рулевое управление не имеет рулевого усилителя и включает в себя рулевую колонку, рулевой механизм и рулевой привод.

11.1.1 Рулевая колонка

Рулевая колонка разрезная с карданным шарниром, состоит (рисунок 11.2.) из рулевого колеса 16, вала 7 рулевой колонки с трубой 12 и подшипниками, карданного шарнира.

Рулевое колесо закреплено на шлицах вала рулевой колонки с помощью гайки. Вал рулевой колонки 12 вращается в двух радиально-упорных шариковых подшипниках 11, установленных в трубе 13. Внутренние кольца подшипников поджимаются пружинами 9 через разрезные втулки 10, что позволяет компенсировать осевое перемещение вала, которое может появиться при движении по неровностям.

 

1– рулевой механизм; 2 – манжета; 3 – вал червяка; 4 – втулка; 5 – болт; 6 – карданный шарнир; 7 – стопорное кольцо; 8 – защитная шайба; 9 – пружина; 10 – разрезная втулка; 11 радиально-упорный шариковый подшипник; 12 – вал рулевой колонки; 13 – труба колонки;

14 – контактное кольцо

Рисунок 11.2 - Рулевая колонка УАЗ-3151

Труба 13 рулевой колонки жестко крепится с помощью хомута к кронштейну подвески педалей.

На нижний конец вала рулевой колонки крепится вилка карданного шарнира 6, вторая вилка которого соединена с валом 2 червяка рулевого механизма. Применение карданного шарнира позволяет компенсировать угловые перемещения рулевой колонки относительно рулевого механизма при движении по пересеченной местности. Устройство карданного шарнира аналогично устройству карданных шарниров, применяемых в трансмиссии. Игольчатые подшипники фиксируются в вилках кернением в трех точках. Надежное соединение вилок с валами обеспечивают стяжные болты 5, которые позволяют за счет разрезов, выполненных на вилках обеспечить плотную их посадку на валах. Подшипники крестовины смазываются консистентной смазкой Литол-24 на заводе и в процессе эксплуатации обслуживания не требуют.

Рулевой механизм

На автомобиле применяется червячно-роликовый рулевой механизм с передаточным числом 20,3.

1 – сошка; 2 – обойма подшипника; 3 – ролик; 4 – шарики; 5 – вал сошки; 6 – ось ролика;

7 – регулировочный винт; 8 – стопорная шайба; 9 – колпачковая гайка; 10, 25 – крышка;

11 – подшипник вала сошки; 12, 21 – уплотнительная прокладка; 13 – пробка; 14 – вал червяка; 15 – уплотнительное кольцо; 16, 22 – манжета; 17, 26 – обойма подшипника; 18 – червяк;

19 – вал; 20 – картер; 23 – втулка

Рисунок 11.3 - Рулевой механизм УАЗ-3151

Рулевой механизм (рисунок 11.3) крепится болтами к левому лонжерону рамы в передней его части. В состав рулевого механизма входит картер 20 с крышками 10 и 21, глобоидальный червяк 18 с валом 19 и подшипниками, вал сошки 5 с двухгребневым роликом 3, регулировочное устройство, выполненное в верхней крышке 10, детали крепления и уплотнения.

В картере, на двух роликовых подшипниках установлен глобоидальный червяк 18, название которого происходит от названия образующей его рабочей поверхности. Функцию внутренних обойм подшипников выполняют обработанные конические поверхности червяка. Для предотвращения осевого люфта червяка его подшипники регулируются с натягом, который обеспечивается подбором необходимого количества тонких прокладок, установленных между нижней крышкой 21 и картером 20.

Червяк 18 жестко связан с валом 19, к которому крепится вилка карданного шарнира рулевой колонки. Выход вала из картера уплотняется манжетой 16 и уплотнительным кольцом 15, препятствующим проникновению пыли и грязи в зону работы манжеты.

Вал сошки 5 установлен также на двух опорах, верхняя – роликовый цилиндрический подшипник в крышке 10, нижняя – бронзовая втулка 23, запрессованная в нижнюю расточку картера 20. Двухгребневой ролик, установленный в продольном пазу вала сошки, связан с валом через палец 6, на котором он вращается при работе на двух шариковых подшипниках 4. При работе рулевого механизма двухгребневой ролик постоянно взаимодействует с червяком, перемещаясь по его виткам. Форма червяка позволяет обеспечить его постоянное взаимодействие с двухгребневым роликом, совершающим движение по дуге. Причем зазор между ними должен быть минимальным.

Для регулировки зазора в рабочей паре рулевого механизма оси ролика и червяка смещены, а верхняя часть вала сошки, благодаря кольцевой канавке, взаимодействует с регулировочным винтом 7 , ввернутым в крышку 10. При вращении регулировочного винта вал сошки вместе с роликом перемещается в осевом направлении, что приводит к увеличению или уменьшению зазора в рабочей паре червяк – ролик. Фиксация регулировочного винта после регулировки производится стопорной шайбой 8 и колпачковой гайкой 9.

Форма червяка и конструкция вала сошки с роликом, обеспечивают после регулировки минимальный зазор в зацеплении червяк-ролик в среднем положении при увеличенном зазоре в крайних положениях. Это особенность необходима в связи с тем, что износ червяка в основном происходит в среднем положении, поскольку преобладает прямолинейное движение автомобиля. Увеличенный зазор в крайних положениях исключает заедание в рулевом механизме после выполнения очередной регулировки.

Нижняя часть вала сошки имеет конические шлицы, на которые устанавливается сошка и фиксируется гайкой с пружинной шайбой. Выход вала сошки из картера уплотняется манжетой 22.

Смазывание рулевой передачи происходит маслом, заправляемым в картер рулевого механизма через пробку 13 контрольно-заливного отверстия. Слив масла производится через один из болтов нижней крышки. Применяемое масло ТМ-3-18 (ТСп-15К). Вместимость рулевого механизма 0,25л.

Рулевой привод

Рулевой привод (рисунок 11.4) состоит из сошки 14, тяги сошки 2, двух поворотных рычагов 7, тяги рулевой трапеции 1.

1 – тяга рулевой трапеции; 2 – тяга сошки; 3, 13 – шаровой наконечник; 4, 7 – поворотный рычаг; 5, 11 – корпус поворотного кулака; 6, 27 – пресс-масленка; 8 – рулевой механизм;

9 – рулевая колонка; 10 – регулировочное устройство; 12 – упорный болт; 14 – сошка;

15 – пробка; 16 – пружина; 17 – опорная шайба; 18 – вкладыш; 19 – контргайка; 20 – корпус шарнира; 21 – упругий колпачок; 22 – гайка; 23 – шаровой шарнир; 24- защитное кольцо;

25, 26 – защитные сферические шайбы;

Рисунок 11.4 - Рулевой привод УАЗ-3151

Сошка стальная кованная, устанавливается на конусный шлицевой участок вала сошки и крепится гайкой. Правильная установка сошки на валу обеспечивают четыре сдвоенных шлица на валу и соответственно четыре сдвоенных паза в отверстии сошки.

Балка моста, два поворотных рычага 7 и тяга 1 (рисунок 11.4), образуют рулевую трапецию 1 (рисунок 11.5), которая обеспечивает поворот внутреннего к повороту колеса на больший угол, чем наружного, что необходимо для чистого, без проскальзывания, качения управляемых колес при движении автомобиля на повороте. Максимальные углы поворота колес ограничиваются упорными болтами 12 (рисунок 1.40), ввернутыми в корпус поворотного кулака. Рулевые тяги имеют шаровые шарниры, каждый из которых состоит из корпуса 20 с резьбовым наконечником, шарового пальца 23, двух вкладышей 18, поджимаемых к шаровому пальцу пружиной 16, через опорную шайбу 17. Снизу шарнир закрывается резьбовой пробкой 15, сверху - уплотнительными сферическими шайбами 25, 26 и защитным колпачком 24. Смазывание шарового шарнира производится смазкой Литол-24 через пресс-масленку 27.

 

Рисунок 11.5 - Рулевая трапеция УАЗ-3151

Шаровые шарниры ввертываются в резьбовые отверстия на торцах рулевых тяг и фиксируются контргайками 19.

