Устройство ходовой части автомобиля

Типы рулевых механизмов

Устройство рулевого механизма различается в зависимости от способа преобразования крутящего момента. По этому параметру выделяют червячный и реечный виды механизмов. Существует еще винтовой тип, принцип работы которого схож с червячной передачей, но он имеет больший КПД и реализует большее усилие.

Червячный рулевой механизм: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Этот рулевой механизм является одним из «устаревших» устройств. Им оснащены практически все модели отечественной «классики». Механизм применяется на автомобилях с повышенной проходимостью с зависимой подвеской управляемых колес, а также в легких грузовых автомобилях и автобусах.

Схема червячного редуктора

Конструктивно устройство состоит из следующих элементов:

рулевой вал;
передача «червяк-ролик»;
картер;
рулевая сошка.

Пара «червяк-ролик» находится в постоянном зацеплении. Глобоидальный червяк представляет собой нижнюю часть рулевого вала, а ролик закреплен на валу сошки. При вращении руля ролик перемещается по зубьям червяка, благодаря чему вал рулевой сошки также поворачивается. Результатом такого взаимодействия является передача поступательных движений на привод и колеса.

Рулевой механизм червячного типа имеет следующие преимущества:

возможность поворота колес на больший угол;
гашение ударов от дорожных неровностей;
передача больших усилий;
обеспечение лучшей маневренности машины.

Изготовление конструкции достаточно сложное и дорогое – в этом главный ее минус. Рулевое управление с таким механизмом состоит из множества соединений, периодическая регулировка которых просто необходима. В противном случае придется заменять поврежденные элементы.

Реечный рулевой механизм: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Механизм «шестерня-рейка» Рулевой механизм реечного типа считается более современным и удобным. В отличие от предыдущего узла, это устройство применимо на транспортных средствах с независимой подвеской управляемых колес.

В реечный рулевой механизм входят следующие элементы:

корпус механизма;
передача «шестерня-рейка».

Шестерня устанавливается на рулевом валу и находится в постоянном зацеплении с рейкой. В процессе вращения рулевого колеса рейка перемещается в горизонтальной плоскости. В результате соединенные с ней тяги рулевого привода также перемещаются и приводят в движение управляемые колеса.

Механизм «шестерня-рейка» отличается простотой конструкции и высоким КПД. К ее преимуществам также можно отнести:

меньшее количество шарниров и тяг;
компактность и невысокая цена;
надежность и простота конструкции.

С другой стороны, редуктор этого типа чувствителен к ударам от неровностей дороги – любой толчок от колес передастся на руль.

Винтовой редуктор

Устройство винтового редуктора Особенностью этого механизма является соединение с помощью шариков винта и гайки. За счет чего наблюдается меньшее трение и износ элементов. Механизм состоит из следующих элементов:

вал рулевого колеса с винтом
гайка, перемещаемая по винту
зубчатая рейка, нарезанная на гайке
зубчатый сектор, с которым соединена рейка
рулевая сошка

Винтовой рулевой механизм применяется в автобусах, тяжелых грузовых автомобилях и в некоторых легковых автомобилях представительского класса.

https://www.youtube.com/watch?v=5rMIudOvxeY

Передняя подвеска авто, диагностика и восстановление.

Вне зависимости от условий эксплуатации, подвеска автомобиля подвергается воздействию разрушающих факторов. Несмотря на указанную производителем надёжность, в большинстве случаев подвеска авто всё же является довольно хрупкой системой. Постоянная эксплуатации автомобиля в неблагоприятных дорожных условиях, приводит к износу рабочих элементов подвески. Ремонт подвески, заключается в замене изношенная деталей. Как показывает практика восстановить повреждённые элементы подвесной части авто довольно сложно. К тому же ремонт некоторых деталей может обойтись дороже замены, поэтому выполнять реставрацию повреждённых элементов не всегда рационально.

Подвеска автомобиля, включает в себя несколько составляющих: амортизаторы, ШРУСы, шаровые, рычаги подвески, подшипники ступиц и тормоза.

