Рулевое управление КамАЗ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Назначение и техническая характеристика автомобиля КамАЗ-5320

На дорогах нашей страны все чаще можно видеть мощные трехосные грузовики - КамАЗы. Поточное крупномасштабное производство этих машин осуществляет Камское объединение по производству большегрузных автомобилей.

Сейчас КамАЗ вышел на передовые позиции в мировом автомобилестроении. Более 300 тысяч грузовиков различных модификаций уже трудятся на дорогах нашей страны.

Грузовики КамАЗ проектировались для массовых перевозок грузов в любых климатических зонах. При выборе схемы новой машины в расчет было принято прежде всего то обстоятельство, что покрытие большинства дорог нашей страны рассчитано на осевую нагрузку автомобиля не свыше 6 т. А поскольку на задний мост автомобиля с полной массой около 16 т ложится почти две трети этой нагрузки - 11 т, - КамАЗы были сделаны трехосными. При этом на каждую из задних осей у моделей 5320 и 5410 приходится масса около 5,5 т. Эти машины относятся к так называемой группе Б, то есть к автомобилям, одна ось которых создает нагрузку на полотно дороги не более 6 т.

2. Назначение рулевого управления автомобиля КамАЗ

Рулевое управление служит для изменения и сохранения выбранного направления движения автомобиля. Основным способом изменения направления движения является поворот в горизонтальной плоскости передних направляющих колес относительно задних колес. Рулевое управление должно обеспечивать правильную кинематику поворота и безопасность движения, небольшие усилия на рулевом колесе, предотвращать передачу толчком от неровности дороги на рулевое колесо. Рулевой механизм увеличивает усилие водителя, прикладываемой к рулевому колесу, и повышает точность управления автомобилем. Благодаря этому сохраняется возможность управлением автомобилем при неработающем усилителе, например, при внезапной остановке двигателя, что повышает безопасность движения.

Гидравлический усилитель облегчает управление автомобилем и повышает безопасность его движения. Гидравлический усилитель, используя энергию двигателя для поворота и удерживания колес, снижает утомляемость водителей, улучшает маневренные возможности автомобиля и обеспечивает управление им в сложных условиях, например, при внезапном повреждении шин. При движении по неровным дорогам и местности гидравлический усилитель снижает ударные нагрузки в рулевом управлении, уменьшая вероятность его повреждения, повышает комфортабельность и безопасность управления автомобилем.

Рулевой привод передает усилия водителя и гидравлического усилителя к управляемым колесам, обеспечивая поворот их на взаимно отличающиеся углы. Благодаря этому уменьшается скольжение, а, следовательно, и износ шин и облегчает управление поворотом автомобиля.

3. 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.

4. 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.

5. Неисправности, возникающие при эксплуатации рулевого управления

ремонтный автомобіль рулевой управление

Технологический процесс ремонта рулевого управления

6. Приспособления, применяемые при ремонте рулевого управления КамАЗ

- Стенд для проверки и регулировки углов установки управляемых колес

- Линейка для проверки схождения управляемых колес

- Прибор для проверки рулевого управления

- Установка для проверки гидроусилителя рулевого управления

- Установка для измерения давления и производительности гидроусилителя

- Приспособление для проверки натяжения приводного ремня

- Приспособление для проверки наличия зазоров в сопряжениях рулевых тяг

- Манометр шинный

- Линейка для регулировки соединения рулевых тяг с рулевым механизмом

Техническое обслуживание рулевого управления КамАЗ

7. Способы восстановления узлов рулевого управления автомобиля КамАЗ

Для установления степени износа и характера ремонта деталей рулевой механизм разбирают. При этом для снятия рулевого колеса и сошки руля применяют съемники. Основными дефектами деталей рулевого механизма являются: износ червяка и ролика вала сошки, втулок, подшипников и мест их посадки; обломы и трещины на фланце крепления картера; износ отверстия в картере под втулку вала рулевой сошки и деталей шаровых соединений рулевых тяг; погнутость тяг и ослабление крепления рулевого колеса на валу.