С целью уменьшения износа шин передние управляемые колеса должны быть установлены со схождением, когда расстояние А между закраинами обода (рисунок 11.5) меньше расстояния Б на величину 1,5…3,0 мм. Регулировка схождения производится за счет изменения длины тяги рулевой трапеции с помощью резьбовых наконечников шаровых шарниров.

11.1.4 Работа рулевого управления УАЗ-3151

При вращении рулевого колеса усилие водителя через рулевую колонку передается на вал червяка, что приводит к его проворачиванию в подшипниках. Взаимодействующий с червяком двухгребневой ролик перемещается по виткам червяка, одновременно проворачиваясь на своих подшипниках и поворачивает вал сошки. Усилие с вала сошки через шлицы передается на сошку и далее через тягу сошки на поворотный рычаг, смонтированный на корпусе правого поворотного кулака и далее на правое колесо. С корпуса правого поворотного кулака через рычаг 7 на тягу рулевой трапеции, на поворотный рычаг 7 левого поворотного кулака и далее на левое колесо.

Техническое обслуживание рулевого управления УАЗ-3151

Обслуживание рулевого управления заключается в периодической проверке крепления рулевого механизма, пальцев тяг, сошки и рычага поворотного кулака, проверке и регулировке свободного хода рулевого колеса, смазывании шарниров рулевых тяг, проверке уровня масла в картере рулевого механизма.

При ТО-1 необходимо выполнить следующие операции:

проверить: свободный ход рулевого колеса, зазоры в шарнирах тяг, шплинтовку гаек шаровых пальцев, затяжку стопорных гаек наконечников тяг и гайки крепления сошки, крепление рычага поворотного кулака.

Добавить смазку в шаровые шарниры тяг, до выхода свежей смазки через верхние сферические шайбы. При появлении зазоров в наконечниках тяг завернуть заглушку наконечника до упора, а затем отвернуть ее на 1/3-1/2 оборота и в этом положении закернить.

При ТО-2 дополнительно проверить состояние рулевой колонки. При наличии скрипа произвести смазывание подшипника вала.

Для проверки состояния рулевого механизма необходимо выставить колеса для движения по прямой и покачивая рулевое колесо влево, вправо оценить величину свободного хода рулевого колеса, который должен быть в пределах 10°, что соответствует 40 мм при измерении на ободе колеса.

При несоответствии свободного хода рулевого колеса указанным величинам необходимо в первую очередь проверить крепление рулевого механизма к лонжерону рамы, убедиться в отсутствии люфтов в рулевом приводе, затем приступить к оценке состояния рулевого механизма.

Проверить осевое перемещение червяка, охватив одной рукой трубу рулевой колонки так, чтобы большой палец касался торца ступицы рулевого колеса. Поворачивая рулевое колесо в обе стороны оценить осевое перемещение червяка большим пальцем руки. При его наличии снять рулевой механизм и передать в ремонтное подразделение для регулировки.

Если осевого перемещения червяка нет, то регулировку рулевого механизма можно выполнить без снятия в следующей последовательности:

- установить рулевое колесо для движения по прямой;

- отсоединить рулевую тягу от сошки, отвернуть колпачковую гайку регулировочного устройства и снять стопорную шайбу;

- поворотом регулировочного винта по часовой стрелке устранить зазор в зацеплении, проверить его отсутствие покачиванием сошки, после чего зафиксировать регулировочный винт спорной шайбой и колпачковой гайкой;

- проверить динамометром усилие при вращении рулевого колеса от среднего положения, которое должно быть 9…14 Н, установить снятую тягу.

Рулевое управление КамАЗ-43114

Рулевое управление (рисунок 11.6), включает в себя рулевую колонку, рулевой механизм, рулевой привод и рулевой усилитель.

1, 2, 10 – поворотные рычаги; 3 – продольная рулевая тяга; 4- сошка; 5 – рулевой механизм;

6 – угловой редуктор; 7 – распределитель рулевого усилителя; 8 – карданный вал; 9- масляный радиатор; 11 – труба рулевой колонки; 12 – рулевое колесо; 13 – поперечная рулевая тяга; 14 – масляный насос рулевого усилителя.

Рисунок 11.6 - Рулевое управление КамАЗ – 43114

Рулевая колонка

В состав рулевой колонки входит рулевое колесо 5 (рисунок 11.7), вал рулевой колонки 7, установленный на подшипниках 8, 11 в трубе 4 , карданный вал 2 и угловой редуктор 1.

1 – угловой редуктор; 2 – карданный вал; 3 – крон-штейн; 4 – труба колонки; 5 – рулевое колесо; 6 – гайка; 7 – вал рулевой колонки; 8, 11 – шариковый радиально-упорный подшипник;

9 – разжимное кольцо; 10 – кольцо упорное; 12 – кольцо уплотнительное; 13 – обойма; 14 – стопорная шайба; 15 – гайка; 16 – стяжной болт; 17 – стопорная шайба; 18 – гайка; 19 – рулевой механизм; 20 – сошка

Рисунок 11.7 - Рулевая колонка

Основание рулевой колонки представляет собой трубу 4, которая в верхней части крепится с помощью кронштейна 3, к силовым элементам кабины, в нижней части – через фланец к полу кабины. В трубе 4, на двух шариковых подшипниках 8 и 11, установлен вал рулевой колонки 7. Шариковые подшипники 8 и 11 смазываются смазкой, заложенной при сборке. В нижней части вала установлена уплотнительное кольцо 12 с обоймой 13 и регулировочная гайка 15, с помощью которой производится регулировка осевого зазора в подшипниках. Самоотворачивание регулировочной гайки предотвращается стопорной шайбой 14, ушко которой загибается в паз гайки. В верхней части вала на шлицах установлено рулевое колесо 5.

Карданный вал (рисунок 11.8.) соединяет вал рулевой колонки с угловым коническим редуктором Карданный вал двухшарнирный, с шарнирами неравных угловых скоростей на игольчатых подшипниках и шлицевым соединением.

 

1, 10 – вилка; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – обойма уплотнительного кольца; 4 – упорное кольцо; 5 – крестовина; 6 – игольчатый подшипник; 7 – шлицевой стержень; 8 – уплотнительное кольцо; 9 – обойма; 11 – вилка со шлицевой втулкой; 12 – вилка со шлицевым стержнем;13 – стяжной болт; 14 – гайка

Рисунок 11.8- Карданный вал рулевой колонки

Каждый шарнир состоит из двух вилок 1 и 12, соединенных крестовиной 5, на шипах которой установлены игольчатые подшипники 6. Подшипники закреплены от осевого перемещения в вилках упорными кольцами 4. В каждый игольчатый подшипник при сборке заложено 1-1,2 г смазки № 158. Пополнять смазочный материал в процессе эксплуатации не требуется. Для удержания смазочного материала в подшипнике и предохранения его от попадания пыли и влаги установлено уплотнительное кольцо 2 с обоймой 3.

Карданный вал имеет скользящее шлицевое соединение, обеспечивающее возможность изменения расстояния между шарнирами при перемещениях кабины. Перед сборкой в шлицевую втулку закладывается 28-32 г смазочного материала, а на шлицы наносится тонкий слой смазки. Для удержания смазочного материала и предохранения соединения от попадания пыли и влаги установлено уплотнительное кольцо 8 с обоймой 9.

Верхняя вилка карданного вала с помощью шлиц и стяжного болта крепится к валу рулевой колонки (рисунок 11.6), нижняя – к валу ведущей конической шестерни углового редуктора. При сборке карданного вала необходимо следить за тем, чтобы оси отверстий под подшипники наружных вилок находились в одной плоскости. Устанавливают карданный вал вилкой со шлицевой втулкой вверх.

Угловой редуктор обеспечивает передачу вращения от карданного вала на винт рулевого механизма, рад. 290.

Редуктор включает в себя две конические шестерни 4 и 14 (рисунок 11.9), смонтированные в корпусе 13.

