10.2 Технологія діагностування та то агре­гатів трансмісії, рульового управління і ходової частини транспортних засобів

Спрацювання агрегатів трансмісії, що знаходяться під дією високих знакозмінних динамічних навантажень, за­лежить від режимів експлуа­тації автомобіля, дорожніх умов, кваліфікації водіїв і якості виконання робіт при ТО і ПР. В залежності від до­рожні умов і кваліфікації водія змінюється швидкість руху автомобіля, періодич­ність використання зчеплення і коробки передач, наванта­ження на всі агрегати трансмісії і систему управ­ління.

Найбільша частота відмов пов'язана з роботою зчеп­лення. Так, з 1265 відказів елементів трансмісії 724 відмови були пов'язані зі зче­пленням, 199 - з коробкою пе­редач, 165 - з карданною пе­редачею і 177 з головною пе­редачею.

Технічний стан зчеплення наближено можна визначити найпростішим методом, що пов'язаний з випробуванням зчеплення при затягнутому ручному гальмі і включеній прямій передачі. Для цього після пуску двигуна при вимкнутому зчепленні повільно підпускають педаль зчеплення і одночасно плавно доводять оберти колінчастого вала двигуна до 1200 хв^-1. Якщо після повного включення зчеплення двигун зупиниться, то рахуємо, що зчеплення працює нор­мально, без проковзання. Перевірити пробуксовування зчеплення можна також за допомогою стробоскопічних приладів, що розглядались вище. Якщо пробуксовування відсутнє, у світлі стробоскопічного приладу кар­дан здається нерухомим, якщо є рух карданного валу, це свідчить про на­явність проковзування зчеплення.

Достатньо точно оцінюють технічний стан зчеплення по величині вільного ходу педалі і легкості включення зчеплення, (рис.10.6). Вільний хід педалі перевіряють спеціальною лінійкою, або за допомо­гою приладу КИ-8929. Для більшості вітчизняних автомобілів він рівний 20...50 мм і цю величину регулюють змінюючи (від 1,5 до 4,0 мм) зазор між кінцями важелів і підшипників муфти вмикання зчеплення. У зчеп­леннях з центральною пружиною перед регулюванням вільного ходу пе­далі регулюють силу тиску пружини, а в автомобілях з гідравлічним при­водом зчеплення додатково регулюють зазор між штовхачем і поршнем. Крім того, певну діагностичну інформацію можна отримати прослуховуючи стетоскопом стукіт, шуми і скрипи у картері зчеп­лення. Вони виникають у то­му випадку, якщо відсутнє мащення, або почалося руй­нування віджимного підшипника, ослаблені клеп­ки накладок дисків, кріплення диску до маточини, порушене положення віджимного важеля.

У елементах коробки пе­редач і роздавальної коробки до найбільшого спрацювання схильні вилки перемикання по поверхні щок, що приводить до неповного вмикання шестерень і муфт синхронізаторів. У цьому випадку робочі по­верхні зубів отримують підвищені навантаження, інтенсивно спрацьову­ються або викришуються. Спостерігається самовимикання передач. Оцінити технічний стан трансмісії також можливо по витратах по­тужності, необхідної на їх прокручування з певною кутовою швидкістю, по зміні к.к.д. трансмісії і по вибігу.

Втрату потужності в трансмісії визначають, використовуючи різні динамометричні пристрої, які дозволяють виміряти крутні моменти на ве­дучих колесах. Знаючи зміну крутного моменту при певній швидкості обертання, можливо вирахувати втрату потужності і к.к.д. Загальний не­долік вказаних методів - низька точність результатів вимірювання і мала інформативність, так як навіть значне викришування зубів шестерень ко­робки передач суттєво не впливає на величину к.к.д. передачі [3].

Тому найбільшу практичну цінність мають методи оцінки технічного стану агрегатів трансмісії по сумарному кутовому зазору і по параметрах вібрації.

Люфти і вібрації при збільшенні спрацювання шарнірних і шліцевих з'єднань виникають і в елементах кардан­ної передачі, що призводить до биття валів. В головній передачі конічні пари шестерень працюють в умо­вах граничного тертя при дії ве­ликих питомих навантажень на зуби. Це також викликає значні люфти і вібрації. Таким чином, до розглянутих елементів трансмісії можуть бути використані ідентичні методи і засоби діагностування.

