Задание на урок
Познакомится с частью № 1 (повторение)
Познакомится с частью № 2
Из части № 2 выпишете в конспект основные неисправности рулевого управления и способы их устранения.
4. выполненное задание направить по электронному адресу https://vk.com/id162736192
Часть № 1. Повторите материал по устройству рулевого управления
Устройство и принцип работы рулевого управления
На автомобиле КамАЗ - 5320 применяется рулевое управление механического типа с гидравлическим усилителем. Рулевой механизм с угловым шестерёнчатым редуктором снабжен рулевой передачей с рабочими парами типа винт - гайка с циркулирующими шариками и рейка - зубчатый сектор. Передаточное отношение рулевого механизма равно 20:1.
Гидравлический усилитель выполнен по схеме с постоянной циркуляцией жидкости, что способствует уменьшению нагрузки насоса. Максимальное давление жидкости в системе равно 7500 - 8000 кПа. Цилиндр гидравлического усилителя встроен в картер рулевого механизма. Клапан управления золотникового типа снабжен, центрующими пружинами и реактивными плунжерами, создающими на рулевом колесе ощущение силы сопротивления повороту колес, Насос гидравлического усилителя роторно - лопастного типа, двойного действия, с приводом от шестерни топливного насоса двигателя. Радиатор гидравлического усилителя, обеспечивающий охлаждение циркулирующей жидкости, установлен на радиаторе системы охлаждения.
Рулевой привод - механический, с шарнирными соединениями деталей. Управляемые колеса установлены с наклоном - развалом в поперечной управляемых колес наклонены в поперечном направлении на 8 градусов, в продольной плоскости на 3 градуса для создания стабилизации управлении колес. Максимальные углы поворота колес, равны 45 градусов, обеспечивают минимальной радиус поворота автомобиля по кале внешнего колеса 8,5 м с шириной занимаемого коридора 4,5 м
Назначение устройства и принцип работы механизмов рулевого управлении автомобиля КамАЗ
Рулевое управление состоит из рулевого колеса, колонки рулевого управления, карданной передачи, углового редуктора, рулевого механизма, гидравлического усилителя (включающего клапан управления, радиатор, насос с бачком) и рулевого привода.
Колонка рулевого управления состоит из вала, трубы и крепится к верхней панели кабины с помощью кронштейна, в нижней части - к трубе, закрепленной к ее полу,
Вал установлен в трубе на двух шариковых подшипниках. Верхний подшипник стопорится упорными и зажимными кольцами, нижний - стопорной шайбой и гайкой. Осевой зазор в подшипниках регулируется также гайкой 8. Подшипники снабжены уплотнениями.
На верхнем конце вала крепится рулевое колесо. Нижний конец вала снабжён канавкой для крепления вилки карданной передачи.
Смазка в подшипники закладывается при сборке.
Карданная передача передаёт усилия от вала рулевой колонки на ведущую шестерню углового редуктора и состоит из вала 6, втулки 8 и двух карданных шарниров.
Каждый шарнир состоит из вилок и крестовины с четырьмя игольчатыми подшипниками, установленными в станках. Подшипники снабжены уплотненными кольцами, при сборке в каждый из них закладывается 1 - 1,2 гр смазки и покрывают ею шлицы стержня и втулки.
При сборке карданной передачи шлицы вала и втулки соединяются так, чтобы вилки шарниров, находились в одной плоскости. Это обеспечивает равномерное вращения вала.
Вилка шарнира, соединённая с втулкой, устанавливается на вал рулевой колонки; вилка вала соединяются с валом ведущей шестерни углового редуктора. Вилки фиксируются винтами-клиньями, входящими в отверстие, стопорятся гайками и шплинтуются.
Угловой редуктор передаёт усилие от карданной передачи на винт рулевого механизма. К его картеру он крепится шпильками. Передаточное отношение редуктора 1:1.
