Грузовые автомобили. Ведущие мосты

Общие сведения
Передний ведущий мост применяется в автомобилях повышенной проходимости. Он состоит из картера, главной передачи, дифференциала и полуосей. Если передний ведущий мост имеет управляющие колеса, то крутящий момент от дифференциала к ступицам колес должен передаваться под изменяющимся углом и полуоси выполняют расчлененными на две части. Между двумя частями полуоси установлен кардан равных угловых скоростей.
Приводной вал размещен внутри полой поворотной цапфы на бронзовой втулке. На конце приводного вала сделаны шлицы, которые входят во втулку фланца, соединенную шпильками со ступицей колеса. Ступица установлена на полой поворотной цапфе на двух роликовых конических подшипниках. Поворотная цапфа со ступицей установлена на конических подшипниках в разъемном корпусе на шипах шкворней, приваренных к сферической чашке кожуха полуоси. Зазор в подшипниках устраняется регулировочными прокладками под крышками, закрепляющими подшипник в гнездах.
Главная передача
Главная передача представляет собой редуктор, уменьшающий частоту вращения ведущих колес по сравнению с карданным валом.
У заднеприводных автомобилей главная передача конструктивно соединена с ведущим мостом. Ведущим мостом называют мост, агрегаты и механизмы которого передают крутящий момент от коробки передач колесам. Ведущий мост состоит из: картера (корпуса), главной передачи, дифференциала и полуоси. На автомобиле, валы, приводящие в движение колеса, размещены по отношению к оси автомобиля и карданному валу под углом 90 градусов. Чтобы увеличить крутящий момент после коробки передач и передать его под прямым углом применяют главную передачу. Главная передача выполнена в виде пар шестерен, как одной, так и двух. Обычно коническая пара состоит из зубчатых шестерен и зубчатых колес. Зубчатая шестерня является ведущей, а зубчатое колесо - ведомым. В двойной главной передаче соединение состоит из одной пары конических шестерен и одной пары цилиндрических шестерен. Главная передача, состоящая из одной пары конических шестерен, называется одинарной, а из двух пар шестерен - конической и цилиндрической - двойной.
Коническая передача позволяет передать крутящий момент от двигателя к задним колесам под прямым углом, а различные передаточные числа - снизить обороты и увеличить крутящий момент. Передаточные числа главных передач автомобилей следующие: ЗИЛ-130 - 6,32, ГАЗ-53А - 6,83, КамАЗ - 7,22, 6,53; 5,94; 5,43. Передаточные числа 7,22 и 6,53 предназначены для автомобилей в составе автопоезда и седельных тягачей, а передаточные числа 5,94 и 5,43 - для одиночных автомобилей.
Рассмотрим главную передачу на примере автомобиля ГАЗ-53А. В автомобиле используют одинарную главную передачу. Одинарная главная передача может быть как обычной, так и гипоидной (передача с коническими шестернями со скрещивающими непересекающимися осями).Ось ведущей шестерни опущена относительно оси ведомой шестерни, что снижает центр тяжести и повышает устойчивость автомобиля.

Главная передача
А - обычная передача
Б - одинарная гипоидная
В - двойная
1 - ведущая шестерня с валом, 2 - ведомая коническая шестерня, 3 - промежуточная шестерня, 4 - промежуточная цилиндрическая шестерня с валом, 5 - ведомая цилиндрическая шестерня, 6 - дифференциал...

Главная передача состоит из ведущей малой конической шестерни 1, выполненной вместе с валом, ведомой - большой конической шестерни 2. Вал малой конической шестерни 1 установлен на двух конических и одном цилиндрическом роликовых подшипниках. Ведомая шестерня 2 и ведомая шестерня 5, изготовленные в виде съемных венцов, прикреплены к коробке дифференциала 6 болтами или заклепками. Во время движения автомобиля ведущий вал вместе с малой конической шестерней приводит в движение ведомую шестерню. Ведомые шестерни вращаются вместе с коробкой дифференциала на конических роликовых подшипниках, закрепленных в гнездах картера заднего моста.
Преимущество главной гипоидной передачи в отличие от обыкновенной конической - бесшумность работы шестерен и плавность зацепления. Такое зацепление повышает скорость скольжения зубьев шестерен друг по другу и такому зацеплению требуется специальная смазка.
Двойная главная передача применяется на автомобилях ЗИЛ - 130. Крутящий момент в такой передаче передается через две пары шестерен. Ведущий вал вместе с малой конической шестерней 1, приводит во вращение ведомую коническою шестерню 2, закрепленную на фланце промежуточного вала. Вместе с промежуточным валом выполнена малая промежуточная цилиндрическая шестерня 4, приводящая в движение большую ведомую цилиндрическую шестерню 5. Большая ведомая цилиндрическая шестерня закреплена на коробке дифференциала и вместе с ней вращается на подшипниках и в гнездах картера ведущего моста.
Преимущество двойной главной передачи, применяемой на некоторых грузовых автомобилях, по сравнению с одинарной - возможность несколько уменьшить наружные размеры средней части картера заднего моста, повысить дорожный просвет автомобиля (расстояние от его низшей точки до дороги), при больших передаточных числах.
Дифференциал
При движении по неровной дороге и при поворотах правые и левые колеса автомобиля проходят неодинаковый путь. Если бы колеса вращались с одинаковой скоростью, то одно из колес проходило бы меньший путь и проскальзывало относительно дороги. Для того, чтобы не происходило проскальзывание и колеса вращались с различной скоростью (частотой вращения) применяют специальный механизм (дифференциал).
Дифференциал состоит из корпуса 1, в котором установлена крестовина 3. На нее одеты четыре шестерни 4, называемые сателлитами. Сателлиты находятся в постоянном зацепление с двумя полуосевыми шестернями 2, полуосей 8 и 7 (правой и левой). Оси шестерен 4 жестко связаны с корпусом дифференциала 1. Крестовина вместе с сателлитами закреплена в коробке дифференциала и вращается вместе с ней. При движении автомобиля по прямой, оба колеса проходят одинаковые пути, сателлиты, вращаются как одно целое с коробкой дифференциала и коническим колесом (ведомым колесом большего размера) и сообщают обеим полуосевым шестерням 2 одинаковую частоту вращения. Шестерни - сателлиты при этом вокруг своих осей не вращаются. Когда одна из шестерен 2 замедлит движение, сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, из -за чего другая из шестерен 2, связанные с полуосью 7 или 8 и ведущими колесами, будет вращаться быстрее, а следовательно и колесо, описывающее больший путь, начинает вращаться быстрее.

