Рулевое управление ВАЗ 2109

Введение.

В процессе эксплуатации автомобилей происходит износ деталей, т. е. разрушение поверхностей сопряжённых деталей в результате трения или электрохимических и химических процессов (коррозии) . Износ проявляется в изменении первоначальных геометрических размеров или объёма и веса деталей. При износе нарушаются заданные посадки сопряжённых деталей, качество их поверхностей и смазка, изменяются условия и характер работы деталей. В результате увеличивается зазоры, предусмотренные конструкцией узла, появляются стуки и биения, вызывающие повышенные нагрузки, прогрессирующий износ и разрушение деталей.

Важнейшими условиями, обеспечивающими высокую надёжность и постоянную техническую готовность автомобиля к эксплуатации, являются применение эксплуатационных материалов надлежащего качества, рациональная организация и технология технического обслуживания  и ремонта, квалифицированное вождение и др.

Для  каждой модели автомобиля необходимо применять топливо, смазочные и другие эксплуатационные материалы, рекомендуемые заводами-изготовителями, своевременно добавлять  и заменять масла, смазки и специальные жидкости, регулярно очищать фильтры. Нарушение этих правил приводит к неисправностям, преждевременным износам и поломкам деталей. Для современных автомобилей сказанное выше приобретает особо большое значение в связи с наличием таких сложных агрегатов, как V-образные двигатели, гидромеханические и гипоидные передачи, гидравлические усилители рулевого управления и др.

Процесс постепенного и непрерывного изменения эксплуатационных свойств и технического состояния автомобиля зависит от условий эксплуатации, т. е. дорожных и климатических условий, режима эксплуатации и мастера вождения автомобиля.

Дорожные условия характеризуются типом и состоянием покрытия дороги, величиной и протяжённостью уклонов, радиусами закруглений, интенсивностью движения и степенью засорённости воздуха пылью. Чем лучше состояние дорожного покрытия, чем ровнее профиль дороги, тем экономичнее работа автомобиля и тем меньше износ его деталей. Ухудшение качества дороги ( выбоины, ямы) вызывает снижение срока службы рессор и рамы автомобиля, шкворней и втулок поворотных цапф, подшипников ступиц колёс. Движение на пыльных грунтовых дорогах приводит к повышенным износам деталей цилиндропоршневой   группы двигателя, втулок шкворней и рессор, карданных шарниров, соединений рулевого привода и других деталей.

Климат оказывает влияние на состояние покрытия дороги и содержание пыли в воздухе, на свойство эксплуатационных материалов, тепловой режим двигателя и других агрегатов автомобиля. Наблюдается интенсивное изнашивание деталей при пуске холодного двигателя, обусловленное недостаточным поступлением масла к трущимся поверхностям и смывом масла со стенок цилиндров неиспарившимся топливом.

Значительные износы деталей двигателя имеют место также при низких температурах воды в системе охлаждения и масла в картере двигателя.

От режима эксплуатации зависят средняя и максимальная скорости движения автомобиля, длина езды, суточный и годовой пробеги автомобиля, загрузка автомобиля, число пусков двигателя за смену, число остановок и троганий автомобиля с места. Вследствие изменения характера движения автомобиля, теплового режима, режима смазки, загрузки автомобиля  изменяется износ деталей, а следовательно, и техническое состояние автомобиля. Так, при работе автомобиля в городских условиях  из-за  частых остановок, частых переключений передач и торможений быстро изнашиваются подшипники муфт выключения сцепления, ведомые диски сцепления, шестерни коробок передач, накладки тормозных колодок и тормозные барабаны. Продолжительная работа с повышенной нагрузкой приводит к преждевременным износам деталей автомобиля и шин, перерасходу топлива и смазочных материалов.

Надёжность и долговечность автомобилей, заложенных при их изготовлении, в эксплуатации обеспечиваются правильной организацией и качеством выполнения технического обслуживания. Несвоевременные и недоброкачественные смазка, регулировка механизмов, проверка состояния деталей, узлов и агрегатов приводят к увеличению расхода топлива, ухудшению динамических и других эксплуатационных свойств автомобиля, повышенным износам.

Рациональная организация технического обслуживания и ремонта улучшает техническое состояние автомобилей, приводит к снижению трудоёмкости работ, увеличению межремонтных пробегов и снижению затрат на содержание подвижного состава.

Поддержание автомобиля в технически исправном состоянии во многом зависит от квалификации водителя, его бережного отношения к автомобилю, мастерства вождения.

Постоянное наблюдения водителя за работой двигателя и других агрегатов, правильные приёмы вождения, своевременное устранение обнаруженной неисправности предотвращают переход мелких дефектов в существенные неисправности и поломки. Многие водители нашей страны достигают высоких межремонтных пробегов  и сроков службы автомобилей.  

1.Основная часть.