Вал с ведущеё шестерней установлен в корпусе на шариковом и игольчатом подшипниках. На валу шариковый подшипник фиксируется гайкой, тонкий край которой вдавлен в паз вала. Игольчатый подшипник фиксируется стопорным кольцом. Ведомая шестерня установлена в корпусе редуктора на двух шариковых подшипниках, закрепленных гайкой со стопорной шайбой. Осевые усилия воспринимаются крышкой и упорным кольцом. Ведомая шестерня соединена с винтом шлицами, что обеспечивает возможность его перемещения относительно шестерни. При этом золотник гидравлического усилителя, установленный на валу, может перемещаться относительно корпуса. Зацепление шестерён регулируется изменением толщины прокладок.
Рулевой механизм скомпонован совместно с угловым редуктором, клапаном управления и цилиндром гидравлического усилителя. Крепится болтами к кронштейну левой рессоры.
В картере рулевого механизма размещены: винт с гайками, поршень усилителя с зубчатой рейкой и зубчатый сектор с валом сошки. Картер рулевого механизма является одновременно цилиндром гидравлического усилителя.
Гайка соединена с поршнем установочными винтами. Винты после сборки закерниваются.
Для уменьшения сил трения в рулевом механизме винт вращается в гайке на шариках, размещенных в канавках винта и гайки. В отверстие и паз гайки установлены два желоба круглого сечения, образующих трубку. При повороте винта в гайке шарики, перекатываясь по винтовой канавке, попадают в трубку, состоящую из желобов, и вновь в винтовую канавку, т.е. обеспечивается непрерывная циркуляция шариков.
Зубчатый сектор с валом сошки установлен на бронзой втулке в картере рулевого механизма и в отверстии боковой крышки, крепящейся к кратеру. Для регулировки зазора в зацеплении рейки с сектором их зубья имеют по длине переменную толщину.
Регулировка зацепления и фиксация зубчатого сектора с валом сошки в осевом направлении обеспечивается винтом, ввернутым в боковую крышку.
Головка регулировочного винта входит в отверстие вала сошки относительно головки винта не должно превышать 0,02-0,08 мм. Регулируется оно подбором толщины регулировочной шайбы. Винт после регулировки зазора зубчатого зацепления стопорится гайкой. В картер ввёрнут перепускной клапан, обеспечивающий выпуск воздуха из гидравлического усилителя. Клапан закрыт резиновым колпачком. На шлицы вала устанавливается и стопорится болтами сошки. В нижней части картера ввёрнута сливная пробка.
Гидравлический усилитель состоит из клана управления (распределительного устройства) золотникового типа, гидравлического цилиндра-картера, насоса с бачком, радиатора, трубопроводов и шлангов.
Корпус клапана управления крепится шпильками к корпусу углового редуктора. Золотник клапана управления установлен на переднем конце винта рулевого механизма на упорных подшипниках. Внутренние кольца подшипников большого диаметра прижаты гайкой к реактивным плунжерам, размещённым в трёх отверстиях в корпусе совместно с центрирующими пружинами 4, 35. Упорные подшипники золотником зафиксированы на винте буртиком и гайкой. Коническая шайба устанавливается под гайку вогнутой стороной к подшипнику. В корпусе клапана с обеих сторон сделаны проточки. Поэтому упорные подшипники, золотник с винтом могут перемещаться в обе стороны от северного положения на 1, 1 мм (рабочий ход золотника), сдвигая при этом плунжеры и сжимая пружины.
В отверстиях корпуса клапана управления установлены также перепускной и предохранительные клапаны и плунжеры с пружинами. Предохранительный клапан соединяет магистрали высокого и низкого давления масла при давлении 6500-7000 кПа. Перепускной клапан соединяет полости цилиндра при неработающем насосе, уменьшая сопротивление усилителя при повороте колес.
Цилиндр гидроусилителя размещен в картере рулевого механизма. Поршень цилиндра снабжен уплотнительным кольцом и масляными канавами.
Насос гидравлического усилителя установлен между блоками цилиндров двигателя. Вал насоса приводится во вращении от шестерни топливного насоса высокого давления.
