Общее устройство и работа рулевого управления

1. Общее устройство и работа рулевого управления.

  Рулевое управление служит для обеспечения движения автомобиля по заданному водителем направлению. При повороте автомобиля каждое колесо движется по окружности разного радиуса (рис. 1). Чтобы колеса при этом катились без скольжения, необходимо, чтобы продолжения осей всех колес пересекались в одной точке — в центре поворота автомобиля. Внешнее переднее колесо при повороте описывает дугу большего радиуса, а внутреннее — меньшего, следовательно, внутреннее колесо необходимо поворачивать на больший угол, а внешнее — на меньший. При одинаковых углах поворота колес внутреннее колесо катилось бы с большим скольжением (штриховое изображение на рис. 1).

  Таким образом, для уменьшения повышенного износа шин передних колес при поворотах происходит как бы «недоворот» внешнего переднего колеса по отношению ко внутреннему, что обеспечивается конструкцией рулевого привода. Причем для обеспечения равномерного изнашивания шин величины «недоворотов» левого и правого колеса должны быть примерно одинаковы, что обеспечивается регулировкой соотношения углов поворотов при проверке и регулировке углов установки передних колес.

Рис. 1. Схема поворота автомобиля:

 а  — угол поворота внутреннего колеса; р — угол поворота внешнего колеса; С — центр поворота 

  Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода. 

  Рулевой механизм.

   Рулевой механизм служит для увеличения усилия, прилагаемого водителем к рулевому колесу, и передачи его рулевому приводу. На переднеприводных автомобилях он состоит из рулевого колеса 19 (рис. 2), вала 21 и редуктора, помещенного в картере 16 и включающего в себя вал-шестерню 24 и зубчатую рейку 15 с прямозубым (на автомобиле ВАЗ-2109) или косозубым (на остальных автомобилях) зацеплением.  

      Рулевой привод.

    Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма передним управляемым колесам и поворота их на разный угол. Он расположен сзади оси передних колес и на переднеприводных автомобилях состоит из рулевых тяг с шаровыми шарнирами 2 (см. рис. 2) и поворотных рычагов 3, приваренных к телескопическим стойкам передней подвески. На автомобилях с классической схемой компоновки рулевой привод состоит из рулевой сошки и маятникового рычага, соединенных при помощи рулевых тяг с шаровыми шарнирами с рычагами поворотных стоек. При повороте рулевого колеса усилие от вала колеса передается через редуктор к рулевым тягам, которые при помощи поворотных рычагов поворачивают передние колеса на требуемый угол. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Устройство рулевого управления автомобиля ВАЗ-2109.

       Рулевое управление автомобиля ВАЗ-2109 (см. рис. 2) с реечным рулевым механизмом, размещенным в алюминиевом картере 16, где на шариковом 25 и роликовом 23 подшипниках установлен вал-шестерня 24, находящийся в зацеплении с рейкой 15. Шариковый подшипник фиксируется на валу стопорным кольцом 26, наружное его кольцо прижимается гайкой 27, закрытой пыльником 28. Рейка прижимается к шестерне металлокерамическим упором 29, который поджат размещенной в пробке 30 пружиной. За счет этого обеспечивается беззазорное зацепление шестерни с рейкой по всему ее ходу. Одним концом рейка опирается на упор 29, а другим — на разрезную пластмассовую втулку 14, установленную в картере редуктора.

  На картер редуктора с левой стороны надет защитный чехол 22, а с правой напрессована труба с продольным пазом. Через низ трубы и отверстия защитного чехла 10 проходят болты 7, крепящие тяги 6 рулевого привода к рейке. Болты проходят через запрессованные в головки наконечников тяг резинометаллические шарниры 13, соединяются между собой пластиной 11 и фиксируются стопорной пластиной 12. Ход рейки в одну сторону ограничивается напрессованным на нее кольцом, а в другую — втулкой резинометаллического шарнира тяги. Полость картера редуктора защищена от загрязнения чехлом 10, который крепится двумя пластмассовыми хомутами.

