Рулевое управление

Внимание! Представленная ниже информация носит исключительно информационный характер и не является актуальной для современных  модификаций автомобилей Урал.

Рулевой механизм

Рулевое управление состоит из рулевой колонки, рулевого механизма, рулевого привода и гидравлического усилителя.
На автомобилях возможна установка рулевого управления двух исполнений: с рулевым механизмом типа червяк-боковой сектор (рис. 55), винт-шариковая гайка-рейка-сектор (рис. 56).
На корпусе золотника рулевого механизма типа червяк-боковой сектор между нижними штуцерами имеется глухое сверление диаметром 12 мм и глубиной 5 мм, которое является отличительной меткой. Механизмы без этого сверления в рулевом управлении с гидроусилителем, закрепленным на левом лонжероне рамы, не применять.

Рис. 55. Рулевое управление с механизмом типа червяк-боковой сектор: 1 — насос; 2 — механизм рулевой; 3 — бак масляный; 4, 5 — шланги низкого давления; 6, 14, 15 —  шланги высокого давления; 7, 9 — валы карданные рулевого управления; 8 — опора промежуточная; 10 — колонка рулевая; 11 — колесо рулевое; 12, 13 — трубки высокого давления; 16 — механизм усилительный; 17 — тяга сошки; 18 — сошка; 19 — корпус; 20 — подшипники; 21 — втулка распорная; 22, 24 — кольца стопорные; 23 — вал; 25 — шпонка; 26 — гайка; 27 — шайба; 28 — болт; 29 — вал; 30 — вилка карданная

 

Рулевая колонка соединяется с рулевым механизмом карданными валами через промежуточную опору 8 (см. рис. 55). В конструкции промежуточной опоры применены подшипники закрытого типа, не требующие смазки.

Рулевой механизм с клапаном управления усилительным механизмом состоит из червяка 3 (рис. 57) и червячного сектора 5 со спиральными зубьями. Сошка 25 рулевого управления соединена с валом сектора коническим шлицевым соединением. Сектор упирается в боковую крышку 18 картера через регулировочные шайбы 19. При повороте рулевого колеса вследствие реактивных усилий, возникающих в паре червяк-сектор, происходит осевое перемещение червяка и вала рулевого управления с золотником. Необходимое осевое перемещение рулевого вала обеспечивается конструкцией подшипника 2.
Прогиб сектора ограничен штифтом 17, установленным в крышке картера.

Рис. 56. Рулевое управление с механизмом типа винт-шариковая гайка-рейка-сектор: 1 — механизм рулевой; 2 — насос; 3 — бак масляный; 4, 5 — шланги низкого давления; 6, 11, 12 — шланги высокого давления; 7 — колесо рулевое; 8, 10 — валы карданные рулевого управления; 9 — опора промежуточная; 13 — трубка высокого давления; 14 — механизм усилительный; 15 — тяга сошки; 16 — сошка; 17 — корпус; 18 — подшипники; 19 — втулка распорная; 20, 22 — кольца стопорные; 21 — вал; 23 — шпонка; 24 — гайка; 25 — шайба; 26 — болт; 27 — вал; 28 — вилка карданная

Зацепление червяка с сектором регулируется после полной сборки клапана управления усилительным механизмом. Зацепление выполнено так, что при повороте сектора в ту или другую сторону от среднего положения осевой зазор, между зубьями червяка и сектора, постоянно увеличивается.

Величину осевого зазора регулируйте подбором регулировочных шайб 19 определенной толщины, при этом должна быть сохранена толщина 0,8 мм установленной заводом уплотнительной прокладки 21 под боковой крышкой картера. Правильность регулирования осевого зазора на собранном рулевом механизме проверяйте по величине осевого перемещения вала сектора, замеренной индикатором.

