Система рулевого управления должна автоматически удерживать направление движения автомобиля по прямой, обеспечивая качение управляемых колес без скольжения во время поворота и автоматическое их возвращение в положение прямолинейного движения. При этом должна обеспечиваться возможность поворота рулевого колеса с минимальными усилиями.
Средства проверки рулевого управления и подвески подразделяются на средства для проверки углов установки управляемых колес, проверки рулевого управления и амортизаторов.
Средства для проверки углов установки управляемых колес
В основу всех стендов и приборов для проверки углов установки управляемых колес положен единый метод проверки геометрического положения плоскости колеса в прямоугольной системе координат. Различие большинства существующих конструкций приборов заключается в методах измерений и измерительных системах, с помощью которых определяется положение колес автомобиля.
Современные устройства проверки установки колес делятся на статические и динамические. В статических устройствах для определения углов установки колес используют механический метод измерений, гравитационный, электрооптический, оптический и комбинированный, электрический.
При механическом методе измерений имеется механический контакт между датчиками стенда и колесом автомобиля или специальными дисками, устанавливаемыми на колеса параллельно их плоскости. К приборам этого типа, имеющим прямой отсчет по шкале величины измеряемого геометрического параметра, относятся всевозможные линейки для проверки схождения колес. Например, К-463, 2182, а также различные индикаторы, например, часового типа. Несмотря на конструктивную простоту и малую стоимость этих приборов, использовать их для контроля углов установки колес современных легковых автомобилей нецелесообразно, так как они не обеспечивают достаточной точности.
К группе приборов, основанных на гравитации, относятся все приборы и приспособления, в конструкции которых используются жидкостные уровни. В зависимости от угла установки изменяется положение пузырька воздуха в ампуле; положение пузырька воздуха регистрируется по шкале, отградуированной в угловых единицах. В некоторых приборах этого типа, например в приборе 445 (США), положение мениска жидкости в стеклянной ампуле контролируется с помощью мостовых электронных схем. Величину углов установки можно считывать с электронных измерительных приборов. Применение электронной измерительной системы позволяет значительно повысить точность замеров, сократить время проверки.
Характерная особенность электрооптических приборов и стендов, предназначенных для определения углов установки колес и смещений мостов автомобиля,— наличие проекторов, проекционных экранов и системы зеркал. С помощью различных зажимных приспособлений светопроектор укрепляют на колесе, причем ось вращения проектора должна быть перпендикулярна плоскости колеса. К средствам диагностирования этого типа относятся К-111 и РКО-1, РКО-4.
Стенд РКО-1 включает (рис. 2.35) проектор 1, экраны 3 с угловыми делениями, установочные стойки с линейными делениями, раздвижные штанги 5 с линейными делениями, поворотные круги с угловыми делениями, выравнивающие площадки и электрический трансформатор. Основные элементы стенда устанавливают на четырехстоечном подъемнике, проектор на диск автомобиля с помощью нижней и верхней консолей, перемещающихся по двум направляющим стержням. Положение проектора регулируют винтами. Аналогичные характеристики имеет модернизированный стенд РКО-4 (ПНР).
Рис. 2.35. Стенд РКО-1: 1 - проектор, 2— стойка, 3 - проекционные экраны, 4 - поворотные диски, 5 - раздвижная штанга, 6 - трансформатор, 7 - площадка под задние колеса
Отечественный серийно выпускаемый стенд К-111 —стационарный, электрический. Проверка параметров установки колес производится проекционным методом с помощью электрооптической системы, состоящей из двух проекторов и двух экранов с разметкой. Проектор крепится на переднем колесе автомобиля. По положению светового пятна проектора на экране относительно контрольных отметок шкал судят о параметрах установки колес.
Взаимное положение осей автомобиля проверяется на параллельное смещение — по разнице вылета задних колес влево и вправо проецированием луча проектора на линейки, установленные на задние колеса; на перекос — по разнице в величине базы автомобиля, замеряемой рулеткой с каждой его стороны.
К числу перспективных относится стенд К-610 с оптической измерительной системой, устанавливаемый на четырехстоечном подъемнике П-137. Отличительной особенностью стенда является то, что он имеет автоматическую систему ориентации автомобиля.
