Тема 4 Передний мост и рулевое управление

Основные неисправности передних мостов: деформация балки, износ шкворневых соединений, подшипников, ступиц колес, разработка отверстий под шкворни в кулаках балки и гнезд под подшипники в ступицах установки передних колес, что затрудняет управляемость, резко повышает износ шин, приводит к повышенному расходу топлива и т. д.

Техническое обслуживание передних мостов заключается в определении указанных неисправностей и проведении необходимых регулировочных и других работ по предупреждению и устранению обнаруженных дефектов. При диагностировании передних мостов определяют радиальный и осевой зазор в шкворневых соединениях, зазор между кольцом подшипника и его гнездом в ступице, степень затяжки подшипника ступицы, а также углы установки управляемых колес (углы развала колес, поперечного и продольного наклона шкворня, схождение колес).

Диагностирование углов установки управляемых колес автомобиля заключается в замерах углов схождения и развала колес, поперечного и продольного наклона шкворня или оси поворотной стойки (рис.15) или в определении боковой силы, создаваемой вращающимся колесом при движении по дороге.

          а)                       б)                  в)             г)

а – схождение; б – развал; в, г – соответственно углы поперечного и продольного наклонов шкворня

Рисунок 15 – Углы установки управляемых колес

 

Угол развала колес считается положительным, если колеса наклонены верхней частью наружу; продольный наклон шкворня (стойки) считается положительным, если нижний конец их наклонен вперед; схождение колес считается положительным, если расстояние между колесами впереди меньше, чем сзади. Поддержание оптимальных углов установки управляемых колес обеспечивает нормальную работу переднего моста, стабилизацию управляемых колес, устойчивость и управляемость автомобиля, уменьшение износа шин и деталей передней подвески, а также снижение рас­хода топлива.

Диагностированию углов установки управляемых ко­лес должна предшествовать проверка радиального и осе­вого зазора в шкворневых со­единениях, люфта подшипни­ков ступиц колес, давления воздуха в шинах, а также проверка общего состояния передней подвески и крепления дисков колес. Радиальный А и осе­вой Б зазоры в шкворневом со­единении определяют с помощью прибора Т1 и плоского щупа (рис.16) по пе­ремещению поворотной цап­фы при подъеме и опускании передней оси. Прибор состоит из штати­ва и индикатора часового ти­па. Штатив прибора закреп­ляют на балке передней оси автомобиля вблизи предварительно вывешенного колеса, а мерный штифт ин­дикатора упирают в ниж­нюю часть опорного диска тормоза. Стрелку индикатора устанавливают на нуль шка­лы. При опускании колесо от­клонится в сторону и вверх, в резуль­тате в шкворневом соедине­нии может быть обнаружен радиальный А и осевой Б зазоры, которые не должны быть более 0,75 мм и 1,5 мм. Поскольку плечо замера радиального зазора примерно в 2 раза больше длины шкворня, то радиальный зазор будет в 2 раза меньше показаний индикатора.

Увеличенный зазор в ступице может быть вы­явлен покачиванием колес в поперечном и продольном направлениях после устранения зазора в шкворневом соединении. У правильно отрегулированных подшипников не должно быть люфта колеса при его покачивании, оно должно свободно вращаться и ступица не должна нагреваться при движении автомобиля. В узлах, конструктивно не подлежащих регулировке, подшипники при износе заменяют.

1 – индикатор; 2 – домкрат; А – радиальный зазор; Б – осевой зазор

Рисунок 16 – Замер люфтов шкворня при вывешенном (а) и опущенном на пол (б) колесе

Осевой люфт можно замерить индикатором. При осевом перемещении ступицы больше 0,15 мм и при увеличенном люфте в подшипниках производится их регулировка. При регулировке зазора в под­шипниках ступицы колесо вывешивают, гайку цапфы расшплинтовывают, а затем затягивают ключом до момента начала торможения колеса при его вращении рукой. После этого отворачивают гайку на небольшой угол до момента начала свободного вращения колеса и совпадения прорези гайки с отверстием для шплинта или со штифтом замочного кольца. Правильно отрегулированное колесо должно от толчка рукой легко вращаться и не иметь люфта.

Проверку всех углов установки передних колес производят только на автомобилях, имеющих независимую подвеску колес. У грузовых автомобилей проверяют величину схождения передних колес, зазоры в шкворневых соединениях и подшипниках ступиц колес. Угол схождения колес составляет от - 20' до +1°. На практике (по рекомендации завода изготовителя) используют линейную величину схождения колес, определяемую как разность расстояний А и Б (рис.13), замеренных в горизонтальной плоскости, проходящей через центры обоих колес.

Угол схождения колес регулируют изменением длины поперечной тяги. На автомобилях с разрезной передней осью (с независимой передней подвеской) схождение колес регулируют правой и левой рулевыми тягами (рис.17). При этом длина тяг должна быть одинаковой.

1 – контргайка; 2 – муфта рулевой тяги; 3 – наружный наконечник рулевой тяги; 4 – регулировочная тяга; 5 – внутренний наконечник рулевой тяги

Рисунок 17 - Регулировка схождения передних колес

 

Электрооптические и комбинированные стенды по расположению светоизлучателя подразделяются на два типа. Светоизлучатель может устанавливаться стационарно на площадке канавы или на подъемнике, во втором случае устанавливается на колесе. Схема наиболее простого комбинированного стенда показана на рисунке 16. На стенде угол поперечного наклона оси поворота колеса определяется гидравлическим способом по уровню 16 (рис.18, б). Остальные углы электрооптическим способом по лучу, отраженному на экран от зеркала 12 (рис.18, а), установленного на колесе.

