Техника транспорта, обслуживание и ремонт

Конспект лекций по дисциплине Техника транспорта, обслуживание и ремонт Направление подготовки 190700 – Технология транспортных процессов Профиль подготовки – Организация перевозок и управление на автомобильном транспорте – Организация и безопасность дорожного движения Квалификация (степень) выпускника - бакалавр 2 Лекция 1 Теоретические основы конструкции транспортных средств (18 час) 1.1 Общие сведения об устройстве автомобиля 1.1.1 Структура автомобиля 1.1.2 Классификация автомобилей 1.1.3 Условные обозначения и основные характеристики 1.1.1 Структура автомобиля Автомобили разделяют на легковые, грузовые, автобусы и специальные. Несмотря на ряд принципиальных конструктивных различий, между ними имеется много общего: двигатель внутреннего сгорания, несущая система с подвеской и шинами, органы управления, тормозная система. На автомобильных заводах конечным продуктом производства могут быть как автомобили в сборе, так и отдельные их составные части (двигатели, мосты, топливная аппаратура и т.п.), включающие в себя большое количество узлов, механизмов и систем. Простой узел — это несколько деталей, соединенных между собой с помощью резьбовых, заклепочных, сварных и других соединений (например, шестерня, установленная на валу с помощью шпонки). В автомобилях много сложных узлов, состоящих из нескольких простых, сборка которых осуществляется также посредством различных соединений (например, поршень в сборе с кольцами, соединенный пальцем с шатуном в сборе). Механизм — это подвижно связанные между собой детали или узлы, совершающие под действием приложенных к ним сил определенные, заранее заданные движения (например, кривошипно-шатунный механизм, в котором поршень, соединенный с шатуном и коленчатым валом, совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре). Агрегат — это несколько механизмов или сложных узлов, объединенных различными соединениями в одно целое с базовой деталью, например, коробка передач, состоящая из корпуса (базовая деталь) с установленными в нем валами, зубчатыми колесами, подшипниками и т.д. Система — это совокупность узлов и механизмов, взаимодействующих между собой и выполняющих определенные функции в процессе работы (например, системы зажигания, охлаждения, питания и т.п.). Все механизмы, агрегаты и системы, входящие в автомобиль, условно можно разбить на три основные части: двигатель, шасси и кузов. Двигатель 1 (рис. 1.1, а, в) является источником механической энергии, необходимой для движения автомобиля. Наибольшее распространение на автомобилях получили двигатели внутреннего сгорания. Шасси объединяет все агрегаты и механизмы автомобиля, предназначенные для передачи усилия от двигателя к ведущим колесам, для управления автомобилем и его передвижения. Шасси состоит из трансмиссии, несущей системы и органов управления. Трансмиссия состоит из механизмов, которые преобразуют и передают крутящий момент, подводимый от двигателя к ведущим колесам. В трансмиссию входят сцепление 2. коробка передач 3, карданная передача 4 и ведущий мост 5, объединяющий главную передачу, дифференциал и полуоси. Крутящий момент от главной передачи через дифференциал передается к ведущим колесам при помощи полуосей. Современные автомобили могут иметь один, два или несколько ведущих мостов. Несущая система грузовых автомобилей состоит из рамы 6, к которой крепится передний мост 11 с амортизаторами 10 и установленными на нем управляемыми колесами 9, задний ведущий мост 5с подвеской 7и колесами 8. К несущей системе автомобилей-тягачей относится также их седельно-сцепное устройство (рис. 1.1, б), которое конструктивно включает в себя 3 отсек рамы 13, седло 18 с направляющими салазками 20 и щитами 16, инструментальные ящики 15, кронштейны 21 крепления крыльев 17 колес задней тележки; подножки 14 и поперечину 19 буксирной петли. При движении автомобиля подводимый к ведущим колесам 8 (см. рис. 1.1, а) крутящий момент вызывает силы реакции (противодействие) дороги, приложенные к колесам и направленные в сторону движения. Через подвеску 7 ведущего моста 5 эти силы передаются на раму 6 и толкают ее, а соответственно и автомобиль в целом вперед. Рама, в свою очередь, через переднюю рессорную или пружинную подвеску передает силы реакции дороги на передний мост 11 и управляемые колеса 9 автомобиля. Органы управления включают в себя рулевое управление 12 (см. рис. 1.1, а, в), служащее для изменения положения передних колес относительно рамы или кузова, что позволяет менять направление движения автомобиля, и тормозную систему, которая обеспечивает уменьшение скорости движения, быструю остановку автомобиля, а также удержание его на месте. Кузов предназначен для размещения в нем полезного груза и людей. Грузовые автомобили обычно имеют грузовую платформу для груза и кабину для водителя и пассажиров. Легковые автомобили и автобусы имеют кузова, состоящие из салона, в котором размещаются водитель и пассажиры, багажного отделения и моторного отсека. Роль рамы в несущей системе легковых автомобилей и автобусов выполняет кузов 22 (см. рис. 1.1. в). Рис. 1.1. Общее устройство: а — грузового автомобиля; б — седельной части рамы автомобиля-тягача; в - легкового автомобиля 4 Устройство большинства автомобилей выполнено по рассмотренной схеме. Однако применяют и другие схемы расположения двигателя, шасси и кузова. Например, для повышения проходимости автомобилей делают ведущими задние и передние колеса. В трансмиссию таких автомобилей вводят дополнительные механизмы — раздаточную коробку и межосевой дифференциал, которые распределяют крутящий момент между ведущими мостами. Для повышения пассажировместимости и комфортабельности городских автобусов применяют кузов вагонного типа с задним расположением двигателя. С этой же целью на современных легковых автомобилях устанавливают кузова с увеличенной поверхностью остекления и с расположением двигателя спереди поперек продольной оси автомобиля, что позволяет увеличить площадь пассажирского салона кузова. Передача усилий от двигателя осуществляется на передние ведущие колеса через приводные ваты. При этом сцепление, коробка передач и главная передача монтируются в едином силовом агрегате, закрепленном па двигателе. При такой компоновочной схеме не требуется туннель (короб) для карданной передачи в салоне автомобиля, поэтому кузов становится комфортабельнее и легче. Кроме того, отсутствие карданного вала снижает металлоемкость конструкции и позволяет ниже опустить пол кузова, т.е. получить более низкое расположение центра тяжести автомобиля, что обеспечивает его лучшую продольную и поперечную устойчивость при движении. 1.1.2 Классификация автомобилей По назначению подвижной состав автомобильного транспорта разделяется на грузовой, пассажирский и специальный (рис. 1.2). Рис. 1.2. Примерная схема классификации подвижного состава автомобильного транспорта К грузовому подвижному составу относятся грузовые автомобили, автомобили-тягачи, прицепы и полуприцепы для перевозки грузов различных видов. К пассажирскому подвижному составу относятся легковые автомобили, автобусы, пассажирские прицепы и полуприцепы. К специальному подвижному составу относятся автомобили, прицепы, полуприцепы, предназначенные для выполнения различных, преимущественно нетранспортных работ и имеющие соответствующее оборудование или специальные кузова (санитарные, автомастерские, автокраны, пожарные и др.). Грузовой подвижной состав Основной частью грузового подвижного состава являются грузовые автомобили, которые можно классифицировать следующим образом (рис. 1.3). По назначению их разделяют на автомобили общего назначения и специализированные. Автомобили общего назначения имеют кузова в виде платформы с бортами и применяются для перевозки грузов всех видов, кроме жидкости (без тары). Специализированные автомобили оборудованы кузовами, приспособленными для перевозки грузов определенного вида. Это автомобили с саморазгружающимися кузовами (самосвалы), автомобили-цистерны для цемента, нефтепродуктов, молока, автомобили с кузовами для перевозки животных и т.д. По проходимости, т.е. по степени приспособления к работе в тех или иных дорожных условиях, различают автомобили дорожной (обычной), повышенной и высокой проходимости. Автомобили дорожной (обычной) проходимости используют главным образом на дорогах с усовершенствованным (асфальтобетонным) покрытием. Автомобили повышенной 5 проходимости и автомобили высокой проходимости предназначены в основном для работы в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью. Наиболее распространенными являются автомобили дорожной проходимости. Число ведущих колес у автомобилей характеризуется колесной формулой. Например, обозначения 4x2 и 6x4 означают в первом случае общее число колес — 4, ведущих — 2; во втором — общее число колес — 6, ведущих — 4. При этом спаренные колеса, устанавливаемые с каждой стороны автомобиля на задней и средней осях, считаются как одно колесо. По приспособленности к климатическим условиям различают автомобили для эксплуатации в условиях умеренного, холодного (северного) и жаркого (тропического) климата. Для умеренного климата выпускают автомобили массового спроса в серийном исполнении. На базе этих автомобилей создают автомобили в северном и тропическом исполнениях. По характеру использования различают одиночные автомобили и автомобили-тягачи для буксирования прицепов и полуприцепов. Рис. 1.3. Классификация грузовых автомобилей Одиночные автомобили используют без прицепов и полуприцепов. Автомобиль-тягач или грузовой автомобиль с одним или несколькими прицепами образует автопоезд. Семейства грузовых автомобилей расширяют путем создания моделей, являющихся производными от основных — базовых моделей и отличающихся от них конструктивной специализацией отдельных агрегатов в зависимости от конкретного назначения автомобиля. Каждой модели базового грузового автомобиля присваивается индекс, состоящий из четырех цифр. Первая цифра означает класс грузового автомобиля по полной массе: Вторая — его вид: 3 — бортовой, 4 — тягач, 5 — самосвал, 6 — цистерна, 7 — фургон, 8 — резерв (пока не используется) и 9 — специальный. Третья и четвертая цифры означают номер модели автомобиля (от 01 до 99). Пятая цифра означает порядковый номер модификации. Перед цифровым индексом ставится буквенное обозначение завода-изготовителя. Например, грузовой автомобиль модели ЗИЛ-4331 означает, что автомобиль изготовлен на заводе им. Лихачева, массой 8... 14 т, с бортовой, грузовой платформой, 31 — номер модели. 1.1.3 Условные обозначения и основные характеристики 6 К пассажирскому подвижному составу относятся легковые автомобили и автобусы. Автомобили, вмещающие не более восьми человек, включая водителя, называют легковыми, а вмещающие более восьми человек — автобусами. Легковые автомобили выпускаются двух видов: дорожной и повышенной проходимости. Автомобили повышенной проходимости используются в основном в сельской местности; могут создаваться как на базе легковых автомобилей дорожной проходимости в результате увеличения числа ведущих колес, так и в результате создания оригинальных конструкций, например для геологоразведочных работ и т.д. Наибольшее распространение получила классификация легковых автомобилей по массе неснаряженного автомобиля и рабочему объему двигателя (табл. 2.1). Таблица 2.1 Классификация легковых автомобилей * Масса неснаряженного автомобиля — это масса автомобиля, не заправленного топливом, охлаждающей жидкостью, без запасного колеса и инструмента, а также без водителя и пассажиров. В обозначениях базовых моделей легковых автомобилей первые две цифры четырехзначного числа означают индекс автомобиля (11, 21, 31. 41) в зависимости от рабочего объема двигателя, а две последние — номер модели. Буквы перед цифрами означают фирмуизготовитель. Например, ВАЗ-2109 означает, что автомобиль изготовлен акционерным обществом «ВАЗ», малого класса, с рабочим объемом двигателя 1,1... 1.8 л. 09 — номер модели. В том случае, если автомобиль отличается от базового, т.е. является его модификацией, то третья и четвертая цифры остаются прежними и добавляется пятая цифра: так, на базе переднеприводного автомобиля ВАЗ-2109 выпускается его модификация ВАЗ-21093. По общей компоновке легковые автомобили разделяются на автомобили, сделанные по классической, заднеприводной и переднеприводной схемам. При классической схеме компоновки двигатель расположен спереди автомобиля, ведущими являются задние колеса. Заднеприводная схема характерна тем, что двигатель расположен сзади и задние колеса являются ведущими. 