В 1970-м году перед конструкторами Волжского автозавода, которые на тот момент уже осваивали производство первой модели ВАЗ, была поставлена задача создать комфортабельный автомобиль повышенной проходимости. На стадии разработки многие узлы и агрегаты Жигулей перекочевали на прототип новой модели. Автомобиль получился довольно легковой внешне, и внедорожный благодаря своим характеристикам проходимости. При этом салон получился практически идентичным с легковушкой.
В 1974-м были произведено первые 15 образцов, которые прошли полный цикл пред серийных испытаний. А в середине 1977 года первый серийный автомобиль ВАЗ-2121 сошёл с конвейера. Спустя некоторое время после запуска конвейера автомобиль обрел высокую популярность, благодаря своей надежной конструкции и отличным внедорожными характеристикам. В лучшие годы на экспорт шло до 80% выпущенных автомобилей. Не маловажную роль в такой популярности машины сыграла надежная и грамотно сбалансированная конструкция Нивы, которая позволила эксплуатировать автомобиль в разных климатических и дорожных условиях. Сочетание сиового агрегата, подвески, жесткого двух объемного кузова, трансмиссий и надежного рулевого управления, обеспечило Ниве долгую продолжительную жизнь на конвейере. Одной из важных ответственных систем автомобиля, принято считать рулевое управление, сердцем которого выступает рулевой редуктор.
Рулевое управление
На Ниве применен рулевой редуктор червячного типа. Он обеспечивает надежное управление автомобилем на любых скоростях и в разной дорожной обстановке. Червячный механизм оборудован червяком глобоидного типа (переменный диаметр вала), соединенного с промежуточным валом, ролика. На внешней части вала ролика установлена сошка, которая посредством тяг приводит в действие поворотный механизм. Вращение руля обеспечивает посредством червячной передачи перемещение сошки, она тягами поворачивает колеса.
Червячный рулевой механизм обладает низким уровнем чувствительности к толчкам и ударам, передаваемым от колес на неровной дороге. Он имеет возможность направлять автомобиль ВАЗ в большие углы поворота и соответственно, обеспечивает отличную маневренность автомобиля. Недостатком червячной передачи является сложность в производстве. Червячное рулевое управление имеет множество соединений, из-за чего требует периодической настройки и регулировки.
Червячный рулевой механизм применяется на легковых автомобилях повышенной проходимости с зависимой подвеской управляемых колес, легких грузовых автомобилях и автобусах. Простота конструкции имеет повышенные ресурс и высокую степень ремонтопригодности. Небольшим недостатком может показаться слегка повышенное усилие на руле, возникающее по ряду причин. Проанализировав конструкцию рулевого редуктора и действующие на него нагрузки, определяем проблемные зоны и пути решения проблем.
Базовый рулевой редуктор оснащен червячной парой, которая при работе вызывает сопротивление руля по причине трения червяка и червячной шестерни. Это принцип работы червячной передачи, соответственно полностью избавиться от этого фактора возможности нет. Решением выступает применение качественной смазки в редукторе и контроль состояния рабочих поверхностей.
В рулевом редукторе установленны два подшипника качения (вал червяка), два подшипника скольжения на валу сошки (он же — вал червячного колеса). Сами подшипники в исправном и смазном состоянии обеспечивают снижение трения основных деталей (и соответственно уменьшение усилия на руле).
Помимо этого, свою лепту вносит маятниковый рычаг, который вращается на двух подшипниках скольжения и обеспечивает движение рулевой рейки. Применение высококачественной смазки и периодический контроль состояния пыльников, соединений и тяг, позволит снизить возможность возникновения повышенного усилия на руле.
В-третьих, шесть рулевых пальцев должны обеспечивать качественное соединение, корректно работать в одних плоскостях с системой, и обеспечивать подвижность рулевого механизма.
Секреты механизма
Помимо этого на усилие влияют шаровые опоры и их состояние. На ВАЗ 2121 установлено четыре опоры, при этом повреждение или поломка даже одной приведет к не качественной работе всего рулевого механизма. Периодический контроль состояния пыльников, своевременная регламентная замена шаровых, применение качественных запасных частей положительно влияют как на снижение усилия на руле, так и на управляемость Нивы 2121 в целом. Новые шаровые опоры при замене необходимо проверить на предмет количества смазки и целостности пыльника, так как негерметичность колпака в разы снижает ресурс узла и вызывает повышение трения.
Существенное влияние оказывают два передних колеса, которые в поворотах трутся о дорожную поверхность. Этот фактор устранить не дадут законы физики и принципы управления транспортным средством.
Во всех основных механизмах трущиеся поверхности металлические (шлифованные, полированные, хромированные), качество их обработки и наличие смазки являются основополагательными.
В рулевом редукторе ВАЗ вал сошки снабжен двумя опорами с бронзовыми втулками, трение между валом и корпусом повышенное. Бронзовые втулки (подшипники скольжения), благодаря тому что в паре сталь-бронза коэффициент трения довольно низкий. Но он все же недостаточный для достижения минимального сопротивления, по этому уделяется большое значение наличию достаточного количества консистентной смазки в рулевом редукторе. С другой стороны возможно применение игольчатых подшипников качения взамен бронзовых втулок.
Основополагающим фактором работы пары качения выступает уменьшение площади соприкосновения подвижных деталей, так как вал не касается опор, а вращается в корпусе посредством иголок. Возникает только сопротивление качению, что значительно снижает коэффициент сопротивления, и, соответственно, уменьшает усилие на рулевой колонке.