1 – ведущее зубчатое колесо; 2 – манжета; 3 – крышка корпуса; 4 – корпус ведущего зубчатого колеса; 5, 7, 10 – шариковые подшипники; 6 – регулировочные прокладки;

8, 15, 19, 21 – уплотнительные кольца; 9, 18 – упорные кольца; 11 – ведомое зубчатое колесо; 12 – упорная крышка; 13 – корпус; 14 – распорная втулка; 16 – гайка крепления подшипников; 17 – шайба; 20 – защитная крышка

Рисунок 11.9 - Угловой редуктор

Угловой редуктор устанавливается на картере рулевого механизма (рисунок 11.6) и крепится к нему шпильками. Передаточное число углового редуктора равно 1. Конические зубчатые колеса выполнены со спиральными зубьями. Ведущая коническая шестерня, выполненная вместе с валом, установлена в двух шариковых подшипниках 5, которые фиксируются на валу гайкой 16. Вал ведущей конической шестерни уплотняется манжетой 2, которая закрыта крышкой 20, плотно посаженной на вал. Ведомая коническая шестерня 11 также установлена в шариковых подшипниках 7 и 10. Оптимальное взаимное положение зубчатых колес достигается регулировочными прокладками 6.

Смазывание деталей углового редуктора производится маслом, поступающим из рулевого усилителя.

Ведомая коническая шестерня имеет внутренние шлицы, через которые усилие передается на винт рулевого механизма.

Рулевой механизм КамАЗ-43114

Рулевой механизм КамАЗ-43114 имеет шарико-винтовую рулевую передачу, крепится к переднему кронштейну левой рессоры болтами. Передаточное число рулевого механизма 21,7.

Картер 14 (рисунок 11.10.) рулевого механизма выполненный из высокопрочного чугуна, имеет цилиндрическую полость, в которой перемещается поршень-рейка, и является одновременно рабочим цилиндром рулевого гидроусилителя. Полость картера закрыта тремя крышками: передней 4, задней 13, и боковой 30. Между крышками и картером установлены резиновые кольца. В нижней части картера ввернута сливная магнитная пробка 16.

В картере расположена рулевая передача, состоящая из винта 17, шариковой гайки 18, установленной в расточке поршня-рейки 15 и зубчатого сектора 10, выполненного заодно с валом сошки. Ведущим элементом рулевого механизма является винт, который через шлицы, нарезанные в средней его части, связан с ведомой шестерней конического редуктора. Шариковая гайка 18 связана с винтом 17 через шарики, которые при его повороте перекатываются по винтовым канавкам, выполненным с большой точностью в гайке и на рабочей поверхности винта, что уменьшает потери на трение в сопряжении винт-гайка.

В паз гайки установлен штампованный желоб, состоящий из двух половин полукруглого сечения, который соединяет концы винтовой канавки гайки, образуя замкнутый винтовой канал, по которому циркулирует тридцать один шарик, из них восемь находятся в обводном канале, образованном половинками желоба.

Гайка после сборки с винтом и шариками устанавливается в поршень-рейку 15 и фиксируется двумя установочными винтами 9, которые фиксируются в затянутом положением кернением.

Поршень-рейка 15 представляет собой фасонную деталь, выполняющую одновременно функцию поршня в силовом цилиндре рулевого усилителя и функцию рейки в рулевом механизме. Для этого ее наружная поверхность имеет точно обработанные цилиндрические пояски с уплотнительными кольцами, обеспечивающие герметичность сопряжения поршень-цилиндр при высоком давлении рабочей жидкости.

 

1 – передняя крышка; 2 – распределитель рулевого усилителя; 3, 29 – упорные кольца;

4 – плавающая втулка; 5, 7 – уплотнительные кольца; 6, 8 – распорные кольца; 9 – установочный винт; 10 – вал сошки; 11 – перепускной клапан; 12 – защитный колпачок; 13 – задняя крышка; 14 – картер рулевого механизма; 15 – поршень-рейка; 16 – магнитная пробка;

17 – винт; 18 – шариковая гайка; 19 – желоб; 20 – шарик; 21 – рулевая передача; 22 – упорный роликовый подшипник; 23 – пружинная шайба; 24 – гайка; 25 – упорная шайба; 26 – регулировочная шайба; 27 – регулировочный винт; 28 – контргайка регулировочного винта;

30 – боковая крышка

Рисунок 11.10 - Рулевой механизм

В поршне-рейке выполнено ступенчатое отверстие, где размещается шариковая гайка и винт рулевого механизма. Между цилиндрическими поясками нарезаны зубья рейки, которые взаимодействуют с зубьями сектора 10 вала сошки.

Толщина зубьев сектора вала сошки и поршня-рейки переменная по длине, что позволяет изменять зазор в зацеплении посредством осевого перемещения зубчатого сектора с помощью регулировочного винта 28, ввернутого в боковую крышку 30.

Вал сошки установлен в картере на подшипниках скольжения, которые смазываются маслом, применяемым в рулевом усилителе. Выход вала уплотняется самоподжимной манжетой, и специальной эластичной накладкой, установленной между сошкой и картером рулевого механизма, препятствующей попаданию пыли и грязи в рабочую зону манжеты .

Рулевой привод

В состав рулевого привода входят: сошка 4 (рисунок 11.6), продольная рулевая тяга 3, три поворотных рычага 1, 2, 10 и поперечная рулевая тяга 13.

Сошка 2 кованая, устанавливается на шлицах вала и фиксируется гайкой. Самоотворачивание гайки предотвращается стопорной шайбой, ушко которой связано с сошкой, а ее край отгибается на грань гайки. Правильная установка сошки на валу обеспечивается сдвоенным шлицем. В нижнее конусное отверстие устанавливается шаровой палец продольной рулевой тяги.

Продольная рулевая тяга цельнокованая, на концах имеет шаровые шарниры, каждый из которых состоит из корпуса, выполненного вместе с тягой 1 (рисунок 11.11), в отверстие которого запрессован верхний вкладыш 4 и установлен шаровой палец 5 с нижним вкладышем 6 и пружиной 7.

1 – тяга; 2 –защитный чехол; 3 – пресс-масленка; 4 – верхний вкладыш; 5 – шаровой палец;

6 – нижний вкладыш; 7 – пружина; 8 – стопорная шайба; 9 – резьбовая пробка

Рисунок 11.11 - Продольная рулевая тяга

В собранном состоянии нижний вкладыш 6 поджимается к шаровому пальцу 5 пружиной 7, что обеспечивает беззазорную работу шарового шарнира. Закрывается шаровой шарнир с одной стороны резьбовой пробкой, зафиксированной с помощью стопорной шайбы, а с другой стороны эластичным защитным чехлом. Полость шарового шарнира заполняется консистентной смазкой Литол-24 через пресс-масленку 3.

Задний шарнир продольной рулевой тяги связан с поворотным рычагом 1 (рисунок 11.12), установленном на корпусе левого поворотного кулака. Рычаг выполнен вместе с крышкой подшипника верхнего шкворня поворотного кулака и крепится с помощью шпилек и гаек к корпусу поворотного кулака.

 

Два других поворотных рычага 4 и 6 отлиты заодно с корпусами поворотных кулаков и соединены между собой с помощью поперечной тяги 5.

1 – верхний поворотный рычаг; 2 – продольная рулевая тяга; 3 – балка моста; 4 – правый поворотный рычаг; 5 – поперечная рулевая тяга; 6 – левый поворотный рычаг

Рисунок 11.12 - Рулевая трапеция

Поперечная рулевая тяга трубчатая, изогнутая, с двумя резьбовыми наконечниками 14 (рисунок 11.13). Каждый наконечник имеет шаровой шарнир, состоящий из корпуса с установленными в нем шаровым пальцем 6 и двумя вкладышами 5,7, которые поджимаются к нему пружиной 8. Снизу шарнир закрыт крышкой 10, которая через уплотнительную прокладку 9 крепится тремя болтами 12 к корпусу шарнира. Сверху шарнир герметизируется эластичным защитным чехлом 1.

Полость шаровых шарниров наконечников поперечной рулевой тяги заполняется консистентной смазкой Литол-24 через пресс-масленку 2. Корпус шарнира имеет внутреннюю резьбу, для крепления к тяге. Кроме того, для повышения надежности резьбового соединения, в корпусе выполнен продольный разрез, позволяющий после монтажа наконечника на тягу с помощью двух стяжных болтов 13 стянуть разрезную часть наконечника, обеспечив прочное соединение наконечника с тягой.

Изменением положения наконечников на тяге регулируется схождение управляемых колес, которое должно составлять 1-2 мм (рисунок 11.12).