7 При переднеприводной схеме двигатель располагается спереди, передние колеса являются ведущими и управляемыми. Автомобили ВАЗ-2105, -2107 «Жигули», ИЖ-2126 «Ода», ГАЗ-3110 «Волга» и другие имеют классическую схему компоновки с передним продольным расположением двигателя, от которого крутящий момент передается на задние ведущие колеса. Наряду с этими автомобилями широкое распространение имеют переднеприводные легковые автомобили особо малого и малого классов с передним (поперечным или продольным) расположением двигателя, от которого крутящий момент передается на передние ведущие колеса. Автобусы средней и большой вместимости создаются на основе агрегатов базовых грузовых автомобилей серийного производства. Однако в конструкциях автобусных шасси применяют специальные автобусные агрегаты — П-образные задние мосты, гидромеханические коробки передач, двигатели с горизонтальной компоновкой, независимые подвески колес и т.д. Широкое распространение получили также микроавтобусы, выпускаемые на базе агрегатов шасси легковых автомобилей. Например, акционерное общество «ГАЗ» выпускает микроавтобусы семейства «ГАЗель» ГАЗ-3221 с колесной формулой 4x2 и полноприводную модель ГАЗ-32217, а также микроавтобусы семейства «Соболь». Основными признаками классификации автобусов являются их общая компоновка и особенности устройства кузова. Общая компоновка автобусов определяется их назначением, формой кузова, расположением двигателя, пассажировместимостью и колесной формулой. По назначению автобусы разделяются на городские (внутригородские и пригородные), местного сообщения (для сельских перевозок), междугородные и туристские. По форме кузова (наличию капота) автобусы разделяются на бескапотные — вагонного типа, капотные и короткокапотные (рис. 2.3, а, б). Автобусы вагонного типа создаются с увеличенной длиной кузова, а чтобы обеспечить маневренность такого автобуса, кузов его делают из двух или трех сочлененных (шарнирами) между собой звеньев. Капотные и короткокапотные автобусы создаются на базе шасси грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности с классической схемой компоновки агрегатов. По расположению двигателя компоновочные схемы автобусов могут быть с передним или задним расположением двигателя, а иногда и с двигателем с противолежащими цилиндрами, расположенными между лонжеронами рамы под полом кузова. По пассажировместимости автобусы разделяются на пять классов в зависимости от их габаритной длины в метрах: особо малый — до 5,0; малый — 6,0...7,5; средний — 8,0...9.5; большой — 10,5... 12,0; особо большой — 16,5...24,0. В последний класс входят двух- и трехзвенные (сочлененные) автобусы. По колесной формуле — полноприводные (со всеми ведущими колесами) 4x4; 6x6 и неполпоприводные 4x2; 6x4 и 8x4. По особенностям устройства кузова автобусы различаются по числу этажей и герметизации кузова. По числу этажей автобусы могут быть одноэтажные 1— 7 (рис. 2.3, а, б), 11/4-этажные 8 (рис. 2.3, в), когда над частью кузова приподняты крыша и окна, полутораэтажные 9, когда в задней части кузова имеется надстройка в виде этажа с низким потолком и высотой прохода 1,7... 1,8 м, и двухэтажные 10. В отечественном автобусостроении применяются в основном одноэтажные автобусы, обеспечивающие наилучшую планировку мест в салоне кузова с необходимой комфортабельностью для пассажиров. 8 Рис. 2.3. Классификация автобусов по общим признакам: а — вагонного типа: 1,2 — одиночные, 3 — сочлененный с прицепным звеном; б — капотные (4) и короткокапотные (5-7 ); в — этажные: 8— 1'/4-этажные. 9 — полутораэтажные, 10 — двухэтажные; г — открытые: 11 — без крыши. 12 —с крышей По герметизации кузова автобусы разделяют на закрытые и открытые. Наибольшее распространение получили закрытые кузова. При наличии установки для кондиционирования воздуха окна полностью герметизируют. В остальных случаях закрытые кузова имеют открывающиеся окна. Открытые кузова 11 и 12 применяются на автобусах (рис. 2.3, г), используемых в южных районах; могут быть без крыши или с крышей, но, как правило, со съемным тентом. Каждой новой модели автобуса присваивается четырехзначный индекс. Первая цифра индекса обозначает класс в зависимости от его длины: Вторая цифра — его вид, третья и четвертая — номер модели, буквы перед цифрами означают завод-изготовитель. Например, ЛиАЗ-5256 изготовлен Ликинским автобусным заводом, длина его находится в пределах 10,5... 12 м, 2 — автобус, 56 — номер модели (длина автобуса ЛиАЗ-5256 — 11,4 м). Специальный подвижной состав — это автомобили, созданные на базе шасси грузовых или легковых автомобилей и автобусов в результате установки на них специального оборудования или в результате изменения конструкций самих автомобилей. Специальные автомобили выполняют различные, строго определенные функции. Так, например, специальные автомобили на шасси грузовых — это автобетономешалки, автокомпрессоры, пожарные автомобили и др. На базе грузовых автомобилей выпускаются также автомобилимеханизмы для коммунального хозяйства, к которым относятся поливомоечные автомобили, мусоровозы, автомобили-пескоразбрасыватели, автомобили-снегопогрузчики и др. Специальные автомобили на базе легковых автомобилей и микроавтобусов создаются как автомобили скорой медицинской помощи, так и автомобили-лаборатории ГИБДД, милицейские и др. Специальные автомобили на базе автобусов используются для создания подвижных телевизионных станций, фото- и кинолабораторий, санитарно-ветеринарных автомобилей и др. К специальным автомобилям, имеющим оригинальную конструкцию и выполняемым по особым требованиям, можно отнести гоночные автомобили различных типов. 1.2 Поршневые автомобильные двигатели (продолжение лекции 1) 1.2.1 Устройство и основные параметры двигателя. Рабочие циклы. Кривошипношатунный механизм. 1.2.2 Механизм газораспределения, системы смазки и охлаждения. 9 1.2.3 Системы питания бензинового двигателя, от газобаллонной установки, дизеля. Системы зажигания и электрического пуска. 1.2.1 Устройство и основные параметры двигателя. Рабочие циклы. Кривошипношатунный механизм. Двигатели, установленные на большинстве автотранспортных средств, называются двигателями внутреннего сгорания, потому что процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращение се в механическую работу происходит непосредственно в цилиндрах двигателя. Классификация двигателей основана на следующих признаках: по способу смесеобразования — на двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров, и двигатели с внутренним смесеобразованием (дизели), у которых рабочая смесь образуется внутри цилиндров; способу выполнения рабочего цикла — на четырех- и двухтактные; числу цилиндров — на одно-, двух- и многоцилиндровые; расположению цилиндров — на двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд и на V-образные двигатели с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180° двигатель называется оппозитным, или двигателем с противолежащими цилиндрами); способу охлаждения — на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением; виду применяемого топлива — на бензиновые (карбюраторные и с системой впрыска топлива), газовые, дизельные, газодизельные и многотопливные. В зависимости от вида применяемого топлива способы воспламенения рабочей смеси в двигателях различны: в бензиновых двигателях смесь, приготовленная из паров бензина и воздуха, а в газовых двигателях смесь, состоящая из сжатого или сжиженного горючего газа и воздуха, воспламеняется электрической искрой; в дизелях мелкораспыленное дизельное топливо, впрыскнутое в цилиндры, самовоспламеняется под действием высокой температуры и высокого давления без постороннего источника зажигания; в многотопливных двигателях типа дизеля ЗИЛ-6451, конструкции которых позволяют использовать высокооктановый бензин, дизельное топливо, метаноловые смеси и другие виды топлива, воспламенение рабочей смеси происходит так же, как и в дизелях. Механизмы и системы двигателя, их общее устройство и принцип работы рассмотрим на примере четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя (рис. 2.1). Основными частями такого двигателя являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также системы питания, смазочная система и системы охлаждения и зажигания. Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и состоит из цилиндра 17, головки 6, являющейся как бы крышкой, закрывающей цилиндр сверху, поршня 5 с кольцами 14 и пальцем 16, который соединяет поршень с верхней головкой шатуна 18. Нижняя головка шатуна соединена с коленчатым валом 21, на заднем конце которого установлен маховик 19. Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках, расположенных в картере 20, последний снизу закрыт поддоном 22, используемым как резервуар для масла. Механизм газораспределения обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания. Этот механизм приводится в действие от коленчатого вала через зубчатые колеса Г. При этом распределительный вал 2, воздействуя на толкатели 3, штанги 4 и коромысла 8, открывает впускной 11 или выпускной 13 клапаны, закрытие которых происходит под действием пружин 9. 10 Рис. 2.1. Четырехтактный одноцилиндровый карбюраторный двигатель Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндра. При помощи насоса топливо из топливного бака подается в карбюратор 10. где оно в необходимом соотношении смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая затем по впускному газопроводу поступает (показано стрелкой) в цилиндр двигателя. В систему питания также входят фильтры для очистки воздуха и топлива, выпускной газопровод с глушителем 7 шума выпуска. Смазочная система обеспечивает подачу масла к взаимодействующим деталям и состоит из насоса, маслоподводящих каналов, фильтров для очистки масла и радиатора для его охлаждения. Система охлаждения поддерживает нормальный температурный режим работы двигателя, обеспечивая отвод теплоты от сильно нагревающихся при сгорании рабочей смеси деталей цилиндро-поршневой группы и клапанного механизма. Система охлаждения бывает жидкостная или воздушная. Жидкостная система охлаждения состоит из рубашки-полости 15, внутри которой циркулирует охлаждающая жидкость, жидкостного насоса, термостата, вентилятора и радиатора. При воздушной системе охлаждения заданный температурный режим достигается удалением теплоты от наружных ребер, имеющихся на цилиндре и его головке, которые при движении автомобиля обдуваются встречным потоком воздуха. Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя и включает в себя источники электрической энергии (аккумуляторную батарею, генератор), приборы, преобразующие ток низкого напряжения в ток высокого напряжения, прерыватель - распределитель и провода, подводящие ток высокого напряжения к свече зажигания 12, электрическая искра от которой воспламеняет рабочую смесь. Взаимодействие механизмов и систем двигателя происходит следующим образом. Когда поршень 5 опускается вниз, горючая смесь через открытый впускной клапан 11 поступает в цилиндр. При движении поршня вверх она сжимается и, когда поршень доходит до крайнего 11 верхнего положения, воспламеняется от электрической искры и сгорает. В процессе сгорания образуются газы, имеющие высокую температуру и большое давление. Под действием давления расширяющихся газов поршень опускается вниз и через шатун 18 приводит во вращение коленчатый вал 21. Таким образом, происходит преобразование возвратнопоступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Затем поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы через открывающийся клапан 13. Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобилях не применяют, а используют лишь на мотоциклах и как пусковые двигатели на тракторах. Это связано прежде всего с тем, что они имеют сравнительно высокий расход топлива и недостаточное наполнение горючей смеси из-за плохой очистки цилиндров от отработавших газов. Автомобильные двигатели обычно работают по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска. В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе (рис. 2.2) рабочий цикл происходит следующим образом. Такт впуска (рис. 2.2, а). Поршень 1 находится в ВМТ и по мере вращения коленчатого вала 9 (за один его полуоборот) перемещается от ВМТ к НМТ. При этом впускной клапан 4 открыт, а выпускной клапан 6 закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается, поэтому в цилиндре 2 создается разрежение, равное 0,070...0,095 МПа, в результате чего свежая горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной трубопровод 3 в цилиндр. От соприкосновения свежей горючей смеси с нагретыми деталями в конце такта впуска она имеет температуру 75... 125 °С. Степень заполнения цилиндра свежей горючей смесью характеризуется коэффициентом наполнения, который для высокооборотных карбюраторных двигателей находится в пределах 0,65...0,75. Рис. 2.2. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя Чем выше коэффициент наполнения, тем большую мощность развивает двигатель. Такт сжатия (рис. 2.2, б). После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемешается от НМТ к ВМТ. Впускной клапан 4 закрывается, а выпускной 6 закрыт. По мере сжатия горючей смеси температура и давление ее повышаются. В зависимости от степени сжатия давление в конце такта сжатия может составлять 0,8... 1,8 МПа, а температура газов — 400... 550 °С. 12 Такт расширения, или рабочий ход (рис. 2.2, в). В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи 5, и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. Максимальное давление газов на поршень при сгорании для карбюраторных двигателей находится в пределах 3,5...5,0 МПа, а температура газов — 2 300... 2 400 °С. При такте расширения шарнирно связанный с поршнем шатун 8 совершает сложное движение и через кривошип передает вращение коленчатому валу. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня давление в цилиндре составляет 0,30...0,65 МПа, а температура — 900... 1 200 0 С. Такт выпуска (рис. 2.2, г). Коленчатый вал 9 через шатун перемещает поршень от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан 6 открыт и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод 7. В начале процесса выпуска продуктов сгорания давление в цилиндре значительно выше атмосферного, но к концу такта оно падает и составляет 0,105... 0,120 МПа, а температура газов в начале такта выпуска составляет 75О...9ОО°С, в конце — 5ОО...6ОО°С. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью. По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными. Рабочие циклы четырехтактного дизеля и карбюраторного двигателя существенно различаются по способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси. Основное отличие состоит в том, что в цилиндр дизеля при такте впуска поступает не горючая смесь, а воздух, который из-за большой степени сжатия нагревается до высокой температуры, а затем в него впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое под действием высокой температуры воздуха самовоспламеняется. Рис. 2.3. Рабочий цикл четырехтактного дизеля В четырехтактном дизеле (рис. 2.3) рабочие процессы происходят следующим образом. Такт впуска (рис. 2.3, а). При движении поршня 2 от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разрежения из воздухоочистителя 4 в полость цилиндра 7 через открытый впускной клапан 5 поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0,08...0,95 МПа, а температура — 4О...6О°С. Такт сжатия (рис.2.3, б). Поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной 5 и выпускной 6 клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень 2 сжимает имеющийся в 13 цилиндре воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. Из-за высокой степени сжатия температура воздуха составляет 550... 700 ° С при давлении воздуха внутри цилиндра 4...5 МПа. Такт расширения, или рабочий ход (рис. 2.3, в). При подходе поршня к ВМТ в цилиндр через форсунку 3 впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом 1. Впрыскнутое топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, самовоспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6,5... 11,0 МПа, а температура — 1 650... 1 850 °С. Под действием давления газов поршень 2 перемещается от ВМТ к НМТ. Происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается и составляет 0,3...0.5 МПа, а температура — 700...900 0 С. Такт выпуска (рис.2.3, г). Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан 6 отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газа снижается и составляет 0,11...0.12 МПа, а температура — 500... 700 °С. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности. Классификация двигателей. На современных автомобилях применяют четырех-, шести-, восьми- и двенадцатицилиндровыс двигатели, классификация которых построена по их рабочему объему (табл. 3.1) в определенных пределах, устанавливающих типоразмерность — класс двигателей. Обозначение модели двигателя составляют первые пять или шесть знаков десяти- или одиннадцатизначного цифрового номера с точкой для базовых моделей между третьим и четвертым, а для модификаций между четвертым и пятым знаками; например, на автомобилях ГАЗ-3110 и -31029 «Волга» устанавливают соответственно двигатели моделей 402.10 и 4021.10, где: 4 — класс двигателя в установленных пределах; 02 — порядковый номер базовой модели двигателя; 1 — модификация базовой модели (при отсутствии модификации этот знак опускается). Знак «точка» отделяет номер модели (модификации) изделия от номера 10-типовой группы — «двигатель». Для обозначения марки двигателя кроме цифрового обозначения используют также сокращенное название предприятия-изготовителя, например, ОАО «Заволжский моторный завод» — ЗМЗ или ОАО «Уфимский завод автомобильных моторов» — УЗАМ. В табл. 2.1 для отличия бензиновых двигателей от дизелей последними в диапазоне, начиная с 6-го класса, даны номера моделей во втором и третьем знаках индекса моделей, начиная с 40, например ЗИЛ-645.10 или КамАЗ-740.10. Цифровое обозначение модели двигателя представляет собой только составную часть полного обозначения составляющих его узлов и деталей, предусмотренной группой 10 — «двигатель». Полное обозначение двигателя, например, УЗАМ-331.10 в сборе со смазочным насосом имеет десятизначное число — 331.1011052, где после группы 10 указан номер типовой подгруппы 11 — «смазочный насос», а последние три цифры означают номер детали — 052, в данном случае — «крышка корпуса смазочного насоса». Таким образом, в общем случае после номера группы 10 «двигатель» первые две цифры пятизначного числа указывают номер Т а б л и ц а 2.1 Классификация и система обозначения двигателей 14 * К мерному классу, отсутствующему в данной таблице, можно отнести двигатель модели ВАЗ-1113 «Ока». Однако эта модель двигателя являемся исключением в системе обозначений и не вписывается и принятую классификацию. сборочной подгруппы, а последние три цифры — конкретный номер детали по каталогу запасных частей, который является руководящим техническим материалом в том числе при составлении заявок на запасные части. Компоновочные схемы двигателей. Наиболее распространенные схемы компоновок цилиндров многоцилиндровых двигателей представлены на рис. 2.4. При однорядных схемах компоновки (рис.2.4, а) оси цилиндров 1 занимают строго вертикальное положение (это двигатели автомобилей ВАЗ-2106 «Жигули». ГАЗ-3302 «ГАЗель» и -3102 «Волга» и др.) или расположены под некоторым углом а к вертикали (рис. 2.4, б), находящимся в пределах 15...20°, что позволяет уменьшить высоту двигателя и уменьшить «мертвую зону» видимости перед капотом. Рис. 2.4. Схемы компоновки цилиндров двигателей Кривошипно-шатунный механизм. Блок и головка цилиндров В состав кривошипно-шатунного механизма двигателя входят две группы деталей: неподвижные и подвижные. К неподвижным деталям относятся блок цилиндров, служащий остовом двигателя, цилиндры, головка блока или головка цилиндров и поддон картера. Подвижными деталями являются поршни с кольцами и поршневыми пальцами, шатун, коленчатый вал, маховик. Блок цилиндров. У V-образных двигателей блок цилиндров (рис. 2.5) представляет собой массивный литой корпус 6, снаружи и внутри которого монтируются все механизмы и системы. Нижняя часть блока является картером 7, в литых поперечинах которого расположены опорные гнезда для подшипников 2 коленчатого вала. Такую отливку часто называют блоккартером 1. 15 В средней части блока цилиндров имеются отверстия 5для установки подшипников скольжения под опорные шейки распределительного вала. Плоскость разъема блока может проходить по оси коленчатого вала или быть смещенной относительно нее вниз. К нижней части блок-картера крепится стальной штампованный поддон, служащий резервуаром для масла. По каналам в блоке масло из поддона подается к трущимся деталям двигателя. На V-образных двигателях (ЗИЛ-508, ЗМЗ-5П, ЯМЗ-238М2 и др.) для повышения жесткости блока цилиндров его плоскость разъема располагают ниже оси коленчатого вала. В отливке блока цилиндров имеется рубашка для жидкостного охлаждения двигателя, представляющая собой полость 8 (рис. 2.5, б) между стенками блока и наружной поверхностью вставных гильз 5. Охлаждающая жидкость подается в рубашку охлаждения через два канала 4 (рис. 2.5, а), расположенные по обеим сторонам блока цилиндров. К передней части блока цилиндров крепится крышка распределительных шестерен, а к задней — картер сцепления. Блоки цилиндров отливаются из серого чугуна (у двигателей автомобилей семейства ЗИЛ, КамАЗ, МАЗ и ВАЗ) или из алюминиевого сплава (у двигателей автомобилей ГАЗ-3307, «Волга»). Рис. 2.5. Блок цилиндров V-образного двигателя: а — общий вид: 6 — вид сзади Рабочая поверхность цилиндров (рис. 2.6) является направляющей при движении поршня и вместе с ним и головкой блока цилиндров образует замкнутое пространство, в котором происходит рабочий цикл двигателя. Для плотного прилегания поршня и поршневых колец к цилиндру и уменьшения сил трения между ними внутреннюю полость цилиндров тщательно обрабатывают с высокой степенью точности и чистоты, поэтому она называется зеркалом цилиндра. Рис. 2.6. Схемы цилиндров двигателей: и сухой вставкой; б — с сухой гильзой; в —с гильзами 16 Рис. 2.7. Формы камер сгорания карбюраторных двигателей: а — полусферическая; б — полуклиновая; в — смешанная На зеркале цилиндров большинства двигателей наносят мелкую сетку для лучшего удержания смазочного материала. Цилиндры могут быть отлиты как одно целое со стенками рубашки охлаждения 2 (рис. 2.6, а) или изготовлены отдельно от блока / в виде вставных гильз. Последние подразделяются на сухие гильзы 5, запрессованные в расточенный блок (рис. 2.6, б), и сменные мокрые гильзы 7 (рис. 2.6, в, д), омываемые с наружной стороны охлаждающей жидкостью. При сгорании рабочей смеси верхняя часть цилиндров сильно нагревается и подвергается окислительному воздействию продуктов сгорания, поэтому в верхнюю часть блока цилиндров или гильз, как правило, запрессовывают короткие вставки 3 — сухие гильзы длиной 40...50 мм (у двигателей автомобилей ЗИЛ-431410, ГАЗ-3307 и др.). Вставки изготовляют из легированного чугуна, обладающего высокой износо- и коррозионной стойкостью. При установке мокрой гильзы ее бурт 6 (см. рис. 2.6, в) выступает над плоскостью разъема на 0,02...0,15 мм. Это позволяет уплотнять ее, зажимая бурт через прокладку 4 между блоком и головкой цилиндров. В нижней части гильза уплотняется двумя резиновыми кольцами 8 (у двигателей ЗИЛ-508, ЯМЗ-236М2, КамАЗ-740 и др.) или медными прокладками 9, установленными по торцу нижнего пояса гильзы (у двигателей автомобилей семейств ГАЗ, ИЖ и др.). Преимущественное применение в двигателях мокрых гильз связано с тем, что они обеспечивают лучший отвод теплоты. Это повышает работоспособность и срок службы деталей цилиндропоршневой группы, при этом снижают затраты, связанные с ремонтом двигателей в процессе эксплуатации. Головка цилиндров. В головке цилиндров размещены камеры сгорания 3 (рис. 2.7), в которых установлены клапаны 1, свечи зажигания 2 или форсунки в дизелях. На головке цилиндров крепятся детали и узлы привода клапанного механизма. Значительное влияние на процесс смесеобразования как в карбюраторных двигателях, так и в дизелях имеют формы камер сгорания. В карбюраторных двигателях большое распространение получили полусферические, полуклиновые и смешанные камеры сгорания. Двигатели с рядным расположением цилиндров имеют одну общую головку цилиндров, двигатели с V-образным расположением цилиндров — две (двигатели ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и др.) или четыре — по одной на каждые три цилиндра (дизель ЯМЗ-240М2). 17 Рис. 2.8. Головка цилиндров V-образного двигателя: а — вид со стороны камер сгорания; б — вид со стороны коромысел У двигателей автомобилей КамАЗ каждый цилиндр снабжен отдельной головкой цилиндра. На рис.2.8 показана головка цилиндра двигателя ЗИЛ-508, с внутренней стороны которой находятся камеры сгорания 1 со вставными седлами 2 выпускных клапанов, седлами 4 впускных клапанов и с отверстиями для свечей зажигания 8. На одной боковой поверхности сделаны каналы 6 для подвода горючей смеси и каналы 5 для циркуляции охлаждающей жидкости, а на другой — каналы 7для отвода отработавших газов. В каждой камере сгорания имеются отверстия для запрессовки направляющих втулок клапанов. Плоскость разъема между каждой головкой и блоком цилиндров уплотняют сталеасбестовыми прокладками. Головка цилиндров крепится к блоку при помощи шпилек с гайками или болтами 9. Гайки или болты головки цилиндров затягивают равномерно в определенной последовательности с установленным для каждого двигателя моментом затяжки. Поршневая группа и шатуны Поршень. При такте рабочего хода поршень воспринимает давление газов и передает его через шатун на коленчатый вал двигателя. Поршень состоит из трех основных частей (рис. 2.9): днища 5, уплотняющей части 6 с проточенными в ней канавками для поршневых колец и юбки 7, поверхность которой соприкасается с зеркалом цилиндра. Днище поршня вместе с внутренней поверхностью головки цилиндра, образующее камеру сгорания, непосредственно воспринимает давление газов: оно может быть плоским (двигатели ЗИЛ-508, ЗМЗ-511), выпуклым (на ряде двигателей автомобилей семейства ИЖ) и фасонным (дизели ЗИЛ, ЯМЗ, КамАЗ). 