Каждый элемент подвески, комплектуется определённым количеством прокладок и уплотнителей. В ходе замены определённого элемента, также рекомендуется обновить комплект расходников. Рассмотрим технологию диагностики и восстановления каждого элемента подвесной части авто.

Признаки неисправности ходовой авто

Мы рекомендуем сразу же обращаться в автотехцентр для диагностики подвески при обнаружении:

Стуков в подвеске во время движения;
Скрежет, стук при переезде дефектов дороги;
Посторонний шум спереди либо сзади при прохождении поворотов;
Большой люфт рулевого колеса;
Машину уводит в сторону;
Вибрации с отдачей в руль и кузов;
Неравномерный износ покрышек автомобиля;
Подтеки жидкости.

Очень важно при обнаружении первых симптомов неполадок с подвеской Вашего железного друга быстро реагировать и обращаться на СТО, где быстро выполнят диагностику и ремонт ходовой части автомобиля. Связано это с тем, что возрастает риск возникновения опасной ситуации и потери управления

Для предотвращения возникновения такой ситуации нужно систематически выполнять технические осмотры ходовой, призванные для своевременного обнаружения и устранения неисправностей.

Принцип работы гидроусилителя руля автомобиля

Чтоб понять, как работает гидроусилитель рулевого управления автомобиля, рассмотрим несколько вариантов, точней разные ситуации поворота колес. Одна из самых распространенных ситуаций, когда автомобиль стоит на месте, но с заведенным двигателем. В таком случае жидкость просто перекачивается насосом с бачка по системе и обратно в бачок.

Еще одна сама распространенная ситуация, когда водитель вращает руль. В таком случае крутящий момент крутящий момент поступает на вал, и впоследствии на торсион, который в свою очередь начинает закручиваться относительно своей оси. Как правило, в такой момент поворотный золотник не срабатывает из-за колес, за счет чего жидкость попадает в полости гидроцилиндра под давлением (зависит от того, в какую сторону вывернули руль). Излишки жидкости с другой полости гидроцилиндра поступают обратно в бачок по магистрали. Основой всего тут можно считать шток, за счет давления жидкости на поршень со штоком, рулевая рейка может перемещаться, соответственно и колеса могут поворачиваться.

На видео представлен принцип работы гидравлической рейки руля

Не меньше бывает ситуация, когда водитель удерживает руль в одном положении или вовсе выворачивает до отказа. Многие специалисты говорят, что это самый тяжелый момент для гидроусилителя руля. В такой ситуации вся нагрузка идет на насос ГУР, так как распределитель не может вернуться в исходное положение. Чаще всего появляется шум, возможна вибрация или другие моменты. Чтоб избавится от такого, достаточно выровнять колеса и начать движение.

Какой бы не была ситуация, механизм и принцип работы гидроусилителя руля устроен таким образом, что в случае потери работоспособности одного из элементов. Все рулевое управление остается работать в штатном режиме, но с усилием для управления.

Червячный привод

Здесь в конструкции выделяется глобоидальный червяк. Он соединяется с рулевым валом. Также конструкция включает в себя специальный ролик. На этом ролике установлена сошка, находящаяся не в корпусе системы. Сошка двигает рулевые тяги.

Когда водитель вращает рулевое колесо, работает и червяк, а по нему работает ролик. Последним изменяются положения сошки и тяг на колеса.

Этот привод часто встречается в классических моделях советского автопрома. Но, такая конструкция иногда встречается и на внедорожниках, и на грузовиках. В грузовых авто он работает просто идеально. Так устроен рулевой механизм УАЗа, автомобилей типа «Классика» и на многих других моделях и марках отечественного автопрома.

Принцип действия авторулевого

Авторулевой не является самостоятельным прибором; он обязательно подключается к гирокомпасу или дистанционному магнитному компасу.

На рис. 2 показана блок-схема авторулевого, поясняющая принцип его действия.

Рис. 2 Схема подключения авторулевого к гирокомпасу

В ПУ имеется переключатель S1.1, с помощью которого можно установить один из трех видов управления:

автоматический;
следящий;
простой.