1 – защитный чехол; 2 – пресс-масленка;; 3,11 – пружинная шайба; 4 – гайка; 5 – верхний вкладыш; 6 – шаровой палец; 7 – нижний вкладыш; 8 – пружина; 9 – уплотнительная прокладка; 10 – крышка; 12 – болт крепления крышки; 13 – стяжной болт; 14 – наконечник;

15 – поперечная тяга

Рисунок 11.13 - Поперечная рулевая тяга

Рулевой усилитель

Рулевой усилитель гидравлический, встроенный. В качестве рабочей жидкости применяется масло марки «Р», заменители масло веретенное АУ или масло АУп. Вместимость системы 4,2 л.

В состав рулевого усилителя входит масляный насос 4 (рисунок 11.14), распределитель 19, силовой цилиндр 7, 25, масляный радиатор 28, шланги и трубопроводы.

Источником энергии в гидравлическом усилителе является масляный насос, приводимый в действие от коленчатого вала двигателя через шестерни привода агрегатов.

Масляный насос лопастной, двойного действия. Масляный насос крепится к картеру привода агрегатов тремя болтами.

Насос состоит из корпуса 1 (рисунок 11.15) с установленным на подшипниках 22, 25 валом насоса 26 и крышки 17, между которыми расположены статор 21 и ротор 19 с лопастями. В расточке крышки установлены распределительный диск 18 и блок клапанов – перепускной и предохранительный. В верхней части насоса установлен бачок 4, в котором размещены фильтр 13 насоса, заливной фильтр 5 с пробкой 6, оснащенной масломерным щупом, коллектор 3 и сливная трубка 14. Бачок закрыт крышкой 11, на которой установлен предохранительный клапан 10, отрегулированный на давление 0,12-0,24 кгс/м².

1 – корпус; 2 – кольцо упорное; 3 – коллектор; 4 – бачок; 5 – фильтр заливной; 6 - пробка заливной горловины бачка; 7, 29 – шайба; 8 – гайка- барашек; 9, 20 – уплотнительное кольцо; 10 - клапан предохранительный; 11 – крышка бачка; 12 , 15, 16 – прокладка уплотнительная; 13 – фильтр насоса; 14 – трубка бачка; 17 – крышка насоса; 18 - распределительный диск;

19 – ротор с лопастями; 21 – статор; 22 – подшипник роликовый; 23 – манжета; 24 – кольцо маслоотгонное; 25 – подшипник шариковый; 26 – вал насоса; 27 – гайка; 28 – шплинт;

30 – шестерня привода насоса; 31 – шпонка; 32 – кольцо стопорное

Рисунок 11.15 - Масляный насос рулевого усилителя

На вале насоса 26 установлена шестерня 30 привода, а на противоположном шлицевом конце - ротор с лопастями. Вал со стороны корпуса снабжен самоподвижной манжетой 23 и маслоотгонным кольцом 24.

Главными элементами насоса, обеспечивающими создание давления, является рабочая пара статор - ротор с лопастями (рисунок 11.16.).

Статор 2 представляет собой стальную деталь с овальным отверстием специальной формы в центре. Ротор 3 - цилиндрическая деталь со шлицевым отверстием в центре для соединения с приводным валом, имеет радиальные пазы, в которые свободно установлены пластинчатые лопасти 1.

С другой стороны к ротору прилегает распределительный диск 18(рисунок 11.5). Между каждыми двумя лопастями и двумя торцовыми поверхностями образуется камера. Утечка масла из нее мала даже при максимальном давлении из-за малых торцовых зазоров.

Объем пространства между двумя лопастями, корпусом и распределительным диском при вращении ротора циклически изменяется от минимального до максимального два раза за один оборот ротора. В том месте, где начинается увеличение объема камеры, в корпусе насоса выполнено отверстие 8, через которое подводится из бачка масло (рисунок 11.17,а). Диаметрально противоположно выполнено второе входное отверстие. За счет разрежения масло заполняет пространство между лопастями, причем подача масла в камеру производится с двух сторон, как со стороны корпуса, так и стороны распределительного диска через три перепускные отверстия 7 в статоре и лунки 4 в распределительном диске.

При дальнейшем вращении ротора происходит уменьшение объема между лопастями, что приводит к повышению давления масла, которое через нагнетательные каналы 1 в распределительном диске направляется в систему.

Полости нагнетания так же, как и полости всасывания расположены друг против друга. Поэтому силы давления масла на ротор взаимно уравновешиваются и не нагружают подшипники вала насоса радиальными усилиями.

Дополнительные каналы 2 и 3 меньшего размера в распределительном диске соединяют пространство под лопастями в роторе с полостью в крышке насоса. Этим предотвращается запира­ние масла, которое препятствовало бы радиальному перемещению лопастей и одновременно обеспечивается поджатие лопастей к статору давлением масла.

а

б

а – установка распределительного диска; б – общий вид; 1 – нагнетательные каналы;

2, 3 – разгрузочные каналы, 4 – лунки; 5 – центрирующие отверстия; 6 – нагнетательная полость; 7 – перепускные отверстия

Рисунок 11.17 - Распределительный диск

Уплотнение рабочих полостей при давлении, доходящем до 8,7 МПа (75 кгс/см²), обеспечивается тем, что все зазоры, через которые оно может перетекать, очень малы. Это достигается высокой точностью изготовления деталей насоса и, кроме того, ротор, статор и лопасти сортируют по длине и собирают по размерным группам. Разукомплектовка их недопустима.

Производительность масляного насоса обеспечивает работу рулевого усилителя даже при минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Если насос подает в систему усилителя достаточное количество масла на холостом ходу, то при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя его производительность может возрасти в 7-8 раз. Такого количества масла трубопроводы и распределитель не смогут пропустить. Для ограничения производительности насоса на выходе из полости А (рисунок 11.18) выполнено калиброванное отверстие 5, способное пропустить в единицу времени строго определенное количество масла, и в крышке насоса установлен перепускной клапан 1, открывающийся когда производительность насоса превысит пропускную способность калиброванного отверстия 5. В этом случае избыточное количество масла направляется через коллектор на вход в насос.

1 – перепускной клапан; 2 – предохранительный клапан; 3 – вертикальный канал; 4 – крышка насоса; 5 – калиброванное отверстие; 6 – распределительный диск

Рисунок 11.18 - Крышка насоса

Для ограничения максимального давления в системе рулевого усилителя в расточке перепускного клапана установлен предохранительный клапан 2, который открывается в том случае, если давление в гидравлическом усилителе достигнет 0,79-0,84 МПа (80-85 кгс/см²). Открытие предохранительного клапана способствует открытию перепускного клапана, который снижает производительность насоса, одновременно ограничивая максимальное давление в системе рулевого усилителя. Работа клапанов насоса показана на рисунке 11.19.

На некоторых режимах работы усилителя (например, поворот колес до упора) масло не может поступать из насоса в систему усилителя. В этом режиме насос не может долго работать, так как наблюдается повышенный нагрев масла, что может привести к перегреву насоса и задиру на рабочей поверхности статора. Для уменьшения негативного влияния данного режима на работу насоса в гидросистеме рулевого усилителя уставлен второй предохранительный клапан размещенный в корпусе распределителя 7 (рисунок 11.6), отрегулированный на давление 7,5-8,0 МПа (75-80 кгс/см²). При повышении давления масла в гидросистеме до величины его открытия происходит перепуск масла на слив в бачок через масляный радиатор 29, где нагретое масло охлаждается. В этом главное отличие работы масляного насоса с дополнительным предохранительным клапаном.

а – работа перепускного клапана; б – работа предохранительного клапана

Рисунок 11.19 - Схема работы клапанов масляного насоса рулевого усилителя

Очистка масла, поступающего из гидросистемы в насос, осуществляется масляным фильтром, установленным в бачке насоса. Фильтр полнопоточный, с бумажным фильтрующим элементом. В верхней части фильтра установлен предохранительный клапан, срабатывающий при засорении фильтрующего элемента. Для предохранения от попадания в насос инородных частиц при заправке масла в заливной горловине установлен заправочный сетчатый фильтр. Проверка уровня масла в бачке производится указателем, расположенным в крышке заливной горловины.

Исполнительным устройством рулевого усилителя является силовой цилиндр, выполненный вместе с картером рулевого механизма. Поршень, изготовленный вместе с рейкой рулевого механизма, имеет уплотнительные кольца и передает усилие непосредственно на зубчатый сектор вала сошки. Уплотнение силового цилиндра в зоне выхода винта рулевого механизма осуществляется также с помощью уплотнительного кольца.