18 Рис. 2.9. Поршни: а — карбюраторных двигателей; б — дизелей КамАЗ; в — дизелей ЯМЗ Наибольшее распространение в карбюраторных двигателях получили плоские днища (рис. 2.9, а), отличающиеся относительной простотой изготовления. Днище 5 и уплотняющая часть 6 составляют головку поршня, на которой располагаются компрессионные и маслосъемные кольца 3. Число колец зависит от типа двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Зазор между головкой поршня и стенкой цилиндра находится в пределах 0,4...0,6 мм. Юбка 7 поршня, имеющая форму конуса овального сечения, является направляющей при его движении в цилиндре. С внутренней стороны она имеет охлаждающие ребра и приливы — бобышки 2 с отверстиями для поршневого пальца #(рис. 2.9, б). На юбке поршня ряда двигателей с одной стороны сделаны Т- или П-образные тепловые прорези, предупреждающие заклинивание поршня при нагревании. С этой целью в двигателях автомобилей семейства ВАЗ вместо тепловых прорезей на юбке в головке алюминиевого поршня залита термокомпенсационная стальная пластина, ограничивающая его тепловое расширение. Для свободного перемещения поршня необходим и зазор между его юбкой и зеркалом цилиндра, который при их нормальном тепловом состоянии (8О...95°С) для различных моделей двигателей равен 0,04...0,08 мм. Для предотвращения зад и ров поршня при нагреве на его поверхности около торцов поршневого пальца делают местные углубления — холодильники / (см. рис. 2.9, а), которые также способствуют отводу тепла от поршня и улучшают условия его смазывания. В дизелях с непосредственным впрыском (дизели КамАЗ-740, ЯМЗ-236М2, ЯМЗ-238М2) в днище поршня располагается камера сгорания (см. рис. 2.9, б, в), а юбка поршня имеет также форму конуса овального сечения, но без прорезей, что придает ей необходимую прочность. Кроме того, в нижней части юбки поршня отдельных двигателей (КамАЗ-740, ВАЗ-2109) имеются боковые выемки для прохода противовесов коленчатого вала. Чтобы уменьшить силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, поршни, как правило, изготовляют из легких кремнисто-алюминиевых сплавов для уменьшения их массы. При сборке двигателя подбирают поршни, масса которых не отличается более чем на 3...7 г. На днище поршня действуют высокие температуры, поэтому для повышения износостойкости первой канавки поршня под верхнее поршневое кольцо устанавливают чугунную кольцевую вставку (у двигателей ЗИЛ-508, КамАЗ-740 и др.). При переходе поршня через ВМТ он смещается в боковом направлении от одной стенки цилиндра к другой, что сопровождается стуками. Для их устранения на двигателях автомобилей ЗИЛ-431410, ГАЗ-3307, ИЖ-2126 «Ода» и других ось отверстия под поршневой палец смещена на 1,5...2,0 мм от диаметральной плоскости поршня в правую сторону двигателя (по ходу движения автомобиля). Поршни в цилиндры следует устанавливать так, чтобы боковое давление во время рабочего хода испытывала та часть поршня, где нет тепловых прорезей. С этой целью на днище поршня делают метку 4 (см. рис. 2 9, а) или стрелку, которые при установке поршня в цилиндр должны быть обращены к передней части двигателя. Поршневые кольца. Основная функция поршневых колец — уплотнение камеры сгорания и обеспечение герметичности соединения поршень - цилиндр - канавки. Кроме того, при сгора- 19 нии рабочей смеси значительное количество теплоты поглощается поршнем и отводится от него поршневыми кольцами. Конструктивно поршневое кольцо (рис. 2.10) представляет собой плоскую разрезную пружину с зазором, который называется замком. Замок позволяет устанавливать кольца на поршень и обеспечивает свободное расширение их при нагревании в процессе работы двигателя. Поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца 2 (рис. 2.10, а) подбирают с определенным зазором (0,02...0,07 мм) по высоте к канавке поршня. При установке поршня в цилиндр кольца сжимаются до небольшого зазора в замке и плотно прилегают к поверхности цилиндра, что Рис. 2.10. Поршневые кольца: а - типы поршневых колеи; б - расположение колец на поршне предотвращает прорыв газов в картер двигателя и попадание масла со стенок цилиндра в камеру сгорания. Маслосъемное кольцо 3 снимает излишки масла со стенок цилиндра и отводит его в поддон картера. Поршневые кольца изготовляют из легированного чугуна, а для двигателей с большими динамическими нагрузками — из специальной стали. Поверхность верхнего компрессионного кольца для повышения износостойкости подвергают пористому хромированию, а остальные кольца для ускорения приработки покрывают тонким слоем олова или молибдена. Чугунное маслосъемное кольцо 3 отличается от компрессионного с прорезями 1 для прохода масла. В канавке поршня под маслосъемное кольцо сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня. На многих двигателях применяют стальные составные маслосъемные кольца. Например, в двигателе ЗИЛ-508 на каждый поршень устанавливают три компрессионных кольца и одно составное маслосъемное. Составное маслосъемное кольцо разборное, оно состоит из двух стальных кольцевых дисков 4 и двух расширителей: осевого 5 и радиального 6. Компрессионные кольца в канавках поршня и в чугунной вставке 8 (рис. 2.10, б) располагают так, чтобы выточки 9 на внутренних цилиндрических поверхностях колец были обращены вверх, в сторону днища поршня. Наружная поверхность нижнего компрессионного кольца 7 имеет небольшую конусность, большее основание которого обращено вниз, что способствует лучшему уплотнению соединения поршень - цилиндр. У большинства двигателей зазор в замках двух верхних компрессионных колец и чугунного маслосъемного составляет 0,25...0,60 мм, в нижнем компрессионном кольце — 0,15...0,40 мм, а в замке кольцевых дисков составного маслосъемного кольца — 0,8... 1,4 мм. При наличии чугунного маслосъемного кольца замки всех колец при установке их на поршень располагают по окружности под углом 90°. При установке стального составного 20 маслосъемного кольца на равные угловые интервалы смещаются только замки компрессионных колец. Поршневой палец. Для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна служит поршневой палец. Через пальцы передаются значительные усилия, поэтому их изготовляют из легированных или углеродистых сталей с последующей цементацией или закалкой ТВЧ (токами высокой частоты). Поршневой палец 11 (рис. 2.11) представляет собой толстостенную трубку с тщательно отшлифованной наружной поверхностью, проходящую через верхнюю головку шатуна и концами опирающуюся на бобышки / поршня 2. По способу соединения с шатуном и поршнем пальцы делятся на плавающие и закрепленные (обычно в головке шатуна). Наибольшее распространение получили плавающие поршневые пальцы, которые свободно поворачиваются в бобышках и во втулке 13, установленной в верхней головке шатуна. Осевое перемещение поршневого пальца ограничивается стопорными кольцами 10, расположенными в выточках бобышек поршня. При работающем двигателе в бобышках поршня возможны стуки пальцев из-за различного коэффициента линейного расширения алюминиевого сплава и стали. Для устранения этого явления палец в бобышках устанавливают с натягом 0,005...0,015 мм при температуре поршня 80...90 0 С, что обеспечивает поддержание нормального теплового зазора (0,01 ...0,03 мм) в этом сопряжении на всех режимах работы двигателя. Шатун. Назначение шатуна — соединение поршня с кривошипом коленчатого вала и обеспечение при такте рабочего хода передачи усилия от давления газов на поршень к коленчатому валу, а при вспомогательных тактах (впуск, сжатие, выпуск), наоборот, от коленчатого вала к поршню. При работе двигателя шатун совершает сложное движение: движется возвратно-поступательно вдоль оси цилиндра и качается относительно оси поршневого пальца. Рис. 2.11. Шатунно-поршневая группа Шатун (см. рис. 2,11) штампуют из легированной или углеродистой стали. Шатун состоит из стержня 14 двутаврового сечения, верхней головки 12, нижней головки 8 и крышки 7. В стержне 14 шатуна при принудительном смазывании плавающего поршневого пальца (в основном у дизелей) сверлится сквозное отверстие — масляный канал. Нижнюю головку 8, как правило, делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. В тех случаях, когда нижняя головка имеет значительные размеры и превышает диаметр цилиндра (у дизелей ЯМЗ), плоскость разъема головки делают под углом (косой срез), 21 что позволяет уменьшить радиус окружности, описываемой нижней частью шатуна, и упрощает его установку в цилиндр при сборке. Крышка шатуна изготавливается из той же стали, что и шатун, и обрабатывается совместно с нижней головкой, поэтому перестановка крышки с одного шатуна на другой не допускается. На шатунах и крышках с этой целью делают метки. Чтобы обеспечить высокую точность при сборке нижней головки шатуна, его крышку 7 фиксируют шлифованными поясками болтов 9, которые затягивают гайками 5 и стопорят шплинтами 6 или шайбами. В нижнюю головку устанавливают шатунный подшипник в виде тонкостенных стальных вкладышей 15, которые с внутренней стороны покрыты слоем антифрикционного сплава. От осевого смещения и провертывания вкладыши удерживаются выступами (усиками) 16, которые входят в канавки нижней головки шатуна и его крышки. В нижней головке шатуна и во вкладыше делается отверстие 4 для периодического выбрызгивания масла на зеркало цилиндра или на распределительный вал (у двигателей ЗИЛ-508, ЗМЗ-511, ВАЗ-2109). Для лучшей уравновешенности кривошипно-шатунного механизма разница в массе шатунов не должна превышать 6 г. В V-образных двигателях на каждой шатунной шейке коленчатого вала расположены два шатуна. В этих двигателях для правильной сборки шатуннопоршневой группы поршни и шатуны устанавливают строго по меткам. На крышке и стержне шатуна дизеля КамАЗ-740 метки выбивают в виде трехзначных номеров. Кроме того, на крышке шатуна выбивают порядковый номер цилиндра. Так, у двигателя ЗИЛ-508 метка на днище поршня 12 (см. рис. 4.8) должна быть направлена к передней части двигателя. При этом метка на шатуне для левого ряда цилиндров должна быть направлена в одну сторону с меткой на поршне, а метка на шатуне 11 для правого ряда цилиндров должна быть направлена в противоположную сторону относительно метки на поршне. Коленчатый вал. Коленчатый вал воспринимает силу от давления газов на поршень и силы инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма. Силы, передающиеся поршнями на коленчатый вал, создают крутящий момент, который при помощи трансмиссии передается на колеса автомобиля. Коленчатый вал изготовляют штамповкой из легированных сталей или отливают из высокопрочных магниевых чугунов (двигатели ЯМЗ, ЗМЗ, ВАЗ и др.). Коленчатый вал (рис. 2.12) состоит из коренных 8 и шатунных шеек 7, противовесов 29, заднего конца с отверстием для установки шарикового подшипника 17 ведущего вала коробки передач и фланца 19 для крепления маховика, переднего конца, на котором установлен храповик 2 пусковой рукоятки, шестерня 30 газораспределения и шкив 1 привода вентилятора, жидкостного насоса и генератора. Шатунные шейки 7со щеками 9 образуют кривошипы. Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил служат противовесы 29, которые изготовляют как одно целое со щеками, имеющими каналы 10 для подвода масла, или прикрепляют к ним болтами. Если с обеих сторон шатунной шейки 7 расположены коренные шейки 8, то такой коленчатый вал называют полноопорным. 22 Рис. 2.12. Коленчатый вал и маховик: 1 — шкив; 2 — храповик; 3 — маслоотражатель; 4 — упорная шайба; 5 — упорное кольцо; 6 — вкладыш коренного подшипника; 7 — шатунная шейка; 8 — коренная шейка; 9— щека; 10 — смазочный канал; 11 — шатун; 12 — поршень; 13 — сливные отверстия; 14 — маслосбрасывающий гребень; 15 — маслоотгонная канавка; 16 —зубчатый венец маховика; 17—шариковый подшипник; 18—сальник; 19 — фланец; 20 — болт; 21 — маховик; 22 — резиновая прокладка; 23 — деревянные уплотнители; 24 — крышка подшипника; 25 — масляная полость; 26 — заглушка: 27 — выступ; 28 — слой антифрикционного покрытия; 29 — противовес; 30 — шестерня газораспределения; 31 — передний конец коленчатого вала Полноопорные валы двигателей отличаются большой жесткостью, что повышает работоспособность кривошипно-шатунного механизма. Число коренных шеек зависит от типа и числа цилиндров двигателя. В щеках 9 коленчатого вала просверлены наклонные каналы 10 для подвода масла от коренных подшипников к масляным полостям 25, выполненным в шатунных шейках в виде каналов большого диаметра, закрываемых резьбовыми заглушками 26. Эти полости являются грязеуловителями, в которых под действием центробежных сил при вращении коленчатого вала собираются продукты изнашивания, содержащиеся в масле. Гнезда в блоке цилиндров под коренные подшипники и их крышки 24 растачивают совместно, поэтому при сборке двигателя крышки подшипников необходимо устанавливать по меткам только на свои места. Тонкостенные вкладыши Укоренных подшипников покрыты таким же антифрикционным сплавом, что и вкладыши шатунных подшипников, и отличаются от последних только размерами. Широкое использование триметаллических сталеалюминиевых и сталесвинцовых вкладышей связано с тем, что слой 28 антифрикционного покрытия обладает хорошими противозадирными свойствами. От продольного смещения и проворачивания вкладыши удерживаются выступами 27, входящими в соответствующие пазы в гнездах блока и их крышках. Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве карбюраторных двигателей воспринимаются упорной шайбой 4 и стальными упорными кольцами 5, залитыми с внутренней стороны антифрикционным сплавом. Осевые нагрузки коленчатого вала дизелей воспринимаются двумя парами упорных полуколец из бронзы или сталеалюминия, установленных в выточках задней коренной опоры. Для предотвращения утечки масла из картера двигателя на переднем конце коленчатого вала легковых автомобилей устанавливают самоподжимные сальники и отражатели. На двигателе ЗИЛ-508 передний конец 31 коленчатого вала уплотнен резиново-каркасным сальником, расположенным в крышке распределительных шестерен, а между шестерней 30 и шкивом 1 коленчатого вала установлен маслоотражатель 3, отгоняющий масло внутрь картера. Уплотнение заднего конца коленчатого вала обеспечивается графитоасбестовым сальником 18, размещенным в кольцевой канавке гнезда подшипника и его крышке 24, в плоскости разъема которой дополнительно устанавливаются резиновые прокладки 22, а по бокам — деревянные уплотнители 23. Кроме того, на задней шейке коленчатого вала находятся спиральная 23 маслоотгонная канавка 15 и маслосбрасываюший гребень 14, от которых масло отбрасывается через сливные (дренажные) отверстия 13 в поддон картера. Маховик. Назначение маховика 21 — обеспечение вывода поршней из мертвых точек, более равномерного вращения коленчатого вала многоцилиндрового двигателя при его работе на режиме холостого хода, облегчения пуска двигателя, снижения кратковременных перегрузок при трогании автомобиля с места и передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах работы двигателя. Маховик изготовляют из чугуна и динамически балансируют в сборе с коленчатым валом. На фланце 19 маховик центрируется в строго определенном положении с помощью штифтов или болтов 20, которыми он крепится к фланцу. У дизелей ЯМЗ-236М2 и КамАЗ-740 маховик центрируется с помощью двух штифтов и крепится болтами не к фланцу, а непосредственно к коленчатому валу. На обод маховика напрессован зубчатый венец 16, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. На торце или ободе маховика многих двигателей наносят метки, по которым определяют ВМТ поршня первого цилиндра при установке зажигания (у карбюраторных двигателей) или момента начала подачи топлива (у дизелей). На переднеприводных автомобилях ВАЗ-2110, -2111 и других маховик центрируется цилиндрическим выступом на фланце коленчатого вала и крепится к нему шестью самоконтрящимися болтами, на резьбу которых наносится герметик. Расположение болтов таково, что маховик можно прикрепить к валу только в двух положениях. На задней плоскости маховика около зубчатого обода имеется установочная метка в виде конусной лунки, которая служит для определения верхней мертвой точки в первом и четвертом цилиндрах. Для создания импульсов напряжения при положении поршня в ВМТ в ободе маховика запрессован стальной штифт, взаимодействующий с датчиком распределителя зажигания. Для регулировки момента зажигания на наружной поверхности маховика имеется риска, которую ориентируют по шкале, расположенной в смотровом люке картера сцепления. При ремонте маховика допускается проточка его рабочей поверхности на глубину не более 1 мм для снятия коробления, мелких трещин и задиров. Торцевая проточка маховика на большую величину сопряжена с опасностью его разрыва на нагрузочных режимах работы двигателя. 1.2.2 Механизм газораспределения, система смазки и охлаждения. Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси (карбюраторные двигатели) или очищенного воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов. На поршневых четырехтактных карбюраторных двигателях впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов осуществляются клапанами, которые могут иметь нижнее или верхнее расположение. При нижнем расположении клапаны устанавливают в блоке цилиндров, а при верхнем — в головке цилиндров. Современные двигатели обычно имеют газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов, так как в этом случае камера сгорания получается компактной, улучшается наполнение цилиндров, упрощается регулировка клапанов и значительно уменьшаются потери теплоты с охлаждающей жидкостью. В рядных двигателях при верхнем расположении клапанов (рис. 2.13) усилие от кулачка 17 распределительного вала передается толкателю 16, а от него — штанге 15. Штанга через регулировочный винт 14 воздействует на короткое плечо коромысла 11, которое, поворачиваясь на оси 12, нажимает своим носком на стержень клапана 2. При этом пружина б сжимается, а клапан перемещается вниз, отходит от седла 1, обеспечивая в зависимости от назначения клапана впуск горючей смеси (воздуха в дизелях) или выпуск отработавших газов. После того как выступ кулачка 17 выйдет из-под толкателя 16, клапанный механизм возвращается в исходное положение под действием пружины 6. Положение направляющей втулки 3, запрессованной в головку цилиндров 5, фиксируется стопорным кольцом 4, а регулировочного винта 14 - контргайкой 13. Верхний конец стержня клапана закреплен сухарями 10, установленными в тарелке 8 при помощи втулки 9. 24 Распределительные валы при верхнем расположении клапанов могут быть установлены в блоке цилиндров — нижнее расположение (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, -4331, КамАЗ5320) или на головке блока — верхнее расположение (однорядные двигатели автомобилей семейств ВАЗ, ИЖ-2126 «Ода» и др.). Рис. 2.13. Схема газораспределительного механизма с верхним расположением клапанов При верхнем расположении распределительного вала (рис. 2.14) отсутствуют толкатели и штанги, вследствие чего уменьшаются масса и инерционные силы клапанного механизма, что дает возможность увеличить частоту вращения коленчатого вала и уменьшить уровень шума при работе двигателя. В двигателях заднеприводных автомобилей ВАЗ (рис. 2.14, а) распределительный вал расположен в отдельном картере на головке 2 блока цилиндров и вращается в подшипниках скольжения. Привод к клапанам 1, размещенным в один ряд, осуществляется непосредственно от кулачков 4 распределительного вала через одноплечие рычаги (рокеры) 3. Одним концом одноплечий рычаг опирается на стержень клапана, другим — на сферическую головку болта 5 и удерживается на ней при помощи шпилечной пружины 7. В двигателях автомобилей ИЖ-2126 «Ода» и «Москвич» (рис.2.14, б) клапаны 1 расположены в два ряда и приводятся в действие коромыслами 9 от кулачков 4 распределительного вала. Для регулировки теплового зазора в клапанах служит регулировочный болт 5 с контргайкой 6, который связан со сферическим наконечником 8. В двигателях переднеприводных автомобилей ВАЗ-2109, -2110 и других верхний распределительный вал установлен в отдельном корпусе 10 (рис. 2.14, в), расположенном на головке цилиндров 2, в которую запрессованы чугунные седла 14 и направляющие втулки 13 25 клапанов 1. Верхняя часть втулок уплотняется металлорезиновыми маслоотражательными колпачками 12, размещенными внутри двойной пружины. Клапаны 1 приводятся в действие непосредственно кулачками 4 через цилиндрические толкатели 15 без промежуточных рычагов. Рис. 2.14. Газораспределительные механизмы двигателей с верхним расположением распределительных валов автомобилей: а - ВАЗ-2105, -2107 «Жигули»; б- ИЖ-2126 «Ода», -21261; «Москвич»-21412; в - ВАЗ-2109, -2110, -2112; г - ГАЗ-3110, -31105 «Волга» В гнездах толкателей находятся шайбы 11 для регулировки зазора h в клапанном механизме. Двигатель ЗМЗ-4062 автомобиля ГАЗ-3110 отвечает современному уровню зарубежного двигателестроения. Основной конструктивной особенностью его газораспределительного механизма является верхнее расположение двух распределительных валов с установкой по четыре клапана на каждый цилиндр с гидротолкателями. Наряду с этим на двигателе внедрена система распределенного (в соответствии с порядком работы) впрыска бензина во впускную трубу электромагнитными форсунками. Привод клапанов двигателя ЗМЗ-4062 (рис. 2.14, г) включает в себя распределительный вал 4 впускных клапанов 1 с гидротолкателями 16 и распределительный вал 17 выпускных клапанов 18 также с гидротолкателями и двойными пружинами 19. Валы установлены в разъемных подшипниках, образованных головкой цилиндров 2 и съемными крышками подшипников, закрепляемых болтами. На ряде моделей двигателей легковых автомобилей высшего, большого и среднего классов (ЗИЛ-4104, ГАЗ-31105 и др.) в клапанном механизме установлены гидротолкатели, которые автоматически обеспечивают беззазорный контакт кулачков распределительных валов с клапанами, компенсируя износы сопрягаемых деталей: кулачков, торцов корпусов гидротолкателей, корпуса компенсатора, клапанов, седел и тарелок клапанов. Типичным примером применения гидротолкателей является двигатель ЗМЗ-4062 автомобиля ГАЗ-3110 «Волга». Стальной корпус 4 гидротолкателя этого двигателя (рис. 2.15) выполнен в виде цилиндрического стакана, внутри которого размещен компенсатор 6 с 26 обратным шариковым клапаном 8. Гидротолкатели устанавливаются в расточенные в головке цилиндров 9 отверстия, между кулачками распределительных валов и торцами клапанов. На наружной поверхности корпуса выполнена канавка и отверстие 3 для подвода масла внутрь гидротолкателя из смазочной магистрали в головке блока цилиндров. Рис. 2.15. Отсек клапанного механизма с гидротолкателем двигателя ЗМЗ-4062 Компенсатор размешен в направляющей втулке 2, приваренной внутри корпуса гидротолкателя, и удерживается стопорным кольцом 5. Компенсатор состоит из поршня 7, опирающегося изнутри на донышко корпуса гидронатяжителя, и корпуса 6, который опирается на торец впускного или выпускного клапана. Между поршнем и корпусом компенсатора установлена пружина 1, раздвигающая их и тем самым выбирающая возникающий зазор. Одновременно пружина 1 прижимает колпачок обратного шарикового клапана 8, размещенного в поршне. Работа гидротолкателя происходит следующим образом: при нажатии кулачком распределительного вала на торец корпуса 4 гидротолкателя шариковый клапан 8 закрывается, запирая находящееся внутри масло, которое становится рабочим телом, через которое передается усилие от кулачка 10 к стержню 12 и сухарям 11 клапана, обеспечивая его открытие. При этом поршень несколько вдвигается в корпус 6 компенсатора и часть масла перетекает через зазор в этой плунжерной паре в полость корпуса 4 гидротолкателя. Когда снимается усилие с гидротолкателя, что происходит при закрытии клапана, пружина компенсатора прижимает поршень 7 и корпус гидротолкателя к цилиндрической части кулачка, выбирая зазор. При этом шариковый клапан 8 открывается, обеспечивая перепуск масла в полость компенсатора. При дальнейшем повороте кулачка, когда корпус 4 гидротолкателя сходит с его «затылка» — цилиндрической части, цикл работы гидротолкателя повторяется. На V-образных восьми цилиндровых двигателях применяют верхнее расположение клапанов (рис. 2.16). Нижний распределительный вал таких двигателей, установленный в развале блока, является общим для клапанов правого и левого рядов цилиндров. Открытие клапанов 9 (впускного и выпускного), перемещающихся в направляющих втулках 10, происходит под действием усилия, передаваемого от кулачков 6 и 7 через толкатели 19 штанги 18 и коромысла 14, установленные на осях 13. Закрытие клапанов осуществляется под действием пружин 12, нижние концы которых упираются в шайбы 11. При наличии у выпускных клапанов механизма вращения их пружины опираются на опорные шайбы 17 этих механизмов. Верхними концами пружины обоих клапанов упираются в тарелки 20. За два оборота коленчатого вала впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра открываются один раз, а распределительный вал за этот период делает один оборот. Следовательно, распределительный вал вращается в 2 раза медленнее коленчатого вала. Поэтому зубчатое 27 колесо 1 распределительного вала имеет в 2 раза больше зубьев, чем ведущая шестерня коленчатого вала. Распределительный вал. Распределительный вал изготовляют из стали или специального чугуна и подвергают термической обработке. Профиль кулачков распределительного вала как впускных 6, так и выпускных 7 у большинства двигателей делают одинаковым. Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом 90°, в шестицилиндровом — под углом 60°, а в восьмицилиндровом — под углом 45°. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей 19 с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы. Начиная с передней опорной шейки 4 диаметр шеек уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки Топорных шеек изготовляют из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом. Рис. 2.16. Газораспределительный механизм V-образного двигателя На переднем конце распределительного вала расположен эксцентрик 5, воздействующий на штангу 24 привода топливного насоса, а на его заднем конце находится шестерня 28, которая приводит во вращение зубчатое колесо валика 29, расположенного в корпусе 27 привода распределителя зажигания и масляного насоса. Между зубчатым колесом 1 распределительного вала и его передней опорной шейкой установлены распорное кольцо 3 упорного фланца 2, крепящегося болтами к блоку и удерживающего вал от продольного перемещения. Так как толщина распорного кольца 3 больше толщины упорного фланца 2, обеспечивается осевой зазор («разбег») распределительного вала, который должен быть в пределах 0,08...0,21 мм. В отверстии переднего торца распределительного вала (двигатели ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и др.) расположен узел привода центробежного датчика регулятора частоты вращения коленчатого вала, состоящий из валика 22, пружины 21 и шайбы 25, закрепленных кольцом 23. Привод распределительного вала. Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчатой или цепной передачи (рис. 2.17). Механизм газораспределения двигателя КамАЗ-7408, устанавливаемого на автобусах ЛиАЗ5256, приводится в действие от ведущей шестерни 1 (рис.2.17, а), установленной в задней части коленчатого вала, которая через блок промежуточных зубчатых 28 Рис.2.17. Типы привода распределительного вала: а, б - зубчатый; в - цепной колес 2 и 3 связана с зубчатым колесом 4 распределительного вала. Зубчатым колесом 5 топливного насоса высокого давления осуществляется привод шестерни 7компрессора и шестерни 6привода насоса гидроусилителя рулевого управления. На двигателях ЗИЛ-508 автомобилей семейства ЗИЛ ведущая шестерня (рис. 2.17, б) установлена на переднем конце коленчатого вала, а ведомое колесо 8 — на переднем конце распределительного вала и закреплено гайкой 26 (см. рис. 2.16). Зубчатые колеса привода должны входить в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает правильность заданных фаз газораспределения и порядка работы двигателя. Поэтому при сборке двигателя зубчатые колеса вводятся в зацепление по меткам (см. схемы меток на рис.2.17, а, б) на их зубьях (на впадине между зубьями колеса и на зубе шестерни). Чтобы уменьшить уровень шума зубчатых колес, их изготовляют с косыми зубьями и из различных материалов. На коленчатом валу устанавливают стальную шестерню, а на распределительном — чугунное или текстолитовое колесо. В двигателях легковых автомобилей семейства ВАЗ, ИЖ и других (с приводом на задние колеса) газораспределительный механизм приводится в действие от коленчатого вала двухрядной втулочно-роликовой цепью 12 (рис. 2.17, в), которая соединяет ведущую звездочку 16 коленчатого вала со звездочкой 13 распределительного вала и звездочкой 15 валика привода масляного насоса и распределителя зажигания. При резком изменении частоты вращения коленчатого вала появляются колебания ветви цепи, для ее гашения служит пластмассовая колодка 14 (успокоитель). С противоположной стороны колодки 14 размещается башмак 11 натяжного устройства. Один конец башмака закреплен на оси, а другой соединяется с регулировочным механизмом 10, прижимающим башмак к цепи. Цепь натягивают при помощи гайки 9 регулировочного механизма. В двигателях переднеприводных легковых автомобилей ВАЗ-2109, -2110 и других привод газораспределительного механизма состоит из двух зубчатых шкивов, установленных на коленчатом и распределительном валах, натяжного ролика и зубчатого ремня. Этим же ремнем приводится во вращение и шкив насоса охлаждающей жидкости. Основной особенностью такого привода является зубчатый эластичный ремень с зубьями полукруглой формы. Его изготавливают из маслостойкой резины, армированной кордом из стекловолокна. Зубья для повышения износостойкости покрыты эластичной тканью. В газораспределительном механизме с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала клапаны имеют привод через передаточные детали (толкатели, штанги и коромысла). 29 Толкатели. Назначение толкателей — передача усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. Изготовляют толкатели из стали или чугуна. Толкатели выполняют цилиндрическими и рычажно-роликовыми (рис. 2.18). В дизелях ЯМЗ-236М2 и -238М2 применяют рычажно-роликовые толкатели качающегося типа (рис.2.18, а), установленные на оси 1 над распределительным валом. Ролик 2 толкателя 3 опирается на кулачок распределительного вала. Ось ролика вращается на игольчатых подшипниках, поэтому при перекатывании ролика по кулачку трение скольжения заменяется трением качения. Сверху на толкатель опирается штанга 4. В двигателях ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и КамАЗ-740, Д-245.12 применяют цилиндрические толкатели 7 (рис. 2.18, б), установленные в специальных отверстиях - направляющих. У дизеля КамАЗ-740 применяются съемные направляющие. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность 8 под штангу и отверстие 9 для слива масла. Для повышения работоспособности торцовую поверхность 10 стальных толкателей в месте соприкосновения с кулачком наплавляют специальным износостойким чугуном. Штанги. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам служат штанги, изготовляемые из стального прутка с закаленными концами или из дюралюминиевого стержня со стальными сферическими наконечниками. В дизелях ЯМЗ и КамАЗ, Д-245.12 штанги 4 (см. рис. 2.18, б) делают обычно из стальной трубки. На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники 11, которыми они с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов 5(см. рис. 2.18, а), ввернутых в коромысла б, а с другой — в толкатели. Коромысла. Для передачи усилия от штанги к клапану служит коромысло, представляющее собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Плечо b коромысла примерно в 1,5 раза больше плеча а. Наличие длинного плеча коромысла не только уменьшает ход толкателя и штанги, но и снижает силы инерции, возникающие при их движении, что способствует повышению долговечности деталей привода клапанов. Коромысла карбюраторных двигателей расположены на общей полой оси 13 (см. рис. 2.16), в конце которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и к сферическим наконечникам регулировочных болтов 15 Оси 13 в сборе с коромыслами устанавливают на каждой головке цилиндра с помощью стоек 16. На дизелях оси коромысел выполнены за одно целое со стойками, и каждое коромысло качается на своей оси. Клапаны. Открытие и закрытие впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания происходят при помощи клапанов. Клапан (рис. 2.19, а) состоит из плоской головки 16 и стержня 1, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают значительно больше, чем диаметр выпускного. Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготовляют из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные — из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и могут иметь температуру 600...800 °С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок 15 из жаропрочного чугуна, которые называются седлами. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов. 30 Рис. 2.18. Детали привода клапанов дизелей: а - ЯМЗ; б — КамАЗ Для плотного прилегания головок клапанов к седлам их рабочие поверхности делают коническими в виде тщательно обработанных фасок (под углами 45 или 30°). Стержни 1 клапанов имеют цилиндрическую форму. Они перемещаются в чугунных или металлокерамических направляющих втулках 2, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухарей 10, которые прижимаются к конической поверхности тарелки 9 под действием пружины 8. 31 Рис.2.19. Выпускной клапан двигателя автомобилей ЗИЛ-4314, -4333 с механизмом вращения: а — выпускной клапан, установленный на головке цилиндров; б, в — соответственно начальное и конечное рабочие положения механизма вращения клапана В дизелях ЯМЗ, КамАЗ и в двигателях автомобилей семейств ГАЗ, ИЖ, ВАЗ для улучшения резонансной характеристики, повышения работоспособности газораспределительного механизма клапаны прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами. В этом случае направление витков пружин делается различным, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попадали между витками другой и не нарушалась безотказная работа клапанного механизма. На впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней части направляющих втулок (у двигателей ЗИЛ, КамАЗ, ЗМЗ) устанавливают резиновые манжеты или колпачки 7 (см. рис. 5.1), которые при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и к направляющей втулке, вследствие чего устраняется возможная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана (при такте впуска). В двигателях ЗИЛ-508 и ЗМЗ-511 для лучшего отвода теплоты от выпускных клапанов введено натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым и его полость заполняют на 3 /4 объема металлическим натрием (см. рис. 5.7, а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С. Во время работы двигателя расплавленный натрий омывает внутреннюю полость клапана, при этом теплота от его головки передается к стержню и через направляющую втулку и головку цилиндров отводится к охлаждающей жидкости. В клапанном приводе двигателей ЗМЗ (см. рис. 2.13) кроме сухарей 10 и тарелки 8 имеется коническая втулка 9, плотно охватывающая сухари и соприкасающаяся с тарелкой 8 узким кольцевым пояском. Вследствие этого уменьшается трение в этом соединении, и клапан может проворачиваться под действием усилия, передаваемого через коромысло. Последнее способствует снятию нагара с головки и седла клапана и предотвращает их обгорание. Для этой же цели выпускные клапаны V-образных карбюраторных двигателей ЗИЛ имеют механизм принудительного вращения, который состоит из корпуса 4 (см. рис. 2.19, а, б), расположенного в углублении головки цилиндра 14 на направляющей втулке 2, закрепленной замочным кольцом 3, пяти шариков 5, установленных вместе с возвратными пружинами 12 в наклонных пазах корпуса, опорной шайбы 6 и конической дисковой пружины 11. Пружина 11 и шайба 6 свободно надеты на выступ корпуса и закреплены на нем замочным кольцом 7. При закрытом клапане, когда усилие пружины 8 невелико (см. рис. 2.19, б), дисковая пружина 11 выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса 4. При этом шарики 5 в конических пазах корпуса отжаты пружинами 12 в крайнее положение. Когда клапан начинает открываться, усилие пружины 8 возрастает, в результате чего дисковая пружина 11 выпрямляется и передает усилие пружины 8 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину 11, опорную шайбу 6, клапанную пружину 8 и сам клапан относительно его первоначального положения. Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины 8 уменьшается, при этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием пружин 12 возвращаются в первоначальное положение, подготовляя механизм вращения к новому циклу поворота клапана. При частоте вращения коленчатого вала около 3 000 об/мин частота вращения выпускного клапана достигает 30 об/мин. Чтобы обеспечить плотное прилегание головки клапана к седлу, необходим определенный тепловой зазор между стержнем клапана и носком (винтом) коромысла. Тепловые зазоры в клапанах изменяются вследствие их нагрева, изнашивания и нарушений регулировок. Когда зазор в клапанах увеличен, они открываются не полностью, в результате чего ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания, а также повышаются ударные нагрузки на детали клапанного механизма. При недостаточном зазоре клапаны неплотно садятся на седла, вследствие чего происходят утечки газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей седла и клапана. Из-за 32 неплотной посадки клапанов при такте сжатия рабочая смесь может попадать в выпускной газопровод, а в процессе такта расширения газы, имеющие высокую температуру, могут прорываться во впускной газопровод, вследствие чего в этих газопроводах возможны хлопки или вспышки, что является признаком неплотной посадки клапанов. Для плотного прилегания головки клапана к седлу тепловой зазор устанавливают между носком коромысла 11 (см. рис. 2.13) и торцом стержня клапана 2 при нижнем расположении распределительного вала (у двигателей ЗИЛ-508, КамАЗ-740, ЗМЗ-511 и др.) или между рычагом 3 (см. рис. 2.14, а) привода клапана 1 и кулачком 4 при верхнем расположении распределительного вала (у двигателей ВАЗ-2105, -2107). В двигателях заднеприводных автомобилей ВАЗ тепловой зазор должен быть 0,15 мм как для впускных, так и для выпускных клапанов. При их регулировке отвинчивают контргайку 6 (см. рис. 2.14, а) и, вращая регулировочный болт 5, устанавливают указанный зазор между рычагом 3 и кулачком 4 на двигателе в холодном состоянии. В двигателях переднеприводных автомобилей ВАЗ-2109, -2110, -2111 зазор h (см. рис. 2.14, в) между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами должен быть (0,2 + 0,05) мм для впускных клапанов и (0,35 + 0,05) мм для выпускных. Комплект регулировочных шайб имеет толщину от 3 до 4,25 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Толщина шайбы маркируется на ее поверхности. У двигателей автомобилей ИЖ-2126 «Ода», -21261 и «Москвич»-21412 при верхнем расположении распределительного вала тепловой зазор h (см. рис. 2.14, 6) устанавливают между наконечником 8 регулировочного болта 5 и торцом стержня клапана 1. Рис. 2.20. Проверка и регулировка теплового зазора В непрогретых двигателях ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и дизелей ЯМЗ-238М2 зазор впускных и выпускных клапанов должен быть 0,25... 0,30 мм, на дизелях КамАЗ зазор впускных клапанов составляет 0,25...0,30 мм, а у выпускных — 0,35...0,40 мм. В этих двигателях для регулировки зазора в клапанах (рис.2.20) служит регулировочный винт 3 с контргайкой 2, ввернутый в коромысло 1. Под фазами газораспределения понимают моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала. Фазы газораспределения изображаются круговыми диаграммами, их подбирают экспериментальным путем при доводке опытных образцов двигателей. При рассмотрении рабочих процессов ДВС в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов будет происходить точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания будут недостаточными. В связи с этим моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в ВМТ и НМТ. 33 Из общей круговой диаграммы фаз газораспределения (рис. 2.21, а) видно, что при такте впуска впускной клапан 1 (рис. 2.21, г) начинает открываться с опережением, т.е. до подхода поршня в ВМТ. Угол а опережения открытия впускного клапана для двигателей различных моделей находится в пределах 10...32°. Закрывается впускной клапан с запаздыванием после прохождения поршнем НМТ (во время такта сжатия). Угол β запаздывания закрытия впускного клапана в зависимости от модели двигателя составляет 40... 85°. Выпускной клапан 2 (см. рис. 2.21, г) начинает открываться до подхода поршня к НМТ (во время такта рабочего хода). Угол у (см. рис. 2.21, а) опережения открытия выпускного клапана для различных двигателей колеблется в пределах 40... 70°. Закрывается выпускной клапан после прохождения поршнем ВМТ (во время такта впуска). Угол 5 запаздывания закрытия выпускного клапана составляет 10... 50°. Рис. 2.21. Диаграммы (а — в) фаз газораспределения двигателей и положения поршней (г), соответствующие фазам газораспределения: а — общая четырехтактного; б — ЗИЛ-508; в — КамАЗ-740; а, β, γ, 8 — углы, определяющие моменты открытия и закрытия клапанов Углы опережения и запаздывания, а следовательно, и время открытия клапанов тем больше, чем выше частота вращения коленчатого вала, при которой развивается максимальная мощность двигателя. Правильность установки газораспределения определяется точным зацеплением зубчатых колес (см. рис. 2.17) по имеющимся на них меткам или расположением метки на ведомой звездочке против установочного прилива (двигатель ВАЗ-2106) на корпусе подшипников распределительного вала. Общая круговая диаграмма показывает, что в определенный период времени одновременно открыты впускной и выпускной клапаны. Угловой интервал (α + β) вращения коленчатого вала, при котором оба клапана открыты, называется перекрытием клапанов, которое необходимо для своевременной и качественной очистки цилиндров от продуктов сгорания. Из диаграммы фаз газораспределения двигателя ЗИЛ-508 (рис. 2.21, б) видно, что впускной клапан открывается за 31° до прихода поршня в ВМТ, а выпускной клапан закрывается при угле 47° поворота коленчатого вала после ВМТ, следовательно, угол перекрытия клапанов составляет 78°. Открытие выпускного клапана происходит с опережением на 67° до НМТ, а закрытие впускного клапана — с запаздыванием на 83° после НМТ. Таким образом, общая 34 продолжительность открытия каждого клапана составляет 294° по углу поворота коленчатого вала двигателя. Рассмотренные фазы газораспределения двигателя ЗИЛ-508 получены при зазоре в обоих клапанах 0,3 мм (между носком коромысла и торцом стержня клапана). При уменьшении зазора продолжительность открытия впускного и выпускного клапанов возрастает, а при увеличении зазора уменьшается. Условия смазывания деталей. Главным назначением смазочной системы является уменьшение износа трущихся поверхностей и механических потерь на трение за счет равномерной и достаточной подачи масла. Кроме этого, масло отводит от смазываемых поверхностей теплоту и предохраняет их от коррозии. При работе механизмов величина силы трения во многом зависит от качества обработки деталей и условий их смазывания. Работа сопряженных деталей при недостаточном смазывании сопровождается большими потерями на трение, повышенным изнашиванием и выделением значительного количества теплоты, вследствие чего резко снижается механический КПД двигателя. Нельзя допускать избыточного смазывания, так как это приводит к попаданию масла в камеру сгорания, вследствие чего увеличивается нагарообразование на днищах поршней, электродах свечей и клапанах, что приводит к перебоям в работе двигателя, а также к повышенному расходу масла. Таким образом, для обеспечения заданного срока службы двигателя при минимальных потерях на трение в его узлах и механизмах необходимы наивыгоднейшие условия смазывания всех взаимодействующих поверхностей подвижных соединений. В зависимости от условий работы узлов и механизмов двигателя смазочный материал к ним может подводиться несколькими способами, конструктивно объединенными в единую смазочную систему. В современных двигателях из-за наличия различных способов подачи масла к трущимся поверхностям сопряженных деталей смазочная система называется комбинированной, и в ней применяют следующие способы смазывания: под давлением, капельное (разбрызгиваемым маслом) и масляным туманом. Под давлением, создаваемым смазочным насосом, масло подводится к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, к подшипникам опорных шеек распределительного вала, к осям коромысел и верхним наконечникам штанг. В отдельных конструкциях под давлением смазываются втулки верхней головки шатуна и поршневые пальцы, а также обеспечивается периодическая подача масла на более нагруженную часть стенки цилиндра через отверстие в нижней головке шатуна. Разбрызгиванием масла и масляным туманом смазываются кулачки распределительного вала, нижние наконечники штанг, направляющие втулки клапанов, механизмы вращения выпускных клапанов, зубчатые колеса газораспределения и другие детали. Смазочная система дизеля КамАЗ-740 (рис. 2.22). Данная система является типичным примером комбинированной смазочной системы. Заправка дизеля маслом происходит через заливной патрубок, установленный на картере маховика справа. Для периодического контроля за уровнем масла в поддоне 6 картера служит указатель 21. Особенностью смазочной системы дизеля является то, что в ней имеется два фильтра тонкой очистки: полнопоточный 13, со сменным фильтрующим элементом, и неполнопоточный — центрифуга 19, включенные между собой параллельно. 35 Рис. 2.22. Смазочная система дизеля КамАЗ-740 Двухсекционный смазочный насос, состоящий из нагнетательной 11 и радиаторной 10 секций, приводится в действие от коленчатого вала. Секцией 11 смазочного насоса по каналу в правой стенке блока цилиндров масло подается в полнопоточный фильтр 13 со сменным фильтрующим элементом тонкой очистки, откуда оно направляется в главную магистраль 14. Из главной магистрали по каналам в блоке цилиндров масло поступает к коренным подшипникам коленчатого вала и по отверстиям в его щеках поступает к шатунным подшипникам. Одновременно масло по вертикальным каналам в блоке поступает к опорным шейкам распределительного вала и по наклонным каналам к втулкам коромысел, а от них направляется к регулировочным винтам и верхним наконечникам штанг. Стекая через зазоры в сопряженных деталях, масло поступает во внутренние полости штанг и, вытекая из них, смазывает толкатели и кулачки распределительного вала двигателя. На стенки цилиндров дизеля масло поступает разбрызгиванием, где оно снимается маслосъемным кольцом, отводится внутрь поршня и смазывает поршневой палец. Из наклонных каналов блока масло поступает для смазывания подшипников компрессора 1 и топливного насоса 2 высокого давления. Кроме того, от нагнетательной секции насоса через кран 3 и регулятор-выключатель 4 масло подается в гидромуфту 5 привода вентилятора. Радиаторная секция 10 насоса по маслопроводу подает масло к центрифуге 19, из которой оно постоянно сливается в поддон картера через клапан 16 и частично проходит в радиатор 8, если кран 18 маслопровода открыт. Перепускной клапан 17ограничивает давление масла, проходящего через центрифугу, до 0,65 МПа, а клапан 12 в корпусе смазочного насоса ограничивает давление в главной смазочной магистрали и открывается при давлении 0,40...0,45 МПа. Давление масла в смазочной системе определяется по манометру 20. При засорении фильтра 13 или повышении вязкости масла открывается перепускной клапан 15 и неочищенное масло поступает в главную смазочную магистраль 14, при этом на щитке приборов загорается сигнальная лампочка. 36 Масляный радиатор. При нормальном тепловом режиме работы двигателя температура масла должна быть в пределах 65 ...85 °С. На грузовых автомобилях при повышенной температуре окружающего воздуха, а также при длительной работе двигателя на больших нагрузках необходимая интенсивность охлаждения масла достигается обдувом поддона картера воздухом и подачей масла в масляный радиатор. На большинстве легковых автомобилей охлаждение масла происходит в результате естественной теплоотдачи поверхности поддона картера, обдуваемого встречным потоком воздуха. На грузовых автомобилях устанавливаются масляные радиаторы (маслотеплообменники) водяного или воздушного охлаждения. На отдельных моделях двигателей автобусов семейства ЛиАЗ установлен маслотеплообменник, обеспечивающий поддержание постоянной температуры масла за счет теплообмена с охлаждающей жидкостью. Излишне нагретое масло отдает теплоту охлаждающей жидкости, а холодное нагревается. К теплообменнику жидкость подается из нижнего бачка радиатора системы охлаждения и, пройдя теплообменник, поступает к жидкостному насосу, а от него снова возвращается в радиатор. Смазочный насос. Для нагнетания масла в магистральные каналы и подачи его под давлением к трущимся деталям узлов и механизмов двигателя служит смазочный насос. В автомобильных двигателях применяют смазочные насосы с внешним и внутренним (ВАЗ-2110, -2111, -2112) зацеплением зубчатых колес. По числу секций они могут быть одно- и двухсекционными. Каждая пара зубчатых колес двухсекционного насоса размещается в корпусе 4 (рис. 2.23, а) верхней и корпусе 9 нижней секций насоса, разделенных между собой промежуточной крышкой 1. Ведущие шестерни 6 и 7 соответственно верхней и нижней секций с помощью шпонок крепятся на валу 5 насоса, который приводится в действие от распределительного вала. В корпусе каждой секции на осях 3 и 8свободно установлены ведомые зубчатые колеса 2 я 10, которые в паре с ведущими шестернями вращаются в своих корпусах с минимальными радиальными и торцовыми зазорами. При работе насоса (рис. 2.23, б) масло из картера двигателя подается во всасывающие полости верхней и нижней секций, заполняет впадины между зубьями зубчатых колес и далее переносится вдоль стенок корпусов 4 и 9 в полости нагнетания, из которых оно поступает к масляным фильтрам и радиатору (направление потока масла в каждой секции показано сплошными стрелками). Рис. 2.23. Двухсекционный смазочный насос: а — продольный разрез; б — схема работы; в — общий вид Необходимое давление масла, создаваемое верхней секцией насоса, на входе в главную смазочную магистраль поддерживается редукционным клапаном, отрегулированным на определенное давление и состоящим из плунжера 11 и пружины 12, закрытых пробкой 13. При 37 увеличении давления клапан открывается и масло из полости нагнетания перепускается во всасывающую полость насоса (направление потока масла показано штриховыми стрелками). У дизеля КамАЗ-740, кроме клапана 12 (см. рис. 2.22), ограничивающего давление в главной магистрали, секции насоса имеют предохранительные клапаны 9 и 7, которые перепускают масло при повышении давления в полости нагнетания до 0,8 МПа. У двигателя ЗИЛ-508 редукционный клапан с плунжером 11, расположенным в промежуточной крышке 1 (рис. 2.23, в), открывается при давлении свыше 0,32 МПа. Нижняя секция смазочного насоса подает масло в масляный радиатор. Давление масла, нагнетаемого в радиатор, поддерживается шариковым перепускным клапаном 14, отрегулированным на давление 0,12...0,15 МПа. При увеличении давления масло из нагнетательной полости перепускается во всасывающую полость нижней секции, что предохраняет сердцевину радиатора от разрушения (направление потока масла при перепуске показано на рис. 2.23, б контурными стрелками). В дизелях семейства КамАЗ при повышении давления в радиаторе свыше 0,12 МПа масло, поступающее к нему из центрифуги через клапан 6 (см. рис. 2.22), сливается в поддон 6, минуя радиатор. В двигателях автомобилей ГАЗ-3307, -3302 «ГАЗель» радиатор подключен к выходу главной смазочной магистрали через предохранительный клапан, отрегулированный на давление 0,1 МПа. Этот клапан предотвращает опасное понижение давления (ниже указанного значения) в смазочной системе при больших расходах масла (через радиатор, подшипники коленчатого вала и т.