Таким образом, результатом деформации балки может быть нарушение нормальной работы подшипников, шлицевого соединения (полуось — полуосевые шестерни) и зубчатого зацепления. Все перечисленные дефекты сигнализируют о себе шумом. Наиболее часто встречающийся изгиб балки заднего моста — от перегрузки автомобиля и неосторожной езды при этом — приводит к появлению развала задних колес и усиленному изнашиванию внутренних дорожек протекторов задних шин.
Далее будут рассмотрены приемы проверки и правки балки заднего моста. Балку рекомендуется проверять на отсутствие изгиба («на изгиб») в горизонтальной и вертикальной плоскостях и на скручивание.
Порядок проверки следующий. К каждому концу балки 1 (рис. 39) прикрепите фланец квадратной формы (сторона квадрата Ь=250 мм, толщина 8-12 мм, стороны фланца отшлифованы). Балку с фланцами установите на одинаковые призмы 3, располагающиеся на поверочной плите 2 длиной не менее 1600 мм. При проверке на изгиб в вертикальной плоскости, поверхность прилегания картера редуктора вертикальна, при проверке изгиба в горизонтальной плоскости — горизонтальна.
Рис. 39. Деформации и правка балки заднего моста: а - установка балки на поверочной плите; б - замер деформации изгиба балки; в - правка балки; г - измерение параметров деформации балки в вертикальной плоскости; д - измерение параметров деформации балки в горизонтальной плоскости; е - съемный фланец увеличенных размеров для измерения деформации балки; 1 - проверяемая балка заднего моста; 2 - поверочная плита; 3 - переходная призма; 4 - поверочный угольник; 5 - съемный фланец для измерения деформации балки в вертикальной плоскости (250x250x8(12) мм); 6 - съемный фланец для правки балки; 7 - упор; 8 - прижимная траверса для правки балки (условная конструкция).
Изгиб балки проверяют приставляя угольник 4 (см. рис. 39, б), установленный на поверочной плите 2, к наружным поверхностям фланца 5. Плотное прилегание угольника к фланцу свидетельствует об отсутствии изгиба балки.
Скручивание балки заднего моста определяется так же при помощи угольника, установленного на поверочной плите, по прилеганию его к боковым сторонам фланцев и к поверхности крепления редуктора. Плотное прилегание указанных деталей друг к другу означает отсутствие скручивания.
Во всех рассмотренных случаях проверки (изгиб в вертикальной и горизонтальной плоскостях, скручивание) предельные величины деформаций определяются при помощи щупа (см. рис. 39,б,г,д). Если щуп толщиной 0,2 мм проходит — балку необходимо править.
Правку балки рекомендуется проводить на гидравлическом прессе, предварительно сняв проверочные фланцы и установив точно такие же (см. рис. 39,в; поз. 6), но используемые только при правке. Концы прижимной траверсы 8 пресса должны находиться в зоне деформации балки (размер 250±50 мм). Под балку поставьте ограничительные упоры 7 (между балкой и упором должен быть зазор, величину которого установите опытным путем). Балку правьте в двух плоскостях: вертикальной и горизонтальной с проверкой при помощи угольника или замеряя величину деформации индикатором. Усилие правки на месте приложения нагрузки не должно быть более 10 тс, чтобы не произошло чрезмерной деформации сечения кожуха.
После правки проведите проверку балки на отсутствие деформации, как было описано выше, заменив фланцы 6 на проверочные 5.
Воспользоваться приведенными рекомендациями в гаражных условиях не так-то просто. При этом трудность не столько в самой правке, сколько в замерах. Пресс можно заменить, воспользовавшись кувалдой (удар наносите через проставку, Облегающую кожух) и нагревая паяльной лампой соответствующее место балки. А вот с поверочной плитой длиной 1600 мм дело, как правило, сложнее. Представляется и слишком жестким допуск на деформацию — 0,2 мм. При длине плиты 1600 мм, расстоянии между фланцами примерно 1200 мм и использовании ряда промежуточных деталей (призмы, фланцы, угольник) замер зазора 0,2 мм на длине 1200 мм Просто нереален, если еще учесть отклонение формы поверхностей плиты, призм, угольника и отсутствие абсолютной чистоты при измерениях (пылинки, песчинки и т.д.).