В верхней части рулевого механизма установлен перепускной клапан 11 (рисунок 11.10), позволяющий удалять из силового цилиндра воздух при заполнении гидросистемы рулевого усилителя маслом. Слив масла из силового цилиндра и гидросистемы рулевого усилителя производится через пробку 16.

Масляный радиатор алюминиевый, выполнен из оребренной трубки, установлен на кронштейнах перед радиатором системы охлаждения двигателя.

При работающем двигателе масляный насос постоянно подает масло в систему рулевого усилителя. Это масло поступает к распределителю, предназначенному для управления исполнительным механизмом - силовым цилиндром. Если рулевое колесо неподвижно, распределитель направляет масло, поступающее от масляного насоса одновременно в обе полости силового цилиндра и затем обратно в бачок.

Если водитель начинает поворачивать рулевое колесо, распределитель направляет все масло, подводимое от насоса, в одну из полостей силового цилиндра в зависимости от направления поворота. При этом противоположная полость силового цилиндра соединяется через распределитель со сливом в бачок.

В рулевом усилителе КамАЗ-43114 используется золотниковый распределитель с осевым золотником, реактивными плунжерами и центрирующими пружинами, который установлен в передней части углового редуктора и крепится к нему с помощью четырех шпилек с гайками и болтом.

В состав распределителя входит корпус 3 (рисунок 11.20) с передней крышкой 1; золотник 8; три пары реактивных плунжеров 2 с центрирующими пружинами 4, установленные в сквозных отверстиях корпуса; два плунжера 6 и один реактивный плунжер 16 с обратным клапаном 17, установленные в глухих отверстиях корпуса; два упорных роликовых подшипника 5 с деталями крепления, предохранительный клапан 15; масляные каналы и проточки, выполненные в корпусе распределителя.

1 – передняя крышка; 2 – реактивный плунжер; 3 – корпус распределителя; 4, 7, 12 – пружины; 5 – упорный роликовый подшипник; 6 – плунжер глухого отверстия; 8 – золотник;

9 – тарельчатая пружина; 10 – гайка; 11 – регулировочный винт предохранительного клапана; 13 – контргайка; 14 – уплотнительное кольцо; 15 – предохранительный клапан; 16 – реактивный плунжер с обратным клапаном; 17 – обратный клапан; 18 – колпак регулировочного винта предохранительного клапана

Рисунок 11.20 - Распределитель рулевого усилителя

Корпус 3 распределителя имеет выполненные с большой точностью отверстия - центральное и шесть меньшего диаметра отверстий (три сквозных и три глухих), расположенных вокруг него. В центральном отверстии выполнены три кольцевые проточки. Центральная проточка соединена каналом с масляным насосом и предохранительным клапаном 18 (рисунок 11.14), полость которого соединена с линией слива. Крайние проточки соединены также с линией слива масла в бачок. На поясках корпуса выполнены отверстия, связывающие через масляные каналы полость распределителя с полостями силового цилиндра.

Золотник 8 (рисунок 11.20), установленный в центральное отверстие корпуса распределителя, также имеет две кольцевые проточки. Его длина превышает длину корпуса распределителя на 2,4 мм (рисунок 11.21). Золотник связан с винтом рулевого механизма через два роликовых упорных подшипника 5 (рисунок 11.20), поджатых к золотнику с помощью гайки 10. Под гайку подложена тарельчатая пружина 9, обеспечивающая постоянство натяга упорных роликовых подшипников. Большие кольца роликовых упорных подшипников обращены к золотнику. Между подшипниками и корпусом распределителя, в среднем положении золотника устанавливается зазор 1,2 мм с каждой стороны.

1 – передняя крышка; 2, 8 – кольцо упорного подшипника; 3 – реактивный плунжер; 4 – корпус распределителя; 5 – центрирующая пружина; 6 – корпус углового редуктора;

7 – золотник

Рисунок 11.21 - Центрирование золотника

Золотник удерживается в среднем положении с помощью центрирующих пружин 5 (рисунок 11.21) и реактивных плунжеров 3, которые под действием усилия пружин и давления масла удерживаются в контакте с буртиком передней крышки 1 и корпусом углового редуктора 6, а через большие кольца 2 и 8 упорных подшипников осуществляется связь с золотником. Это состояние деталей распределителя соответствует среднему положению золотника. Аналогично взаимодействуют с корпусом углового редуктора и большим кольцом упорного подшипника 8 три реактивных плунжера, установленные в глухих отверстиях. В одном из этих плунжеров размещается обратный шариковый клапан 17 (рисунок 11.20), обеспечивающий возможность управления автомобилем при неработающем масляном насосе рулевого усилителя за счет соединения между собой полостей силового цилиндра.

В нижней части корпуса распределителя размещен предохранительный клапан 15.

От насоса к корпусу распределителя рулевого усилителя подведены рукава и трубки высокого и низкого давления. По первым масло направляется к механизму, а по вторым – возвращается в бачок насоса.

Работа рулевого управления автомобиля КамАЗ-43114

Работа рулевого управления при прямолинейном движении

При прямолинейном движении (рисунок 11.14) золотник 20 под действием центрирующих пружин находится в среднем положении. Масло, нагнетаемое насосом, подается к распределителю. В среднем положении золотника нагнетательная гидролиния 26 через четыре кольцевые щели между поясками золотника и корпуса распределителя соединяется с обеими полостями силового цилиндра 7, 25 и сливной линией 32 одновременно. Масло циркулирует по замкнутому кругу: насос – распределитель – силовой цилиндр – бачок насоса.

Работа рулевого управления при движении на повороте

При повороте рулевого колеса усилие передается через рулевую колонку на винт рулевого механизма. При вращении винта вследствие сопротивления повороту управляемых колес автомобиля, которое удерживает поршень-рейку на месте, создается сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом направлении в соответствующую сторону (рисунок 11.22). Когда эта сила превысит усилие предварительного сжатия центрирующих пружин, винт переместится и сместит жестко связанный с ним золотник. Максимальный ход золотника при включении рулевого усилителя составляет 1,2 мм, что соответствует зазору между большими кольцами упорных подшипников и корпусом распределителя (рисунок 11.21). Вместе с золотником, за счет воздействия больших колец упорных подшипников, смещается и часть реактивных плунжеров. Смещение золотника приводит к перекрытию его кромками двух (из четырех) кольцевых щелей в распределителе. При этом одна полость силового цилиндра сообщается с линией нагнетания и отключается от линии слива, другая - наоборот, оставаясь соединенной со сливом, отключается от линии нагнетания.

Рабочая жидкость, поступающая из насоса в соответствующую полость силового цилиндра, оказывает давление на поршень-рейку и, создавая дополнительное усилие на секторе вала 6 сошки рулевого управления, способствует повороту управляемых колес.

 

а – при повороте направо; б – при повороте налево

Рисунок 11.22 - Схема работы рулевого усилителя при повороте автомобиля

В первый момент после прекращения поворота рулевого колеса, если оно удерживается в заданном положении, золотник остается в смещенном положении. Подача масла в силовой цилиндр некоторое время продолжается, что сопровождается перемещением поршня-рейки. Усилие на поршне-рейке через не вращающийся винт передается на золотник, который, перемещаясь вместе с поршнем-рейкой, стремится вернуться в среднее положение. При этом золотник не доходит до среднего положения. Он сдвинется лишь настолько, чтобы открыть щель для прохода подаваемого насосом масла в линию слива. Размер щели автоматически устанавливается таким, чтобы в находящейся под напором полости цилиндра поддерживалось давление, необходимое для удержания управляемых колес в повернутом положении. Поршень-рейка останавливается, поворот управляемых колес прекращается.

За счет обратной связи между поршнем-рейкой и золотником распределителя, реализованной через винт рулевого механизма, осуществляется кинематическое следящее действие рулевого усилителя, которое представляет собой пропорциональную зависимость между углом поворота рулевого колеса и углом поворота управляемых колес.

Давление в рабочей полости цилиндра усилителя увеличивается пропорционально повышению сопротивления повороту колес. Одновременно возрастает давление в полостях между реактивными плунжерами 22 (рисунок 11.14), вызывая увеличение усилия, стремящегося вернуть золотник в среднее положение. Чем больше сопротивление повороту управляемых колес, а следовательно, выше давление в рабочей полости цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник стремится вернуться в среднее положение, а также усилие на рулевом колесе. Таким образом, у водителя создается «чувство дороги», или силовое следящее действие, которое обеспечивает увеличение усилия на рулевом колесе пропорционально сопротивлению повороту управляемых колес.