Рис. 57. Рулевой механизм (червяк-боковой сектор) автомобиля Урал 4320: 1 — картер рулевого механизма; 2 — подшипник радиальный роликовый; 3 — червяк; 4, 34 — пробки наливного и сливного отверстий; 5 — сектор рулевого управления; 6 — вал рулевого управления; 7, 24, 26 — манжеты; 8 — подшипник упорный; 9 — шайба пружинная; 10 — кольцо уплотнительное; 11 — плунжер; 12 — пружина; 13 — гайка золотника; 14 — кольцо уплотнительное; 15, 16 — кольца стопорные; 17, 20 — штифты; 18 — крышка картера боковая; 19 — шайбы регулировочные; 21 — прокладка; 22 — втулка распорная; 23 — подшипник игольчатый; 25 — сошка рулевого управления; 27 — крышка корпуса золотника; 28 — кольцо плунжеров подвижное; 29 — болт; 30 — корпус золотника; 31 — золотник; 32 — кольцо уплотнительное; 33 — шайба упорная; 35 — крышка; 36 — гайка червяка

В новом рулевом механизме осевое перемещение сектора в крайних положениях находится в пределах 0,30-0,65 мм, а в промежуточном положении — в пределах 0,05-0,10 мм.
При эксплуатации зазоры в зацеплении увеличиваются вследствие износа, что вызывает необходимость регулирования. Регулировку производите после устранения зазоров в элементах рулевого привода и если при этом свободный ход рулевого колеса будет превышать предельно допустимое значение (25°). При регулировке осевое перемещение в промежуточном положении установите минимально возможным (не менее 0,01 мм) из условия, что зазоры в крайних положениях зацепления будут не меньше зазора в промежуточном положении.
После регулирования рулевого механизма обратите внимание на то, чтобы вал руля вращался свободно, без заеданий. На торце сектора против второго зуба и на червяке имеются метки. При сборке, чтобы не нарушить приработки червяка и сектора, эти метки совместите.
На картере рулевого механизма установлен клапан управления усилительным механизмом золотникового типа.
Корпус клапана соединен трубопроводами с насосом и цилиндром усилительного механизма. При прямолинейном движении автомобиля золотник находится в нейтральном положении. При этом масло из насоса поступает в корпус золотника и через зазоры между ним и золотником по сливному трубопроводу в бачок. В этом случае полости цилиндра усилительного механизма находятся под одинаковым давлением и поршень остается неподвижным.
При повороте рулевого колеса золотник перемещается в осевом направлении относительно корпуса и одна полость цилиндра усилительного механизма соединяется с линией высокого давления, а другая — с линией слива. Вследствие этого шток цилиндра усилительного механизма будет перемещаться до тех пор, пока не прекратится вращение рулевого колеса. Движение штока передается на управляемые колеса через шаровой палец и рычаг поворотного кулака. При поворотах рулевого колеса влево и вправо происходит изменение потока масла в усилительном механизме.
Общее перемещение золотника относительно корпуса составляет 4,16-4,54 мм. При правильно собранном клапане управления зазор между торцом корпуса клапана и торцом подвижного кольца плунжеров должен быть 2,08-2,27 мм. При проверке этого зазора щупом сектор введите в зацепление с червяком и создайте момент на валу червяка 17-19 Н·м (1,7-1,9 кгс·м).
Рулевой механизм с распределителем включает в себя винт 7 (рис. 58), установленный в подшипниках 14, гайку-рейку 8Г установленную на шариках б и сектор 1, установленный во вкладышах 18 и 21. Внутренние поверхности вкладышей расположены эксцентрично относительно наружных для регулировки зазора в зацеплении гайки-рейки с сектором. Для обеспечения циркуляции шариков при вращении винта имеются направляющие. На торце шлицевого конца сектора 1 имеется риска, которая совмещается с риской на торце сошки 16 (см. рис. 56). На одном конце винта 7 (см. рис. 58) имеются шлицы, которыми он соединен с распределителем гидроусилителя.
Распределитель включает в себя корпус, в который установлен золотник 20 (рис. 59), закрепленный с помощью подшипников 3 и гайки на втулке 1. Втулка 1 шлицами связана с винтом рулевого механизма и винтовым соединением с валом 12, установленным в подшипниках 8. Вал 12 шлицами связан с винтом 7 (см. рис. 58) рулевого механизма. Шлицевое соединение выполнено с боковым зазором, что позволяет валу 12 (см. рис. 59) проворачиваться относительно винта 7 (см. рис. 58) на определенный угол. Вал 12 (см. рис. 59) соединен торсионом 13 с винтом 7 (см. рис. 58) с помощью штифтов 16, 20. Плунжеры 19 (см. рис. 59) опираются торцами на внутренние кольца подшипников 3, картер 9 (см. рис. 58) и крышку б (см. рис. 59).