 
Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля поворотом управляемых колес и состоит из рулевого механизма, рулевого привода и рулевого усилителя для некоторых моделей автомобилей. Так, как от рулевого управления в значительной степени зависит безопасность движения, оно должно удовлетворять следующим требованиям:  быть легким в управлении, обеспечивать хорошую маневренность автомобиля с минимальным радиусом поворота, иметь минимальное боковое скольжение колес при повороте, исключать возможности возникновения автоколебаний управляемых колес, иметь минимальную передачу толчков на рулевое колесо, быть очень надежным, так как выход его из строя приводит к аварии. Кроме того, рулевое управление должно исключать самопроизвольный поворот управляемых колес.

Поворот управляемых колес с небольшим усилием на рулевом колесе обеспечивает рулевой механизм, который состоит из рулевой передачи или рулевой пары, размещенной в картере рулевого вала, который может состоять из двух или трех частей, соединяемых карданными шарнирами, и рулевого колеса. В зависимости от типа рулевой передачи рулевые механизмы могут быть червячными, шестеренчатыми, кривошипными, винтовыми. Червячные рулевые механизмы применяют на легковых, грузовых автомобилях и автобусах.

Наибольшее распространение получили червячно-роликовые механизмы, например в заднеприводных моделях ВАЗ. Шестеренчатые рулевые механизмы изготовляют в виде редуктора зубчатых колес или в виде пары из шестерни и рейки.

Из-за простоты и компактности реечные рулевые механизмы широко применяют на легковых автомобилях ВАЗ-2108, ВАЗ-2109, а также на легковых автомобилях среднего и даже большого классов. Винтовые рулевые механизмы по конструкции могут быть винторычажными и винтореечными.

При лобовом столкновении автомобиля с препятствием рулевой механизм может стать причиной травмы водителя. Поэтому картер рулевого механизма располагают в таком месте, где деформация при столкновении будет наименьшей. Основным требованием к травмобезопасным рулевым механизмам является требование поглощения удара, наносящего травму водителю. Чтобы придать рулевым механизмам травмобезопасные свойства, устанавливают рулевое колесо с утопленной ступицей и двумя спицами, а также специальный энергопоглощающий элемент. Такая конструкция позволяет намного снизить тяжесть наносимых повреждений при ударе. Существуют и другие конструкции травмобезопасных рулевых механизмов.

1 - промежуточный вал рулевого  управления; 2 - соединительная муфта; 3 - кронштейн крепления вала рулевого  управления; 4 – карданный шарнир; 5 - распорная втулка; 6 - втулка опорной  пластины; 7 - крестовина карданного  шарнира; 8 - игольчатый подшипник крестовины; 9 - опорная пластина; 10 - труба кронштейна вала рулевого управления; 11 - фиксирующая пластина; 12 - приварной кронштейн кузова; 13 - подшипник вала рулевого управления; 14 - верхняя часть облицовочного кожуха; 15 - верхний вал рулевого управления; 1 б - держатель контактных пластин; 17 - гайка крепления рулевого колеса; 18 - рулевое колесо; 19 - нижняя часть облицовочного кожуха; 20 - рычаг регулировки положения рулевой колонки; 21 - стопорное кольцо; 22 - оттяжная пружина; 23 - регулировочная втулка рычага; 24 - стяжной болт; 25 - распорная втулка.

Рисунок 1.Рулевая колонка Ваз-2109.

Рулевой привод состоит из рулевой трансмиссии, рычагов и тяг, связывающих рулевой механизм с рулевой трансмиссией, и рулевого усилителя. Рулевую трапецию в зависимости от компоновки располагают перед осью или за ней. При зависимой подвеске колес применяют трапеции с цельной поперечной тягой, при независимой подвеске – только трапеции с рычажной поперечной тягой, что необходимо для того, чтобы избежать самопроизвольного поворота управляемых колес при их колебаниях на подвеске. При зависимой и независимой подвесках могут применять как переднюю трапецию, так и заднюю. Поперечную тягу изготовляют из бесшовной стальной трубы, на резьбовые концы которой навертывают наконечники с шаровыми кольцами. Длина поперечной тяги должна быть регулируемой, так как она определяет схождение колес. При независимой подвеске регулирование осуществляют поворотом поперечной тяги относительно наконечников.

Сошку с поворотным рычагом связывает продольная тяга, которая в основном применяется при зависимой подвеске. Шаровые шарниры, размещенные по концам тяги, поджимаются жесткими пружинами. Шарниры и пружины расположены таким образом, что это дает возможность немного амортизировать удары, воспринимаемые управляемыми колесами.

На переднеприводных автомобилях часто применяют рулевое управление с реечным механизмом. Реечный рулевой механизм располагается в алюминиевом кратере, где на подшипниках установлен вал-шестерня, находящаяся в зацеплении с рейкой. Рейка прижимается к шестерне металлокерамическим упором, который поджат размещенной в пробке пружиной. Таким образом, обеспечивается без зазорное зацепление шестерни с рейкой по всему ее ходу. Ход рейки в одну сторону ограничивается напрессованным на нее кольцом, в другую сторону – втулкой резинометаллического шарнира тяги.

Полость картера защищена от грязи резиновым гофрированным чехлом. Вал рулевого управления соединен с валом шестерней упругой муфтой. На верхней части вала, которая вращается в подшипнике качения, на шлицах крепится рулевое колесо через демпфер, служащий для повышения безопасности. Рулевой привод включает в себя составные рулевые тяги. Они при помощи шаровых шарниров соединены с поворотными рычагами стоек. Длина рулевой тяги изменяется при помощи регулировочной тяги с внутренней резьбой, которая навертывается на наконечники тяги и контрится гайками. Изменение рулевых тяг позволяют регулировать схождение колес.