Насос лопастного типа, двойного действия, т.е. за один оборот вала происходит два цикла всасывания и нагревания. Насос состоит из крышки, корпуса, ротора с валом, статора и распределительного диска. Вал, на шлицах которого установлен ротор, вращается на шариковом и игольчатом подшипниках. Шестерня привода стопорится на валу шпонкой и крепится гайкой. В радиальных пазах ротора установлены лопасти.
Статор установлен в корпусе на штифтах и прижат к распределительному диску болтами.
Ротор с лопастями установлен внутри статора, рабочая поверхность которого имеет овальную форму. При вращении ротора его лопасти под действием центробежных сил и давление масла в центральной полости ротора прижимается к рабочим поверхностям статора, распределительного диска и корпуса, образуя камеры переменного объема.
При увеличении их объема создается разрежение, и масло из бачка поступает в камеры. В дальнейшем лопасти, скользят по поверхностям статора, смещаются по пазам к центру ротора, объем камер уменьшается, и давление масла в них возрастает.
При совпадении камер с отверстиями в распределительном диске масло поступает в полость нагнетания насоса. Рабочие поверхности корпуса, ротора статора и распределительного диска тщательно отшлифованы, что уменьшает утечки масла.
В крышке корпуса установлен перепускной клапан с пружиной. Внутри перепускного клапана размещён предохранительный шариковый клапан с пружиной, ограничивающий давление в насосе до 7500-8000 кПа.
Перепускной клапан и калиброванное отверстие, соединяющие полость нагнетания насоса с выходной магистралью, ограничивают количество циркулирующего в усилителе масла при повышении частоты вращения ротора насоса.
На корпусе насоса через прокладку крепится коллектор, обеспечивающий создание избыточного давления в канале всасывания, что улучшает условия работы насоса, снижая шум и износ его деталей.
Бачок с крышкой заправочной горловине и фильтром крепится винтом к корпусу насосу. Крышка бачка крепится болтом к стойке фильтра.
Стыки крышки с болтом и корпусом уплотнены прокладками. В крышке установлен предохранительный клапан, ограничивающий давление внутри бачка. Масла, циркулирующие в гидравлической системе усилителя, очищается в сетчатом фильтре. В пробке заливной горловины укреплен указатель масла.
Радиатор предназначен для охлаждения масла, циркулирующего в гидравлическом усилителе.
Радиатор в виде согнутой вдвое оребрённой трубки, изготовленной из алюминиевого сплава, крепится пред радиатором системы смазки двигателя планками и вантами.
Узлы гидравлического усилителя соединены между собой шлангами и трубопроводами высокого и низкого давления. Шланги высокого давления имеют двойную внутреннюю оплетку; концы шлангов заделывают в наконечники.
Привод рулевого управления состоит из сошки, продольной и поперечной рулевых тяг и рычагов.
Рычаги поворотных кулаков, шарнирно соединенные с поперечной тягой, образует рулевую трапецию, обеспечивающую поворот управляемых колес на взаимно различающиеся углы. Рычаги вставлены в конические отверстия кулаков и крепятся с помощью шпонок и гаек.
На резьбовые концы поперечной тяги навинчиваются наконечники 8, являющиеся головками шарниров. Вращением наконечников регулируется схождением колес спереди, компенсирующие возможные в эксплуатации их расхождение в следствии износов деталей, которое повышает износ шин и утяжеление управление автомобилем. Наконечники тяги и фиксируются болтами. Шарнир тяги состоит из пальца со сферической головкой, вкладышей, прижимаемых пружиной к головке, деталей крепления и уплотнения. Пружина обеспечивает беззазорное соединение и компенсирует износ поверхностей деталей.
Продольная тяга откована совместно с головками шарниров. Шарниры закрываются резьбовыми крышками и уплотнительными накладками. Смазка шарниров производится через масленки. Поворотные оси - шкворни колес установлены с боковыми наклонами поперечной плоскости внутрь на 8 градусов. Поэтому при повороте колес передняя часть автомобиля слегка приподнимается, что создает стабилизацию управляемых колес (стремление управляемых колес вернуться к среднему положению после поворота).
Наклон шкворней продольной плоскости назад на 3 градуса создает стабилизацию управляемых колес за счет центробежных сил, возникающих при повороте.
