Рулевое управление грузового автомобиля: виды и устройство

Из этого материала вы узнаете:

Устройство и принцип действия рулевого управления грузовика

Из чего состоит система рулевого управления (РУ) грузового автомобиля? Можно выделить следующие компоненты:

• Руль. Элемент, известный как рулевое колесо и баранка, позволяет указывать направление движения машины. Он передает действия водителя на другие узлы и агрегаты.
• Рулевой механизм. Этот компонент осуществляет изменение усилия, создаваемого оператором при повороте баранки, и передает его на ведущие колеса.
• Усилитель. Увеличивает передаваемое от баранки усилие, существенно облегчая управление автомобилем.
• Рулевая колонка. Выполняет функцию передачи усилий от руля на другие компоненты автомобиля. Конструкция колонки представляет собой вал с установленными шарнирами. Для повышения уровня безопасности водителя в процессе управления данная система оборудована механизмами складывания и блокировки, привод которых может быть механическим и электрическим. На самой колонке располагаются ключ зажигания, рычаги управления стеклоочистителями и фарами.
• Дополнительные элементы. Речь идет об амортизаторах, демпферах, других компонентах.

У многих грузовых автомобилей все колеса являются ведущими, то есть управляемыми. Это особенно важно, когда транспортное средство (ТС) используется в ограниченных пространствах, так как достигается минимальный радиус поворота.

Устройство и принцип действия рулевого управления грузовика

В структуре системы рулевого управления грузового автомобиля можно выделить следующие конструктивные элементы:

• рулевое колесо;
• поперечная тяга;
• поворотная цапфа;
• рычаг (нижний);
• рычаг (верхний);
• рулевая передача;
• продольная тяга;
• сошка рулевого привода;
• рулевой вал.

Для регулировки зацепления червяка с роликом не нужно снимать рулевой механизм с грузовика. Необходимо лишь открутить гайку и убрать шайбу со штифта. Затем специальным ключом осуществляется поворот регулировочного винта на несколько вырезов в стопорной шайбе. Этот процесс воздействует на боковой зазор в соединении гребней ролика и нарезки червяка, что в конечном итоге влияет на свободный ход рулевого колеса. Такой подход позволяет эффективно настраивать механизм без необходимости демонтажа рулевого устройства грузовика. Выполнив все вышеописанные действия, нужно вернуть гайку на место.

Чтобы оценить люфт в сочленениях рулевого привода, необходимо резко раскачать сошки руля при повороте баранки. При этом руками нужно охватить нужное сочленение. Повышенный люфт легко ощущается. Для его устранения выполняется подтягивание резьбовой пробки в следующей последовательности: сначала расшплинтовывается пробка, затем специальным ключом она заворачивается до упора. После этого пробку нужно отпустить на одну прорезь до совпадения с отверстием в головке тяги и осуществить шплинтование.

Все ведущие колеса опираются на поворотные кулаки, соединенные с передней осью через шкворень. После того как человек поворачивает руль, усилие от рычагов и тяг принимают поворотные кулаки. Под действием этого усилия они вращаются под необходимым углом, воздействуя на направление движения автомобиля.

Ведущие колеса

Если вы хотите избежать возможного бокового скольжения колес в момент поворота, важно обеспечить совпадение центров окружностей, описываемых шинами. Эта общая точка, где пересекаются продолжения осей всех устройств ТС, именуется центром поворота. Регулирование углов поворота ведущих колес играет ключевую роль: внешние нужно повернуть на меньший угол, в то время как внутренние – на больший. Такая конфигурация обеспечивает стабильность и эффективность поворотов, минимизируя риск потери сцепления при движении.

При вращении баранки водитель управляет поворотом колес, передавая усилие через рулевой механизм на тяги и рычаги рулевого привода. Эти элементы напрямую влияют на угол поворота ведущих колес. Рулевой механизм, кроме уменьшения оборотов, также увеличивает крутящий момент, значительно усиливая воздействие при управлении.

У РУ машины есть 3 основные функции:

• Увеличение прикладываемого к рулю усилия.
• Передача его на рулевой привод.
• Автоматический возврат баранки в исходное положение после уменьшения усилия.