Для интервала номинальных размеров свыше 1000 до 1250 мм допуск, равный 0,024 мм, соответствует 3 квалитету (классу, степени точности) в системе допусков и посадок. Заметим, что наиболее точные изделия, применяемые на автомобилях — подшипники, их детали (например, кольца, см. табл. 9) изготавливаются с точностью, соответствующей 5, 6, 7 квалитетам.
Как уже упоминалось, деформация балки заднего моста может происходить в результате движения перегруженного автомобиля с большой скоростью по неровной дороге или в результате аварии. Кстати, в книгах и руководствах по ремонту рекомендуется производить обязательную проверку балки заднего моста у автомобиля, потерпевшего аварию.
Известны случаи, что даже после удара задними колесами, когда рвется шина, гнется диск, ломается тормозной барабан, разрушается подшипник полуоси, а сама полуось гнется в месте посадки подшипника (при этом посадочная поверхность значительно повреждается от проворота лопнувшего внутреннего кольца подшипника), изгиба балки заднего моста, вызывающего в последующем его «гудение», не происходило. Складывается впечатление, что более уязвимым местом заднего моста являются подшипники. При сильном ударе правым передним колесом в препятствие, что привело к деформации всей правой стороны автомобиля, крыши, стоек и смещению двигателя, задний мост и его детали не имели каких-либо внешних повреждений, однако мост стал «вдеть» при скорости более 80 км/ч.
В подшипниках (особенно передних колес, полуосей) происходит как бы суммирование (накопление) усталостных повреждений материала контактирующих деталей (колец, тел качения). При этом предельная усталостность, после которой начинается разрушение поверхностей детали или самой детали, наступает тем раньше, чем больше было «ударов судьбы» в «жизни» детали.
Если мост «загудел» при нормальных подшипниках, зубьях шестерен и зацеплении, то необходимо проверить деформацию балки. Как проще это сделать, не прибегая к поверочной плите, призмам, угольнику? Предлагается следующий способ, суть которого в увеличении контролируемых размеров и в отказе от использования перечисленных выше промежуточных деталей. Например, размер b=150 мм (см. рис. 39,а) замените на b'=600 мм (см. рис. 39,д), что, в свою очередь, увеличит и контролируемый размер еще в два раза (а'=4а= 0,8 мм). Размер «а» не контролируйте непосредственно, а контролируйте разность -размеров (см. рис. 39, размеры А, В, С, D), что увеличит контролируемый размер еще в два раза. Таким образом, увеличение контролируемого размера будет восьмикратное.
Замеры осуществляйте следующим образом. Удлиненные съемные фланцы (см. рис. 39,е) закрепите вертикально на фланцах моста (плоскость крепления редуктора вертикальна) в двух положениях: вверх (замер размера В', см. рис. 39,г) и вниз (замер размера А')- Разность размеров А' и В' свидетельствует об изгибе балки моста в вертикальной плоскости. Величина изгиба в горизонтальной плоскости контролируется разностью размеров С' и D' (см. рис. 39,д).
Если принять а=0,2 мм, тогда допустимая разность размеров будет равна 8а:
А'—В'=С'—D'=2a'=8a=8·0,2=1,6 мм.
Размер 1,6 мм на длине 1200 мм это уже поле допуска по 13-му квалитету (JT13= 1,65 мм). «Гудение» моста не наблюдалось при равенстве разности размеров А' и В', С' и D', равной 4 мм (соответственно при а'=4:8=0,5 мм).
В заключении отметим, что балки заднего моста «Жигулей» (2101-2401010-01) и «Нивы» (2121—2401010) различны (у «Нивы» шире колея, подшипники полуосей большего размера). С 1987 года изготавливаются усиленные балки — диаметр цилиндрических частей балки (чулков) увеличен с 51 до 60 мм.