Дифференциал
А - устройство, Б - схема работы при прямолинейном движении, В - схема работы при повороте
1 - корпус (чашка), 2 - полуосевые шестерни, 3 - крестовины, 4 - сателлит, 5 - ведомая шестерня главной передачи, 6 - ведущий вал главной передачи, 7 - правая полуось, 8 - левая полуось, 9 - наружное ведущее колесо

Полуоси
Учитывая то, что в различных условиях, крутящий момент от дифференциала к ведущим колесам должен передаваться различным по частоте, нужны две полуоси. Полуоси 7 и 8 связывают дифференциал с ведущими колесами и приводят их в движение. Каждая из полуосей соединена одним концом с шестерней 2, другим - со ступицей колеса.
Главная передача, дифференциал и полуоси находятся в разъемном картере, который представляет собой полую балку, выполняющую функции задней оси автомобиля. Вместе с главной передачей, дифференциалом и полуосями, а также установленными на концах его балки ступицами, колесами и колесными тормозными механизмами картер образует задний мост.
На автомобиле КамАЗ установлены два ведущих моста - средний и задний, для уменьшения нагрузки на заднюю ось. Для равномерного распределения крутящего момента и уменьшения износа шин, на грузовых автомобилях с двумя ведущими мостами устанавливают межосевой дифференциал, который установлен в промежуточном мосту в отдельном корпусе 13.

Средний (промежуточный) мост и межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ
1 -дифференциал промежуточного моста, 2 и 18 - соответственно ведущая и ведомая цилиндрические шестерни, 3 - ведомая коническая шестерня, 4 -вал привода заднего моста, 5 - ведущая коническая шестерня промежуточного моста, 6 - диафрагменная камера, 7 - шток, 8 - вилка, 9 - муфта блокировки дифференциала, 10 - задняя чашка, 11 - передняя чашка с ведущим валом, 12 - коническая шестерня привода среднего моста, 13 - корпус, 14 - коническая шестерня привода заднего моста, 15 - сателлит, 16 - крестовина, 17 - левая полуось, 19 картер, 20 - правая полуось промежуточного моста

Корпус 13 крепится болтами к фланцу стакана подшипникового узла ведущей конической шестерни среднего моста. В картере расположены задняя 10 и передняя 11 чашки межосевого дифференциала, конические шестерни 12 и 14 привода среднего и заднего мостов, между которыми расположена крестовина 16 с посаженными на ней сателлитами 15 (на бронзовых втулках). В корпусе расположении механизм блокировки дифференциала, состоящий из муфты блокировки 9, вилки муфты 8, диафрагменной камеры 6. Муфта 9 жестко соединена с конической шестерней 12 привода главной передачи среднего моста.
При применении дифференциала в главной передаче есть и отрицательный эффект, для нейтрализации которого и применяют механизм принудительной блокировки дифференциала . При попадании автомобиля одними колесами, например, правыми, на участок дороги с коэффициентом сцепления, сильно отличающимся от коэффициента дороги, на который попали левые колеса, дифференциал может сыграть отрицательную роль. Дифференциал в этом случае автоматически распределит весь крутящий момент к тому колесу, под которым меньше сопротивление. Поэтому зимой, автомобиль, попавший одним ведущим колесом на лед, никак не может двинуться с места, хотя второе ведущее колесо находится на чистом асфальте. Автомобили, предназначенные для работы в таких сложных условиях и для движения по скользким и размокшим дорогам оборудуются механизмом принудительной блокировки дифференциала. Системы блокирующие работу дифференциала позволяют подавать на ведущие колеса одинаковый по величине крутящий момент. Блокировку следует производить при малой скорости движения автомобиля или перед началом его движения. При движении на сухих дорогах с твердым покрытием блокировать межосевой дифференциал не следует, так как это приводит к повышенному износу шин и перерасходу топлива.
При включении блокировки воздух из - под диафрагмы камеры 6 уходит в атмосферу, и пружина перемещает шток, вилку и муфту в первоначальное исходное положение.
Полуоси промежуточного моста 17 и 20 выполнены со шлицами на концах. Наружные концы полуосей соединены фланцами со ступицами ведущих колес 1.

Схема полуосей
А - полуразгруженная полуось, Б - полностью разгруженная полуось
1 - ведущее колесо, 2 - полуось, 3 - кожух, 4 - подшипник, 5 - ступица
G - сила, действующая на кожух и полуось, М - вращающий момент