Помимо этого увеличивается ресурс деталей и долговечность работы рулевого механизма. Так как бронзовые втулки воспринимают нагрузку по всей поверхности, а игольчатые подшипники только по линии качения. Применяемые стальные каленые иглы способны выдерживать большие нагрузки, возникающие в рулевом механизме, в зависимости от условий эксплуатации ВАЗ 2121.
В маятниковом рычаге подшипники скольжения также могут быть заменены на подшипники качения. Это повысит остроту управления, придаст легкость управлению и внесет свою лепту в надежность и долговечность работы рулевого механизма. Периодический контроль состояния пыльников и пальцев соединения с рейкой, позволит повысить ресурс деталей и сохранит легкость управления Нивой 2121.
Применение перечисленных методов и соблюдение правил периодического контроля и обслуживания, позволят добиться определенных результатов:
- Уменьшается усилие на руле на разных скоростных режимах, при маневрировании задним ходом и во время парковки. Это повышает безопасность эксплуатации транспортного средства.
- Снижается уровень передаваемых от колес на руль ударов на неровной дороге. В этом свою роль играет червячный редуктор, который уменьшает передачу колебаний и толчков.
- Увеличивается ресурс работы нагруженных деталей, что повышает долговечность и надежность рулевого редуктора. Если бронзовые втулки заменить подшипниками качения, имеющим больший срок службы и позволяющим сохранить посадочные места.
- Коэффициент полезного действия рулевого редуктора и рулевого механизма в целом существенно повышается, что способствует увеличению срока эксплуатации.
- Снижается усилие на рулевое колесо, что положительно сказывается на управлении автомобилем ВАЗ.
Ремонт и сборка
Правильное и своевременное обслуживание рулевого редуктора — залог долговечной и надежной работы, но бывают случаи когда поломки все же случаются. В таком случае ремонта с полной или частичной разборкой просто не избежать. При ремонте необходимо обратить внимание на некоторые особенности и важные моменты, применение которых, позволит повысить надежность механизма и улучшить его характеристики.
Для снятия и разборки редуктора необходимо вывесить передок машины, снять рулевые тяги. Из салона отвинтить болт крепления поставочного вала от вала редуктора. Дальше отсоединяем редуктор от лонжерона, путем откручивания трех болтов накидными ключами. В моторном отсеке снимаем шланги и детали, которые находятся на линии рулевых тяг.
Когда редуктор будет откручен и снят с вала в салоне, то вытягиваем его с подкапотного пространства проворачивая влево сошку. Особое внимание необходимо обратить на состояние прокладок, их расположение и степень износа. Не надежное уплотнение может привести к потерям смазки или загрязнении внутренних полостей. Следующим шагом является откручивание пробки и удаление масла из картера рулевого редуктора, после чего нужно открутить сошки.
Редуктор ставим на подставку из двух досок, чтобы не повредить шлицы вала и откручиваем гайку, после — снимаем сошку. Дополнительно можно накрутить гайку на вал до обоюдного выравнивания торцов. Далее отсоединяем крышку рулевого редуктора, постепенно откручивая контргайку регулирующего болта и снимаем крышку, постепенно сдвигая ее в сторону червяка.
При этом особенно аккуратным нужно быть с прокладками если они в пригодном состоянии, при малейшем замятии или выпрессовке — прокладку необходимо заменить. Следующим действием вынимаем вал сошки, впрессовываем червячный вал и снимаем сальники. Все полости необходимо промыть и протереть тряпкой, проверяя наличие вмятин, сколов любых других повреждений. Так же необходимо проверить картер на наличие металлической стружки, что указывает на износ определенных деталей. Обязательно необходимо проверить зазоры и люфты в сопрягаемых деталях, проверить износ рабочих поверхностей. Проведя дефектацию рулевого редуктора, при необходимости заменяем повреждённые детали.
Сборку проводим в обратной последовательности, обязательно смазывая детали маслом, а все сальники консистентной смазкой (литолом). Устанавливаем новую прокладку крышки с регулировочным винтом. Монтируем сошку, максимально затянув гайку. Потом устанавливаем рулевой редуктор на штатное место, особенное внимание необходимо обратить на соединение червяка с промежуточным валом, здесь не допускаются перекосы и несоосности.
Так же необходимо совместить направление сошки и рулевого колеса. Среднее положение сошки можно определить подсчитав количество оборотов вала и поделив на два. Далее затягиваем гайки крепления редуктора (желательно устанавливать новые), присоединяем рулевые тяги к сошке. Заливаем масло в картер редуктора и регулировочным болтом выбираем люфт в рулевом редукторе. Во избежание повреждения колесных покрышек и потери управляемости автомобиля ВАЗ 2121, необходимо провести диагностику развала (схождения) на стенде.
Придерживаясь этих не хитрых рекомендаций, можно улучшить управляемость ВАЗ, повысить безопасность езды, долговечность работы рулевого редуктора и механизма в целом. Применение рулевого редуктора червячного типа на ВАЗ 2121 оправдывает себя уже много не то что лет — десятилетий. Имея необходимость периодической настройки и обслуживания, редуктор обеспечивает безотказную работу на всем сроке службы. Простота конструкции дает возможность уверено эксплуатировать автомобиль в любых дорожных условиях, не боясь что руль подведет. Редуктор обладает высокой ремонтопригодностью и прост в обслуживании.