  Картер редуктора закреплен на панели передка кузова при помощи двух скоб 8 с резиновыми опорами 9. Вал 21 рулевого управления соединен с валом-шестерней через упругую муфту 17. На верхней части вала, вращающейся в шариковом подшипнике 20, на шлицах крепится рулевое колесо 19 через демпфер 18, который служит для повышения пассивной безопасности.

  Рулевой привод включает в себя составные рулевые тяги, которые при помощи шаровых шарниров соединены с поворотными рычагами 3 стоек. Длина рулевой тяги изменяется при помощи трубчатой регулировочной тяги 5 с внутренней резьбой, которая навертывается на наконечники 1 тяги 6 и контрится гайками 4. Изменение длины рулевых тяг позволяет регулировать схождение колес.

  В головке наружного наконечника тяги размещены детали шарового шарнира, состоящего из шарового пальца 31 и пластмассового вкладыша 33, поджатых пружиной и закрытых с одной стороны завальцованной в наконечнике шайбой, а с другой — резиновым защитным чехлом 32.

Поворотный рычаг 3 приварен к телескопической стойке и имеет отверстие, в которое вмонтирована втулка с коническим отверстием для установки пальца 31 шарового шарнира. 

Рис. 2. Рулевое управление автомобиля ВАЗ-2109:

1 —  наконечник рулевой тяги; 2 — шаровой шарнир наконечника; 3 — поворотный рычаг; 4 — гайка; 5 — регулировочная тяга; 6 — рулевые тяги; 7 — болты крепления рулевых тяг к рейке; 8 — скоба крепления редуктора; 9 — опора рулевого механизма; 10 — гофрированный защитный чехол редуктора; 11 — соединительная пластина; 12 — стопорная пластина; 13 — резинометаллический шарнир; 14 — опорная втулка рейки; 15 — зубчатая рейка; 16 — картер редуктора; 17 — упругая муфта; 18 — демпфер; 19 — рулевое колесо; 20 — шариковый подшипник; 21 — вал рулевого управления; 22 — защитный чехол; 23 — роликовый подшипник; 24 — вал-шестерня; 25 — шариковый подшипник; 26 — стопорное кольцо; 27 — гайка подшипника; 28 — пыльник; 29 — упор рейки; 30 — пробка; 31 — палец шарового шарнира; 32 — защитный чехол шарового шарнира; 33 — вкладыш шарового пальца; А — метка на картере редуктора; Б — метка на пыльнике 
 
 
 
 

3. Ремонт  рулевого управления.

3.1 Неисправности рулевого управления. 

  Основными признаками неисправностей рулевого управления являются: увеличенный свободный ход рулевого колеса, тугое вращение и осевой люфт рулевого вала, шум и стуки в рулевом управлении, подтекание масла из картера редуктора рулевого механизма. 

       Увеличенный свободный ход рулевого колеса может быть вызван ослаблением креплений или износом шарнирных соединений рулевых тяг, ослаблением креплений рулевого вала и картера редуктора; на переднеприводных автомобилях — увеличенным зазором в рабочей паре шестерня — рейка, износом резинометаллических шарниров соединений рулевых тяг с рейкой, ослаблением креплений и износом втулок упругой муфты. Указанные неисправности устраняют заменой изношенных деталей, подтяжкой ослабленных креплений и регулировкой рулевого механизма. 

    Тугое вращение рулевого вала может быть вызвано неправильной регулировкой зазора в рабочей паре редуктора, перетяжкой подшипников вала-шестерни или червяка редуктора рулевого механизма, повреждением упоров и опорной втулки рейки, деформацией деталей рулевого привода (рулевых тяг), повреждением шарниров рулевых тяг, деталей подвески (подшипника верхней опоры амортизаторной стойки, шаровых шарниров рычагов), нарушением углов установки передних колес и пониженным давлением в шинах. Неисправности устраняются заменой изношенных и поврежденных деталей, регулировкой. 