Полуоси могут быть частично или полностью разгружены от изгибающих моментов сил, действующих на колеса, в зависимости от их установки в корпусе моста.
Когда каждая из ступиц, установлена на корпусе заднего моста на двух подшипниках каждая, то полуоси называются полностью разгруженными.
На грузовых автомобилях полуоси полностью разгружены. На такую полуось действует только крутящий момент, а все остальные силы воспринимаются кожухом полуоси, так как ступица колеса установлена на подшипники, посаженные на корпус.
Неисправности главной передачи, дифференциала и ступиц
Основными неисправностями являются:
- шум в главной передаче;
- шум в дифференциале;
- шум в ступице при движении автомобиля;
- утечка масла из картера заднего моста.
Шум возникает из -за нарушения регулировки зацепления шестерен или затяжки подшипников, ослабления крепления и износа деталей и шестерен. Изношенные детали и шестерни заменяют новыми. Нарушенные зацепление шестерен и затяжку подшипников устраняют регулировкой.
Утечка масла чаще всего происходит вследствие износа сальников, повреждения прокладок, засорение сапуна, а также из -за ослабления крепления крышек подшипников. Изношенные сальники и негодные прокладки заменяют новыми.
Уход за главной передачей, дифференциалом и ступицами
Уход заключается в подтяжке креплений крышек, картера редуктора заднего моста и фланцев полуосей, проверке уровня масла в картере моста и смене масла (по графику), контроле смазки и регулировке подшипников ступиц задних колес при проведении второго технического обслуживания.
Выполнение операций обслуживания автомобиля ГАЗ-53А:
- слить масло из картера двигателя;
- промыть картер заднего моста веретенным маслом АУ. Для этого поднимают одно из задних колес автомобиля, наливают в картер автомобиля 2 л масла, пускают двигатель и, включив четвертую передачу, дают ему поработать 2 минуты, после чего масло сливают;
- залить свежее масло;
- проверить и отрегулировать подшипники ступиц задних колес;

Ступица заднего колеса автомобиля ГАЗ-53А
1 -винт крепления тормозного барабана, 2 и 16 -наружный и внутренний подшипник ступицы, 3 - болт - съемник полуоси, 4 - установочный палец, 5 и 6 - гайка и контргайка крепления подшипников, 7 - стопорная шайба, 8 - шпилька крепления полуоси, 9 - колпачная гайка крепления внутреннего диска колеса, 10 - гайка крепления наружного диска колеса, 11 -ступица колеса, 12 - цилиндр тормозного колеса, 13 - балка заднего моста, 14 - полуось, 15 - сальник

- вывесить колесо;
- отвернуть и снять гайку шпилек и вынуть полуось 14;
- отвернуть контргайку 6, снять стопорную шайбу 7, отвернуть гайку 5 и снять ступицу 11 с шейки балки заднего моста;
- снять подшипники ступицы, промыть в керосине, проверить и при необходимости заменить, смазать смазкой 1Д13 и установить на место;
- заполнить смазкой 1Д13 внутреннюю полость ступицы;
- установить ступицу на место;
- одной рукой завернуть гайку 5 ключом с воротком длиной 350-400 мм, вращая при этом колесо, чтобы ролики заняли правильное положение. Колесо должно туго проворачиваться (от толчка рукой сразу останавливаться);
- отвернуть гайку 5 на 1/8 оборота. Установить стопорную шайбу и затянуть контргайку;
- вставить полуось и завернуть гайки шпилек, предварительно поставив под них пружинные шайбы.
Отрегулированное колесо должно свободно вращаться от руки без заметного люфта.
Трансмиссионные масла
В карданной передаче крестовины карданных шарниров заполняют консистентной смазкой 158 при сборке, а шлицевую втулку смазкой УС-1 при разборке.
Промежуточную опору с подшипником смазывают смазкой ЯМЗ-2 или Литол-2 через пресс-масленку до выдавливания смазки из контрольного отверстия.
Для смазки главной передачи автомобилей ЗИЛ-130 применяют летнее и зимнее автотракторное трансмиссионное масло (ТАп-15-В), ГАЗ-53А - масло ТС-14,5 с присадкой Хлорэф-40 (гипоидная), КамАЗ - ТСп-14.
Уровень масла в картере ведущего моста должен быть не выше кромки наливного отверстия. Замену масла и проверку его уровня в картере производят при ТО-2 или при сезонном обслуживании (в соответствии с картой смазки автомобиля).
Длительность работы главной передачи в значительной степени зависит от качества и чистоты масла. Не допускается применение других масел. Перед заливкой свежего масла картер ведущего моста предварительно нужно промыть жидким маслом или керосином. Для этого, после слива отработавшего масла (масло следует сливать нагретым сразу же после работы) в картер заливают 2...3 л жидкого масла или керосина, поднимают ведущий мост на козлы, пускают двигатель и, включив прямую передачу, дают поработать 1...2 мин, сливают масло или керосин, плотно завертывают пробку сливного отверстия и заливают смазку до уровня заливного контрольного отверстия.

Механизмы управления

Общие сведения
К системам управления транспортными средствами относят систему рулевого управления и тормозные системы, за контролем работы служат контрольные приборы, расположенные в кабине перед водителем.
К органам управления относятся: педаль сцепления, педаль тормоза, педаль управления подачей топлива (акселератор), рулевое колесо, рычаг переключения передач, рычаг управления стояночным тормозом.

Органы управления автомобилем
1 - блок сигнализаторов (включения указателей поворота, габаритных огней, неисправности тормозов), 2 - указатель давления масла, 3 - указатель температуры охлаждающей жидкости, 4 - спидометр со счетчиком суммарного пробега автомобиля, 5 - сигнализатор дальнего света фар, 6 - указатель уровня топлива в баке, 7 - амперметр, 8 -центральный переключатель освещения (имеет три положения), 9 - рычаг переключения передач, 10 - рычаг управления стояночным тормозом, 11 - рукоятка ручного управления дроссельными заслонками, 12 - педаль управления подачей топлива (дроссельными заслонками), 13 - пдаль тормоза, 14 - рулевое колесо, 15 -выключатель зажигания, стартера и противоугонного устройства, 16 - педаль сцепления, 17 - рукоятка тяги воздушной заслонки, 18 - комбинированный переключатель света, указателей поворота и звукового сигнала, 19 - включатель системы аварийной сигнализации, 20-рукоятка звукового сигнала, 19 - включатель системы аварийной сигнализации, 20 - рукоятка привода замка копота, 15 - положение ключа (0° - 0 - I - II)