В автоматическом режиме вырабатывается пять сигналов, обеспечивающих удержание судна на заданном курсеДвижение судна постоянным курсом при изменении режимов работы движителей. В этом режиме схема авторулевого имеет связь с гирокомпасом или дистанционным магнитным компасом. Находясь под влиянием внешних возмущений (ветер, волна и т. п.), судно отклоняется от заданного курса. Задача авторулевого заключается в том, чтобы выработать сигнал, передать его на рулевое устройство судна и обеспечить удержание судна на заданном курсе. При уходе судна с курса на угол а сельсин-премник В2 передает вращение на сельсин-трансформатор В3, на выходе которого формируется основной управляющий сигнал U₁= K₁a, пропорциональный углу отклонения судна от курса. Два других управляющих сигнала вырабатываются в блоке коррекции (БК). Эти сигналы образуются на основе сигнала посредством дифференцирования U₂=K₂α и интегрирования:

(U3=K3∫otadt).

Сумма сигналов U₁+U₂+U₃ подается на вход усилителя. Усиленный суммарный сигнал через переключатель поступает на двигатель М1 исполнительного механизма. Двигатель М1 устанавливает определенное положение золотников рулевой машины (РМ) и обеспечивает перекладку руля на угол р. В зависимости от типа РМ, в комплект авторулевого может входить исполнительный механизм ИМ-1 или ИМ-2. В приборе ИМ-1 выходной валик имеет вращательное движение на некоторый угол E, а в приборе ИМ-2 выходной валик совершает поступательное перемещение на некоторую величину 1.

Величина E(l) определяет скорость перекладки руля, т.е. E = Кβ. С сельсина-трансформатора В5, механически связанного с двигателем М1, снимается сигнал обратной связи U₅ = K₅ в, который служит для уменьшения автоколебаний пера руля.

Сельсин-трансформатор В6, механически связанный с рулем, вырабатывает сигнал обратной связи U₄ = K₄p. Этот сигнал ограничивает угол перекладки руля и вместе с сигналом U₁ обеспечивает удержание судна на заданном курсе (по закону незатухающих колебаний). Для погашения колебаний судна относительно линии заданного курса, т.е. для сдерживания судна, служит сигнал U₂ = К₂а.

Все пять сигналов суммируются, причем сигналы U1 и U4 всегда в противофазе.

Для того чтобы задать новый курс в автоматическом режиме, необходимо поворотом штурвала (угол γ) передать вращение через механический дифференциал (МД) на подвижный индекс репитера и ротор сельсина-трансформатора В3.

В следящем режиме (положение 2 контактов переключателя S1.1) гирокомпасГирокомпас «Стандарт-14» от схемы авторулевого отключается. Основной сигнал U₁ вырабатывается сельсином-трансформатором В3 за счет поворота штурвала вручную на угол у (U₁ = K₁γ). Сигналы U₃ и U₃ блоком коррекции не вырабатываются, так как в следящем режиме питание этого блока отключено. Сигналы U₄ и U₅ формируются так же, как в автоматическом режиме.

В простом режиме сигналы U₁…U₅ не вырабатываются. Питание на двигатель М1 подается от трансформатора Т1 через кнопки S6, S7 и контакты переключателя

S1.6, S1.7. В качестве запасного (аварийного) предусмотрено ручное управление золотниками рулевой машины (при обесточенном двигателе М1).

Сельсин-приемник В1 обеспечивает работу репитера курса, а сельсины В7 и В8 – работу аксиометра.

Элементы пружинной зависимой подвески

Основными составляющими пружинной зависимой подвески, помимо металлической балки, являются:

упругий элемент (пружина);
демпфирующий элемент (амортизатор);
реактивные штанги (рычаги);
стабилизатор поперечной устойчивости.

Самая популярная подвеска такого типа имеет пять рычагов. Четыре из них являются продольными, и лишь один – поперечный. Направляющие устройства с одной стороны крепятся к жесткой балке, а с другой – к раме автомобиля. Эти элементы обеспечивают восприятие подвеской продольных, боковых и вертикальных усилий.