  Осевой люфт рулевого вала может быть вызван люфтом в подшипниках вала-шестерни. Для устранения неисправности необходимо отрегулировать затяжку подшипников вала-шестерни. 

      Шум и стуки в рулевом управлении могут быть вызваны ослаблением креплений рулевого механизма, шаровых шарниров рулевых тяг, клеммных соединений рулевого вала, повреждением деталей рулевого механизма или привода, а также нарушением зазора в рабочей паре редуктора и люфтом маятникового рычага. Неисправности устраняются подтяжкой креплений, заменой поврежденных деталей, регулировкой зазора в рабочей паре и устранением люфта маятникового рычага. 

2. Проверка технического состояния рулевого управления на автомобиле ВАЗ-2109.

      Диагностика рулевого управления на автомобиле заключается в проверке с помощью специального прибора величины свободного хода (люфта) рулевого колеса и измерении усилия, необходимого для его поворота, а также в прослушивании стуков при повороте рулевого колеса. Перед проверкой свободного хода следует проверить и при необходимости отрегулировать подшипники ступиц передних колес, а также давление в шинах. 

  Определение свободного хода (люфта) рулевого колеса производ ится после установки передних колес в среднее положение, соответствующее движению автомобиля по прямой, с помощью специального прибора в следующем порядке. Закрепляют на рулевом колесе 6 (рис. 3) с помощью зажимов 5 динамометр 1 прибора со шкалой 4 люф- томера, а на рулевой колонке 3 — стрелку 2 люфтомера. Прикладывая к рулевому колесу усилие 7, 35 Н (измеряется по шкале динамометра), поворачивая его сначала в одну, а затем в другую сторону, определяют по шкале 4 свободный ход (люфт) рулевого колеса.

Рис. 3. Прибор для проверки рулевого управления:

1. — динамометр;
2. — стрелка люфтомера, закрепляемая на рулевой колонке; 3 — рулевая колонка; 4 — шкала люфтомера: 5 — зажим для крепления динамометра со шкалой; 6 —

рулевое колесо 
 
 
 
 

  При отсутствии специального прибора свободный ход рулевого колеса оценивают по расстоянию, замеряемому на его ободе, в следующем порядке: поставить метку на рулевом колесе и замерить общее расстояние, проходимое меткой при повороте рулевого колеса в одну и другую сторону до полного выбора люфта (момента начала поворота колес от среднего их положения).

  Свободный ход (люфт) рулевого колеса легковых автомобилей не должен превышать следующих значений, мм (град):

  ВАЗ-2109  18 - 20 (5)

  Если в ходе диагностирования установлен повышенный люфт рулевого колеса или стуки, то для выявления неисправностей, вызвавших эти явления, производят осмотр и проверку деталей рулевого управления. 

  Осмотр и проверка деталей рулевого управления производятся вдвоем, установив для удобства автомобиль на эстакаду или осмотровую канаву. Попросив помощника покачивать рулевое колесо попеременно в одну и другую сторону, производят проверку креплений деталей рулевого управления и люфтов в соединениях. Сопряженные детали рулевого привода должны перемещаться одновременно. В первую очередь проверяют люфты в шарнирных соединениях рулевых тяг, которые контролируют визуально либо на ощупь, приложив пальцы одновременно к наконечнику 1 (рис. 4) тяги и к головке рычага 3. Одновременно осматривают состояние резиновых защитных чехлов 2. Затем проверяют крепление картера рулевого механизма по его перемещению при поворотах руля и подтяжкой его креплений. 
 

Рис. 4 Проверка люфта в шарнирах рулевых тяг:

1. — наконечник рулевой тяги;
2. — защитный чехол; 3 — рычаг

     На переднеприводных автомобилях проверяют износ резинометаллических шарниров 13 (см. рис. 2) соединений рулевых тяг 6 с рейкой рулевого механизма, креплений упругой муфты 17, а также состояние защитных чехлов 10 редуктора рулевого механизма.