Рулевое управление
Педаль 12 управления подачей топлива, рукоятка 17 тяги воздушной заслонки, включатель 15 зажигания, стартера и противоугонного устройства, рукоятка 11 ручного управления дроссельными заслонками служит для пуска двигателя и управления его работой.
Включатель стартера имеет четыре положения, 0 - все выключено, 0° - зажигание выключено, и при вынутом ключе включается противоугонное устройство, I - включено зажигание, II - включены зажигание и стартер.
Указатель 3 температуры охлаждающей жидкости, указатель уровня топлива 6 в баке, указатель давления масла 2 с сигнализатором аварийного падения давления масла, спидометр 4, амперметр 7 расположены на панели приборов перед водителем и необходимы для контроля за работой двигателя и автомобиля.
Комбинированный переключатель света 18 используют для сигнализации, указателей поворота и звукового сигнала. Перемещая рычаг переключателя вперед указывают правый поворот (мигающий свет загорается с правой стороны автомобиля), перемещая рычаг переключения переключателя назад включают левый поворот (загорается мигающий свет с левой стороны автомобиля), при этом зажигается мигающий сигнализатор 1 на щитке приборов. Указатели поворотов выключаются автоматически после завершения маневра.
У центрального переключателя освещения три положения: I - все включено, II - включены подфарники, освещение заднего номерного знака, III - включены подфарники, ближний или дальний свет фар (в зависимости от положения переключателя 8), задние габаритные огни и освещение шкал приборов, освещение заднего номерного знака.
Перемещение комбинированного переключателя света 18 от рулевого колеса вниз при положении рычага 8 в положении III, включается дальний свет фар, а перемещение комбинированного переключателя от рычага 8 в положении III вверх - включается ближний свет фар. Нажатием на рычаг вдоль его оси включается звуковой сигнал.
Чтобы открыть капот, необходимо переместить на себя рукоятку привода замка капота 20.
Рулевое управление
Рулевым управлением изменяют направление движения автомобиля путем поворота передних колес. Рулевое управление включает в себя рулевой механизм и рулевой привод.
Для обеспечения движения колес автомобиля на повороте без бокового скольжения необходимо, чтобы окружности, описываемые колесами, имели общий центр, называемый центром поворота.

Схема поворота автомобиля
1 - передняя ось, 2 - поворотные рычаги, 3 - поперечная рулевая тяга
0 - центр поворота, a1 - угол поворота внутреннего колеса, a2 - угол поворота внешнего колеса

В центре поворота должны пересекаться продолжения осей всех приборов автомобиля.
Для соблюдения этого, управляемые колеса должны поворачиваться на различные углы - внутренние на больший угол, внешнее на меньший (см. устройство ходовой части).
Вращая руль, который закреплен с одного конца рулевого вала, водитель поворачивает колеса, т.е. вращение рулевого колеса, через рулевой механизм (один конец рулевого вала входит в него) передается на рычаги и тяги рулевого привода, при помощи которых и поворачиваются передние колеса. Рулевой вал в верхней части закреплен к панели приборов автомобиля хомутиком, а в нижней части к корпусу рулевого механизма втулками. Рулевой механизм превращает вращение руля в плоскостное перемещение рулевых тяг, поворачиваемых колеса на определенные углы. Так как рулевой механизм выполнен как устройство понижающее обороты и увеличивающее крутящий момент (редуктор), механизм еще и усиливает в несколько раз усилие приложенное водителем к рулевому колесу (15 - 30 раз). Именно такие передаточные числа имеют рулевые механизмы. Передаточное число рулевого управления определяется отношением угла поворота рулевого колеса к углу поворота передних колес автомобиля. Общее передаточное число рулевого управления равно произведению передаточных чисел рулевого механизма и рулевого привода. Передаточное число рулевого механизма автомобиля ЗИЛ-130 - 20, ГАЗ-53А - 20,5 и КамАЗ - 20. И чем выше передаточное число редуктора, тем меньше усилие, которое нужно приложить водителю для поворота рулевого колеса. Однако слишком большое передаточное число ведет к ухудшению управляемости автомобилем (для незначительного поворота колес, при большом передаточном числе, руль приходится поворачивать на большой угол).
На грузовых автомобилях ЗИЛ - 130 и КамАЗ рулевое управление имеется гидроусилитель (масляный усилитель) руля, предназначенный дополнительно снижать усилие, необходимое для поворота руля, смягчение толчков от неровностей дороги, передаваемых на рулевое колесо.
Гидроусилитель

Схема работы гидроусилителя рулевого управления
1 - насос усилителя, 2 - распределительное устройство, 3 - трубки для подачи масла, 4 - силовой цилиндр усилителя, 5 - поршень усилителя со штоком, 6 - маятниковый рычаг, 7 - емкость для масла объединена в одно целое с рулевым механизмом

В комплект гидроусилителя входят: масляный насос, приводимый в действие ременной передачей от коленчатого вала двигателя, распределительное устройство и исполнительное устройство, выполненное в виде гидроцилиндра. Гидроусилитель включается в работу только по мере необходимости. Если водитель прикладывает усилие к рулевому колесу в определенном направлении, распределительное устройство направляет жидкость, нагнетаемую насосом в определенную полость гидроцилиндра. Жидкость давит на поршень, шток которого начинает перемещаться и помогает водителю поворачивать колеса. При движении в прямом направлении гидроусилитель руля не работает.
Гидроусилитель повышает безопасность движения, так как при разрыве шины, позволяет сохранить управление автомобилем, что особенно важно, когда автомобиль движется на высокой скорости. Насос гидроусилителя 1 приводится в действие от двигателя. Если не работает двигатель, значит не работает и насос гидроусилителя.
При неисправном гидроусилителе руля эксплуатировать автомобиль запрещено, разрешается только доехать до места ремонта.
Насос гидроусилителя руля
Силовой цилиндр гидроусилителя является одновременно и корпусом рулевого механизма. Отлит корпус из чугуна. Он прикреплен болтами к раме. Насос 2 гидроусилителя нагнетает масло из специального бачка в цилиндр, расположенный в корпусе.
Обслуживание расходного и предохранительного клапанов насоса.