Рулевой механизм – это механическая передача, в которой ключевым параметром является передаточное число.

Виды рулевого управления грузового автомобиля

Червячные рулевые механизмы

Одним из самых востребованных видов управления являются такие рулевые механизмы, где рулевая передача формируется червяком и роликом. Они используются в легковых, грузовых автомобилях и автобусах.

Червячные рулевые механизмы

У червяка глобоидальная форма – диаметр в средней части меньше, чем на концах. Эта создает надежное сцепление с роликом при повороте рулевого колеса на большие углы. Ролики бывают двух- или трехгребневыми, в зависимости от сферы применения: первые используются в легковых ТС, а вторые – в грузовых автомобилях и автобусах.

Винтовые рулевые механизмы

Самыми распространенными являются такие устройства. Они с винтореечной передачей, которая состоит из винта, шариковой гайки-рейки и сектора, совмещенного с валом рулевой сошки. Происходит преобразование вращения винта в поступательное движение гайки. На ней нарезана рейка, соединенная с зубчатым сектором вала рулевой сошки. Чтобы снизить трение и увеличить срок службы винта, производители соединяют его и гайку при помощи шариков. Данной системой оснащаются тяжелые грузовые автомобили.

КПД винтореечной передачи в обоих направлениях практически одна и та же (0,8–0,85). В связи с этим в таких механизмах используется гидроусилитель руля, который амортизирует удары и воздействия, принимаемые рулевым колесом от кочек, ям и т. д.

Реечные рулевые механизмы

Механизмы с такой передачей представляют собой систему, включающую шестерню и рейку. Вследствие вращения первой, расположенной на рулевом валу, происходит движение второй, которая выполняет функцию поперечной рулевой тяги.

Эти механизмы отличаются простотой конструкции, небольшими размерами и меньшей ценой по сравнению с альтернативными типами рулевых устройств. Их коэффициент полезного действия почти одинаков в обоих направлениях и составляет 0,9–0,95, что является высоким показателем.

Неисправности рулевого управления грузового автомобиля

При обнаружении поломок в системе рулевого управления нужно немедленно устранить их. Для выявления поврежденного механизма рекомендуется обратиться в СТО. Ремонт грузовых ТС требует обеспечения особых условий, которые предоставляются автомастерскими. Работники СТО выполнят диагностические, восстановительные процедуры с применением специализированного оборудования, подъемных устройств и стендов.

Неисправности рулевого управления грузового автомобиля

Перечислим самые распространенные неисправности в системе РУ авто:

• проблемы с фиксацией резьбовых соединений;
• подтекание масла (выявляется по масляным пятнам под ТС в области редуктора);
• излишний люфт в руле (может вызывать неудобства при управлении автомобилем);
• движения частей ТС, не предусмотренное производителем;
• неправильное функционирование усилителя;
• затрудненное вращение баранки;
• шумы в рулевой системе;
• шумы, которые можно услышать при вращении колес, (как правило, это указывает на износ подшипников редуктора);
• необходимость прикладывать повышенные усилия при вращении баранки;
• задержка в реакции колес на поворот руля;
• недостаточная герметичность в системе.

При выявлении любых из этих проблем рекомендуется немедленно провести ремонт системы РУ.

В процессе использования автомобиля наблюдается постепенный износ всех элементов РУ. Особенно сильно это выражено при передвижении по плохому дорожному покрытию. Сбои в работе этой системы могут быть вызваны отсутствием профилактики поломок и использованием низкокачественных запасных частей. При отказе хотя бы одного элемента рулевого управления не может двигаться весь автомобиль. Даже доехать до парковки или автосервиса на таком ТС будет невозможно. Потребуется вызывать эвакуатор или использовать твердую сцепку для буксировки.

Диагностика и регулировка рулевого управления грузовика

Диагностика системы РУ дает возможность оценить состояние механизма и привода без разборки его узлов. Данный процесс подразумевает измерение свободного хода баранки, общей силы трения и люфта в шарнирах тяг.