При повороте налево на винт будет действовать дополнительная осевая сила, вызванная действием давления масла на торец винта (рисунок 11.22,а), для уравновешивания которой в глухие отверстия распределителя установлены три реактивных плунжера, суммарная торцевая площадь которых равна площади торцевой поверхности винта. Поскольку давление жидкости на торцевую поверхность трех плунжеров также создает осевую силу, но направленную вправо (по рисунку 11.22,а), осевые силы на винте уравновесятся и усилие на рулевом колесе при повороте налево не будет отличаться от усилия при повороте направо.

При наезде на препятствие одним из управляемых колес или при разрыве шины колеса возможна ситуация, когда колесо начнет резко поворачиваться. В этом случае усилие от колеса передается на вал сошки, который, поворачиваясь, будет перемещать поршень-рейку. Поскольку винт рулевого механизма не вращается (водитель удерживает рулевое колесо в одном положении), он тоже переместится в осевом направлении вместе с золотником. При этом в полости силового цилиндра, объем которой уменьшается вследствие перемещения поршня-рейки, увеличится давление масла и произойдет ее разъединение с линией слива. Повышенное давление в этой полости силового цилиндра смягчит удар и позволит водителю удержать автомобиль на заданной траектории движения (рисунок 11.23).

Рисунок 11.23 - Схема работы рулевого усилителя при разрыве шины правого колеса

При неработающем двигателе или неисправности в гидросистеме рулевого усилителя конструкция распределителя позволяет осуществлять поворот управляемых колес только за счет мускульной силы водителя. Для этого в одном из плунжеров установлен обратный шариковый клапан (рисунок 11.24). В первый момент, когда водитель начинает поворачивать рулевое колесо, происходит осевое перемещение золотника до упора кольца подшипника в корпус распределителя, после чего усилие водителя будет передаваться на управляемые колеса. Поршень-рейка, перемещаясь, вытесняет из полости силового цилиндра масло, который через обратный шариковый клапан по каналам поступает в противоположную полость силового цилиндра. Тем самым уменьшается сопротивление повороту управляемых колес.

Рисунок 11.24 Схема работы рулевого усилителя при повороте направо с неисправной гидросистемой

Данный режим не может длительно использоваться, поскольку на шариковинтовую пару и другие детали рулевого управления действуют увеличенные нагрузки. Поэтому при продолжительной эксплуатации с неработающей гидросистемой указанные детали преждевременно изнашиваются и могут быть выведены из строя

Техническое обслуживание рулевого управления  автомобиля КамАЗ-43114

Обслуживание рулевого управления автомобиля КамАЗ-43114 также заключается в периодической проверке крепления рулевого механизма, пальцев тяг, сошки и рычага поворотного кулака, проверке и регулировке свободного хода рулевого колеса, смазывании шарниров рулевых тяг, проверке уровня масла в бачке насоса рулевого усилителя.

При ЕТО следует визуально проверить состояние рулевого управления на предмет отсутствия повреждений и подтеканий.

При ТО-1 необходимо выполнить следующие операции:

проверить:

свободный ход рулевого колеса, зазоры в шарнирах тяг, шплинтовку гаек шаровых пальцев, затяжку стопорных гаек наконечников тяг и гайки крепления сошки, крепление рычага поворотного кулака, уровень масла в бачке насоса рулевого усилителя.

Добавить смазку в шаровые шарниры тяг, до выхода свежей смазки через зазоры.

При ТО-2 дополнительно сменить фильтр бачка насоса при значительном его засорении (если фильтр сетчатый - промыть).

Проверка уровня масла в бачке насоса гидроусилителя осуществляется указателем, вмонтированным в пробку заливной горловины бачка, передние колеса должны быть установлены прямо. Для проверки вывернуть пробку 6 (рисунок 11.15) из заливной горловины бачка гидросистемы, предварительно очистить крышку от грязи, протерев заливную горловину бачка ветошью, смоченной дизельным топливом или керосином. Уровень масла должен находиться между метками на указателе. При необходимости нужно долить масло до нормы при работе двигателя с минимальной частотой вращения коленчатого вала. Заливать только чистое масло. Надо помнить, что при использовании загрязненного масла быстро изнашиваются детали рулевого усилителя.

Сетчатый фильтр насоса гидроусилителя промывается бензином. При значительном засорении фильтрующих элементов смолистыми отложениями их надо дополнительно промыть растворителем марки 646. Если фильтрующий элемент бумажный, он заменяется на новый.

Прокачка гидросистемы рулевого управления - удаление воздуха - проводится при заправке системы маслом и при устранении неисправностей.

Порядок операций следующий:

- вывесить передние колеса или отсоединить продольную тягу от сошки рулевого механизма и снять крышку заливной горловины бачка гидросистемы (нельзя заправлять и прокачивать гидросистему при подсоединенной рулевой тяге, если передние колеса не вывешены);

- снять резиновый колпачок с перепускного клапана рулевого механизма и на его сферическую головку надеть прозрачный эластичный шланг, открытый конец которого опустить в стеклянный сосуд вместимостью не менее 0,5 л. Сосуд должен быть заполнен маслом до половины его объема;

- отвернуть на ½ – ¾ оборота перепускной клапан рулевого механизма;

повернуть рулевое колесо влево до начала сжатия центрирующих пружин, которое определяется по возрастанию усилия на рулевом колесе (нельзя поворачивать колесо до упора);

- из сосуда вместимостью не менее 1,5 л заливать масло в бачок гидросистемы до тех пор, пока его уровень не перестанет понижаться;

- пустить двигатель и при работе его на минимальной частоте вращения коленчатого вала доливать масло в бачок гидросистемы, не допуская снижения его уровня, до тех пор, пока не прекратится выделение пузырьков воздуха из шланга, надетого на перепускной клапан;

- завернуть перепускной клапан;

- повернуть рулевое колесо вправо до начала сжатия центрирующих пружин (определяется по возрастанию усилия на рулевом колесе) и снова вернуть его в левое положение. Удерживая рулевое колесо в левом положении, отвернуть на ½ – ¾ оборота перепускной клапан и снова проследить за выделением пузырьков воздуха. После прекращения выделения пузырьков завернуть перепускной клапан;

- повторить предыдущую операцию не менее двух раз, в результате из перепускного клапана должно идти чистое (без примеси воздуха) масло. Если выделение пузырьков воздуха из шланга продолжается, повторить операцию еще один-два раза; при этом следить за уровнем масла в бачке гидросистемы, поддерживая его между метками на указателе уровня;

- остановить двигатель;

- снять шланг со сферической головки перепускного клапана и надеть на нее защитный колпачок;

- проверить уровень масла в бачке гидросистемы и, если нужно, долить его. Установить крышку заливной горловины бачка;

- соединить продольную рулевую тягу с сошкой рулевого механизма.

Проверку свободного хода рулевого колеса следует проводить на снаряженном автомобиле (без груза) при работающем двигателе с частотой вращения коленчатого вала двигателя 600-1200 об/мин. Давление в шинах колес должно быть нормальным, передние колеса установить прямо. Свободный ход рулевого колеса на новом автомобиле не должен превышать 25°. Замерять свободный ход прибором К-402 или К-187, поворачивая рулевое колесо вправо и влево до начала поворота левого переднего колеса.

Если свободный ход рулевого колеса больше допустимого, проверить наличие воздуха в гидросистеме рулевого усилителя, состояние шарниров рулевых тяг, крепление и регулировку рулевого механизма, зазоры в шарнирах карданного вала рулевого управления, затяжку клиньев крепления карданного вала, регулировку подшипников ступиц управляемых колес. При нарушении затяжки или регулировки их следует восстановить. В случае невозможности устранить зазоры в шарнирах или шлицах карданного вала рулевого управления вал нужно заменить.

11.3 Рулевое управление автомобилем Урал-4320-31

Рулевое управление автомобиля Урал-4320-31 по общему устройству и принципу действия аналогично рулевому управлению автомобиля

КамАЗ-43114, но имеет ряд конструктивных особенностей

Рулевая колонка

Рулевая колонка состоит из рулевого колеса 11 (рисунок 11.25) с валом и подшипниками, закрепленного с помощью хомутов 10 к панели кабины, двух карданных валов 7 и 9, промежуточной опоры 18, закрепленной в передней панели кабины.