Визначення сумарного люфта трансмісії проводять кутовим люфтоміром моделі КИ-4832 (рис. 10.7) в такій технологічній послідовності:

• встановлюють автомобіль на стенд;

• закріплюють люфтомір на вилці кардана, що ближчий до заднього моста, затягують стоянкові гальма до упору і визначають сумарний кутовий люфт карданної передачі. Допустимий люфт не більший 2°; гра­ничний 5...6°;

• відпускають стоянковий гальмівний механізм, вмикають і вими­кають за вимогою оператора почергово всі передачі в коробці;

• визначають люфтоміром кутові люфти в зачепленні шестерень всіх передач коробки, вираховуючи з виміряних значень люфтів сумарний люфт карданної передачі. Допустимі значення люфтів для всіх вантажних автомобілів складають: на І передачі - 2,5°, на II - 3,5°, на III - 4°, на IV -6°, на V - 6°; на передачі заднього ходу - 2,5°. Граничні значення люфтів на кожній з передач у два рази вищі допустимих;

• загальмувати задній міст автомобіля колісними гальмівними ме­ханізмами;

• визначити люфт головної передачі; допустимий люфт не більше 35° для автомобілів ГАЗ і 45° для вантажних автомобілів ЗИЛ, граничний люфт 60...65°.

Серйозною несправністю карданної передачі, як було вказано вище, є биття карданного вала. Правила дорожнього руху забороняють експлуа­тацію автомобіля, якщо є ушкодження, або вібрація карданних валів. Для визначення биття кар­данного вала використо­вують пристрій конст­рукції Владимирського політехнічного інституту (рис. 10.8), або прилад КИ-8902А (рис. 10.9).

Діагностування вико­нують в такій техно­логічній послідовності:

• встановлюють автомобіль на стенд;

• закріпити пристрій для перевірки биття карданного вала на лонже­роні рами, або на канаві посередині основного карданного валу;

• увімкнути І передачу і підтримувати мінімальну частоту обертання колінчастого вала двигуна;

• визначити по індикатору пристрою биття труби карданного валу, записати покази і зняти пристрій;

• повторити попередні операції для середини проміжного валу і ви­значити його биття;

• вимкнути коробку передач і заглушити двигун.

Значний інтерес, як зазначалося, становлять віброакустичні методи діагностування технічного стану коробок передач і задніх мостів. Енергія ударів у підшипниках і шестернях, а відповідно, і амплітуда вібрації про­порційна величині надломів, сколів і тріщин у елементах спряжених пар. Для вимірювання віброакустичних характеристик використовують вібратори, аналізатори спектра різних типів у комплекті з пьезометричими, або індуктивними датчиками прискорення. Датчики прискорення вібрації встановлюють на картерах агрегатів у горизонтальній і верти­кальній площинах з допомогою різьбових перехідників. При збільшенні бокового зазору у два рази прискорення вібрації виростає приблизно у чотири рази, а при рівномірному спрацюванні зубів шестерень (без надломів) прискорення не перевищує 20 м/с².

Між сумарним боковим зазором на кожній передачі і статичною потужністю вібрації у широкому діапазоні частот існує кореляційний зв'язок (коефіцієнт кореляції рівний 0,46...0,90) [3].

Встановлені залежності прискорення вібрації і сумарних обертів вибігу від регулювань підшипників ведучої шестерні, а також прискорен­ня вібрації задніх мостів від зазору у зачеплені головної передачі [3].

Технічний стан рульового управління автомобіля безпосе­редньо впливає на безпеку руху авто­мобіля. За статисти­кою, несправність рульового управління, призводить до 15 % дорожньо-транспорт­них пригод з тяжкими наслідками.