При проведении измерения люфта рулевого колеса через рукоятку на нее оказывается давление в 10 Н. Причем делается это сначала вправо, а затем влево. Следует наблюдать за перемещением стрелки для определения общего люфта колеса. В случае проверки автомобиля с поперечной неразрезной тягой требуется поднять левое переднее колесо в момент измерения. Если речь идет о транспортных средствах с гидроусилителем, определение люфта проводится при заведенном двигателе на низких оборотах.

Для оценки общей силы трения в рулевом управлении передние колеса полностью поднимаются. На рукоятки динамометра оказывается усилие. Измерения проводятся в прямом положении колес, а также при максимальном повороте вправо и влево. В хорошо настроенном рулевом механизме рулевое колесо должно свободно вращаться от среднего положения, когда оказывается усилие в 8–16 Н для передвижения по прямой линии.

Чтобы определить уровень изношенности шарниров рулевых тяг, необходимо провести визуальный осмотр. Их также можно проверить на ощупь в момент резкого воздействия на баранку. В этом случае люфт в рулевом управлении грузового автомобиля проявляется взаимным относительным перемещением соединенных деталей.

Диагностика и регулировка рулевого управления грузовика

Чтобы оценить работоспособность усилителя РУ необходимо измерить давление в системе гидроусилителя. Для этого манометр с краном устанавливается в нагнетательную магистраль. Уровень масла в бачке повышается до необходимого, двигатель запускается на низких оборотах. Нужно полностью открыть кран и повернуть рулевое колесо в крайнее положение. Давление, генерируемое насосом, должно быть не менее 6 МПа. В противном случае нужно постепенно закрыть кран, следя за повышением давления. Оно должно достичь 6,5 МПа. Если давление не повышается, то это указывает на поломку насоса. Придется провести его демонтаж и ремонт.

У таких рулевых механизмов, как червяк – ролик, винт – гайка, рейка – зубчатый сектор, есть два регулировочных параметра: осевой зазор в подшипниках вала винта и в зацеплении. Считается, что механизм в нормальном состоянии, если люфт баранки при передвижении по прямой линии составляет не более 100.

При увеличении этого показателя нужно сначала проверить зазор в подшипниках червяка (вала винта). Чтобы это сделать, необходимо резко повернуть баранку в обе стороны и оценить осевое перемещение колеса относительно рулевой колонки.

В случае значительного зазора в подшипниках осевой люфт будет легко ощутим. Чтобы его скорректировать, в подшипниках вала нужно снять болты и демонтировать нижнюю крышку картера рулевого механизма. Из-под крышки нужно убрать одну из регулировочных прокладок. Затем всё собирается, и осевой люфт подвергается еще одной проверке. Операции повторяются до тех пор, пока не будет достигнут желаемый результат.

В процессе регулировки осевого люфта нужно нанести смазку на сочленение. При значительном износе производится замена шарового пальца в нем или всей тяги в сборе. Если шарниры рулевого привода не разбираются, то их не получится отрегулировать (придется установить новые детали).

Часто задаваемые вопросы о рулевом управлении грузового автомобиля

Какой тип усилителя наиболее распространен?

Чаще всего используется гидроусилитель. Принцип его работы основан на действии насоса, подающего жидкость под высоким давлением в систему. Она движется по трубкам, заполняя пространства между поршнями и цилиндрами гидроцилиндров, создавая давление, которое упрощает управление.

Как проводить техническое обслуживание системы рулевого управления?

Эффективное ТО РУ грузового автомобиля играет важную роль в его функциональности и обеспечивает безопасность водителя. Важно регулярно проверять уровень жидкости в гидроусилителе, внимательно отслеживать состояние рулевых тяг, шаровых опор. Перед каждой поездкой водитель должен внимательно оценивать общее состояние транспортного средства.

Как организовано управление в спецтехнике?

В некоторых ее типах (например, в определенных моделях грузовиков и тракторов) используется гидрообъемное рулевое управление. Эта система позволяет положению рулевой колонки оставаться независимым от других конструктивных элементов, поскольку отсутствует механическая связь между баранкой и приводом.

Таким образом, существует множество разновидностей систем рулевого управления грузовых автомобилей, отличающихся по устройству и конструктивным особенностям. Их основная задача заключается в выборе направления движения транспортного средства. Для обеспечения безопасности всех участников движения необходимо проводить своевременное ТО и замену изношенных компонентов.