Расходный и предохранительный клапаны насоса
1 - золотник расходного клапана, 2 - пружина предохранительного клапана, 3 - направляющая пружины предохранительного клапана, 4 - шарик предохранительного клапана, 5 - пружина золотника, 6 - седло предохранительного клапана, 7 - фильтр, 8 - кольцо, 9 - пробка-заглушка, 10 - прокладка уплотнительная, 11 - прокладки регулировочные

При загрязнении расходного и предохранительного клапанов промойте их. Для этого: пробку-заглушку 9, расположенную над выходным отверстием насоса отверните, затем выньте пружину 5 и золотник 1 расходного клапана, а пробку-заглушку установите на место, что предотвратит вытекание масла. Отверните седло 6 предохранительного клапана, выньте шарик 4, направляющую 3 и пружину 2. Выньте кольцо 8 и фильтр 7 из седла предохранительного клапана. Промойте детали и продуйте сжатым воздухом. Сборку производите в обратном порядке. При сборке соблюдайте чистоту. При разборке и сборке, чтобы не нарушить регулировку предохранительного клапана, не изменяйте количество регулировочных прокладок 11.
Рулевой механизм типа червяк-ролик
Такой рулевой механизм применяют на некоторых грузовых автомобилях, имеющих механическое рулевое управление.

Устройство рулевого управления автомобиля ГАЗ
А - рулевой механизм типа червяк-ролик, Б - рулевой привод
1 - нижняя крышка, 2 - конические подшипники, 3 - рулевая колонка, 4 - рулевое колесо, 5 - рулевой вал, 6 - ролик, 7 - червяк, 8 - корпус, 9 - вал сошки, 10 - ось ролика, 11 - регулировочный винт, 12 - шайба, 13 - рулевая сошка, 14, 16 - продольная и поперечная тяги, 15 - верхний поворотный рычаг, 17 - рычаги поворотных цапф, 18 - поворотная цапфа
А - выточка, Б - паз

Рулевой механизм состоит из рулевого колеса 4, рулевого вала 5, с червяком 7, колонки (трубы) 3, внутри которой проходит рулевой вал 5, вала 9 сошки с трехгребневым роликом 6, сошки 13 и чугунного корпуса 8 с подшипниками.
Корпус рулевого механизма прикреплен болтами к раме автомобиля. Рулевой вал 5 нижним концом запрессован на червяк 7, который вращается на двух конических роликовых подшипниках 2. Внутренними кольцами подшипников служат конические закаленные поверхности червяка. Наружные кольца запрессованы в гнезда корпуса и закрыты крышками 1.
Между нижней крышкой 1 и корпусом установлены бумажные прокладки для регулировки осевого зазора подшипников червяка. Под верхней крышкой установлена одна уплотнительная прокладка.
Вал 9 сошки вращается в бронзовой втулке, запрессованной в нижней части корпуса, и в цилиндрическом роликовом подшипнике, установленном в боковой крышке корпуса рулевого механизма. Внутренний конец вала сошки имеет кольцевую выточку А, которая входит в паз регулировочного винта 11. В месте выхода из корпуса вала сошки расположен самоподжимный сальник. Регулировочный винт 11ввертывается в боковую крышку корпуса рулевого механизма и удерживает вал сошки от осевых перемещений. Стопорится вал сошки шайбой 12, которая входит усом в паз винта. На винт надевается колпачковая гайка, которая прижимает шайбу к крышке.
В головке вала сошки установлен трехгребневой ролик 6, который вращается на оси на двух игольчатых подшипниках. Ось запрессована в отверстиях головки вала сошки 9. Для правильной установки сошки на вал на торцах выбиты риски. Гайкой закрепляют сошку на валу. При повороте рулевого колеса червяк, вращаясь, повертывает вал сошки с роликом. В это время нижний конец вала сошки передвигается вперед или назад, увлекая за собой привод и поворачивая колеса.
Для смазывания деталей корпус рулевого механизма заправляют трансмиссионным маслом до уровня наливного отверстия, которое закрывают пробкой. Вытеканию масла препятствуют самоподжимный сальник, войлочное кольцо и картонные прокладки.
Рулевой привод
Рулевой привод соединят сошку 13 с поворотными цапфами 18 и состоит из продольной рулевой тяги14, поворотных рычагов 17 и 15, поперечной рулевой тяги 16.
Передняя ось, поворотные рычаги, и поперечная рулевая тяга образуют рулевую трапецию, которая обеспечивает при повороте движение всех автомобильных колес без скольжения, а также легкость управления и минимальный износ шин.
Рулевые тяги и рычаги соединены при помощи шарниров с шаровыми пальцами 2. С обеих сторон пальца 2 находятся вкладыши 1 и 3, которые прижимаются к нему сферическими выемками с помощью пружины 4, зажатой в рулевой тяге резьбовой пробкой 6.

Шарниры рулевых тяг
А - продольная тяга, Б и В - поперечные тяги
1 и 3 вкладыши, 2 - шаровой палец, 4 - пружина, 5 - ограничитель, 6 - пробка, 7 - наконечник, 8 - стяжной болт
А - сошка, Б - продольная тяга, В - рычаг цапфы, Г - поперечная тяга

Шарниры позволяют рычагам и тягам находиться во время работы под различными углами друг к другу.
В грузовых автомобилях все чаще вместо пружин и металлических вкладышей стали применять нерегулируемые вкладыши из обрезиненного полиамида 1, 3.
Левая и правая резьба на концах поперечной тяги позволяет регулировать схождение колес, не снимая тяги с автомобиля.
Направление движения автомобиля изменяют поворотом рулевого колеса При повороте рулевого колеса по часовой стрелке - колеса поворачиваются направо. При повороте рулевого колеса против часовой стрелки - колеса поворачиваются налево.
Рулевая колонка
Рулевая колонка прикреплена одной стороной к переднему щиту и панели кабины, в нижней части к полу кабины.