Итак, сзади появился шум. Если он носит аварийный характер (сильные стуки, треск и т. п.), то источник его определяется просто. Чаще всего это бывает следующее: не затянуты болты одного из колес, лопнула одна из штанг заднего моста (обычно выходит из строя правая продольная у переднего шарнира), оборвался амортизатор или износились его шарниры, разрушились подшипники, зубчатые колеса заднего моста.
Как правило, шум появляется в виде гудения, воя. В этом случае первая задача, определить, где и что шумит, относится ли шум к заднему мосту. Часто бывает так, что источник шума слева, а кажется, что справа. Или источник шума впереди, а слышится как будто он сзади. Дело здесь в том, что скорость распространения звука в воздухе 330-340 м/с (1188-1224 км/ч), в воде — 1450 м/с, а в стали — 5000 м/с.
В обычной жизни отмеченное различие скоростей распространения звука замечается во время купания (приближение моторной лодки под водой услышим раньше и звук сильнее), в доме, когда стук по трубе на первом этаже слышен на всех других. На автомобиле стуки, возникшие, например, в сцеплении, передаются по трубе карданного вала к заднему мосту при расстоянии менее 2,5 м за 0,005 с, и водитель этот сместившийся источник звука слышит часто даже лучше, чем исходящий из более близко расположенного узла, агрегата.
Источником появившегося «не аварийного» шума и шума, не имеющего отношения к заднему мосту, могут быть:
- а) карданные шарниры (из-за изнашивания подшипников, дисбаланса карданных валов, выхода из канавки стопорного кольца одного из игольчатых подшипников);
- б) промежуточная опора карданных валов (из-за изнашивания подшипника, ослабления затяжки гаек, крепящих поперечину к кузову автомобиля);
- в) задние тормоза (из-за замасливания колодки, что приводит к гудению при торможении);
- д) шлицы переднего карданного вала (из-за отсутствия смазки или изнашивания сопряжения, стука при трогании и переключении передач).
Источником шума в заднем мосту могут быть:
- а) подшипники полуосей;
- б) подшипники коробки дифференциала;
- в) подшипники хвостовика;
- г) шлицевое соединение полуосей с шестернями дифференциала;
- д) зубчатое зацепление (главная пара);
- е) детали дифференциала (при ускорении автомобиля после движения накатом и при поворотах).
Где и как искать источник шума? Стратегия поиска основывается на том, что подшипники шумят при вращении в резонансных частотах, а зубчатое зацепление — только под нагрузкой (при «защемлении», возникающем при втягивании хвостовика в ведомую шестерню).
Если при разгоне автомобиля до 90 км/ч и замедлении его движения двигателем шум появляется и исчезает на одних и тех же скоростях, то возможно, что источник шума в заднем мосту. Для того, чтобы убедиться в этом поступите следующим образом. Включите двигатель (автомобиль неподвижен), постепенно увеличивайте частоту вращения коленчатого вала и сравнивайте возникающие шумы с замеченными при разгоне и торможении. Если похожих шумов нет, то вывесьте задние колеса (под передние установите упоры), запустите двигатель и, включив четвертую передачу, убедитесь, что источник шума в заднем мосту. Когда трудно понять, что именно шумит в заднем мосту, последовательность проверки (по степени уменьшения вероятности) может быть такой:
- а) подшипники полуосей (осевой зазор),
- б) подшипники дифференциала,
- в) зацепление и подшипники хвостовика,
- г) деформация полуосей, балки.
Как оценить состояние подшипников, их регулировку (где она предусмотрена), а также регулировку зацепления — описано выше.
Автомобиль проектируется так (или, по крайней мере должен быть спроектирован так), чтобы изнашивание деталей при нормальной эксплуатации не приводили бы к катастрофическим разрушениям. Накопление повреждений проявляет себя, как правило, шумом, который выступает в качестве предупредительного сигнала. К тому же, ориентироваться в потребности обслуживания заднего моста можно по пробегу:
- а) после 150 тыс. км осмотрите детали редуктора и полуоси, возможно придется заменить подшипники полуосей;
- б) после 250 тыс км замените все, что до этого не заменялось и в первую очередь — зубчатую пару и подшипники хвостовика. Осмотрите и при необходимости замените детали дифференциала.
