Увод автомобиля от прямолинейного движения может быть вызван и другими причинами: неполное растормаживание одного из передних колес; увеличенные зазоры в подшипниках ступиц, в рулевом механизме, шаровых опорах, рулевых шарнирах, у оси маятникого рычага; смещение заднего моста из-за деформации штанг задней подвески; деформация деталей передней подвески и ее опорных элементов на кузове и т. д. Более частой причиной увода является неполное растормаживание одного из передних колес. Увод резко возрастает при торможении.
Неравномерное изнашивание протектора шин наиболее часто обусловлено отклонением угла схождения (γ) от оптимальной величины (см. табл. 16). При небольших положительных значениях схождения на обеих передних шинах возникает одностороннее пилообразное изнашивание (из-за волочения) по наружным дорожкам протектора (включая и среднюю дорожку), при этом острые кромки направлены к оси автомобиля. При недостаточном схождении или отрицательном схождении («расхождении») возникает аналогичный пилообразное изнашивание по внутренним дорожкам протектора, при этом острые кромки направлены наружу (от продольной оси автомобиля).
Влияние углов развала (β) на изнашивание шин менее существенно. Развал оказывает Заметное влияние на темп изнашивания только при значительном отклонении от нормы (см. табл. 15). При больших углах развала наружная сторона протектора изнашивается быстрее, чем внутренняя. При отрицательном угле развала быстрее изнашивается внутренняя часть протектора. И в первом, и во втором случаях износ гладкий односторонний (концентрация нагрузки без явных признаков пилообразности). В тех случаях, когда от нормы отличаются и схождение, и развал картины изнашивания протектора шин будут иметь «промежуточный» вид.
Отметим другие виды изнашивания протектора, не связанные с углами установки колес. При повышенном давлении воздуха в шине изнашиваются средние дорожки протектора, при пониженном — наружные. «Пятнистое» изнашивание говорит о том, что дисбаланс колеса превышает допустимые пределы. При прогибе балки заднего моста задние колеса получают отрицательный развал и изнашивание, аналогичное изнашиванию передних колес при отрицательном развале. При перекосе заднего моста из-за деформации штанг на задних шинах возникает одностороннее пилообразное изнашивание с одной стороны по внутренним дорожкам, а с другой — по наружным. Повышенное изнашивание правой передней шины чаще связано с повышенными зазорами оси маятникового рычага.
В принципе, на автомобиле все колеса изнашиваются по-разному из-за различной нагрузки (в том числе и из-за поперечного уклона дороги, с правой стороны края дороги чаще попадаются выбоины и т. д). В связи с этим колеса рекомендуют переставлять через 10-15 тыс. км. (в перестановке участвует и запасное колесо). В 50-е годы рекомендовали производить перестановку в среднем через 3-5 тыс. км. Можно представить, что это была за работа для водителя трехосного автомобиля с одиннадцатью колесами (например, ЗИЛ-151). У современных автомобилей с повышением качества шин и при специальном запасном колесе (более узкое, а бывает и не надувное) перестановка колес потеряла смысл. Заметим, что при перестановке все усредняется и дефект в установке угла (углов) какого-либо отдельного колеса можно просто не заметить. Возможно самым очевидным внешним проявлением нарушения правильности установки колес является неправильное положение рулевого колеса при прямолинейном движении. Правильное положение рулевого колеса — спицы находятся в горизонтальном положении. Если спицы заняли положение наклонное в результате удара колесом о препятствие на дороге, то регулирование углов без правки или замены соответствующих деталей просто невозможно (см. ниже). Снимать и переставлять в правильное положение рулевое колесо нет смысла, да и на части автомобилей это невозможно, так как в шлицевом отверстии ступицы колеса существует сдвоенная впадина, а на валу — соответствующий ей сдвоенный выступ. Там, где есть сдвоенные впадины, а выступа нет, перестановка нарушит правильное положение ролика и червяка в рулевом механизме (среднее положение, когда в зацеплении минимальный зазор) и при правильном положении рулевого колеса в одну из сторон увеличится радиус поворота.
В случае постепенного (не было ударов) отклонения спиц от горизонтального положения дело, вероятней всего, в изнашивании и появлении зазоров в подшипниках ступиц колес, в оси маятникого рычага, в рулевых шарнирах, шаровых опорах, в обмятии резинометаллических шарниров.
После замены соответствующих деталей проверьте или установите заново все углы — α, β, γ (см. выше). Если были заменены только рулевые тяги, то отрегулируйте только схождение управляемых колес. Порядок действия при этом такой. Установите руль в положение прямолинейного движения. В этом положении:
- а) спицы рулевого колеса находятся в горизонтальном положении, сошка — параллельно продольной оси автомобиля;
- б) свободный ход рулевого колеса должен быть одинаков при вращении вправо и влево (суммарный свободный ход не более 5° или не более 18-20 мм при замере по ободу колеса);
- в) среднее положение определяется при подсчете оборотов рулевого колеса при вращении его от упора до упора с последующим делением пополам, кроме того — это положение, где требуется максимальное усилие для поворота, которое при замере на ободе рулевого колеса не должно превышать 25 кгс, при этом момент трения вала червяка при повороте от среднего положения в обе стороны на угол 30° должен быть в пределах 9-12 кгс·см, (около 0° — 12 кгс·см, около 30° — 9, при больших углах поворота момент уменьшается до 7 кгс·см).