При отпускании рулевого колеса после поворота сила веса и центробежные силы создают стабилизирующие моменты, автоматически возвращающие управляемые колеса к среднему положению. Оси вращения колес наклонены наружными концами вниз на 1 градус, образуя развал колес, что затрудняет появление обратного развала колес в эксплуатации в следствии износа подшипников. Движение с обратным развалом увеличивает износ шин и утяжеляет управление автомобилем.
Работа рулевого управления. При прямолинейном движении золотник клапана управления удерживается пружинами в среднем положении. Масло, подаваемое насосом, проходит через кольцевые щели клапана управления, заполняет полости цилиндра и через радиатор сливается в бачок. С увеличением частоты вращения ротора интенсивность циркуляции и нагрев масла в гидравлическом усилителе возрастает. Перепускной клапан ограничивает циркуляцию масла. При повышении расхода масла создается перепад давлений на торцевых поверхностях клапана в следствии увеличения калиброванного отверстия. Когда усилие от разности давлений на клапан превысит силу пружины, он сместиться и соединит нагнетательную полость насоса с баком. При этом большая часть масла будет циркулировать по контуру насос - бак - насос.
При повороте рулевого колеса усилие через карданную передачу, угловой редуктор, передает на винт рулевого механизма.
Если для поворота колеса требуется значительное усилие, то винт. ввинчивается в гайку, (или вывинчивается из не) сместив упорный подшипник и золотник, сдвигая при этом плунжер и сжимая центрирующие пружины. Смещение золотника в корпусе изменяет сечение кольцевых щелей, связанных с полостями цилиндра. Уменьшение сечения щелей слива с одновременным повышением количества масла в следствии увеличения сечения щели нагнетания приводит к повышению давления в одной полости цилиндра. В другой полости цилиндра, где изменение сечений щелей противоположное, давление масла не возрастает. Если разность давления масла на поршень создает большую силы сопротивления, то он начинает двигаться. Перемещение поршня через зубчатую рейку вызывает поворот сектора и далее, через рулевой привод, поворот управляемых колес.
Непрерывный поворот рулевого колеса поддерживается смешение золотника в корпусе, перепад давления масла в полостях цилиндра, перемещение поршня и поворот управляемых колес.
Остановка рулевого колеса приведет к остановке поршня и управляемых колес в тот момент, когда поршень, продолжая движение под действием перепада давлений масла, сместит винт с золотником в осевом направлении к среднему положению. Изменение сечений щелей в клапане управления приведет к уменьшению давления в рабочей полости цилиндра, поршень и управляемые колеса остановятся. Таким образом, обеспечивается «следящее» действие усилителя по углу поворота рулевого колеса.
Нагнетательная магистраль насоса подает масло между плунжерами. Чем больше силы сопротивления повороту колес, тем выше давление масла в магистрали и на торцах плунжеров, а следовательно, и силы сопротивления их перемещению при смещении золотника. Так создаётся «следящее» действие по силе сопротивления повороту колес, т.е. «ощущение дороги».
При предельном значении давления масла 7500 - 8000 кПа открываются клапаны и, предохраняя гидравлическую систему усилителя от повреждений.
Для быстрого выхода из поворота отпускается рулевое колесо. Совместным действием реактивных плунжеров и пружин золотник смещается и удерживается в среднем положении. Управляемые колеса под действием стабилизирующих моментов поворачивается к среднему положению, смещают поршень и выталкивают жидкость в сливную магистраль. По мере приближения к среднему положению стабилизирующие моменты уменьшаются и колеса останавливаются.
Самопроизвольный поворот колес под действием ударов о неровности дорог возможен только при перемещении поршня, т.е. выталкивании порции масла из цилиндра в бак. Таким образом, усилитель работает как амортизатор, снижая ударные нагрузки и уменьшая самопроизвольные повороты рулевого колеса.
В случаях внезапной остановки двигателя, насоса или потери масла сохраняется возможность управления усилием водителя. Водитель, поворачивая рулевое колесо, смещает плунжеры золотником до упора в корпус клапана управления, и далее поворот обеспечивается только за счет механической связи деталей рулевого управления. Усилие на рулевом колесе при перемещении поршня перепускной клапан, размещенной в плунжере, обеспечивает перетекание масла из полостей цилиндра.