Оптические стенды основаны на измерении угла, под которым оператор наблюдает изображение неподвижной шкалы, в зависимости от положения зеркального отражателя, установленного на колеса автомобиля. Углы установки колес определяют по отклонению отраженного изображения измерительной шкалы от визира, принадлежащего оптической системе стенда. Этот принцип используется в стендах 1119 и 1119М (СССР).
Многие зарубежные фирмы выпускают комбинированные стенды и приборы, использующие различные методы измерений углов установки колес. В этих стендах развал колес, угол продольного наклона шкворня определяют с помощью жидкостного уровня, а схождение передних колес, смещение заднего моста — с помощью светопроекторов.
Точность измерения углов установки управляемых колес автомобиля зависит от совмещения продольной оси автомобиля с продольной осью стенда. С этой целью многие стенды оборудуют специальными устройствами (механическими, гидравлическими или пневматическими), которые позволяют быстро установить автомобиль в нужное положение перемещением передней или задней части автомобиля.
Динамические устройства по принципу измерения могут быть разделены на устройства, измеряющие боковые силы или боковой увод (платформенного или барабанного типа); устройства, измеряющие геометрическое положение плоскости колеса относительно его оси вращения (с беговыми барабанами и измерительной системой, опирающейся на боковины шин).
К числу СТД первой группы относятся площадочные стенды К-619 (СССР) и Testos-1 (ЧССР), предназначенные для экспресс-проверки правильности установки управляемых колес автомобилей. Принцип работы площадочных стендов заключается в следующем. При качении колеса по дороге в области контакта возникает деформация и трение (проскальзывание) элементов протектора по дороге, сопровождаемые боковыми силами реакции. При движении по подвижной площадке стенда эти силы смещают ее в бок. Величина отклонения (смещения), находящаяся в определенной зависимости от силы реакции, фиксируется на индикаторе. В стенде Testos-1 индикация осуществляется на световой сигнальной панели. Скорость движения автомобиля по площадке 2...4 км/ч.
Стенд Testos-1 (ЧССР) состоит из подвижной площадки со вспомогательными въездными мостками и световой панели с переключателями. Если площадка установлена выше уровня пола, то под второе колесо автомобиля устанавливают вспомогательный мостик-трап. Световую панель можно устанавливать на штативе (рис. 2.36), прикреплять к стенке или потолку.
Рис. 2.36. Установка стенда Testos-1: 1 - подвижная площадка, 2 - световая панель, 3 - неподвижная площадка
Если при движении автомобиля по площадке загорается красная лампа, то необходимо провести регулировку установки управляемых колес с применением более точных диагностических стендов, например 1119М, РКО-1, РКО-4 и др.
Существенным недостатком одноплощадочного стенда является значительная нестабильность показаний, зависящая от большого числа конструктивных факторов и режимов диагностирования.
Двухплощадочные стенды от одноплощадочных отличаются более повышенной точностью и достоверностью результатов диагностирования.
Определенный интерес представляют барабанные стенды. Принцип работы этих стендов также заключается в определении смещения барабанов под действием боковых сил, возникающих в месте их контакта с колесом. При работе на стендах этого типа оператор-диагност имеет возможность в процессе регулировки установки колес для каждого конкретного случая автомобиля устанавливать оптимальные для него значения углов.
На рис. 2.37 показана проверка автомобиля на барабанном стенде. Автомобиль устанавливают на барабаны и самоориентируют его, вращая задние колеса от двигателя автомобиля. Перемещение кареток с беговыми барабанами под передними колесами показывает величину боковой силы. Такие стенды целесообразно устанавливать на осмотровой канаве. Стенды барабанного типа на СТО легковых автомобилей для этих целей практически не применяются.
Рис. 2.37. Барабанный стенд для проверки углов установки колес: 1 - подвижная каретка, 2 - неподвижная каретка
Средства для проверки рулевого управления
Техническое состояние рулевого управления оказывает непосредственное влияние на безопасность движения. На СТО общее техническое состояние рулевого управления автомобилей оценивается по величине люфта (свободного хода) и по усилию, затрачиваемому на проворачивание рулевого колеса. Первый показатель характеризует износ и ослабление креплений в рулевом управлении, второй — силы трения во всех узлах управления и шкворневых соединениях, возникающих в основном из-за нарушений регулировок, условий сборки при ремонте, отсутствия смазки и т. д.