Рис. 58. Механизм рулевой (винт-шариковая гайка-рейка-сектор) автомобиля Урал 4320: 1 — сектор; 2 — кольцо стопорное; 3 — кольцо защитное; 4 — манжета; 5, 13 — кольца уплотнительные; 6 — шарики; 7 — винт; 8 — гайка-рейка; 9 — картер; 10 — фиксатор; 11, 19, 22 — крышки; 12 — прокладки регулировочные; 14 — подшипники; 15 — направляющая; 16, 20 — штифты; 17 — распределитель; 18, 21 — вкладыши; 23 — болт; 24 — уплотнитель; 25 — гайка; а, в — к силовому цилиндру; с — слив; d — от насоса

Работа рулевого управления

При приложении усилия к рулевому колесу 11 (см. рис. 55) крутящий момент передается на вал 12 (см. рис. 59) распределителя, происходит поворот вала относительно винта 7 (см. рис. 58) на некоторый угол, торсион 13 (см. рис. 59) при этом закручивается. Поскольку втулка 1 не имеет возможности поворота относительно винта 7 (см. рис. 58), то от сил, возникающих в винтовом соединении вала 12 (см. рис. 59) и втулки 1 происходит смещение втулки и закрепленного на ней золотника 20 в осевом направлении. Рабочая жидкость, подаваемая от насоса в среднюю проточку корпуса 21 и при среднем положении золотника, сливаемая по крайним проточкам в корпусе и трубопроводам в бак, при смещении золотника поступает в одну из полостей силового цилиндра и перемещает поршень со штоком. Усилие от силового цилиндра передается на рычаг поворотного кулака переднего моста. Происходит поворот управляемых колес. При смещении золотника 20 и подшипников 3 происходит также смещение верхней или нижней группы плунжеров 19. С увеличением сопротивления повороту управляемых колес увеличивается давление на поршень силового цилиндра и на плунжеры. Усилие от плунжеров передается на один из подшипников 3, втулку 1, а за счет резьбы — на вал 12 и рулевое колесо. Таким образом, водитель получает информацию об увеличении сопротивления повороту управляемых колес.
При снятии усилия с рулевого колеса торсион 13 и плунжеры 19 возвращают золотник в среднее положение.

Рис. 59. Распределитель: 1 — втулка; 2 — гайка; 3, 8 — подшипники; 4, 10, 11 — кольца уплотнительные; 5 — клапан; 6, 18 — крышки; 7, 9 — прокладки регулировочные; 12 — вал; 13 — торсион; 14 — колпак грязезащитный; 15 — кольцо стопорное; 16 — кольцо защитное; 17 — манжета; 19 — плунжер; 20 — золотник; 21 — корпус золотника