В процесі експлуа­тації найчастіше вияв­ляються слідуючі не­справності рульового управління: збільшення вільного ходу рульового коле­са, збільшення зазору у підшипниках червяка, як наслідок спрацювання, збільшення зазору між червяком і роликом, спрацювання втулок і валу сошки, спрацювання чи руйнування зубів червяка або ролика, спрацювання деталей привода і шарнірних з'єднань рульових тяг, поломка пружин, згин попе­речної тяги, заїдання деталей рульового управління, падіння тиску, по­рушення щільності у гідропідсилювачі і насосі. При діагностуванні рульового управління слід особливу увагу зверта­ти на спрацювання деталей, порушення регулювань і ослаблення кріплення окремих вузлів.

Загальне діагностування технічного стану рульового управління можна здійснити по вільному ході (люфту) рульового колеса. Люфт рульового колеса визначається як сумарний кут, на котрий повертається рульове колесо автомобіля під дією почергово прикладених до нього і протилеж­но направлених регламен-тованих зусиллях при нерухомому положенні керованих коліс. Діагностування виконують за допомогою приладу К-187, К-402 (рис. 10.10).

Граничні величини сумарного люфта наведені у табл.10.1

Для автомобілів, що зняті з виробництва сумарний люфт не повинен перевищувати величини 25°.

Значення зусиль по шкалі динамометра приладу, що наведені у табл. 10.1 вказані для розрахункового значення плеча, їх прикладання, рівного половині діаметру середньої лінії обода рульового колеса.

Таблиця 10.1

Тип автомобіля	Власна маса авто­мобіля, що припа­дає на керовані колеса, Т	Зусилля по шкалі динамометра, Н (кгс.)	Граничне зна­чення сумарно­го люфта, °
Легкові	До 1,60 включно	7,35 (0,75)	не більше 10
Автобуси	До 1,60 включно Більше 1,60 до 3,86 Більше 3.86	7,35 (0,75) 9,80(1,00) 12,30 (1,25)	20*
Вантажні	До 1,60 включно Більше 1,60 до 3,86 Більше 3,86	7,35 (0,75) 9,80(1,00) 12,30(1,25)	25*

* Для автобусів і вантажних автомобілів, що розроблені на базі агрегатів легкових автомобілів - не більше 10° при зусиллі по шкалі динамометра 7,35 Н (0,75 кг·с).

Діагностування виконується на нерухомому автомобілі без його роз­бирання; від'єднання деталей або вивішування коліс. Попередньо пе­ревіряється стан шин і тиск у них. Шини повинні бути чистими і сухими. Випробування автомобілів, які обладнанні гідропідсилювачем приводу проводять при працюючому двигуні.

Після цього, звичайно, перевіряється робота рульового управління у русі автомобіля. Керовані і рульове колеса повинні повертатися з одного крайнього положення у інше без заїдання і великого опору.

Особливо великий вплив на безпеку руху має технічний стан гальмівної системи автомобіля. Відмова гальмівного механізму при русі автомобіля призводить, як правило, до аварійних ситуацій, коли гинуть люди і руйнується техніка.

Особливо небезпечні раптові відмови гальмівної системи, як наслідок поступового спрацювання елементів гальмівних систем і неякісного їх технічного обслуговування і ремонту. В умовах автотранспортних підприємств і станцій технічного обслу­говування технічний стан гальм перевіряється на барабанних стендах. Стендові випробовування мають ряд переваг порівняно з дорожніми: підвищується точність результатів випробування; можлива окрема пе­ревірка кожного гальмівного механізму; випробування безпечні на будь-якому швидкісному режимі; стандартні умови випробування забезпечу­ють повторюваність результатів і співставлення даних отриманих у різний час; невеликі витрати праці і засобів забезпечують окупність витрат на стенд.

Гальмівні системи на барабанних стендах перевіряють силовим або інерційним методами. У першому випадку привід стенда обертає колеса і ролики з невеликою швидкістю (2...6 км/год). Оператор приводить в дію гальмівну педаль, контролюючи зусилля натискання з допомогою спеціального приладу - педаметра. Гальмівні механізми створюють гальмівні моменти, а привід стенда їх долає. В привід вмонтовано вимірювальну систему, прилади якої фіксують значення моменту або гальмівної сили на кожному колесі. На інерційних стендах колеса і барабани розганяють з допомогою приводу або двигуна автомобіля до великих швидкостей (40... 160 км/год), після чого проводять гальмування. Привід відключається, гальмівні механізми поглинають кінетичну енергію колес, що обертаються і барабанів, а вимірювальні системи реєструють параметри процесу гальмування.

