Кинематическая цепь рулевого привода включает на менее четырёх шарнирных соединений, которые предназначены для подвижного соединения рулевых тяг при условии их перемещения в пространстве по сложным траекториям. В настоящее время имеется более 20 конструктивных вариантов и типоразмеров шаровых шарниров рулевых тяг отечественных автомобилей с нагрузкой на ось до 10 тонн [3, 4].

Рулевые шарниры рассматриваемых моделей легковых автомобилей различны по конструкции. Так, шаровый палец шарнира "ГАЗ-24" сопрягается с металлическим вкладышем, запрессованным в наконечник, а площадь контакта - наименьшая из всех конструкций; рулевой шарнир АЗЛК имеет два вкладыша, а ВАЗ - один, разрезной, причём поверхность контакта с шаровым пальцем наибольшая из всех конструкций.

Кроме того, шарниры рулевого привода одной модели также могут иметь конструктивные отличия. Так, шаровый палец маятникового рычага модели 2140 имеет не сферическую, а овальную форму и между вкладышами установлена дополнительная пластмассовая втулка для предотвращения проворачивания средней рулевой тяги вокруг её продольной оси.

Согласно классификации Лысова М.И. [6], рулевые шарниры легковых автомобилей имеют простую кинематику, т.е. перемещения шарового пальца относительно головки шарнира происходят за счёт скольжения его сферической поверхности относительно поверхности вкладышей во всех направлениях. Все они имеют одинаковый способ устранения зазоров, возникающих при износе - автоматические, с пружиной осевого действия.

При анализе рабочих процессов в рулевых шарнирах определялись удельные давления из условия нагружения рулевого привода усилием 30 даН и отсутствии зазоров в них, которые составили, соответственно: ГАЗ-24 - 0,476 МПа, АЗЛК – 0,264 МПа и ВАЗ - 0,186 МПа, что позволило обосновать диапазоны усилий при оценке эксплуатационного состояния.

Из анализа конструкций шарнирных соединений рулевых тяг следует, что их эксплуатационное состояние характеризуется критериями:

- F _пр - осевое усилие при перемещении шарового пальца и преодолении усилия сжатия пружины шарнира и сопротивления перемещению вкладыша в наконечнике тяги (корпусе);

- M _шп - момент сопротивления шарового пальца повороту;

- К_м - коэффициент стабильности момента сопротивления шарового пальца повороту при его установке в ряд угловых положений;

- S _а - обратимое и необратимое относительное смещение шарового пальца в осевом направлении;

- S _r - обратимое и необратимое относительное смещение шарового пальца в радиальном направлении.

Кроме момента сопротивления повороту и коэффициента его стабильности остальные критерии эксплуатационного состояния рулевых шарниров доступны для измерения непосредственно на автомобиле.

Осевое усилие перемещения шарового пальца и момент сопротивления его повороту характеризуют конструктивные факторы, определяющие эксплуатационное состояние рулевых шарниров. Относительные смещения элементов шарнира в осевом и радиальном направлении характеризуют эксплуатационные факторы и техническое состояние рулевого шарнира.

Из практики технической эксплуатации автомобилей [2, 6] известно, что отказ рулевых шарниров наступает в большинстве случаев из-за потери жёсткости пружины шарнира. После чего наблюдается резкое нарастание интенсивности износа сопряжения. Поэтому, величину момента сопротивления повороту и осевое усилие пружины следует считать основными критериями эксплуатационного состояния шарниров.

Таким образом, рассмотренные критерии оценки эксплуатационного состояния рулевого привода и его элементов отражают рабочие процессы в них и позволяют выполнить комплексное исследование влияния характеристик и состояния рулевого привода на эксплуатационные свойства.