Рулевая колонка автомобиля ЗИЛ-4333
1 - карданный шарнир, 2 - маховичок регулировки положения рулевой колонки по высоте, 3 - маховичок регулировки наклона рулевой колонки, 4 - переключатель сигналов и фар, 5 - рулевое колесо, 6 - переключатель стеклоочистителя и омывателя

Осевой зазор в подшипниках, в которых вращается вал рулевой колонки регулируют гайкой. В современных автомобилях рулевое колесо можно отрегулировать по высоте и углу наклона для удобства водителей, для этих целей и предназначены два маховичка 2 и 3.
Чтобы отрегулировать рулевое колесо необходимо повернуть на себя маховичок 2 на один или полтора оборота, для регулировки колонки по высоте и маховичок 3 на ¼ оборота, чтобы можно было отрегулировать угол наклона. Затем, установив в нужное положение рулевое колесо, повернуть маховички в обратную сторону, тем самым зафиксировать новое положение колонки.
При наличии осевого перемещения рулевого колеса, необходимо подтянуть гайку крепления подшипников колонки, предварительно освободив усики стопорной шайбы. После регулировки усики надо загнуть, один - в паз гайки, другие - на поверхность гайки.
Неисправности подвески и рулевого управления
К неисправностям подвески и рулевого управления относятся:
- увеличение свободного хода (люфта) рулевого колеса;
- повышение силы, необходимой для поворота передних колес, слишком "жесткое" рулевое управление;
- подтекание масла из картера рулевого механизма;
- автомобиль уводит в сторону;
- шумы, дергание или вибрация;
- повышенное продольное раскачивание и (или) крен при поворотах или во время торможения;
- общая неустойчивость автомобиля;
- отсутствие усилия, создаваемого усилителем рулевого управления;
- рулевое колесо не возвращается в положение, соответствующее движению прямо вперед;
- неравенство усилий рулевого управления в обоих направлениях (усилитель;)
- необычный шум, издаваемый насосом усилителя рулевого управления;
- различные необычные шумы;
- общий повышенный износ шин (не локализованный в каком-либо одном месте или с какой-либо одной стороны);
- повышенный износ наружного края шины;
- повышенный износ внутреннего края шины;
- износ протектора шины в одном месте.
Возможные причины чрезмерного свободного хода рулевого колеса автомобиля: увеличенный зазор в зацеплении червяка и ролика; большой зазор в подшипниках червяка; ослабление крепления картера рулевого механизма; ослабление крепления рулевой сошки на ее валу; люфт в шарнирных соединениях рулевого привода; ослабление крепления поворотных рычагов к цапфам; увеличенный зазор в шкворневых соединениях поворотных цапф и в подшипниках ступиц передних колес. Неисправности устраняют регулировкой или ремонтом рулевого механизма и рулевого привода.
Причины слишком жесткого рулевого управления: отсутствие жидкости в бачке усилителя (если он имеется) рулевого управления; давление в шинах отличается от требуемого; недостаточно смазаны шаровые шарниры рулевого управления; не отрегулированы углы установки передних колес; неправильно отрегулирован редуктор рулевого механизма или в нем недостаточно смазки; неправильно отрегулированы колесные подшипники; износ или повреждение редуктора рулевого управления; задевание рулевой колонки за переключатель сигнала поворота; низкое давление в шинах; износ или повреждение шаровых шарниров; износ или повреждение системы рычагов и тяг рулевого управления.
Причины вызывающие различные необычные шумы: недостаточное давление в шинах; недостаточно смазаны шаровые шарниры или система рычагов и тяг рулевого управления; ослаблена затяжка или износ редуктора рулевого управления, системы рычагов и тяг рулевого управления или элементов подвески; неисправен амортизатор; неисправен колесный подшипник; изношены или повреждены втулки подвески; повреждена рессора; ослаблена затяжка колесных гаек; износ или повреждение шлицов задних полуосей; износ или повреждение монтажных втулок задних амортизаторов; величина осевого люфта заднего моста отличается от требуемой.
Автомобиль уводит в сторону если: давление в шинах неодинаково; дефект шины; повышенный износ элементов подвески или рулевого управления; неправильно отрегулированы углы установки передних колес; прихватывание передних тормозов; неправильно отрегулированы подшипники колес; ослаблена затяжка колесных гаек.
Шумы, дерганье, вибрация наблюдаются если в наличие разбалансировка или некруглость шин или колес. Необходимо провести балансировку на автомобиле если: ослабло крепление, износ или нарушение регулировки подшипников колес; изношены или повреждены амортизаторы и (или) элементы подвески. Проверьте, не изношены ли втулки верхних и нижних рычагов; ослаблена затяжка колесных гаек; величины давлений в шинах отличаются от требуемых; износ шин слишком велик или они повреждены; плохо закреплен корпус редуктора рулевого механизма; неправильно отрегулирован редуктор рулевого механизма; ослаблены крепления, износ или повреждение элементов рулевого управления; поврежден маятниковый рычаг; изношено шаровое шарнирное соединение.
При неисправных амортизаторах, сломанных или ослабленных рессорах или элементах подвески, изношенных или сломанных поперечных стабилизаторах или втулках наблюдается повышенное продольное раскачивание и (или) крен при поворотах или во время торможения. Требуется заменить все комплектом.