Перевірку гальмівних систем інерційним методом виконують на комбінованих тяговогальмівних стендах типу СД-2М, СД-3К, СД-4, КИ-8901, а силовим методом на стендах К-208, КИ-4998, ТС-1, ТС-2 і інших.

Для перевірки гальмівних систем у дорожніх умовах використовують деселерометри інерційного типу, які фіксують уповільнення автомобіля під час гальмування. Деселерометри бувають механічними, електричними і рідинними. Чутливим елементом приладу служить інерційна маса (тягарець чи рідина) переміщення якої пропорційне уповільненню. Діагностування ведуть у слідуючій технологічній послідовності:

• вибирають дільницю дороги з рівним удосконаленим покриттям коефіцієнт зчеплення на якому не менший 0,6;

• прилад кладуть на підлогу кабіни головкою мікрометричного гвинта вперед (модель 571) або з допомогою присоски кріплять на лобовому склі автомобіля (модель 1155М);

• автомобіль розганяють до швидкості 30 км/год; рух повинен бути прямолінійним і стійким;

• після встановлення рівномірного руху і відповідної (30 км/год) швидкості проводять екстрене гальмування автомобіля;

• якщо ефективність дії гальмівної системи допустима, на приладі (модель 571) загоряється лампочка; у іншому випадку лампочка не го­рить.

• на приладі моделі 1155 М уповільнення фіксується стрілкою на шкалі;

При діагностуванні гальмівних систем визначають також і вільний хід педалі гальма, який у автомобілів з гідравлічним приводом повинен складати 8... 14 мм, а з пневматичним - 40...60 мм.

Ходова система автомобіля працює у несприятливих умовах з постійним контактом з поверхнею дороги, а отже наявністю пилу і бруду. Крім того вона сприймає ударні навантаження і схильна до вібрації. В зв'язку з цим змінюються кути встановлення керованих коліс, погіршується їх стабілізація, утруднюється управління авто-мобілем, збільшуються витрати пального і спрацьовуються шини.

До основних діагностичних операцій по ходовій частині відносять і перевірку кутів встановлення керованих коліс, а також кутів нахилу шкворнів, визначення величини люфтів у шкворневих з'єднаннях і підшипниках ступиць керованих коліс, величину пружності підвіски і амортизаторів, а також розбалансованість коліс.

Останнім часом перевірку кутів встановлення керованих коліс здійснюють за допомогою оптичних стендів, які забезпечують необхідну точність вимірювання.

Сходження передніх коліс автомобіля за відсутністю спеціалізованих стендів визначають спеціальними лінійками КИ-650 (рис.10.11), И-401, И-402.ЛУ-1.

На великих АТП використо-вують при загальному діагносту-ванні (Д-1) площадкові стенди для діагностування установки керо-ваних коліс. Для вантажних автомобілів і автобусів застосовують стенди моделі К615, а для легкових автомобілів - К-619.

Технологічна послідовність діагностування слідуюча:

- автомобіль повільно проїжджає лівим переднім колесом по вимірювальній площадці і переміщує її боковою силою, що діє у точці контакта колеса з площадкою;

- переміщення площадки фіксується датчиками, і на світловому табло вмикається відповідний колір.

Червоний колір означає, що кути установки порушені, жовтий - близькі до норми, зелений - в нормі. Допустима зона уводу колеса - в межах ± 12 мм, зміщення площадки на метр її довжини.

Спрацювання у шкворневих з'єднаннях вимірюють по радіальному і осьовому зазорах. Радіальний зазор вимірюють при переміщенні пово­ротної цапфи відносно шкворня при підйомі і опусканні підйомником (домкратом) передньої осі, а осьовий - плоским щупом, який встановлю­ють між верхньою провушиною поворотної цапфи і кулаком передньої осі. Допустимі значення радіального зазора не більше 0,75 мм, осьового -1,5 мм. Осьовий зазор в підшипниках ступиць коліс не допускається. Цю операцію виконують також за допомогою приладу КИ-4892.