Поперечный рычаг, препятствующий смещению моста из-за воздействия боковых усилий, имеет отдельное название – “тяга Панара”. Различают сплошную и регулируемую тягу Панара. Вторая разновидность поперечного рычага может также менять высоту моста относительно кузова автомашины. Из-за особенностей конструкции тяга Панара при левых и правых поворотах работает по-разному. В связи с этим у автомобиля могут быть определенные проблемы с управляемостью.

Рулевой вал

Для чего служит червячная передача. Червячный рулевой механизм. Устройство рулевого управления

Схема рулевого управления достаточно проста, несмотря на то, что количество входящих в него составляющих фактически зашкаливает. Все, что нужно знать — абсолютно все шарниры смазываются большим количеством масла. По ходу расходования масла на транспортных средствах необходимо производить пополнение смазки деталей при помощи сподручных инструментов. К числу таких инструментов для транспортных средств можно отнести, к примеру, специальный шприц для масла, который является неотъемлемым атрибутом любого гаража.

Тем не менее система, представляющая собой рулевое управление, совершает работу за счет того, что водитель вращает руль, и лишь потом специальные механизмы и шарниры, наполненные маслом, начинают приходить в движение и вращать колеса в ту или иную сторону.

Разумеется, такое управление транспортными средствами, в которые входит подобный рулевой механизм, производится за счет действия на рулевое колесо. Но как руль соединяется со всеми остальными деталями, составляющими рулевое управление машины? Как происходит манипуляция шарнирами и тягами, которые наполняются маслом?

Одной из деталей, которая на транспортных средствах как раз отвечает за соединение руля с устройствами управления тягой, является рулевая рейка, выполненная из особо прочного и при этом легкого материала. Устройство рулевого управления таково, что расположение рейки предугадать достаточно просто: она простирается от руля и уходит вниз, под приборную доску.

Так, одни блокираторы из усиленного материала, которые включает в себя система рулевого управления, являются штатными и имеют расположение внутри рейки. Для обеспечения должного уровня безопасности блокиратор, выполненный из особо прочного материала, активируется в те моменты, когда ключ вытаскивают из замка зажигания или, допустим, активируют специальные охранные устройства.

Другие инструменты блокираторов для транспортных средств нештатны. Они обеспечивают дополнительную безопасность и могут вручную устанавливаться в паз, который располагается в нижней части конструкции. Назначение таких блокираторов — не позволить злоумышленнику маневрировать автомобилем и, таким образом, далеко на нем уехать.

Еще одно важное понятие – передаточное число рулевого механизма. Это соотношение угла поворота руля и угла поворота колес авто

Регулировка передней подвески

Важным компонентом комфортного движения является правильная регулировка передней подвески. Это так называемые углы установки управляемых колес. В просторечии такое явление именуется «сход-развал».

Дело в том, что передние (управляемые) колеса устанавливаются не строго параллельно продольной оси кузова и не строго перпендикулярно поверхности дороги, а с некоторыми углами, обеспечивающими наклоны в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

во-первых, создает наименьшее сопротивление движению транспортного средства, а, следовательно, упрощает процесс управления автомобилем;
во-вторых, существенно уменьшает износ протектора шин; в-третьих, значительно снижает расход топлива.

Выполнение установки углов – это технически сложная процедура, требующая профессионального оборудования и навыков работы. Поэтому выполнять ее следует в специализированном учреждении – автосервисе или СТО. Вряд ли стоит пробовать делать это самому по видео или фото из Интернета, если нет опыта в подобных делах.

Устройство автомобиля

1.6. Рулевой привод

Рулевой привод включает в себя систему тяг, шарниров и рычагов, осуществляющих с механизмом рулевого управления поворот управляемых колес. Рулевой привод имеет рулевую трапецию, которая позволяет поворачивать управляемые колеса на разные углы, чем достигается их качение без бокового проскальзывания. Рулевая трапеция может быть задней или передней, т. е. с поперечной рулевой тягой, расположенной сзади переднего моста или перед ним. Различают цельную (единую) трапецию, применяемую при зависимой подвеске колес и расчлененную, используемую при независимой подвеске.