      Кроме того, выявляют механические повреждения деталей рулевого управления, надежность крепления рулевого колеса и симметричность его установки (при прямолинейном положении колес). 

3. Ремонт рулевого управления.

    Ремонт рулевого управления состоит в разборке и ремонте шарнирных соединений рулевых тяг, ремонте редуктора рулевого механизма а также в их замене. 

     3.3.1 Разборка и ремонт шарнирных соединений рулевых тяг. 
 

    Разборка шарнирных соединений рулевых тяг производится при необходимости замены поврежденных резиновых защитных чехлов шаровых шарниров рулевых тяг, замены рулевых тяг с изношенными шарнирами, снятия соединенных с рулевыми тягами деталей — редуктора рулевого механизма, телескопических стоек. 

    Разборка шаровых шарниров рулевых тяг состоит в выпрессовке их пальцев из конических отверстий сопряженных деталей при помощи специальных съемников, выполненных по типу съемников шаровьгх шарниров передней, либо съемников других конструкций. Выпрессовка шарового пальца  (рис. 5) шарнира производится специальным  приспособлением – съемником  А. 47035. При установке съемника необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить резиновый защитный чехол шарнира. Выпрессовка пальцев шарниров рулевых тяг путем выбивания их ударами молотка по торцу пальца даже через подкладку из мягкого металла не рекомендуется во избежание повреждения деталей шарнира. Кроме того, возможность нанесения ударов при разборке шарниров рулевых тяг на автомобиле весьма ограничена затрудненностью доступа к шаровым шарнирам.

  Ремонт неразборных шаровых шарниров рулевых тяг автомобилей ВАЗ-2109 заключается только в замене поврежденных защитных чехлов, а также в замене тяг с изношенными шарнирами. При замене защитных чехлов в них закладывается свежая смазка ШРБ-4. 

Рис. 5. Выпрессовка пальца шарового шарнира рулевой тяги из поворотного рычага стойки подвески:

1 – поворотный рычаг;

2 – шаровой шарнир тяги;

3 – съемник А. 47035 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  После замены или ремонта рулевых тяг необходимо проверить и отрегулировать угол схождения передних колес. 

  3.3.2 Ремонт редуктора рулевого механизма. 

  Ремонт редуктора рулевого механизма состоит в снятии его с автомобиля, разборке, проверке состояния и замене изношенных и поврежденных деталей, сборке и регулировке редуктора и установке его на автомобиль. 

  Снятие редуктора рулевого механизма производится после отъединения от него вала руля, рулевых тяг и отворачивания креплений редуктора к кузову автомобиля. 

  Разборка-сборка редуктора рулевого механизма производится с закреплением его в тисках.

  Разборка-сборка редуктора рулевого механизма автомобиля ВАЗ- 2109 производится в следующем порядке:

  снять хомуты и удалить защитные резиновые чехлы 10 и 22 (см. рис. 2);

  повернуть вал-шестерню по часовой стрелке до упора для выдвижения зубчатой рейки из отверстия картера с левой стороны, закрываемого чехлом 22;

  снять пыльник 28, отвернуть гайку 27 подшипника и вынуть вал- шестерню 24 вместе с шариковым подшипником 25 из картера;

  вывернуть пробку 30 и вынуть упор 29 рейки вместе с пружиной и уплотнительным кольцом;

  вынугь рейку 15 из редуктора через отверстие с левой стороны; при необходимости замены шарикового подшипника 25 его снимают с вала-шестерни после удаления стопорного кольца 26;

  при необходимости замены роликового подшипника 23 вынуть его из картера при помощи специального съемника.