После установки рулевого колеса в среднее положение, отрегулируйте требуемое схождение каждого колеса, как это было описано выше (см. рис. 45, табл. 16). Напомним, что у заднеприводных автомобилей ВАЗ регулирование схождения осуществляется одновременным изменением длины крайних тяг поворотом регулировочных муфт в разные стороны на равные углы (шаг резьбы 1 мм, у коротких наконечников правые резьбы).
Углы установки передних колес не поддаются регулированию в следующих случаях:
- а) изнашивание резинометаллических шарниров (сайлентблоков) рычагов передней подвески;
- б) деформация рычагов передней подвески, оси нижнего рычага, поперечины, поворотного кулака, элементов передка кузова.
Нет смысла регулировать углы установки передних колес, если изношены шаровые и рулевые шарниры (тем более, если не затянуты конические соединения всех перечисленных шарниров) при значительных зазорах в рулевом механизме и в оси маятникого рычага. Наличие люфта во всех шарнирах, кроме резинометаллических, обнаруживается по взаимному перемещению деталей, соединенных шарниром. Перемещение наблюдается непосредственно или ощущается рукой, соприкасающейся одновременно с двумя деталями.
Зазоры в шаровых шарнирах (опорах) передней подвески обнаруживаются при покачивании приподнятого колеса в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси автомобиля (иногда из-за натяга, создаваемого пружиной, люфт не обнаруживается даже в нижнем шаровом шарнире поворотного кулака). Зазоры в рулевом управлении (шарниры, рулевой механизм, маятниковый рычаг) обнаруживаются покачиванием в горизонтальной плоскости приподнятого колеса или вращением на небольшие углы рулевого колеса. Определение места расположения зазора проводите с помощником. Обычно первый зазор, который обнаруживается на колесе — это зазор в конических подшипниках ступицы.
Срок службы шаровых опор, как правило, не более 80 тыс. км, рулевых шарниров (при пополнении смазкой) — может быть более 300 тыс. км.
Если был сильный удар (колесо попало в открытый люк колодца на дороге, в глубокую выемку и т. п.) и деформация соответствующих деталей существенна, то сразу же будет заметен увод автомобиля от прямолинейного движения. В этом случае необходимо как можно быстрее разобраться, что же случилось. Как правило, деформируется нижний рычаг, иногда бывает, что из него вырывается резинометаллический шарнир. Поскольку ось нижнего рычага закреплена на поперечине передней подвески, поэтому необходимо обратить внимание и на нее. Замерьте длину поперечины между плоскостями установки осей нижних рычагов (левого и правого) в зоне передних болтов. Расстояние должно быть 611±1 мм (снятие поперечины см. ниже).
Часто при сильных ударах вырываются нижние болты из лонжеронов. Временным способом ремонта в этом случае (до сварки) может быть применение двух длинных болтов (шестигранник 19 мм; резьба М12х1,25; длина резьбы — 40 мм, длина болта — 115 мм) с планкой, установленной под головки болтов (размеры планки — 115x40x4 мм). В лонжеронах просверлите два отверстия с расстоянием между их центрами 85 мм, от вертикальной внутренней стенки лонжерона до отверстий — 28 мм.
При ударе передними колесами, когда последние оказываются в крайнем положении, деформируются упоры, расположенные на сошке (упорами являются головки болтов крепления рулевого механизма). Здесь возможны две неприятности. Например, при ударе левым колесом при его крайнем положении (поворот влево) и деформации упора тормозной шланг начинает тереться о колесо. Второе, шарнир левого наружного наконечника (короткого) крайней рулевой тяги начинает касаться нижнего рычага, при этом с него снимается защитный колпачок. Временным выходом в сложившейся ситуации может быть следующее: под головку соответствующего болта подложите шайбы для уменьшения хода сошки, шланг обмотайте виток к витку мягкой проволокой (защитная спираль).
Углы установки передних колес могут не поддаваться регулированию и сильно отличаться от нормы не только в результате ударов, но и в результате медленно происходящих процессов. Рассмотрим один из них, наиболее часто встречающийся. Двигатель в сборе со сцеплением и коробкой передач закрепляется на автомобиле посредством эластичных опор (две опоры спереди и одна опора сзади). Все опоры воспринимают как массу двигателя, так и нагрузки, возникающие от вибрации двигателя, от инерции двигателя при трогании с места, ускорении и торможении автомобиля. При этом левая опора дополнительно нагружается реактивным моментом.