Рулевой привод грузовых автомобилей с зависимой подвеской включает в себя: сошку, продольную тягу, два левых поворотных рычага, поперечную тягу, правый поворотный рычаг, рулевую трапецию (шарнирный четырехугольник, образованный средней частью балки передней оси, поперечной тягой и левым и правым поворотными рычагами).

При движении автомобиля по неровной дороге на детали рулевого привода (сошку, продольную и поперечную рулевые тяги, рулевые рычаги) действуют большие нагрузки. Поэтому в рулевой привод вводят пружины для смягчения толчков и для автоматического устранения зазоров, возникающих при изнашивании деталей. Поперечная рулевая тяга на одном конце имеет левую резьбу и правую на другом для навинчивания наконечников крепления шаровых шарниров. Вследствие этого можно изменять расстояние между шарнирами при регулировании схождения управляемых колес.

При независимой подвеске управляемых колес легковых автомобилей рулевой привод (рис. 142) включает в себя (с червячным механизмом рулевого управления): сошку; маятниковый рычаг; составную поперечную тягу, состоящую из средней тяги, шарнирно соединенной по концам с сошкой и маятниковым рычагом и две боковые тяги; левый и правый поворотные рычаги.

Рис. 142. Рулевые тяги автомобиля ГАЗ-24 «Волга»: 1 — шплинт; 2 — резьбовая пробка; 3 — пружина; 4 — опорная пята; 5 — корпус шарнира; б и 10 — резиновые уплотнители; 7 — распорная втулка наконечника; 8 — гайка; 9 — распорная втулка тяги; 11 — шаровой палец; 12 — корпус шарнира; 13 — полиэтиленовый сухарь; 14 — маятниковый рычаг; 15 — втулка из порошкового материала; 16 — резиновая втулка рычага; 17 — поперечная тяга; 18 — боковая тяга; 19 — сошка; 20 — болт; 21 — стяжной хомут; 22 — регулировочная трубка; 23 — наконечник тяги; 24 — рычаг поворотного кулака

Независимая подвеска легковых автомобилей с реечным механизмом рулевого управления состоит из составной поперечной тяги, средней частью которой является зубчатая рейка механизма рулевого управления, к ней шарнирно крепятся (по концам или в одном месте) боковые тяги. Боковые тяги, в свою очередь, крепятся шарнирно к поворотным рычагам (левому и правому). Трапеция состоит из средней части передней оси, составной поперечной тяги и поворотных (левого и правого) рычагов.

Шарниры рулевых приводов. Основные требования, предъявляемые к шарнирам рулевого привода (рис. 143), заключаются в беззазорности и износостойкости. Поэтому все шарниры поджаты скользящей поверхностью путем деформации упругого элемента. В шарнирном соединении шарового пальца с продольной рулевой тягой один из сухарей (вкладыш) представляет собой жесткую опору, а другой опирается на пружину. Внешний сухарь прижат к шаровому шарниру резьбовой пробкой.

Рис. 143. Шарнирное соединение деталей рулевого привода автомобилей: а — ГАЗ-53А; 6 — ЗИЛ-130; в — MA3-5335; 1 — масленка; 2 — пята; 3 — коническая пружина; 4 — крышка; 5 — стопорное кольцо; 6 и 15 — наконечники; 7 и 17— трубы; 8 — резиновое кольцо; 9 — обойма; 10 — резиновый колпак; 11 — кольцо; 12 — полусферический палец; 13 и 19 — сухари; 14 — сменный вкладыш; 16 — хомут; 18 — пробка; 20 — пружина; 21 — ограничитель

Во всех соединениях сухари постоянно прижимаются к головке шарового пальца под действием пружин. Шарниры тяг с полусферическими пальцами саморегулирующиеся разборные. Использование высококачественных конструкционных материалов для сухарей, современных смазочных материалов и надежных уплотнений позволяет в настоящее время применять шарниры, не требующие замены смазочного материала в течение всего их срока службы.

Классификация рулевого управления

Принципиальных отличий между разными типами рулевого управления нет, но часто его классифицируют по типу редуктора рулевого механизма:

Тип редуктора «шестерня-рейка».

Устройство рулевого управления с редуктором типа «шестерня-рейка» 1 — руль; 2 — рулевой вал с шестерней; 3 — рейка; 4 — рулевые тяги; 5 — поворотные рычаги; 6 — колеса.

