Исследование особенностей технической эксплуатации ходовой части автомобилей "Toyota"
94
Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский национальный технический университет
Автотракторный факультет
Кафедра "Техническая эксплуатация автомобилей"Расчётно-пояснительная записка
к курсовой работе
по дисциплине «Научные исследования и решение инженерных задач»
Тема:
«Исследование особенностей технической эксплуатации ходовой
части автомобилей "Toyota"»
Выполнил студент группы
101452
Колесникович А.С.
Проверил Самко Г.А.
Минск-2005
Введение
В жизни человека автомобиль играет важную роль. Практически с момента своего изобретения он сразу занял одно из ведущих мест в народном хозяйстве. Автомобильная промышленность развивается очень быстрыми темпами. В производстве автомобилей используются самые передовые технологии.Следует отметить, что характерной особенностью производства автомобилей, особенно в последнее время, является ориентация его на конкретного потребителя. Благодаря этому появляется большое количество модификаций одной и той же базовой модели, различающихся по небольшому количеству параметров. Особенно это тенденция проявляется у зарубежных фирм, где комплектацию автомобиля может определять покупатель. Для отечественного автомобилестроения, а особенно для производства легковых автомобилей, это не характерно. Хотя в последнее время появляется множество «семейств» автомобилей (как, например, у Волжского автомобилестроительного завода), остается значительное количество старых моделей. В этих условиях становится актуальной «переделка» машин. Владелец самостоятельно вносит изменения в конструкцию автомобиля, стараясь максимально приспособить его под условия эксплуатации. Это может быть изменение типа кузова, установка нового агрегата взамен выработавшего свой ресурс старого и отличающегося от последнего по ряду показателей и т. п. Внесение изменений в первоначальную конструкцию автомобиля влечет за собой изменение режимов работы, нагрузок на его составные части. Новые условия работы будут отличаться от тех, которые были определены при проектировании автомобиля. Поэтому появляется потребность в проверке работоспособности агрегатов автомобиля в этих новых режимах.
1.1 Анализ состояния вопроса по теме исследования
В процессе эксплуатации из-за трения, деформации, появления трещин, ослабления болтовых и заклепочных соединений, потери упругости поломок возникают различные неисправности и происходят отказы ходовой части, которые ухудшают техническое состояние автомобиля.
В передней подвеске легкового автомобиля возможны изгибы балки, верхнего и нижнего рычагов, износ верхнего и нижнего шаровых пальцев, сухарей, вкладышей, резиновых втулок. Все это приводит к изменению углов установки управляемых колес, вызывающему ухудшение управляемости автомобилем, перерасходу топлива, износу шин. Неполадки элементов подвески влияют на плавность хода, устойчивость автомобиля в период его движения. Ниже приведены основные неисправности ходовой части и их причины.
Отклонение автомобиля от направления прямолинейного движения. Основные причины: различные углы продольного и поперечного наклона осей поворота левого и правого колес; различный развал левого и правого колес; неодинаковое давление воздуха в шинах левого и правого колес; перетянут один из подшипников передних колес, что приводит к повышению сопротивления; деформация нижнего и верхнего рычагов передней подвески; нарушение параллельности осей переднего и заднего мостов; притормаживание одного из колес автомобиля на ходу из-за отсутствия зазора между тормозным барабаном и фрикционной накладкой; неодинаковая упругость пружин подвески; повышенный дисбаланс передних колес.
Частичное отклонение автомобиля от направления прямолинейного движения («виляние») в диапазоне скоростей 50...90км/ч. Основные причины: увеличенные зазоры между шаровыми пальцами и вкладышами, пальцами и подшипниками; большие зазоры во втулках сайлент-блоков, шарнирах рулевых тяг, подшипниках передних колес; износ втулок маятникового рычага; ослабление крепления в рулевом управлении.
Раскачивание передней части автомобиля при движении по неровной дороге. Основная причина: неудовлетворительная работа передних амортизаторов.
Автомобиль «бросает» из стороны в сторону по дороге, имеющей продольные волновые выпуклости и впадины Основные причины: износ втулок или слабая затяжка гаек оси маятникового рычага; большие люфты в шарнирных соединениях рулевой трапеции и подшипниках передних колес.