1 – масляный насос; 2 – рулевой механизм; 3 – бачок; 4, 5 – рукав низкого давления;

6, 12, 13 – трубопровод высокого давления; 7, 9 – карданный вал; 8 – промежуточная опора;

10 – хомут; 11 – рулевое колесо; 14,15 – рукав высокого давления; 16 - силовой цилиндр;

17 – продольная рулевая тяга; 18 – сошка; 19 – корпус опоры; 20 - шариковый подшипник;

21 – втулка; 22, 24 – стопорное кольцо; 23 – вал промежуточной опоры; 25 – шпонка;

26 – гайка; 27 – пружинная шайба; 28 – стяжной болт; 29 – вал рулевого механизма; 30 - вилка карданного шарнира

Рисунок 11.25 - Рулевое управление автомобилем Урал-4320-31

Промежуточная опора имеет вал 23, два закрытых шариковых подшипника 20, установленных в корпусе 19 опоры, которые фиксируются стопорными кольцами 22 . Между подшипниками 20 установлена распорная втулка 21. Вал 23 зафиксирован относительно подшипников стопорным кольцом 24.

Устройство карданных валов аналогично ранее рассмотренным. Крепление вилок карданных шарниров на валах производится с помощью шпонки 25 и стяжного болта 28.

11.3.2 Рулевой механизм

На автомобиле Урал-4320-31 установлен червячно-секторный рулевой механизм, который имеет рулевую передачу типа цилиндрический червяк – боковой сектор. Передаточное число рулевой передачи – 21,5.

Цилиндрический двухзаходный червяк 1 (рисунок 11.26) установлен на шлицах рулевого вала 2 и вращается в картере 3 на двух роликовых подшипниках 4. Применение роликовых цилиндрических подшипников позволяет перемещаться валу 2 в осевом направлении, что необходимо для нормальной работы распределителя рулевого усилителя.

Боковой сектор 5 выполнен за одно целое с валом сошки 6 и установлен в картере на роликовых подшипниках. При вращении рулевого вала зубья сектора перемещаются по винтовой линии червяка, поворачивая вал сошки.

 

Рисунок 11.26 Червячно-секторный рулевой механизм

Зубья бокового сектора находятся в зацеплении сразу с несколькими витками червяка, что обеспечивает достаточно малое давление на зубья при передаче больших усилий. Для регулировки зазора в рулевой передаче между боковой крышкой 7 картера рулевого механизма и торцевой поверхностью вала сошки устанавливается регулировочная шайба 8. Замена шайбы на шайбу другой толщины при регулировке приводит к изменению зазора в зацеплении рабочей пары рулевой передачи.

При движении автомобиля рулевая передача большую часть времени находится в положении для движения прямо, что приводит к увеличенному износу средних зубьев сектора. При регулировке зацепления рабочей пары рулевой передачи с помощью шайбы приближают боковой сектор к червяку, компенсируя износ. Это могло бы приводить к заклиниванию рулевой передачи в крайних положениях, поскольку износ крайних зубьев меньше средних. Для предотвращения заклинивания рулевой передачи после выполнения регулировки крайние зубья сектора выполняют меньшей толщины, чем средние. Это конструктивное решение приводит к увеличенному зазору в новой рулевой передаче при крайних положениях колес, что не сказывается отрицательно на свойствах рулевого механизма, поскольку данный режим используется редко и на малой скорости. Для предотвращения деформации рулевого вала и нарушения зацепления рулевой передачи при максимальной нагрузке в картере, напротив зоны зацепления рабочей пары, установлен упор 9.

Для снижения трения в рулевой передаче в картер рулевого механизма через заливное отверстие в верхней части картера заливается масло ТМ3- 18 при температуре окружающего воздуха до минус 30°С или ТМ5 -12рк всесезонно в объеме 1,48 л.

Рулевой механизм отличается высокой надежностью, прост по конструкции, может передавать большие усилия.

Рулевой привод

Общее устройство рулевого привода аналогично КамАЗ-43114. Продольная рулевая тяга трубчатая имеет два шаровых шарнира, по устройству аналогичных КамАЗ-43114 (рисунок 11.27). Шарниры не регулируемые. В защитную муфту 12 устанавливается для улучшения герметизации шарнира губчатый наполнитель, пропитанный смазкой.

Поперечная тяга прямая, с двумя шаровыми шарнирами, унифицированными с шарнирами продольной рулевой тяги. Резьбовые наконечники тяги имеют разную резьбу: один левую, другой – правую. Это позволяет регулировать схождение колес без снятия наконечника тяги путем вращения тяги с помощью газового ключа, предварительно ослабив стяжные болты наконечников. Схождение колес должно быть в пределах 1-3 мм.

1 – палец шаровой; 2 - корпус наконечника; 3 – пресс-масленка; 4 – пружина; 5 – заглушка;

6 – кольцо стопорное; 7 - уплотнитель; 8 – обойма пружины; 9, 10 – вкладыш; 11 – накладка; 12 – муфта защитная; 13 – шайба

Рисунок 11.27 - Шаровой шарнир продольной рулевой тяги

Рулевой усилитель

Рулевой усилитель автомобиля Урал-4320-31 гидравлический, полувстроенный. Это означает, что силовой цилиндр выполнен отдельно, а рулевой механизм и распределитель – в едином блоке. Рулевой усилитель состоит из масляного насоса 1 (рисунок 11.28), силового цилиндра 16, распределителя, смонтированного в верхней части рулевого механизма, трубопроводов и рукавов низкого и высокого давления. Масляный насос лопастной, двойного действия, по устройству аналогичен насосу КамАЗ-43114, но имеет ряд особенностей.

1 – болт крепления коллектора; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – входной патрубок; 4 – прокладка; 5 – крышка корпуса; 6 – клапаны (перепускной и предохранительный); 7 – распределительный диск; 8 – ротор; 9 – лопасти; 10 – статор; 11, 14 – подшипник; 12 – манжета;

13 - обойма; 14 - корпус; 15 – шкив; 16 – стопорное кольцо; 17 – втулка; 18 – шайба;

19 – гайка; 20 - вал насоса; 21 – шпонка

Рисунок 11.28 - Масляный насос рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

Масляный насос установлен с левой стороны двигателя, приводится от носка его коленчатого вала клиновым ремнем. Натяжение ремня регулируется путем поворота насоса относительно оси крепления с помощью регулировочного винта.

Бачок насоса установлен отдельно и соединен с входным патрубком 3 коллектора резинотканевым рукавом. В верхней части бачка (рисунок 11.29) крепится крышка 7 со сливным патрубком, под которой расположен фильтр 2 с сетчатым секционным фильтрующим элементом. Заправка масла в бачок производится через заливную горловину 3, пробка 5 которой оснащена указателем уровня масла.

1 – бачок; 2 – фильтр; 3 – заливная горловина; 4 – прокладка; 5 – пробка; 6 – уплотнитель;

7 – крышка

Рисунок 11.29 - Масляный насос рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

Силовой цилиндр является исполнительным устройством рулевого усилителя, в котором преобразуется давление поступающего от распределителя масла в усилие, которое через шток передается к управляемым колесам, облегчая управление автомобилем. Силовой цилиндр шарнирно связан с левым лонжероном рамы (рисунок 11.25), а его шток через шаровой шарнир соединен с поворотным рычагом, установленным на левом поворотном кулаке. Устройство силового цилиндра показано на рисунке 11.30.

 

1 – наконечник цилиндра; 2, 6 – кольцо уплотнительное; 3 – гайка; 4 – цилиндр; 5 – поршень со штоком в сборе; 7 – кольцо опорное; 8 – манжета; 9 – кольцо нажимное; 10 – гайка;

11 – муфта защитная; 12 – болт; 13 – наконечник штока

Рисунок 11.30 - Силовой цилиндр рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

При работающем двигателе масляный насос постоянно попадает в систему усилителя от 9,5 до 20 л/мин масла. Это масло поступает в распределитель, предназначенный для управления исполнительным механизмом – силовым цилиндром. Если рулевое колесо неподвижно, распределитель направляет масло, поступающее от масляного насоса одновременно в обе полости силового цилиндра и затем обратно в бачок.