 

Рисунок 18 – Схема комбинированного стенда для проверки углов установки управляемых колес

 

Развитие электроники и компьютерной техники позволило разработать современные электронно-компьютерные стенды, обладающие более высокой точностью.

На электронно-компьютерных стендах на колеса устанавливаются зажимы, на которые крепятся электронные датчики. В этом случае трудоемкая установка датчиков параллельно колесу не требуется. С помощью специальной программы компьютера выбирается нужная модель автомобиля, затем фиксируются первоначальные параметры углов установки колес задней и передней оси, смещения геометрических осей, разница углов на повороте, максимальный угол поворота и т.д. Эти данные высвечиваются на мониторе компьютера. В период и после проведения регулировочных работ на мониторе автоматически высвечиваются текущие значения параметров. На рисунке 19 показаны нормативные (вверху) и текущие значения угла развала, продольного наклона оси и угла схождения правого колеса, а также графическая иллюстрация углов установки колеса.

Рисунок 19- Значения углов установки управляемых колес на экране монитора электронно-компьютерного стенда

 

Необходимость снижения трудоемкости работ при диагностировании передних мостов автомобилей и приближения условий контроля к реальным условиям движения привели к созданию и применению динамических стендов барабанного и площадочного типов. При этом состояние переднего моста оценивается по величине боковой силы в контакте колеса с опорной поверхностью (рис. 20).

Барабанный стенд состоит из двух беговых барабанов, подве­шенных на серьгах к двум рамам под каждое колесо оси; двух электродвигателей, размещенных внутри барабанов и обеспечи­вающих их вращение; устройства для фиксации автомобиля на стенде (для однобарабанных стендов); измерительного устрой­ства и пульта управления.

 

 

а – проездной площадочный стенд; б – схема проездного площадочного стенда; в – схема стенда с беговыми барабанами

1 –площадка поперечного перемещения; 2 – рейка поперечного перемещения; 3 – ведущий барабан; 4 – ведомый барабан осевого перемещения

Рисунок 20 – Контроль углов установки колес в динамическом режиме

 

При вращении беговых барабанов электродвигателями в мес­тах контакта колес с барабанами возникают боковые силы. Под их воздействием барабаны перемещаются в осевом направлении. Величина перемещения барабана, пропорциональная боковой си­ле, фиксируется индуктивным датчиком и в виде электрического сигнала передается на измерительный прибор пульта управления. Если значения измеренных сил не соответствуют норме, регулируют схождение, изменяя длину поперечной рулевой тяги. При невозможности отрегулировать схожде­ние производят ремонт. Стенд может иметь не два, а четыре бара­бана (по два на каждое колесо). Такие стенды исключают не­обходимость крепления автомобиля на барабанах и позволяют учитывать перекосы мостов. В четырехбарабанных стендах величину боковой силы измеряют либо по осево­му перемещению одного из барабанов (рис.20, в), либо по перемещению измерительного ролика, расположенного между барабанами.

Площадочный стенд предназна­чен для оценки установки управляемых колес автомобиля по величине перемещения платформ под воздействием боковой силы, возникающей при переезде через них управляемых колес автомобиля. Стенд состоит из подвижной платформы и измери­тельного устройства (рис.20, б). Измерительное устрой­ство состоит из датчиков бокового перемещения и измерительных приборов.

Восстановление угла развала производится ремонтными воздей­ствиями — заменой шкворневых втулок и правкой передней оси в холодном состоянии. Правка допустима, когда прогиб ее на 1 м длины составляет не свыше 70…80 мм. У автомобилей с независимой подвеской колес угол раз­вала регулируют при помощи прокладок в креплении оси ры­чагов подвески или регулировочным эксцентричным болтом (рис.21).

При движении автомобилей на вы­соких скоростях появляется биение колес. Причи­ной этого является дисбаланс (неуравновешенность) колес, возникаю­щий в результате неравномерного износа протектора шины, наложения заплат при ремонте покрышки или камеры, помятости или деформации диска или обода колеса и других причин. Это приво­дит к образованию в колесе неравномерного распределения материала по ширине (рис.22) или к несовпадению центра тяжести колеса с его геометрической осью.

 

1 – гайка стабилизатора; 2 – болт крепления шарнира; 3 – фланец чехла; 4 – регулировочный болт; 5 – шарнир стабилизатора; 6 – задняя чашка; 7 – гайка

Рисунок 21 – Регулировка развала передних колес

 

Рисунок 22 – Схема неуравновешенности колеса

 

Нарушение балансировки при движении на высоких скорос­тях приводит к появлению центробежных сил, возрастающих пропорционально квадрату скорости. Эти силы создают дополни­тельные динамические нагрузки на подшипники колес, вызывают биение колес, повышенный износ деталей переднего моста и рулевого управления, нарушают углы установки управляемых колес и увеличивают износ протектора шин. Для устранения неуравновешенности колес производят их статическую и динамическую балансировку.

Балансировочные станки (рис.23), обладаю­щие большой точностью, оснащаются электронным оборудова­нием. При динамической балансировке неуравновешенная масса ко­леса вызывает механические колебания вала, на котором установлено колесо. Колебания передаются на датчик, преобразующий их в электрические импульсы. Последние по­ступают в электронно-измерительный блок, где формируются в определенное напряжение, подаваемое на измерительный прибор, показывающий величину неуравновешенных масс колеса и место их положения. Недостатком рассмотренных станков является необходимость снятия колес с автомобиля для проведения их балансировки и то, что не учитывается возможная несбалансированность тормоз­ного барабана и ступицы. Более совершенны в этом отношении станки, которые позволяют производить балансировку колес в сборе с тормозным барабаном, без снятия их с автомобиля.

Рисунок 23 – Балансировочный станок