Стук в передней подвеске. Основные причины: отсутствие смазки в шарнирных соединениях; большой износ элементов шарнирных соединений; ослабление болтов крепления; износ резиновых втулок усиков амортизатора; ослабление затяжки гайки резервуара амортизатора; повышенный зазор в подшипниках ступиц колес; повышенный дисбаланс колес; деформация обода или колеса; осадка или поломка пружины; разрушение буферов хода сжатия; неисправность стоек подвески*; ослабление болтов крепления кронштейнов растяжек или болтов, крепящих штангу стабилизатора поперечной устойчивости к кузову; износ резиновых подушек растяжек или штанги*; ослабление крепления верхней опоры стойки подвески к кузову; осадка, разрывы, отслоение резины от корпуса опоры стойки.
Слабый стук, передающийся на рулевое колесо. Основные причины: большой дисбаланс передних колес (колеса); деформация дисков передних колес.
Стуке задней подвеске. Основные причины: износ втулок амортизаторов; ослабление мест крепления; перегрузка задней оси.
Повышенный износ внутренней части протектора шины. Основная причина: избыточное давление воздуха в шине.
Повышенный износ крайних частей протектора шины. Основная причина: недостаточное давление воздуха в шине.
Неравномерный (пятнами) плюс протектора. Основные причины: большой остаточный дисбаланс колес; большие зазоры в шарнирных соединениях рулевого привода и передней подвески; неисправность амортизаторов.
Пилообразный износ протектора шины в поперечном направлении. Основная причина: неправильное схождение колес.
Односторонний износ протектора шины. Основная причина: отклонение угла развала колес от номинального значения.
Не поддаются регулировке углы установки колес. Основные причины: деформация оси нижнего рычага; деформация поперечины подвески в зоне передних болтов крепления осей нижних рычагов; износ резинометаллических шарниров; деформация поворотного кулака, рычагов подвески или элементов передней части кузова.
Биение колес. Основная причина: нарушение балансировки колес.
1.2 Теоретическое обоснование и анализ физической сущности изучаемого вопроса
Основные дефекты переднего (неведущего) моста; нарушенный натяг подшипников ступиц колес, погнутость балки моста, поворотных рычагов, износ посадочного места под шкворень, самих шкворней и их втулок, посадочных мест под подшипники поворотных цапф. Износ и деформация деталей переднего моста нарушают установку передних колес, вызывают односторонний износ шин, затрудняют управление автомобилем.
Регулировку подшипников ступиц колес грузовых автомобилей проверяют при свободно вращающемся тормозном барабане (не должно быть задевания тормозных колодок). Регулировочную гайку ступицы затягивают ключом до отказа усилием одной руки и отпускают на три-четыре прорези коронки в автомобилях ГАЗ и на 1/5 оборота в автомобилях ЗИЛ до совпадения с отверстием для шплинта или ближайшего отверстия в замочном кольце с штифтом. Подшипники качения и внутреннюю полость ступицы заполняют предварительно тугоплавкой смазкой, ставят колпаки ступиц.
Износ шкворневого узла определяют прибором модели Т1. Индикатор прибора закрепляют струбциной на балке моста автомобиля. Колесо вывешивают, и измерительный стержень индикатора подводят к нижней части опорного тормозного диска (щита). Если есть износ шкворневого узла, то при опускании колеса до соприкосновения с опорной поверхностью будет выбран зазор, и индикатор покажет его значение. Сопряжение с зазором до 1,5 мм считается годным к дальнейшей эксплуатации,
Передние мосты разбирают на специальных стендах или подставках. Для выпрессовки шкворней, шаровых пальцев, наружных и внутренних колец подшипников качения применяют съемники. Изношенные подшипники, шарниры рулевых тяг заменяют новыми. Погнутость балки переднего моста определяют различными приспособлениями, шаблонами, линейками, угольниками. Балки правят под прессом в холодном состоянии.
Изношенные втулки шкворней заменяют новыми с последующим их развертыванием. Вначале запрессовывают и развертывают одну втулку, вставив направляющий хвостовик развертки в специально оставленную для этого старую втулку. Затем запрессовывают и обрабатывают вторую втулку. При запрессовке следят за совмещением отверстий для смазки. После обработки втулок их поверхности и масляные канавки очищают от стружки.
К числу наиболее распространенных неисправностей переднего моста относится нарушение углов установки колес. Конструктивно у грузовых автомобилей и автобусов предусмотрена регулировка только угла схождения, у легковых - углов развала продольного наклона шкворни (оси поворота), соотношения углов последовательность является технологически необходимой. Несоблюдение ее приводит к нарушению ранее отрегулированного угла.
Изменение углов развала и продольного наклона шкворня грузового автомобиля может быть вызвано деформацией балки. Если балку невозможно выправить, ее заменяют на новую.