Постійний контакт з дорогою приводить до інтенсивного спрацюван­ня шин автомобіля. Слід відмітити, що шини в значній мірі визначають економічність експлуатації автомобіля. Вартість комплекту шин складає від початкової вартості автомобіля для легкових 9...11 %, для автобусів – 17...21%, для вантажних автомобілів - 22...27 %.

Своєчасний контроль, регулювання і усунення несправностей ходової частини автомобіля суттєво понижує величину темпу спрацювання про­тектора шин. Так балансування шин легкових автомобілів з періодичністю 2000 км стабілізує спрацювання протектора шин, яке складає 0,213 мм/тис.км., або на 22 % менше ніж у шин, що взагалі не ба­лансуються і для яких воно складає 0,272 мм/тис.км.

Значний вплив на стан шин і інтенсивність спрацювання має величина тиску повітря в шинах. При роботі шини з пониженим тиском повітря також збільшується опір кочен­ню колеса, що призводить до перевитрат палива. Навпаки, підвищений тиск повітря вик­ликає підвищення напружень у нитках корда каркасу, зростає питомий тиск при взаємодії шини з дорогою, що в свою чергу спричиняє інтенсивне спрацювання середньої частини протектора.

Негативно впливає на технічний стан шин і перекос мостів автомобіля. Контроль тиску повітря у шинах здійснюється, як прави­ло, з допомогою шинних манометрів, наприклад типу МД-214. Однак ці засоби контролю потребують значних витрат ча­су на діагностування. Значно спрощує процес контролю тиску в шинах використання спеціальних стендів, принцип дії котрих оснований на вимірюваній деформації шин (рис. 10.12).

Величина деформації вимірюється спеціальним пристроєм, який за­безпечує включення індуктивного датчика в момент дотикання робочого штоку циліндра до боковини шини. Цей метод значно спрощує і приско­рює процес вимірювання тиску повітря в шинах і може бути використа­ний як експресний при поверненні автомобілів з лінії.

Значне місце у діагностуванні ходової частини займає балансування коліс автомобіля.

Розрізняють статичну і динамічну неврівноваженість коліс. При ста­тичній неврівноваженості центр ваги колеса не співпадає з віссю його обертання. Динамічна неврівноваженість характеризується нерівномірним розподілом маси по ширині колеса і виявляється при обертанні колеса.

Статичне балансування не усуває неврівноважений момент від пари відцентрових сил, що виникають при обертанні колеса, тому після статичного балансування обов'язково слід проводити динамічне.

Стан ресор – прогин і їх довжину - вимірюють, як правило, з допомо­гою шаблонів. Технічний стан підвіски оцінюють по ступеню затухання коливань. Затухання виникає, як наслідок, тертя у амортизаторах, ресорах і шарнірах підвіски. Найбільш зручним показником, що оцінює ступінь затухання коливань підвіски, є відносний коефіцієнт затухання ψ(коефіцієнт аперіодичності), котрий враховує опір амортизаторів С, величину маси, що коливається т і жорсткість підвіски k. Цей коефіцієнт визначається з рівняння:

Ψ = , (10.2)

або

Ψ = (10.3)

де h - коефіцієнт затухання, Т - умовний період.

По характеру кривих затухання легко визначити справність аморти­заторів, що діагностуються. Криві затухання можна отримати записуючи коливання кузова під час його скидування, яке імітує зустріч колеса з перешкодою. Діагностувати стан амортизаторів можливо також на роликових стендах, (рис. 10.13)

Суть методу полягає в аналізі амплітудно-частотних характеристик відносних переміщень кузова і колеса, які записуються на діаграмному диску самописцем стенду. Порівнюючи еталонну криву у функції часу з отриманою, визначають стан підвіски автомобіля.

Рис.10.13. Стенд для перевірки амортизаторів: 1 - важіль; 2, 8 - електро­двигуни; 3 - самописець; 4 - регулювальний гвинт; 5 - пружина; 6 -діаграмні диски; 7 - маховик; 9 - пристрій для перетворення обертально­го руху в коливальний; 10 - рама; 11 - платформа для в'їзду автомобіля.

ЛЕКЦІЯ 11