Причины вызывающие общую неустойчивость автомобиля: величина давления в шинах отличается от требуемой; износ или повреждение верхних и нижних рычагов или втулок подвески; неправильно отрегулированы углы установки передних колес; износ или повреждение системы рычагов и тяг рулевого управления или элементов подвески; неправильно отрегулирован редуктор рулевого механизма; нарушена балансировка колес; ослаблена затяжка колесных гаек; изношены задние амортизаторы; усталостная неисправность или деформация задних рессор.
Отсутствие усилия, создаваемого усилителем рулевого управления: приводной ремень насоса рулевого управления неисправен или неправильно отрегулирован; низок уровень жидкости; закупорены шланги или трубопроводы. Осмотрите и, при необходимости, замените детали; воздух в системе усилителя рулевого управления. Удалите воздух из системы; неисправен насос усилителя рулевого управления.
Причины по которым рулевое колесо не возвращается в положение, соответствующее движению прямо вперед: неправильно выполнена регулировка углов установки передних колес; низкое давление в шинах; неправильное зацепление шестерен рулевого управления; неотрегулирована рулевая колонка; износ или повреждение шарового шарнира; износ или повреждение системы рычагов и тяг рулевого управления; недостаточно смазан маятниковый рычаг; недостаточно масла в редукторе рулевого управления; недостаточно жидкости в насосе рулевого управления с усилителем.
Общий износ шины наблюдается если: давление в шинах отличается от требуемого; колеса разбалансированы или колеса повреждены. Необходимо произвести балансировку на автомобиле. Осмотрите и, при необходимости, замените; износ подвески или элементов рулевого управления.
Причины вызывающие повышенный износ наружного края шины: давление в шинах отличается от требуемого; слишком большая скорость при поворотах автомобиля; неправильно выполнена регулировка углов установки передних колес (увеличенное положительное схождение передних колес).
Причины вызывающие повышенный износ внутреннего края шины: давление в шинах отличается от требуемого; неправильно выполнена регулировка углов установки передних колес (увеличенное отрицательное схождение передних колес); ослаблено крепление или повреждены элементы рулевого управления.
Причины вызывающие износ протектора шины в одном месте: нарушена балансировка колес. Выполните балансировку на автомобиле; повреждение или деформация колеса. Осмотрите и, при необходимости, замените; дефект шины.
Неисправности рулевого управления с гидроусилителем и способы их устранения приведены в таблице.
Уход за рулевым управлением
Многие детали рулевого управления работают в неблагоприятных погодных условиях, поэтому к рулевому управлению предъявляются особые требования, связанные с безопасностью движения. Своевременное техническое обслуживание рулевого управления обеспечит безопасность и облегчит работу водителя. Основные операции по уходу: смазка рулевого механизма и всех шарнирных соединений; проверка состояния и крепления деталей; контроль величины свободного хода (люфта) рулевого колеса и регулировка рулевого механизма. Люфт обода рулевого колеса не должен превышать 17 мм.
Рулевой механизм смазывают трансмиссионным маслом, заливаемый в корпус механизма через отверстие, завернутое пробкой. Необходимо следить за уровнем масла и периодически его доливать (первое техническое обслуживание).
Необходимо проверить состояние шарниров рулевых тяг, защитных резиновых колпачков и чехлов, отсутствие зазоров в деталях рулевого механизма и привода.
Заменяют масло два раза в год - весной и осенью. Шарнирные соединения тяг смазывают солидолом при первом техническом обслуживании.
Необходимо проверять крепление и шплинтовку следующих деталей рулевого механизма: картера рулевого управления к раме и рулевой колонки к картеру и кронштейну, рулевой сошки на валу, пробок в наконечниках тяг, поворотных рычагов.
При ослабленном креплении детали могут разъединиться, что может привести к аварии.
Ежедневно следует проверять свободный ход (люфт) рулевого колеса. Если он выше нормы, рулевое управление необходимо проверить, подтянуть и отрегулировать.
Через каждые 5000 км пробега необходимо проверять внешним осмотром рулевой механизм на герметичность. В случае обнаружение подтекания масла, снять рулевой механизм и отремонтировать его.
Через каждые 20 000 км пробега: проверить зацепление червяка и ролика в рулевом механизме и при необходимости отрегулировать; проверить затяжку болтов крепления картера рулевого механизма.
Устранение неисправностей рулевого механизма следует проводить вдвоем на эстакаде или смотровой яме.
Регулировка рулевого управления
Техническое состояние рулевого управления непосредственно влияет на безопасность движения, поэтому регулировать его механизмы надо своевременно и особенно тщательно. Приближенно оценить техническое состояние рулевого колеса, т.е. угла, в пределах которого повертывается рулевое колесо без поворота передних колес автомобиля. При положении колес автомобиля, соответствующем движению по прямой, люфт рулевого колеса, измеренный по ободу не должен превышать 5-8 градусов.