У легковых автомобилей отечественного производства с 2-рычижной передней подвеской угол развала изменяют поперечным смещением оси верхнего или нижнего рычага подвески. Для этого под каждый болт крепления оси добавляют (или изымают) одинаковое количество регулировочных прокладок (скоб). Изменение продольного наклона шкворня производят незначительным поворотом оси рычага в горизонтальной плоскости. Для этого регулировочные прокладки переставляют от одного болта к другому. Количество заменяемых прокладок зависит от того, насколько надо изменить регулируемые углы.
Регулировки развала и продольного наклона оси поворота предусмотрены как две самостоятельные операции. Но оба рассматриваемых параметра имеют одни и те же точки воздействия. Поэтому регулировку этих углов можно совместить в одну операцию. Для этой цели создана номограмма (рис. 1.2). Первоначально измеряют угол развала а и определяют его отклонение от нормы. Эту величину откладывают на соответствующей оси номограммы. Также поступают с умом продольного наклона оси поворотов . Затем находят точку пересечении а и смещают ее до ближайшего пересечения сетки номограммы (точка б). Координаты этой точки относительно осей “скобы переднего болта” и “скобы заднего болта” позволяют определить количество скоб, которое необходимо добавить (знак +) или изъять (знак --) под соответствующий болт.
Рис. 1.2.1 Номограмма выбора технологических воздействий при совместной регулировке развала и продольного наклона оси поворота
В приведенном на рисунке примере для ГАЗ-24, чтобы изменить у шествующее значение угла рaзвала на +45", а продольного наклона оси поворота на +40", надо од передний болт добавить 5 скоб, а под задний 2 скобы.
Для легковых автомобилей с подвеской типа Макферсон («качающая веча») технология регулировки углов развала и продольного наклона оси поворота зависит от конструктивных особенностей конкретной марки автомобиля. Так для автомобиля АЗЛК-2141 развал изменяют поворотом эксцентрикового регулировочного ползуна 1 (рис. 1.2.2), установленного в бобышке поворотного кулака, а продольный наклон оси поворота изменяют постановкой или изъятием регулировочных шайб 3 между чашкой 4 шарнира стабилизатора и уступом на самом стабилитроне 2. Перед регулировкой необходимо отсоединить стабилизатор от места его крепления к поперечине передней опоры двигателя, отвернуть гайку и извлечь конец стабилизатора из проушины рычага. Регулировочная шайба толщиной 3 мм (конструктивно предусмотрено две шайбы) изменяет угол примерно на 20'. Соотношение углов поворота регулируют обычно взаимным изменением длин боковых тяг - одну укорачивают, другую на такую же величину удлиняют. Несоблюдение этого условия вызовет изменение угла схождения.
Рис.1.2.2 Угол регулировки развала и продольного наклона оси поворота колеса
В отличие от других углов для соотношении углов поворота, так как они конструктивно связаны с углом схождения, обычно нет численного значения норматива. При регулировке надо добиться равенства углов недоворота наружного (от центра поворота) колеса по отношению к внутреннему, повернутому на 20". На новых подвесках, как правило, это достигается при равенстве длин обеих боковых тяг. При остаточных деформациях в подвеске равенство углов недоворота достигают поэтапно подбором, вращением регулировочных муфт каждой тяги по пол-оборота по ходу движения автомобиля или против, каждый раз измеряя при этом значение параметра.
Для некоторых моделей автомобилей разработаны номограммы, но которым в зависимости от фактических значений углов недоворота каждого колеса определяют, в какую сторону и на сколько оборотов следует повернуть регулировочные муфты.
Угол схождения является наиболее важным параметром. Несоответствие его оптимальным значениям вызывает интенсивны неравномерный износ протектора. Регулировка угла схождения грузовых автомобилей производится изменением длины поперечной рулевой тяги, легковых с червячным рулевым механизмом одной из двух боковых тяг, а легковых с реечным рулевым механизмом обязательна регулировка угла схождения каждого колеса в отдельности соответствующей рулевой тягой.