Рулевое управление легковых автомобилей на СТО проверяется приборами К-187 и К-402. Прибор К-187 состоит из отдельно выполненных динамометра с основанием и движком люфтомера (рис. 2.38) и стрелки люфтомера. Корпус люфтомера выполнен из двух стаканов, входящих друг в друга. Внутри стаканов на оси установлены две винтовые пружины сжатия. Корпус люфтомера крепится к скобе.
Рис. 2.38. Динамометр прибора К-187: 1 - ось, 2, 6 - пружины 3, 7 - стаканы, 4 - фиксаторы, 5 - промежуточная втулка, 8 - гайка, 9 - основание, 10 - движок
Динамометр устанавливается на ободе рулевого колеса и закрепляется на нем с помощью захватов и зубчатого сектора. Стрелка люфтомера с помощью захватов устанавливается на рулевой колонке так. чтобы она была расположена на 3...5 мм выше поверхности движка над средним штрихом. Перед измерением силы трения передние колеса автомобиля вывешиваются подъемным устройством. Для замера люфта рулевого колеса управляемые колеса устанавливаются в положение движения по прямой, а правое колесо опускается на пол; у автомобилей с разрезной поперечной тягой на пол опускаются оба передних колеса.
Прибор обеспечивает измерение усилия в диапазоне 0...78,4 Н и суммарный люфт в диапазоне 0...15 град. Аналогичное назначение имеет динамометр-люфтомер К-402, краткая техническая характеристика которого приведена ниже:
- Диапазон шкал динамометра, Н — 0...19,6; 0...117,6
- Диапазон шкалы люфтомера от нулевого деления влево и вправо, град — 0...25
- Погрешность измерения, Н; в диапазоне:
- 0...19,6±2,45
- 0...117,6±4,9
- Допустимый диаметр рулевого колеса, мм — 400...540
Средства для проверки амортизаторов
Техническое состояние амортизаторов оценивается на стендах двух групп: по характеру кривых свободных затухающих колебаний кузова автомобиля в дорезонансной зоне и по параметрам свободных затухающих колебаний в резонансной зоне системы автомобиль — площадка стенда.
При контроле амортизаторов по характеру кривых свободных затухающих колебаний колесо автомобиля с помощью механического устройства сбрасывается с высоты 100...150 мм, при этом записывается диаграмма колебаний подрессорных масс автомобиля.
Рис. 2.39. Стенд К-113
При резонансе параметры (амплитуда) свободных колебаний в наибольшей степени зависят от сопротивления, создаваемого амортизатором. Конструктивно стенды этого типа состоят из площадок-вибраторов, на которые устанавливаются колеса диагностируемого автомобиля, приводного электродвигателя с кривошипно-шатунным механизмом и самопишущих приборов, вычерчивающих диаграмму колебаний масс автомобиля. К числу таких стендов относятся К-113 (СССР) (рис. 2.39), Boge-69 (Австрия), Miiller-Bem-2637 (Франция), СП-1 (ГДР) Elkon L-100 (ВНР). Основные технические характеристики стендов Boge-69 и К-113 приведены ниже:
Модель | Boge-69 | К-113 |
Ход кривошипа на эксцентрике (высота подъема от среднего положения площадки), мм | ±9 | 12 |
Частота вращения вала эксцентрика, мин-1 | 880 | 900 |
Нагрузка на ось, Н: | ||
- минимальная | 588 | 588 |
- максимальная | 4900 | 4900 |
Ширина колеи, мм: | ||
- минимальная | 1090 | 1105 |
- максимальная | 1690 | 1470 |
Длина с въездными мостками с двух сторон, мм | 4830 | 3870 |
Ширина, мм | 3625 | 2750 |
Питание, В | 200/380 (50 Гц) | 220/380 (50 Гц) |
Потребляемая мощность, кВт | 2,5 | 1,76 |
Стенд К-113 состоит из рамы, двух вибраторов 4, двух рычагов 3, двух блоков записи диаграмм 2, привода тележки и электроаппаратного шкафа 1 (рис. 2.39). На рычагах имеется площадка для установки колес автомобиля. Один из рычагов устанавливается с правой стороны рамы, а другой — на подвижной тележке, которая перемещается по левой стороне рамы и устанавливается в нужное положение в зависимости от колеи автомобиля. Вибраторы, как и самописцы, устанавливаются один с правой стороны рамы, а второй на подвижной тележке; механизм приводов вибраторов эксцентриковый от электродвигателей. Запись диаграмм осуществляется на круглых бланках.