При неисправном рулевом усилителе после выбора бокового зазора в шлицевом соединении вала 12 винта 7 (см. рис. 58) крутящий момент с вала передается на винт, через винтовое соединение винт-шарики-гайка-рейка и зубчатое зацепление гайка-рейка-сектор на сошку 18 (см. рис. 55). Затем усилие через тягу 17 передается на рычаг поворотного кулака переднего моста. Происходит поворот управляемых колес.
Пользоваться рулевым управлением при неисправном усилителе можно кратковременно и только при буксировке неисправного автомобиля. С целью снижения усилия на рулевом колесе при неисправном усилителе на корпусе распределителя установлен клапан 5 (см. рис. 59) обеспечивающий перепуск рабочей жидкости из одной полости силового цилиндра в другую.
Перед регулировкой рулевого механизма необходимо слить масло из рулевого механизма, используя сливную пробку, отсоединить трубопроводы и снять рулевой механизм с сошкой и шарниром вала с автомобиля.
В рулевом механизме с распределителем регулировать натяг в подшипниках 14 (см. рис. 58) и зазор в зацеплении гайки-рейки 8 с сектором 1.
Винтовое соединение (винт 7, шарик 6, гайка-рейка 8) и распределитель в процессе эксплуатации не регулируется.
Комплектность этих деталей, принятую при заводской сборке, нарушать не рекомендуется.
1. Перед регулировкой натяга в подшипниках 14 закрепить рулевой механизм в тисках за проушины картера и отсоединить шарнир вала и сошку. Затем, вращением вала 12 (см. рис. 59) установить гайку-рейку 8 (см. рис. 58) и сектор 1 в одно из крайних положений. Определить момент, необходимый для проворачивания вала 12 (см. рис. 59) в направлении из крайнего положения в среднее (вал проворачивать на угол, примерно 30°). Если момент меньше 0,9 Н·м (0,1 кгс·м), отрегулировать натяг в подшипниках 14 (см. рис. 58), уменьшив количество прокладок 12. После регулировки момент, необходимый для проворачивания вала 12 (см. рис. 59) должен быть в пределах 0,9-1,5 Н·м (0,1-0,15 кгс·м).
2. Для проверки наличия зазора в зубчатом зацеплении, вращением вала 12 установить гайку-рейку в зубчатый сектор в среднее положение (полное число оборотов вала 12 разделить пополам) и установить сошку на вал сектора 1 (см. рис. 58). Покачиванием сошки в обе стороны определить наличие зазора (при наличии зазора слышен стук в зубчатом зацеплении), вал сектора поворачивается, а вал 12 (см. рис. 59) неподвижен.
Наличие зазора можно определить также поворотом входного вала 12 влево и вправо до начала закрутки торсиона при зафиксированном секторе 1 (см. рис. 58). Для регулировки зубчатого зацепления снять сошку, крышки 19, 22 и повернуть вкладыши 18 и 21 с втулками против часовой стрелки (если смотреть со стороны вала сектора 1) на одинаковый угол так, чтобы исключить зазор в зубчатом зацеплении. После поворота вкладышей одно из отверстий во вкладышах должно располагаться в плоскости, проходящей через диаметрально расположенные резьбовые отверстия в картере для крепления крышек. Установку крышек производить таким образом, чтобы фиксаторы 10 вошли в отверстия во вкладышах 18 и 21 и располагались друг против друга.
При незначительном несовпадении фиксаторов и отверстий повернуть вкладыши 18 и 21 в ту или другую сторону до совпадения фиксаторов и отверстий, обратив внимание на отсутствие зазора в зубчатом зацеплении. После регулировки крышки 19 и 22 при установке можно повернуть на 90°, 180°, 270° относительно первоначального положения.
После установки крышек момент, необходимый для проворачивания вала в среднем положении, должен быть в пределах 2,5-4,1 Н·м (0,25-0,41 кгс·м).

Усилительный механизм 

Усилительный механизм смягчает удары, передаваемые на рулевое колесо при движении по неровной дороге, повышает безопасность движения, позволяет сохранить первоначальное направление движения при проколе шины переднего колеса, уменьшает усилие, необходимое при повороте передних колес.
Усилительный механизм шарнирно соединен с рамой и с правым рычагом поворотного кулака переднего моста. Длина штока отрегулирована в пределах, обеспечивающих установленные углы поворота передних колес. Для изменения длины штока освободите болт 14 (рис. 60) зажима наконечника, снимите с наконечника защитную муфту 12 и ключом вращайте шток в ту или другую сторону. Если имеется течь по штоку, то подожмите уплотнение гайкой 11.