При движении заднеприводного автомобиля под действием сил дорожного сопротивления передние колеса расходятся (у переднеприводных автомобилей в тяговом режиме, как правило, сходятся) на величину существующих зазоров в рулевой трапеции и становятся параллельно друг другу. Нормативное схождение не всегда обеспечивает это условие. Причина -- в индивидуальном техническом состоянии каждого автомобиля, особенно с независимой подвеской передних колес. Этот недостаток устраним применением нового способа регулировки угла схождения легковых автомобилей при нагружении их силами, имитирующими условия движения: вертикальной силон ил передний мост (500--600 Н) и разжимной силой на передние колеса между боковинами передних шин на уровне центров колес. Разжимную силу определим по номограмме (рис. 1.2.3) с учетом фактического развала а, наиболее часто используемой скорости движения автомобиля, степени износа (в %) протектора, модели установленных на автомобиле шин и периодичности регулировок. Угол схождения при регулировке устанавливают в интервале 0±5', что обеспечивает такое же положение колес при движении автомобиля.
Рис. 1.2.2 Номограмма выбора нагрузки, имитирующей воздействие дороги на передние колеса.
КАБИНА, КУЗОВ, ОПЕРЕНИЕ
Основные неисправности кабин и оперения: перекос, вмятины, разрывы, коррозийные разрушения, ослабления заклепочных и болтовых соединения. Приемы ремонта следующие: удаление продуктов коррозии, сварка, правка и выравнивание поверхности, постановка дополнительных деталей, восстановление защитных покрытий.
Продукты коррозии удаляют металлическими щетками, растворителями ржавчины. Сварку применяют главным образом газовую, ручную и полуавтоматическую электродуговую, контактную. Часто используют пайку твердыми припоями.
Трещины заваривают непосредственно, а пробоины и разрывы наложением заплат. Ремонтные детали кабин и заплаты приваривают внахлестку с перекрытием краев на 20--24 мм. Сварные швы проковывают пневматическим или ручным рихтовальным молотком сразу после сварки в горячем состоянии. Длинные трещины и большие заплаты во избежание коробления участка заваривают не сплошными швами, а отдельными участками. Трещины в панелях кабины устраняют лайкой припоем ПМЦ-54, бронзовой или латунной проволокой, используя специальный аппарат НИИАТР Р-477.
Вмятины, разнообразные перекосы устраняют правкой в холодном состоянии или с предварительным подогревом поврежденного места газовой горелкой до 600--650 С.
Подогрев применяют для устранения вмятин с перегибами и складками, когда правка в холодном состоянии не удается.
Выравнивание вмятины в два приема. Сначала делают выколотку, (рис. 1.2.3) ведут на поддержке 1 или на плите ударами специального молотка 2 до выравнивания вмятины, затем оставшиеся бугорки подравнивают деревянной или резиновой киянкой 3.
Выколотку глубоких вмятин без острых краев и загибов начинают с середины и постепенно переносят удары молотка или киянки к краям. Вмятины с острыми углами выбивают, начиная с острого угла или с выправки складки. Пологую вмятину выколачивают, начиная с краев к середине. Одну выпуклость устраняют за счет растяжения металла ударами молотка по концентрическим кругам (рис. 1.2.3 в) по мере уменьшают. Чем больше будет сделано кругов (цепочек), тем успешнее будет сглаживание. При нескольких близкорасположенных выпуклых местах (рис. 1.2.3 г) вначале растягивают участок между ними и сводят их в одну выпуклость, а затем в зависимости от формы получившейся выпуклости определяют место в направлении дальнейшей растяжки.
Рихтовку делают на поддержках (рис. 1.2.3 6), подобранных по профилю восстанавливаемой панели, рихтовальными молотками 3 вручную или при помощи специальных станков и механизированных приспособлений. При рихтовке наносят частые несильные удары один возле другого, постепенно выравнивая бугорки и вогнутости, до полного устранения неровности поверхности. Качество рихтовки проверяют личным напильником, слегка зачищая место рихтовки. Если остаются углубления, рихтовку повторяют.
Рис. 1.2.3 Выколотка и рихтовка вмятин
Сильно растянутые участки, например на крыльях автомобилей. восстановить правкой, как правило, не удается. В этом случае часть растянутого металла вырезают, а кромки выравнивают и сваривают.
Перекосы и прогибы выправляют при помощи специальных приспособлений и струбцин с механическим или гидравлическим приводом.
Небольшие вмятины, дефекты рихтовки, сварочные швы и другие неровности выравнивают заполнителями -- термопластическими массами ИФН-12, ТПФ-37. эпоксидными клеевыми составами и мягкими припоями.
Постановка дополнительной детали применяется в том случае, если поврежденный участок детали (панели) нельзя восстановить сваркой и правкой. Поврежденную часть удаляют ножовкой, ножницами или другим инструментом. Новую часть изготавливают по шаблону и ставят ее на место удаленной, закрепляя заклепками, сваркой, болтами или клеем.