Это самая распространенная разновидность рулевого редуктора, которая за годы использования показала свою надежность.

Принцип действия очень простой: на рулевом валу (который отходит от рулевой колонки) закреплена продолговатая шестерня. Рулевая рейка имеет зубчатый участок, который входит в зацепление с этой шестерней. При вращении руля шестерня вращается на месте и толкает зубчатую рейку в одну или другую сторону. Соответственно приходят в действие и рулевые тяги.

Передаточное число на рейке может быть неизменным, а может меняться ближе к краям. Получить такой эффект просто: нужно изменить наклон зубьев на рейке. Благодаря этому для поворота на большой угол не нужно «крутить баранку» до посинения, количество оборотов руля для маневра сокращается.

Тип редуктора «червяк-ролик».

Устройство рулевого управления с редуктором типа «червяк-ролик»: 1 — руль; 2 — рулевой вал с червяком; 3 — ролик с валом сошки; 4 — рулевая сошка; 5 — средняя тяга; 6 — боковые тяги; 7 — поворотные рычаги; 8 — колеса; 9 — маятниковый рычаг; 10 — шарниры рулевых тяг.

Этот тип редуктора можно назвать устаревшим, поскольку его давно перестали устанавливать на автомобили. Тем не менее, он еще встречается на старых машинах.

В основе заложена червячная передача, в которой червяк закреплен на дополнительном валу рулевой колонки. При повороте руля вращается червяк и приводит в движение ролик, стоящий с ним в зацеплении.

Сдвигаясь по нарезке червяка, ролик заставляет вращаться вал, на который он установлен и к которому присоединен рычаг рулевой сошки. Вал вращается, рулевая сошка описывает полукруг, приводит в действие остальные элементы рулевого привода (среднюю тягу, маятниковый рычаг, боковую тягу, поворотные кулаки колес).

Винтовой тип редуктора.

Устройство редуктора рулевого управления винтового типа

По принципу действия он очень похож на червячный редуктор. Однако на дополнительном валу рулевой колонки установлен не червяк, а винт. Он входит в зацепление с гайкой, на наружную сторону которой нанесен зубчатый обод. Когда вращается винт, гайка поворачивается в одну или другую сторону и поворачивает рулевую сошку, а она уже направляет остальные компоненты рулевого привода.

В усовершенствованных моделях на винт ставится шариковая шайба, которая служит промежуточным элементом между ним и гайкой. При вращении винта шарики сдвигают шайбу, а она поворачивает гайку. Когда на легковые автомобили начали массово устанавливать гидроусилитель руля (ГУР), червячный редуктор вышел из обихода – к нему ГУР не поставишь. На его место пришел реечный привод, а винтовой «перекочевал» на тяжелые автомобили.

Кроме редуктора, в рулевом механизме могут отличаться типы передачи усилия на управляемые колёса. Более простой считается конструкция с реечным редуктором: от рулевой рейки отходят две рулевые тяги, которые крепятся к поворотным кулакам колес. Для того, чтобы соединение было подвижным, но без люфтов, используются шаровые наконечники.

На редуктор с червячной или винтовой передачей подходит другой тип рулевого механизма. Его называют рулевой трапецией и состоит он из довольно сложной системы рычагов. Сложность конструкции оправдывается большей мощностью, так что рулевая трапеция с винтовым редуктором ставится на грузовые автомобили, в то время как рулевая рейка лучше подходит для легковых.

И, наконец, систему рулевого управления классифицируют по типу усилителя: ГУР, ЭГУР и ЭУР.

ГУР – гидравлический усилитель, классический тип. Он и сегодня ставится на автомобили, но постепенно уступает дорогу более современным видам усилителя;
ЭГУР – электрогидравлический усилитель руля. В нём электромотор выполняет вспомогательную функцию, в то время как основная работа выполняется гидравликой;
ЭУР – электроусилитель, современный способ управлять автомобилем. Электромотор умножает усилие, которое водитель прикладывает к рулю, то есть работает без каких-либо гидравлических элементов.