Один из способов оценки степени изнашивания деталей редуктора — по суммарному окружному зазору на фланце хвостовика (т.е. по сумме углов поворота фланца на каждом зубе при неподвижной ведомой шестерне за один ее оборот) и цвету масла. Если он более 45° и масло имеет темный цвет, то вероятнее всего началось прогрессирующее изнашивание или, другими словами, ресурс редуктора выработан. Обычно в этом случае при вращении фланца хвостовика в зоне окружного зазора в редукторе слышится постукивание.
Если вам заменили редуктор и появилось сомнение, какой именно редуктор установлен, воспользуйтесь табл. 12. Для этого приподнимите одно заднее колесо и установите рычаг переключения передач в нейтральное положение. Теперь вращайте поднятое колесо, считая его обороты и карданного вала. Если при 10 оборотах колеса карданный вал повернется на 19,5 оборотов — редуктор с передаточным числом 3,9. В нижней части таблицы приведены углы поворота колеса, соответствующие углу поворота коленчатого вала на 180°. Эти сведения могут пригодиться при регулировании клапанов в тех случаях, когда проворачивание коленчатого вала осуществляется посредством колеса (для удобства включите IV передачу и выверните свечи. Если в результате проверки вы определили, что установлен «не свой» редуктор, то замените соответствующие детали привода спидометра. Если этого не сделать, то спидометр будет показывать не действительную скорость. Для ориентирования, с какой скоростью на самом деле движется автомобиль, можно обратиться к табл. 13. Например, «свой» редуктор имеет передаточное число 4,3, а установлен редуктор с передаточным числом — 3,9. В этом случае на спидометре будет скорость 90 км/ч, а в действительности 99 км/ч. Соответственно, если по счетчику пройденного пути вы проехали 100 км, то в действительности — 110 км.
Таблица 12. Определение передаточного числа редуктора заднего моста
Число оборотов карданного вала на 10 оборотов колеса | 19,5 | 20,5 | 21,5 | 22,2 |
Передаточное числю редуктора заднего моста (z2/z1) | 3.9(43/11) | 4,1(41/10) | 4,3(43/10) | 4,44(40/9) |
Угол поворота колеса при повороте коленчатого вала на 180° (включена IV передача) | 92°18' | 87°48' | 83°42' | 81°06' |
Таблица 13. Показания спидометра при замене редуктора заднего моста
Передаточное число редуктора | Показания спидометра необходимо увеличить (х) или уменьшить (:) в число раз | Скорость действительная, если спидометр показывает, км/ч | |||
40 | 60 | 80 | 90 | ||
3,9 | 1 | 40 | 60 | 80 | 90 |
4,1 | : 1,05 | 38 | 57 | 76 | 86 |
4,3 | : 1,1 | 36 | 55 | 73 | 82 |
4,44 | : 1,14 | 35 | 53 | 70 | 79 |
3,9 | х1,05 | 42 | 63 | 84 | 94 |
4,1 | 1 | 40 | 60 | 80 | 90 |
4,3 | : 1,05 | 38 | 57 | 76 | 86 |
4,44 | : 1,08 | 37 | 55 | 74 | 83 |
3,9 | х1,1 | 44 | 66 | 88 | 99 |
4,1 | х1,05 | 42 | 63 | 84 | 94 |
4,3 | 1 | 40 | 60 | 80 | 90 |
4,44 | : 1,03 | 41 | 62 | 83 | 93 |
3,9 | х1,14 | 46 | 68 | 91 | 102 |
4,1 | х1,08 | 43 | 65 | 87 | 98 |
4,3 | x1,03 | 41 | 62 | 83 | 93 |
4,44 | 1 | 40 | 60 | 80 | 90 |
Примечание: В первом столбце выделены передаточные числа штатного редуктора.