Червяк рулевого механизма заменяют при значительном износе рабочей поверхности или отслоении закаленного слоя. Ролик вала сошки бракуют при наличии на его поверхности трещин и вмятин. Червяк и ролик заменяют одновременно.

Изношенные опорные шейки вала сошки восстанавливают хромированием с последующим шлифованием под номинальный размер. Шейка может быть восстановлена шлифованием под ремонтный размер бронзовых втулок, устанавливаемых в картере. Изношенный резьбовой конец вала рулевой сошки восстанавливают вибродуговой наплавкой. Предварительно, на токарном станке, срезают старую резьбу, затем наплавляют металл, обтачивают под номинальный размер и нарезают новую резьбу. Вал сошки с следами скрученных шлицев бракуют.

Изношенные места посадки подшипника в картере рулевого механизма восстанавливают постановкой дополнительной детали. Для этого отверстие растачивают, затем запрессовывают втулки и обрабатывают их внутренний диаметр под размер подшипников.

Обломы и трещины на фланце креплении картера устраняют заваркой. Применяют газовую сварку и осуществляют общий подогрев детали. Изношенное отверстие в картере под втулку вала рулевой сошки развертывают под ремонтный размер.

В рулевом приводе более быстрому износу подвергаются шаровые пальцы и вкладыши поперечной рулевой тяги, меньшему износу - наконечники. Кроме этого, наблюдается износ отверстий на концах тяг, срыв резьбы, ослабление или поломка пружин и погнутость тяг.

В зависимости от характера износа устанавливают годность наконечников (в сборе) поперечной рулевой тяги или отдельных деталей. При необходимости шарнирные наконечники разбирают. Для этого расшплинтовывают резьбовую пробку, вывертывают её из отверстия головки тяги, снимают детали. Изношенны. шаровые пальцы. а также пальцы, имеющие сколы и задиры, заменяют новыми. Одновременно устанавливают новые вкладыши шаровых пальцев. Слабые или сломанные пружины заменяют новыми. Разработанные отверстия на концах рулевых тяг заваривают. Погнутость рулевой тяги устраняют правкой в холодном состоянии. Перед правкой тягу заполняют сухим мелким песком.

8. Состав и свойства материала, из которого изготовлены детали и механизмы рулевого управления КамАЗ

- Рычаг поворотных цапф и рулевых сошек - сталь 35Х, 40Х, ЗОХГМ, 40ХН.

- Рейка ? углеродистая сталь 45 с последующей термообработкой (закалкой и отпуском).

- Вал рулевой сошки - сталь ЗОХ, 40Х, ЗОХМ.

- Червяк, винт рулевого механизма - сталь 35Х, 20ХН2М или АСЗОХМ

- Вал рулевого механизма - сталь 10, 20, 35.

Литература

1. ГОСТ Р 51709-2001 - Автотранспортные средства. Требования Безопасности к техническому состоянию и методы проверки.

2. В.А. Бондаренко, Н.Н. Якунин, В.Я. Климентов - «Лицензирование и сертификация на автомобильном транспорте». Учебное пособие. 2-е издание - М; Машиностроение, 2004-496 с. Москва «Машиностроение» 2004 г.

3. Машков Е.А. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КмАЗ

4. Иллюстрированное издание-Издательство «Третий Рим», 1997-88 с.

5. Осыко В.В. и др. Устройство и эксплуатация автомобиля КамАЗ

6. Учебное пособиеМ.: Патриот, 1991. - 351 с.: ил.

7. Роговцев В.Л. и др. Устройство и эксплуатация автотранспортных

8. средств: Учебник водителя. М.: Транспорт, 1989. - 432 с.: ил.

9. Румянцев С.И. и др. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей:

10. Учебник для ПТУ. М.: Машиностроение, 1989. - 272 с

11. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей. Ю.И.

12. Боровских, Ю.В. Буралев, К.А. Морозов, В.М. Никифоров, А.И. Фешенко - М.: Высшая школа; Издательский центр «Академия», 1997.-528 с.

Размещено на Allbest.ru