  Сборка редуктора производится в обратном порядке. При установке пыльника 28 необходимо совместить метки А и Б на картере и пыльнике. Для последующей правильной регулировки длины рулевых тяг необходимо также обеспечить при сборке редуктора среднее положение рейки в картере, при котором расстояние от оси вала-шестерни до торца зубчатого конца рейки составляет 87±0,25 мм. Затяжку гайки 27 необходимо производить с требуемым моментом 45... 55 Н-м. При затяжке пробки 30 должно быть обеспечено отсутствие заеданий во всем диапазоне перемещения рейки при обеспечении момента прокручивания вала-рейки в пределах 0,6... 1,7 Н • м при частоте ее вращения 30 мин^-1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Техническое обслуживание рулевого управления.

  Техническое обслуживание рулевого управления заключается в основном в проверке его состояния, подтяжке креплений, регулировке зазора в рабочей паре редуктора рулевого механизма и затяжке подшипников. Основным показателем состояния рулевого управления является свободный ход (люфт) рулевого колеса. Большой свободный ход значительно затрудняет управление автомобилем, так как при этом увеличивается время, необходимое для поворота управляемых колес, что особенно опасно при большой скорости движения.

  Ежедневно перед выездом необходимо проверять наличие шумов и стуков при вращении рулевого колеса в одну и другую сторону, а также хотя бы приблизительно оценивать свободный ход рулевого колеса по величине расстояния на его ободе.

  После первых 2000...3000 км, а затем через каждые 10000...15000 км пробега проверяют состояние рулевого управления в целом. Это делают вдвоем на эстакаде или осмотровой канаве. Поворачивая рулевое колесо от упора до упора, надо проверить: крепление картера редуктора рулевого механизма и рулевого колеса; отсутствие зазоров в резинометаллических и шаровых шарнирах рулевых тяг; затяжку креплений рулевых тяг и рейке; отсутствие заеданий, шумов и стуков; состояние защитных чехлов рулевого механизма и шаровых шарниров рулевых тяг.

  Ослабленные соединения надо подтянуть, определить и устранить причины шумов и стуков. Особое внимание следует обратить на состояние защитных чехлов картера рулевого механизма и шаровых шарниров, так как при их повреждении резко увеличивается износ и снижается работоспособность рулевого механизма и шарниров. Если защитный чехол шарового шарнира имеет трещины или при нажатии на него наружу выходит смазка, он подлежит замене. При необходимости производят регулировку зацепления рабочей пары редуктора и регулировку его подшипников.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Техника безопасности при ремонте и техническом обслуживании кривошипно-шатунного механизма. 

     Ремонтные предприятия выполняют многообразные работы, при производстве которых должны строго соблюдаться требования безопасности труда. Рабочее место должно отвечать безопасным условиям проведения работ, оборудование, инструмент и приборы характеру выполняемой работы и исключать травматизм.

      Рабочий проходит инструктаж  вводный, первичный на рабочем  месте, повторный, внеплановый, текущий. Вводный инструктаж проводят при поступлении на работу с целью ознакомления рабочего с характером производства, его особенностями, общими законами об охране труда, производственной санитарии,

Правилами пожарной безопасности, с организацией охраны труда на предприятии, а также с повышенными опасностями, которые могут встретиться при работе на данном предприятии.

      Инструктаж первичный на рабочем  месте сопровождают практически  показом безопасных приемов и  методов труда, применения инструмента, приборов, выполнения других требований технологического процесса.

      Повторный инструктаж проходят  рабочие не реже чем через  шесть месяцев с целью проверки  и повышения уровня знаний  правил и инструкций по безопасности  труда. Рабочие, выполняющие работу с повышенной опасностью

(аккумуляторщики,  гальваники, сварщики и др.), проходят  инструктаж по безопасности ежеквартально.

     Внеплановый инструктаж проводят  с каждым рабочим в объеме  первичного инструктажа на рабочем  месте. Он связан с изменениями технологического процесса, приспособлений, инструмента, исходного сырья или переводом рабочего на другой участок, с изменением правил по безопасности труда и нарушениями, которые могут привести к травме, аварии, взрыву или пожару.