Рис. 60. Механизм усилительный автомобиля Урал 4320: 1 — наконечник цилиндра; 2, 6 — кольца уплотнительные; 3 — гайка наконечника; 4 — цилиндр; 5 — поршень со штоком в сборе; 7 — кольцо опорное; 8 — манжета; 9 — кольцо нажимное; 10, 13 — хомуты; 11 — гайка; 12 — муфта защитная; 14 — болт; 15 — наконечник штока

Насос усилительного механизма

Насос усилительного механизма (рис. 61) лопастного типа двойного действия.
При вращении вала насоса лопасти прижимаются к криволинейной поверхности статора под действием центробежной силы и давления масла под ним. В полостях всасывания масло попадает в пространство между лопастями, а затем при повороте ротора вытесняется из полости нагнетания.

Рис. 61. Насос усилительного механизма: 1 — болт; 2 — кольцо уплотнительное; 3 — коллектор; 4 — прокладка; 5 — крышка; 6 — клапан перепускной в сборе с предохранительным клапаном; 7 — диск распределительный; 8 — ротор; 9 — лопасть; 10 — статор; 11 — подшипник игольчатый; 12 — манжета; 13 — проставка; 14 — корпус; 15 — шкив; 16 — кольцо стопорное; 17 — втулка; 18 — шайба; 19 — гайка; 20 — валик; 21 — шпонка сегментная; 22 — шарикоподшипники; а —  к рулевому механизму

Торцовые поверхности корпуса и распределительного диска отшлифованы. Забоины и заусенцы на них, а также на роторе, статоре и лопастях недопустимы. В крышке насоса расположены два клапана. Перепускной клапан ограничивает количество масла, подаваемого насосом в силовой цилиндр. Предохранительный клапан, помещенный внутри перепускного, ограничивает давление масла в системе, открываясь при давлении 7500-8500 кПа (75-85 кгс/см²).
Натяжение ремня насоса гидроусилителя руля контролируйте усилием 4 кгс в середине ветви. Допустимый прогиб при этом должен составлять 7-13 мм. Натяжение ремня регулируйте болтом с квадратным хвостовиком. Проверку и регулировку натяжения ремней проводите при ТО-1.

Бак масляный рулевого управления

Бак установлен отдельно от насоса. В баке имеется заливной фильтр 3 (рис. 62). Масло, возвращаясь в бак , проходит через фильтр 2. В случае засорения фильтрующих элементов открывается клапан 8. Уровень масла в баке замеряется указателем при незавернутой пробке 4.
Уровень масла должен находиться в пределах плоского участка на указателе. Для промывки фильтра бака вывернуть болты крепления фильтра, извлечь и разобрать фильтр. Промыть фильтрующие элементы дизельным топливом, собрать и установить фильтр.

Рулевые тяги

Тяги сошки рулевого управления и рулевой трапеции, регулируемые по длине. Шарниры рулевых тяг и усилительного механизма с кольцевыми вкладышами 9 и 10 (рис. 63). В процессе эксплуатации шарниры не регулируются. В новых шарнирах допускается суммарный люфт в направлении, перпендикулярном оси

Техническое обслуживание рулевого управления

Техническое обслуживание рулевого управления заключается в периодической проверке крепления рулевого механизма, трубопроводов, защитной муфты штока усилительного механизма, свободного хода рулевого колеса, а также в обслуживании агрегатов гидросистемы. Собирайте и разбирайте агрегаты только при необходимости в условиях полной чистоты. При потере упругости и уплотняющих свойств резиновые кольца замените.
Перед разборкой насоса отметьте положение распределительного диска относительно статора, а также положение статора относительно корпуса насоса (стрелка на статоре указывает направление вращения вала насоса).
Статор, ротор и лопасти насоса усилительного механизма подобраны друг к другу индивидуально, как и перепускной клапан и крышка насоса, поэтому не нарушайте их комплектность.
При незначительных задирах торцовые поверхности ротора, корпуса и распределительного диска притрите друг к другу. При разборке насоса обратите внимание на сохранность резиновых уплотнительных колец. Перед сборкой детали насоса, усилительного механизма и клапана управления промойте в керосине или бензине, просушите (но не протирайте) и смажьте маслом; сетки фильтров промойте керосином или бензином и продуйте воздухом.
При наполнении смазкой шарниров рулевого привода следите, чтобы давлением смазки защитная муфта заметно не деформировалась.