Часть № 2. РЕМОНТ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ КАМАЗ -
Приступая к ремонту рулевого механизма, насоса гидроусилителя руля и других сборочных единиц рулевого управления, имейте в виду, что восстановление деталей, исчерпавших свою работоспособность вследствие износа, в этих сборочных единицах недопустимо. Изготовление таких деталей с высокой точностью и чистотой рабочих поверхностей, а также их селективный подбор при сборке возможны только в условиях специализированного производства. Ремонт рулевых механизмов и насосов в условиях автотранспортных предприятий возможен только способом замены вышедших из строя агрегатов или деталей на исправные.
Проверяйте и регулируйте рулевой механизм на автомобиле при отсоединенной продольной рулевой тяге и неработающем двигателе.
Предварительно проверьте балансировку колес, давление воздуха в шинах, наличие смазки в рулевом управлении и ступицах колес, регулировку подшипников ступиц колес и рулевых тяг, работу амортизаторов, установку передних колес. Кроме того, про-верьте уровень масла в бачке насоса гидроусилителя, убедитесь в отсутствии воздуха в системе, осадка или грязи в бачке и на фильтре насоса, утечки масла в соединениях маслопроводов.
Усилие на рулевом колесе измеряйте пружинным динамометром, прикрепленным к ободу колеса в следующих его положениях:
1. Рулевое колесо повернуто более чем на два оборота от среднего положения. Усилие на рулевом колесе должно быть 5,9... 15,7 Н (0,6... 1,6 кгс). В этом случае зацепление и шарико-винтовая пара выведены в положение, близкое к крайнему, где трение в этих узлах практически исключено, а величина усилия определяется преимущественно моментом трения в упорных подшипниках, уплотнениях и втулках рулевого механизма.
Несоответствие усилия на ободе рулевого колеса указанной величине свидетельствует о неправильной (недостаточной или чрезмерной) затяжке упорных подшипников винта, либо означает, что повреждены детали узла шариковой гайки.
Недостаточная затяжка упорных подшипников приводит к нарушению курсовой устойчивости автомобиля (автомобиль плохо “держит дорогу”); чрезмерная, наряду с повреждением деталей узла шариковой гайки, — к заклиниванию рулевого механизма (явление “остаточного давления”).
2. Рулевое колесо повернуто на 3/4 оборота от среднего положения. Усилие не должно превышать 19,6... 22,6 Н (2... 2,3 кгс). При этом положении добавляется трение в шарико-винтовой паре за счет предварительного натяга шариков. Отклонение величины усилия на ободе рулевого колеса от указанных значений вызывается повреждением деталей узла шарико-винтовой пары.
3. Рулевое колесо проходит среднее положение. Усилие на рулевом колесе должно быть на 3,9... 5,9 Н (0,4... 0,6 кгс) больше усилия, полученного при замере во втором положении, но не превышать 21,8 Н (2,2 кгс).
В этом случае проверяется регулировка зубчатого зацепления рулевого механизма. Если усилие меньше указанной величины, зазор в зубчатом зацеплении больше допустимого, автомобиль при этом будет плохо “держать дорогу”. Если усилие больше — зацепление слишком “затянуто”, что может являться, наряду с другими факторами, причиной плохого самовозврата управляемых колес в среднее положение.
Если при измерении усилий в перечисленных выше положениях окажется, что они не соответствуют указанным величинам, отрегулируйте рулевой механизм. При необходимости, снимите механизм с автомобиля для выполнения работ по его частичной или полной разборке и дополнительной проверке.
Регулирование рулевого механизма начинайте с замера усилия в третьем положении. При этом с помощью регулировочного винта вала сошки доведите усилие до нормы. При вращении винта по часовой стрелке усилие будет увеличиваться, при вращении против часовой стрелки — уменьшаться.