Проверка люфта рулевого колеса простейшим люфтомером
1 - шкала люфтомера, 2 - стрелка, закрепленная на рулевом колесе

Причины повышенного люфта рулевого колеса можно установить, проверив элементы рулевого управления в таком порядке: проконтролировать и, если необходимо, подтянуть крепление рулевого колеса, рулевой колонки, картера рулевого механизма, рулевой сошки, шарниров продольной и поперечной рулевых тяг, поворотных рычагов.
Если свободный ход рулевого колеса не уменьшится, то регулировать рулевое управление надо следующим образом: проверить и при необходимости отрегулировать подшипники ступиц передних колес, проконтролировать и устранить повышенный зазор в шкворнях и подшипниках поворотных цапф, проверить и отрегулировать подшипники червяка рулевого механизма и зацепление червяка с роликом вала сошки.
Регулировка шарнирных соединений продольной рулевой тяги . Люфт в шарнирах рулевых тяг устраняют поворотом пробки 6 (рис шарниры рулевых тяг). Для регулировки вынимают шплинт и специальной отверткой завинчивают пробку до отказа. Затем отвинчивают пробку настолько, чтобы можно было ее зашплинтовать.
Регулировка подшипников червяка.

Регулировка подшипников рулевого вала (червяка)
1 - боковая крышка, 2 - провод сигнала, 3 - нижняя крышка, 4 - регулировочные прокладки

Регулировка, устраняющая осевое перемещение червяка, заключается в уменьшении количества прокладок под передней крышкой рулевого механизма и обеспечении момента вращения вала рулевого механизма (4-8 кг*см). У автомобилей ГАЗ подшипники регулируют изменяя количество прокладок 4 под нижней крышкой 3 картера рулевого механизма. Прокладки имеют различную толщину. Снимать их нужно по одной, проверяя каждый раз результат регулировки. После устранения люфта следует проверить на ободе рулевого колеса силу, необходимую для его вращения. Регулировка зацепления ролика вала сошки с червяком рулевого механизма. Регулировку осуществляют при положении передних колес автомобиля, ответствующем движению по прямой. Зазор между червяком и роликом регулируют перемещением вала сошки в осевом направлении. Отвернуть колпачковую гайку 3 и снять стопорную шайбу 1 со стопорного штифта 4. Повернуть специальным ключом регулировочный винт 2, на несколько вырезов стопорной шайбы по часовой стрелке, одновременно проверяя свободный ход рулевого колеса.

Регулировка зацепления ролика и червяка
1 - специальный ключ, 2 - регулировочный винт, 3 - колпачковая гайка винта (контргайка), 4 - стопорная шайба

Заполнить шестигранную полость регулировочного винта смазкой Литол-24, поставить на место стопорную шайбу и навернуть колпачковую гайку.
Отрегулировав, проверяют, свободно ли и с какой силой вращается рулевое колесо. Сила, при снятой продольной тяге, должна быть 16-22 Н (1,6-2,2 кгс).
Если самовозврат передних колес при выходе из поворота стал "вялым", то нужно отвернуть регулировочный винт на 1-2 выреза стопорной шайбы и повторно проверить свободный ход рулевого колеса.
Техническое обслуживание системы рулевого управления с гидроусилителем руля
Люфт руля на автомобилях с гидроусилителем измеряют при работающем двигателе. Как правило, рулевой механизм с гидроусилителем прост в обслуживании. Даже когда отказывает насос гидроусилителя, движение на автомобиле можно продолжать, хотя потребуется гораздо больше усилий для поворота руля.
При выходе из строя гидроусилителя вследствие повреждения насоса, разрушения шланга или ремня привода насоса или при буксировке автомобиля из-за остановки двигателя пользоваться рулевым механизмом можно только кратковременно, до устранения неисправности. Длительная работа на автомобиле с неработающим гидроусилителем приводит к преждевременному изнашиванию механизма рулевого управления.
Необходимо регулярно проверять приводной ремень насоса, так как слабое натяжение или износ являются причиной полного отказа работоспособности гидроусилителя. Одним из признаков такой неисправности является появление отдачи на рулевом колесе, особенно это заметно при трогании с места, когда колеса повернуты до отказа. При нормальном натяжении ремня прогиб его в середине между шкивами коленчатого вала и насоса должен составлять 12-17 мм при нажатии на ремень с силой 4 кгс. При необходимости натяжение ремня осуществлять перемещением насоса по кронштейну крепления к двигателю. Для этого ослабить болты крепления насоса к кронштейну, переместить насос натяжным винтом до нормального натяжения ремня и затянуть болты крепления насоса. Заменять ремень в случае обнаружения его повреждения или при чрезмерном его растяжении.
Не допускать работы насоса гидроусилителя без гидравлической жидкости. При вытекании жидкости из гидросистемы ремень привода насоса должен быть снят.
Необходимо поддерживать требуемый уровень жидкости в бачке усилителя. Жидкость должна соответствовать указанной в руководстве по эксплуатации. Неподходящая жидкость может испортить все сальники в системе рулевого управления. Грязная или просроченная жидкость быстро разрушит насос и уплотнения гидросистемы, расположенные на реечном механизме, что потребует потом дорогостоящего ремонта.
Замена жидкости требуется редко. Через каждые 100 000 км пробега или 2 года эксплуатации заменять жидкость и фильтр в масляном баке. Смену гидравлической жидкости производить и при ремонте или регулировке рулевого механизма. Чтобы слить жидкость необходимо открыть крышку расширительного бачка, отсоединить один из трубопроводов системы и несколько раз повернуть рулевое колесо из стороны в сторону для выдавливания жидкости из гидросистемы. Специальное отверстие для слива жидкости обычно отсутствует.
Новой жидкостью заправляют через расширительный бачок. Образующиеся при этом воздушные пробки следует удалить, так как они нарушают работу гидросистемы:
- запустите двигатель;
- откройте крышку расширительного бачка;
- прокачайте систему поворачивая руль несколько раз из одного крайнего положения в другое;
- по мере прокачки уровень жидкости понизится;
- повторите прокачку до тех пор, пока уровень жидкости не стабилизируется;
- долейте жидкость до требуемого уровня;
- проверьте чистоту вентиляционного отверстия, если оно имеется;
- закройте крышку.
Регулярно осматривайте узлы гидросистемы руля на обнаружения протекания жидкости из трубопроводов и штуцеров, а также из других деталей. Течь можно устранить добавив в жидкость герметизирующие добавки, которые имеются в продаже.
Проверьте, не трутся ли трубки и шланги о детали подвески и шасси. Проводя осмотр поворачивайте рулевое колесо из одного крайнего положение в другое.
При неисправности насоса его нужно отремонтировать и прежде чем устанавливать на автомобиль, необходимо сделать проверку на стенде. Если вы подозреваете, что насос исчерпал свой ресурс, обратитесь к специалисту, для точного определения неисправности.