Для того, чтобы передать усилие обязательно должна быть опора. Можно сказать и так, с какой силой мы воздействуем на предмет, с такой же силой опора (реакция опоры) воздействует на нас. Применительно к двигателю это просто представить следующим образом. Если смотреть на двигатель спереди, то коленчатый вал вращается по часовой стрелке. Теперь мысленно остановите коленчатый вал — двигатель станет «вращаться» против часовой стрелки. При этом левая опора будет растягиваться, отрываться, а правая — сжиматься. Для опоры более опасным нагружением является растяжение, поэтому чаще отрывается левая опора (резина подушек отстает от металлических пластин).
Двигатель начинает «подпрыгивать» на левой опоре, постепенно ослабляется затяжка верхнего болта крепления поперечины, сильнее нагружаются нижние болты. Далее начинает выламываться нижняя полка левого лонжерона, появляется продольная трещина левее болтов. Потом трещина появляется уже поперек лонжерона и выходит на его вертикальную внутреннюю стенку и становится заметной, если открыть капот. А что же происходит с углами установки передних колес? Как только трещина на лонжероне обошла два нижних болта крепления поперечины, появляется лишняя подвижность у оси нижнего рычага подвески, который под усилием пружины смещается от продольной оси автомобиля. Перемещение нижней левой шаровой опоры уменьшает угол развала левого колеса и при отрицательном его значении резко увеличивается изнашивание правой дорожки протектора шины левого колеса.
Последующие события, если не принять меры, будут такие. Отрицательный угол развала левого колеса вызывает увод автомобиля вправо. Для сохранения прямолинейного движения водитель автоматически держит руль несколько влево. В результате на правом колесе увеличивается схождение и начинается интенсивное пилообразное изнашивание правой дорожки протектора правого колеса. Изнашивание левой шины можно уменьшить, вынув равное число шайб из-под переднего и заднего болтов оси нижнего рычага и сняв стабилизатор поперечной устойчивости (при этом будет постоянная поперечная качка автомобиля). Так как влияние схождения на долговечность шин более существенно, то изнашивание правого колеса происходит очень быстро, а за правой дорожкой изнашивается вся правая сторона протектора и средняя дорожка.
Несколько слов о поперечине. Поперечина крепится к передним лонжеронам тремя болтами с каждой стороны. Верхний болт (шестигранник 19 мм, резьба М12х1,25) вворачивается в гайку, приваренную к поперечине (момент затяжки болта 8,1-10 кгс·м). Нижние два вертикальных болта — закладные, и в этом месте поперечина крепится к лонжерону гайками (шестигранник 19 мм, резьба М12х1,25; момент затяжки 6,8-8,4 кгс·м). Поперечина воспринимает нагрузки от передней подвески, элементом которой она является (установлена на ней). Кроме этого, она нагружается при упругих деформациях кузова как связующее звено между передними лонжеронами. Поперечина имеет практически закрытую полость, где тепло (от двигателя), сыро и не проветривается, т.е. идеальные условия для коррозии. Сравнительно глубокая вытяжка средней верхней части поперечины способствует утончению металла, что вместе с коррозией приводит к разрушению поперечины.
Через 10-15 лет особенно, когда автомобиль эксплуатировался круглогодично, есть смысл обстучать поперечину молотком и, если выявятся места разрушения металла, ее необходимо заменить или усилить приваркой пластин. В противном случае, дело кончится тем, что поперечина лопнет в средней части, лонжероны деформируются и двигатель сместится вниз. При этом отрицательный развал колес станет таким, что они могут верхней частью упереться в стойку передка.
Как снять поперечину? Для этого приподнимите двигатель и отсоедините нижние рычаги с осями. Приподнять двигатель проще всего штатным домкратом и подставкой высотой 330 мм (для ВАЗ-2121 — 440 мм), устанавливаемой под картер сцепления. Поднимите автомобиль спереди и опустите на подставку. Если при этом верхние гайки опор двигателя не отвернуты, то при постепенном опускании автомобиля работоспособные опоры будут растягиваться. В случае нарушения их работоспособности (отставание резины от металлических пластин опоры) вы увидите щель в соответствующем месте.
Оси нижних рычагов снять проще, сжав и вынув пружины при помощи специального приспособления. Можно снять их и без приспособления, используя подставки под нижние рычаги.
И последнее. Если автомобиль новый, то после пробега 3-5 тыс. км при нормальном изнашивании шин можно замерить все три угла (α, β, γ) и в дальнейшем ориентироваться на них с учетом допустимых значений (см. табл. 14, 15, 16). При этом угол наклона оси поворота а можно замерить не фактический, а, как показано на рис. 40, с корректировкой допустимых величин, приведенных в табл. 14. При качественных шинах и нормальной эксплуатации автомобиля вопрос об углах установки управляемых колес часто вообще не возникает. Во всех случаях шины с более широким профилем (табл. 17) служат значительно дольше. Для более широких шин желательны и диски с соответствующими ободами.
Таблица 17. Шины автомобилей ВАЗ
Примечание: Dнар — наружный диаметр; Впр — ширина профиля; Rст, Rкач — радиус: статический, качения; Рmax, рmax — максимальная нагрузка и соответствующее ей давление; Vmax — максимальная скорость.