Для регулирования усилия в первом положении следует произвести частичную разборку рулевого механизма, для того чтобы подтянуть или ослабить гайку крепления упорных подшипников. Для устранения причин несоответствия усилия во втором положении требуется полная разборка рулевого механизма. Полную разборку разрешается производить только на предприятии, ремонтирующем рулевые механизмы, или в специализированных мастерских. Порядок снятия, разборки и сборки рулевого механизма, а также его последующей проверки и установки на автомобиль изложен ниже.
При проверке давления в гидросистеме рулевого управления на автомобиль в напорной магистрали между насосом и рулевым механизмом установите приспособление (рис. 282), имеющее манометр 2 со шкалой до 9810 кПа (100 кгс/см2) и вентиль 1, прекращающий подачу масла к гидроусилителю.
рис. 282. схема проверки давления в гидросистеме рулевого управления: 1 - вентиль; 2 - манометр; 3 - магистраль высокого давления; 4 - насос; 5 - магистраль низкого давления; 6 - механизм рулевой
При проверке давления откройте вентиль и поверните рулевое колесо до упора, приложив к рулевому колесу усилие не менее 98,1 Н (10 кгс). Давление масла при частоте вращения коленчатого вала 600 мин-1 должно быть не менее 7355 кПа (75 кгс/см2).
Если давление масла будет меньше 7355 кПа (75 кгс/см2), то медленно заверните вентиль, следя за повышением давления по манометру. При исправном насосе давление должно подниматься и быть не менее 8336 кПа (85 кгс/см2). В этом случае неисправность нужно искать в рулевом механизме (неправильная регулировка предохранительного клапана или чрезмерные внутренние утечки). Если давление не увеличивается, то неисправен насос. Если давление при закрытом вентиле больше давления, которое было при открытом вентиле, но ниже 7355 кПа (75 кгс/см2), то неисправными могут быть оба агрегата.
Для проверки правильности работы клапана управления гидроусилителем отсоедините продольную рулевую тягу, откройте вентиль и поверните рулевое колесо до упора с приложением усилия не менее 98,1 Н (10 кгс) при частоте вращения коленчатого вала 1000 мин-1.
При прекращении действия усилия на рулевое колесо давление должно понизиться до 294... 490 кПа (3... 5 кгс/см2). Такую проверку проведите в двух крайних положениях. Если давление не понизится, то это свидетельствует о заедании золотника или реактивных плунжеров клапана.
При проверке нельзя держать вентиль закрытым, а колеса повернутыми до упора более 15 с. Проверку проводите при температуре масла в бачке 65... 75°С. При необходимости масло можно нагреть, поворачивая колесо до упоров в обе стороны и удерживая их в крайних положениях не более 15 с.
Регулирование затяжки подшипников вала рулевой колонки проводите, если ощущается осевое перемещение вала, а момент вращения вала менее 29,4... 78,5 Нем (3... 8 кгссм) [что соответствует усилию 1,15... 3,08 Н (0,118...0,314 кгс), приложенному на радиусе рулевого колеса 255 мм] при отсоединенном карданном вале.
Отрегулируйте затяжку подшипников вращением регулировочной гайки 8 (см. рис. 272), предварительно разогнув ус стопорной шайбы 7. При регулировании, подтягивая гайку, поворачивайте вал 1 за рулевое колесо в обе стороны, чтобы не перезатянуть гайку.
Недопустима затяжка гайки с последующим отворачиванием ее для получения указанного момента вращения вала рулевой колонки, так как при этом могут быть повреждены штампованные из листовой стали кольца подшипников вала рулевой колонки. После окончания регулирования один из усиков стопорной шайбы вновь загните в паз гайки. Если по каким-либо причинам колонка рулевого управления разбиралась, то при сборке в подшипники вала заложите свежую смазку.
При сборке карданного вала следите за тем чтобы оси отверстий в вилках для крепежных клиньев находились в параллельных плоскостях и были расположены так, как это показано на рис. 273. Карданный вал устанавливайте на автомобиль таким образом, чтобы вилка со шлицевой втулкой была обращена вверх. При этом заложенная в полость втулки смазка обеспечивает лучшее смазывание шлицев.
Таблица. Основные неисправности рулевого управления