Замена масла в гидросистеме рулевого управления:
1. Прогрейте двигатель, масло в гидросистеме рулевого управления должно иметь температуру не ниже 20 °С.
2. Поднимите домкратом передний мост.
3. Поверните колеса вправо до упора.
4. Отсоедините шланги усилительного механизма: передний — от трубки высокого давления, задний — от штуцера рулевого механизма.
5. Снимите крышку 7 (см. рис. 62) масляного бака, фильтр 2 и промойте фильтр.
6. Слейте масло из усилительного механизма рулевого управления, для чего поверните управляемые колеса влево до упора.
7. Подсоедините шланги усилительного механизма к трубке и штуцеру усилительного механизма.
8. Удалите остатки масла из бачка насоса, установите сетчатый фильтр и крышку бачка на место.
9. Промойте гидросистему, для чего:

• залейте в бачок 1,5 л чистого масла;
• пустите двигатель и долейте масло до верхней метки мерной линейки, после чего в режиме холостого хода поверните управляемые колеса в обе стороны до упора (два-три раза) и установите колеса в крайнее правое положение, далее выполните работы п.п. 4, 6, 7.

10. Заправьте гидросистему маслом, для чего:

• залейте в бачок 1,5 л чистого масла;
• пустите двигатель и долейте масло до верхней метки, после чего в режиме холостого хода удалите воздух из гидросистемы вращением рулевого колеса до упора в обе стороны (до прекращения выделения пузырьков воздуха в бачке);
• остановите двигатель;
• проверьте уровень масла в бачке и при необходимости долейте;
• установите пробку заливной горловины бачка на место.

Проверка свободного хода рулевого колеса
Угловой свободный ход рулевого колеса проверяйте при работе двигателя в режиме холостого хода, покачивая рулевое колесо в ту или другую сторону до начала поворота управляемых колес. Угловой свободный ход рулевого колеса автомобиля при работе двигателя в режиме холостого хода не должен превышать 25° (для нового автомобиля 12°).
В момент проверки положение управляемых колес должно соответствовать движению автомобиля по прямой. Угловой свободный ход рулевого колеса проверяйте на снаряженном: автомобиле, установленном на горизонтальной площадке с твердой сухой поверхностью (асфальт, бетон). Гидросистема рулевого управления должна быть заправлена, воздух удален из рабочей жидкости.

Регулирование схождения передних колес
Схождение передних колес проверяйте при номинальном давлении воздуха в шинах замером разности расстояний B1 и В (рис. 64) по бортам ободьев колес.
Порядок проверки:

• установите автомобиль на ровной горизонтальной площадке с твердым покрытием так, чтобы передние колеса соответствовали движению по прямой;
• раздвижной линейкой замерьте расстояние B1 между бортами ободьев колес в задней части на уровне центров колес, и отметьте места замеров. Перекатите автомобиль, чтобы отмеченные точки оказались впереди, и замерьте расстояние В. Спереди расстояние должно быть на 1-5 мм меньше чем сзади. Если разность расстояний В1 и В выходит за вышеуказанные пределы, то регулируйте схождение колес изменением длины поперечной рулевой тяги, ослабив затяжку болтов наконечников тяги рулевой трапеции. Отрегулировав схождение, затяните болты наконечников тяги. Углы поворота ограничиваются постоянными нерегулируемыми упорами, величина их указана на рис. 64.

Вернуться в раздел "Инструкция по эксплуатации автомобилей УРАЛ-4320"