     Текущий инструктаж проводят с рабочими перед выполнением специальных работ, на которые выдается наряд-допуск. Рабочие, эксплуатирующие оборудование (механизмы) повышенной опасности перед первичным инструктажем на рабочем месте обучаются на специальных курсах, сдают экзамен и получают удостоверение на право работы.                                                                                      Большое значение для предупреждения производственного травматизма при производстве текущего ремонта автомобилей имеет правильная организация рабочего места. Помещения для стоянки автомобилей, зон обслуживания, мастерских и цехов должны содержаться в чистоте и хорошо вентилироваться. Автомобили следует устанавливать на стоянке и для ремонта так, чтобы были свободные проходы и доступ ко всем агрегатам. Все проезды и проходы должны быть свободными, а движение автомобилей на территории организовано по определенной схеме, исключающей встречное движение и возможность наезда на людей. Категорически запрещается вождение автомобилей лицами, не имеющими водительских прав.

     У карбюраторных двигателей в отработавших газах содержится окись углерода (угарный газ), а у дизелей —  акролеин. Поэтому движение автомобилей  и работа двигателей в помещениях гаража должны быть минимальными, так  как отработавшие газы вредны для здоровья и могут при определенной концентрации вызвать отравление.

     При установке автомобиля на пост обслуживания или ремонта необходимо надежно  затормозить его ручным тормозом или подложить. упоры под колеса. Обслуживать и ремонтировать  автомобиль с работающим двигателем не разрешается. Весьма опасна работа под автомобилем при вывешенных колесах. Поэтому поднятую часть или сторону автомобиля необходимо установить на специальные металлические подставки — козелки, не допуская подкладывания случайных предметов — кирпичей, досок, чурбаков, деталей автомобиля.

     Нельзя производить работы под автомобилем, если он поднят только домкратом. В случае необходимости, работая под автомобилем лежа, следует пользоваться подкатными тележками с подголовником.

     Транспортировка снятых с автомобиля агрегатов должна осуществляться на специальных тележках.

     При работе под автомобилем в осмотровой канаве, не имеющей освещения, можно  пользоваться переносной лампой, подключаемой к сети с напряжением не более 12 В.

     Монтажно-демонтажные работы следует выполнять только исправным инструментом определенного назначения.

     Гаечные ключи должны точно соответствовать размерам гаек и болтов и не иметь выработки зева и трещин. Во избежание несчастных случаев сдваивание гаечных ключей или применение рычага для удлинения плеча недопустимо.

     Тяжелые работы по снятию и установке агрегатов следует выполнять с применением специальных подъемных приспособлений, захватов и съемников; обвязывание при этом агрегатов веревкой не допускается.

     Для выполнения слесарных работ следует применять только исправные инструменты. Бойки молотков, кувалд и затылки зубил или крейцмейселей не должны иметь заусенцев и быть сборными. Длина зубила и крейцмейселя должна быть не менее 125 мм.

В помещениях для стоянки, ремонта и технического обслуживания  
автомобилей должны быть установлены огнетушители согласно установленных норм. В помещении должны оборудоваться пожарными щитами на котором находится ведро, багор, топор. Кроме того, должны быть предусмотрены ящики с сухим песком, у каждого ящика должна находиться лопата. При возникновении пожара необходимо сообщить об этом по телефону 01 и приступить к тушению пожара. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Заключение.

Технический осмотр и обслуживание рулевого управления напрямую влияет

не только на технические характеристики автомобиля, но и на безопасность участников дорожного  движения. Поэтому нужно уделять  особое внимание качественному уровню ремонта рулевого привода и механизма, а так же квалификации контролеров  при диагностировании.

           На автотранспортных предприятиях  при техническом обслуживании  автомобилей все шире внедряются  средства диагностирования и  новые формы организации труда:  бригадных подряд, оценка трудовой  деятельности по конечному результату и др. Все это требует ускоренного развития материально-технической базы предприятий, дальнейшего совершенствования процессов технического обслуживания и ремонта автомобилей, внедрения более широкой механизации выполняемых работ и улучшения организации производства.