Поворотный рычаг приварен к телескопической стойке и имеет отверстие, в нем вмонтирована втулка для установки пальца шарового шарнира. На легковых и грузовых заднеприводных автомобилях распространено рулевое управление с механизмом передачи типа «червяк—ролик». Верхний рулевой вал в некоторых моделях автомобилей вращается в радиально-упорных шариковых подшипниках и соединен с нижним через промежуточный вал, карданные шары которого изготовлены неразборными. Редуктор рулевого механизма закреплен на лонжероне кузова и представляет собой червячную пару. Напрессованный на вал червяк вращается в радиально-упорных подшипниках. Зазоры в подшипниках регулируют подбором прокладок. Ролик, который находится в зацеплении с червяком, установлен на ось и вращается в подшипнике качения. Рулевой привод включает в себя рулевую сошку, шарнирно соединенную с ней среднюю тягу и левую боковую тягу, поворотные рычаги, маятниковый рычаг и шарнирно соединенную с ним правую боковую тягу.

Боковые тяги состоят из двух наконечников, соединенных разрезной регулировочной муфтой. Для крепления тяг к рычагам и сошке используют однотипные шаровые шарниры, состоящие из шарового кольца, вкладыша с пружиной и опорной шайбы пружины. Палец своей шаровой головкой вместе с вкладышем вставлен в конусную расточку головки наконечника тяги, а вкладыш поджат пружиной, что автоматически устраняет зазор, который возникает по мере износа вкладыша и пальца. Шарнир защищен резиновым чехлом и в процессе эксплуатации не требует смазки. Ось маятникового рычага вращается во втулках, вставленных в кронштейне оси. Он крепится к правому лонжерону пола кузова.

Гидравлический усилитель рулевого привода. В некоторых моделях автомобилей рулевое управление облегчается гидравлическим усилителем. Гидравлический усилитель обеспечивает поворот рулевого колеса с минимальными затратами сил. Состоит он из масляного насоса, бачка и напорного трубопровода. Его масляный насос приводится в действие двигателем с помощью клинового ремня. Насос закачивает гидравлическое масло из бачка и подает его под высоким давлением на соответствующую сторону рабочего цилиндра. Там масло давит на поршень зубчатой рейки, облегчая тем самым управление. Одновременно с другой стороны цилиндра поршень выдавливается.

Рулевой механизм в сборе с приводом

1 - наконечник рулевой тяги; 2 –  шаровой шарнир наконечника; 3 - поворот ный рычаг; 4 - регулировочная тяга; 5 и 7 – внутренние наконечники рулевых тяг; 6 - болты крепления рулевых тяг к рейке; 8 - скоба крепления рулевого механизма; 9 - опора рулевого механизма; 10 - защитный чехол; 11 – стопорная пластина; 12 - соединительная пластина; 13-резинометаллический шарнир; 14 - демпфирующие кольца; 15 - опорная втулка рейки; 16 - рейка; 17 - картер рулевого механизма; 18 - стяжной болт; 19 - фланец эластичной муфты; 20 - роликовый подшипник; 21 - приводная шестерня; 22 - шариковый подшипник; 23 - стопорное кольцо; 24 - защитная шайба: 25 - уплотнительное кольцо; 26 - гайка подшипника; 27 - промежуточный вал рулевого управления; 28 - пыльник; 29 - защитный колпачок; 30 - уплотнительное кольцо упора; 31 - упор рейки; 32 – пружина; 33 - гайка упора; 34 - стопорное кольцо гайки упора; 35 - заглушка; 36 - пружина вкладыша; 37 - вкладыш шарового пальца; 38 - шаровой палец; 39 - защитный колпачок; А, В - метки на пыльнике и картере; С, D - поверхности на шаровом шарнире и поворотном рычаге.

Рисунок 2. - Рулевой механизм в сборе с приводом Ваз-2109

Рулевой механизм в сборе с рулевыми тягами крепится в моторном отсеке к щитку передка кузова на двух его кронштейнах при помощи скоб 8 (смотреть рисунок 2). Крепление осуществляется через резиновые подушки (опоры) 9 гайками на приварных болтах.

В картере 17 рулевого механизма на роликовом 20 и шариковом 22 подшипниках установлена приводная шестерня 21, которая находится в зацеплении с рейкой 16. Внутренняя обойма шарикового подшипника фиксируется на валу шестерни стопорным кольцом 23, а наружная обойма поджимается гайкой 26 к торцу гнезда подшипника в картере рулевого механизма. В выточке гайки располагается уплотнительное кольцо 25. Между гайкой и стопорным кольцом 23 установлена защитная шайба 24.

Гайка стопорится в картере шайбой и закрывается пыльником 28, насаженным на вал приводной шестерни. На пыльнике и на картере рулевого механизма выполнены метки А и В для обеспечения установки рейки рулевого механизма в среднее положение.