Если водитель начинает поворачивать рулевое колесо, распределитель направляет все масло, подводимое от насоса в одну из полостей силового цилиндра в зависимости от направления поворота. При этом противоположная полость силового цилиндра соединяется через распределитель со сливом в бачок.

Распределитель рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

(рисунок 11.31) золотниковый, с осевым золотником, реактивными плунжерами и центрирующими пружинами.

1 – реактивный плунжер; 2 – центрирующая пружина; 3 – упорный подшипник; 4 – золотник; 5 – корпус распределителя

Рисунок 11.31 - Распределитель рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31

Устройство и принцип действия распределителя аналогично КамАЗ-43114, но имеет ряд особенностей.

В распределителе нет дополнительного предохранительного клапана, ограничение максимального давления в системе производится клапанами насоса.

Реактивные плунжеры, обеспечивающие силовое следящее действие (чувство дороги) парные.

Превышение длины золотника над длиной корпуса (размер Б) составляет 2,08-2,27 мм с каждой стороны. На указанную величину золотник смещается при повороте рулевого колеса при включении рулевого усилителя. В этом случае цилиндрический червяк рулевого механизма, вращаясь, перемещается по зубьям неподвижного, в первый момент, бокового сектора в пределах указанного зазора (Б) и через рулевой вал смещает золотник распределителя.

Работа рулевого управления автомобиля Урал-4320-31

Работа рулевого усилителя автомобиля Урал-4320-31 на различных режимах аналогична работе рулевого усилителя КамАЗ-43114.

11.3.6 Техническое обслуживание рулевого управления автомобиля Урал-4320-31

Обслуживание рулевого управления автомобиля Урал-4320-31 заключается в периодической проверке крепления рулевого механизма, трубопроводов, пальцев тяг, сошки и рычага поворотного кулака, проверке и регулировке свободного хода рулевого колеса, смазывании шарниров рулевых тяг, проверке уровня масла в бачке насоса рулевого усилителя.

При ЕТО визуально проверить состояние рулевого управления на предмет отсутствия повреждений, нарушения затяжки крепежных соединений рулевого механизма, привода и подтеканий рабочих жидкостей.

При ТО-1 необходимо выполнить следующие операции:

проверить уровень масла в бачке насоса рулевого усилителя.

Добавить смазку в шаровые шарниры тяг, до выхода свежей смазки через зазоры.

При ТО-2:

- проверить свободный ход рулевого колеса, схождение управляемых колес, затяжку и шплинтовку гаек шаровых пальцев, затяжку гаек крепления рулевого механизма, гаек силового цилиндра, крепления рычага поворотного кулака;

- промыть фильтр бачка насоса рулевого усилителя;

- проверить уровень масла в бачке насоса рулевого усилителя и рулевом механизме.

Проверка свободного хода рулевого колеса проводится при работающем на режиме холостого хода двигателе. Автомобиль должен быть в снаряженном состоянии установлен на горизонтальной площадке с твердой сухой поверхностью (асфальт, бетон). Гидросистема должна быть заправлена и воздух из рабочих полостей усилителя удален.

Проверяют свободный ход рулевого колеса покачиванием рулевого колеса в одну и другую сторону от среднего положения до начала поворота управляемых колес.

Свободный ход рулевого колеса не должен превышать 25° (для нового автомобиля 12°). При несоответствии свободного хода указанным значениям в первую очередь проверить крепление рулевого механизма и деталей рулевой колонки и привода, люфты в шаровых шарнирах рулевых тяг.

Если перечисленные проверки не выявили отклонений от нормы, снять рулевой механизм и произвести его регулировку в ремонтном подразделении.

Возможные неисправности рулевого управления и способы их устранения

Возможные неисправности рулевого управления приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1

Причина неисправности	Способ устранения
1. Неустойчивое движение автомобиля по дороге (требуется дополнительная работа рулевым колесом для поддержания заданного направления движения)
Повышенный свободный ход рулевого колеса	Отрегулировать свободный ход рулевого колеса
Ослабление затяжки или износ деталей шаровых и карданных шарниров	Закрепить детали ослабленных сопряжений, заменить изношенные детали
Износ деталей рулевого механизма	Заменить изношенные детали
2. Недостаточное усиление («тяжелый руль») или неравномерная работа рулевого усилителя
Недостаточный уровень масла в бачке насоса	Довести уровень масла в бачке насоса до нормального
Наличие в системе воздуха (пена в бачке, мутное масло) или воды	Удалить воздух. Если воздух удалить не удается, проверить затяжку всех соединений, снять и промыть фильтр, проверить целостность фильтрующих элементов и прокладок под коллектором, а также бачка насоса. Убедиться в плоскостности опорной поверхности коллектора и правильном взаимном расположении привалочных фланцев крышки и корпуса насоса (под установку бачка насоса). Проверить затяжку четырех болтов крепления коллектора и, если все указанные детали исправны, сменить масло, прокачать систему
Чрезмерный натяг в рулевой передаче рулевого механизма	Отрегулировать зацепление деталей рулевой передачи
Недостаточная подача масла вследствие засоренности фильтра или износа деталей насоса	Промыть фильтр и разобрать насос для проверки его деталей Если необходимо, заменить насос
Повышенные внутренние утечки масла в рулевом механизме вследствие износа или повреждения внутренних элементов уплотнений	Разобрать механизм, заменить уплотнительные кольца или другие поврежденные элементы уплотнений
Периодическое зависание перепускного клапана в результате загрязнения	Разобрать насос, промыть ацетоном перепускной клапан и отверстие в крышке насоса, очистить их рабочие поверхности
Негерметичность обратного клапана рулевого усилителя	Устранить негерметичность обратного клапана
Ослабление затяжки упорных подшипников распределителя рулевого усилителя	Отрегулировать затяжку подшипников
Нарушение регулировки пружины предохранительного клапана в распределителе рулевого усилителя или герметичности клапана	Отрегулировать клапан, устранить негерметичность
3. Полное отсутствие усиления при различных частотах вращения коленчатого вала двигателя
Отворачивание седла предохранительного клапана насоса или поломка пружины клапана	Разобрать насос, завернуть седло или заменить пружину клапана
Зависание перепускного клапана или неисправность обратного клапана рулевого механизма	Разобрать насос и промыть клапан, устранить негерметичность обратного клапана
Поломка пружины предохранительного клапана рулевого механизма	Заменить пружину и отрегулировать клапан
4. Усилие на рулевом колесе неодинаково при поворотах вправо и влево
Повреждение внутренних уплотнений винта рулевого механизма (КамАЗ-43114)	Заменить неисправные детали уплотнений винта
Выскакивание из канавки или разрушение упорного кольца 3 (рисунок 11.10) плавающей втулки 4	Установить упорное кольцо в канавку
5. Рулевой механизм "заклинивает" при повороте
Заедание золотника или реактивных плунжеров в корпусе распределителя рулевого усилителя	Устранить заедание, промыть детали
Износ деталей рулевой передачи	Отрегулировать или заменить рулевой механизм
Причина неисправности	Способ устранения
6. Стук в рулевом механизме или в карданном валу рулевой колонки
Повышенный зазор в рулевой передаче рулевого механизма	Отрегулировать
Ослабление затяжки гаек болтов крепления вилок карданного вала или износ шлицевого соединения	Затянуть гайки. Заменить изношенные детали
7. Повышенный уровень шума при работе насоса
Недостаточный уровень масла в бачке насоса	Довести уровень масла в бачке насоса до нормального
Засорение или повреждение фильтра насоса	Промыть или заменить фильтр
Наличие воздуха в гидросистеме (пена в бачке, мутное масло)	Удалить воздух способами, указанными в п. 2
Деформация коллектора или разрушение его прокладки	Устранить погнутость или заменить прокладку
8. Выбрасывание масла через предохранительный клапан крышки бачка насоса
Чрезмерно высокий уровень масла в бачке насоса	Довести уровень масла до нормального
Засорение или повреждение фильтра насоса	Промыть или заменить фильтр
Деформация коллектора или разрушение его прокладки. Наличие в гидросистеме воздуха или воды	Устранить погнутость или заменить прокладку. Удалить воздух способами, указанными в п. 2
9. Постоянное падение уровня масла в бачке насоса
Утечка масла в двигатель вследствие повреждения манжеты валика насоса (КамАЗ-43114) или внешняя утечка	Снять насос с двигателя, заменить манжету, устранить причину внешних утечек