п.) ограничением количества масла, проходящего через радиатор, или его отключением. Масляные фильтры. Чтобы очистить масло от механических примесей, которые появляются из-за изнашивания трущихся деталей, попадания пыли из воздуха, образования нагара и отложения смолистых веществ, применяют фильтры. В смазочных системах используют масляные фильтры грубой и тонкой очистки. В современных двигателях широкое распространение получили фильтры гонкой очистки, которые делят на фильтры со сменным фильтрующим элементом и фильтры центробежной очистки масла (центрифуги). Последние периодически очищают от грязи без замены каких-либо частей. Если в смазочной системе через фильтры тонкой очистки проходит только часть масла, то они называются неполнопоточными, а в том случае, если через них проходит все масло, они называются полнопоточными. Полнопоточный фильтр центробежной очистки двигателя ЗИЛ-508 (рис. 2.24) состоит из корпуса 12, кожуха 7 и центрифуги с гидрореактивным приводом. Масло от насоса по каналу 11 подается под вставку 6 центрифуги, откуда небольшая часть масла, пройдя сетчатый фильтр 5, поступает к двум жиклерам 2, отверстия которых направлены в противоположные стороны. Масло, выбрасываемое из жиклеров 2 (показано стрелками) в двух противоположных направлениях, создает крутящий момент, приводящий ротор 3, установленный на упорном подшипнике 10, во вращение с частотой 5 000...6 000 об/мин. При этом основная часть масла, поступающая в полость колпака 4 ротора, подвергается центробежной очистке. Продукты изнашивания, нагара и смолистые отложения, находящиеся в масле, отбрасываются под действием центробежной силы к внутренней поверхности колпака 4 и равномерно распределяются по ней в виде осадка, который удаляют при чистке центрифуги (одновременно со сменой масла в двигателе). 38 Рис. 2.24. Центробежный фильтр тонкой очистки масла двигателя ЗИЛ-508 Очищенное масло через радиальные отверстия оси 8 ротора, трубку 9 и канал 1 поступает в распределительную камеру масляной магистрали. Канал 1 соединен с перепускным клапаном 13, который при изнашивании подшипников коленчатого вала или загустении масла (при пуске холодного двигателя) перепускает часть неочищенного масла в магистраль, помимо центрифуги (показано штриховыми стрелками). Рис. 2.25. Фильтр тонкой очистки масла двигателей автомобилей ВАЗ 39 В дизелях ЯМЗ-236М2, КамАЗ-740 и других работа фильтров центробежной очистки масла основана на том же принципе, однако они являются неполнопоточными, и масло, очищенное в них, направляется не в магистраль, а стекает в поддон картера. На двигателях легковых автомобилей семейства ВАЗ, ИЖ, ГАЗ и других устанавливаются только одни полнопоточные фильтры тонкой очистки масла со сменными фильтрующими элементами, изготовленными из бумажной ленты, картона или других материалов. Фильтрация масла осуществляется при просачивании его под давлением через эти элементы. Очистка масла в фильтре тонкой очистки масла (рис. 2.25) с бумажным фильтрующим элементом, установленным на двигателях автомобилей семейства ВАЗ, происходит следующим образом. Нагнетаемое насосом масло поступает под днище 3 и через его отверстия 7 проходит в наружную полость фильтра. Затем, пройдя под давлением через поры фильтрующего элемента 9, масло очищается и подается в центральную часть фильтра, где через отверстие 5 выходит в главную смазочную магистраль блока. При пуске холодного двигателя очистка масла происходит через специатьную вставку из вискозного волокна, так как в этом случае загустевшее масло не проходит через бумажный фильтрующий элемент. Фильтр имеет выполненный в виде манжеты противодренажный клапан 4, предотвращающий стекание масла из системы при остановке двигателя, и перепускной клапан 6, который срабатывает при засорении фильтрующего элемента и перепускает неочищенное масло непосредственно в магистраль. Герметичность установки фильтра на блоке цилиндров обеспечивает резиновое кольцо 8, устанавливаемое на крышку 2корпуса. При смене масла в двигателе фильтр необходимо заменять с целью обеспечения эффективности фильтрации масла. Вентиляция картера. Для очистки картера двигателя от картерных газов, образующихся вследствие прорыва продуктов сгорания через неплотности поршневых колец и их смешивания с парами масла в картере, необходима вентиляция картера. Удаление картерных газов позволяет поддерживать в поддоне картера атмосферное давление, что предотвращает старение масла, утечку его через уплотнения, а также исключает возможность попадания картерных газов в кабину грузового или кузов легкового автомобиля. Вентиляция картера может быть открытой (естественной) и закрытой (принудительной). При открытой вентиляции картерные газы отводятся в атмосферу, а при закрытой — во впускной газопровод. На дизелях ЯМЗ и КамАЗ открытая вентиляция картера осуществляется через сапун. В дизелях КамАЗ-740 сапун 22 (см. рис. 2.22) лабиринтного типа установлен в гнезде картера маховика (рис. 2.26, а) со стороны полости 5 правого ряда блока цилиндров. Основными частями сапуна является наружный 4, средний 3 и внутренний 2 стаканы, а также газоотводящая трубка 1. Выход отработавших газов и паров топлива из картера двигателя в атмосферу происходит в результате разрежения, возникающего у газоотводящей трубки при движении автомобиля. Сапун лабиринтного типа препятствует уносу масла через газоотводящую трубку, так как, проходя через каналы лабиринта, оно резко 40 Рис. 2.26. Схемы вентиляции картера: а — открытой дизеля КамАЗ-740; б — закрытой двигателя ЗИЛ-508 меняет направление своего движения (показано штриховыми стрелками), в результате чего частицы масла отделяются и стекают в поддон. В настоящее время многие автомобильные производственные общества и фирмы проводят конструкторско-технологические мероприятия в направлениях реконструкции открытых конструкций вентиляции картера на закрытые. На двигателях автомобилей ЗИЛ-431410, ВАЗ-2110, -2111, ГАЗ-3102, -3110 «Волга» и их модификациях применяют закрытую принудительную вентиляцию картера с устройством, обеспечивающим отсос (рециркуляцию) картерных газов во впускной газопровод, а затем, после их смешивания с горючей смесью, поступление их в цилиндры двигателя. Такая система вентиляции является более совершенной, так как в этом случае снижается выброс в атмосферу токсичных веществ, содержащихся в картерных газах. В закрытой вентиляции картера двигателя ЗИЛ-508 (рис. 2.26, б) картерные газы отсасываются через маслоуловитель 7, клапан 9 и трубку 8 во впускной газопровод, где смешиваются с горючей смесью и поступают в цилиндры двигателя. Маслоуловитель 1отделяет капельки масла от отсасываемых газов, а клапан 9, занимая под действием разрежения различные положения по высоте относительно штуцера 1. Патрубки 8, изменяет сечение проходного отверстия, регулируя тем самым количество отсасываемых газов из картера. Свежий воздух поступает в поддон картера через фильтр 6, установленный на маслоналивном патрубке. Система охлаждения служит для поддержания оптимального теплового режима двигателя путем принудительного отвода теплоты от нагретых деталей и передачи этой теплоты окружающей среде. В современных двигателях в полезную работу превращается лишь 25...42% энергии, выделяющейся в цилиндрах двигателя, остальная энергия в виде теплоты уносится отработавшими газами, охлаждающей жидкостью или воздухом, рассеивается в окружающую среду внешними поверхностями двигателя. 41 Теплота, используемая на выполнение полезной работы, а также ее потери составляют тепловой баланс двигателя. Так как сгорание в двигателе происходит при высоких температурах, достигающих 2 300°С, то без принудительного охлаждения такие детали, как цилиндр, поршень и направляющие втулки клапанов, нагревались бы до температуры, значительно превышающей температуру воспламенения (вспышки) масла. Поэтому для поддержания нормального теплового режима работы узлов и механизмов необходимо принудительно отводить теплоту от взаимодействующих деталей, не допуская их перегрева. Количество теплоты, которое должна отводить система охлаждения, зависит от мощности и режимов работы двигателя. При перегреве двигателя увеличиваются силы трения и изнашивание деталей, уменьшаются тепловые зазоры, происходит нагарообразование, ухудшается наполнение цилиндров карбюраторных двигателей горючей смесью, а дизелей — очищенным воздухом. Однако при чрезмерном отводе теплоты возникает переохлаждение двигателя, которое вызывает изменение вязкостных свойств масла, что приводит также к увеличению изнашивания деталей и механических потерь на трение, снижению мощности и экономичности двигателя. Поэтому независимо от нагрузки двигателя следует поддерживать его тепловой режим в пределах 85...95°С. На современных двигателях применяют жидкостное или воздушное охлаждение. При воздушном охлаждении через оребренные поверхности блока и головки цилиндров излишняя теплота отводится потоком воздуха, создаваемым многолопастным вентилятором с устройством, регулирующим интенсивность охлаждения. В воздушной системе охлаждения отсутствует радиатор, жидкостный насос, каналы и трубопроводы для охлаждающей жидкости, поэтому к преимуществам такой системы относятся простота конструкции, уменьшение массы, удобство обслуживания и, кроме того, исключается опасность размораживания двигателя зимой. Размораживание, т.е. замерзание воды в системе водяного охлаждения, приводит к образованию трещин в блоке цилиндров. Несмотря на то, что система воздушного охлаждения хотя и обеспечивает условия для необходимого отвода теплоты от сильно нагретых деталей, но при этом требуется сравнительно большая мощность двигателя для приведения в действие обдувочного вентилятора и затрудняется пуск двигателя при низкой температуре из-за отсутствия возможности прогрева его горячей водой. Поэтому наибольшее распространение получили жидкостные системы с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Такие системы более эффективны в работе и вместе с пусковыми устройствами обеспечивают легкий пуск двигателя при отрицательных температурах окружающего воздуха и создают меньший шум при его работе. В качестве охлаждающих жидкостей применяется вода или ее этиленгликолевые смеси — антифризы. Широкое распространение получили смеси, замерзающие при низкой температуре: Тосол А-40М, «Лена» ОЖ-40 и Тосол А-65. Антифризы получают разбавлением технического этиленгликоля водой, например Тосол А-40М представляет собой 50%-ную смесь воды с этиленгликолем, которая при температуре -40 °С превращается не в лед, а в густую массу, не вызывающую повреждения блока цилиндров или радиатора. Принципиальные схемы жидкостной системы охлаждения двигателей показаны на рис. 2.27. В зависимости от теплового состояния двигателя циркуляция жидкости в системе происходит по большому или малому кругу (рис. 2.27, а) и обеспечивается насосом 8, который приводится в действие от шкива 18, соединенного через клиноременную передачу со шкивом коленчатого вала. При нормальном тепловом режиме работы двигателя охлаждающая жидкость циркулирует по большому кругу. При этом клапан термостата 9 открыт и жидкость через патрубок 11 подается к верхнему бачку 13 радиатора 16, откуда по трубкам сердцевины радиатора поступает в нижний его бачок 20 (направление движения жидкости показано стрелками). Жидкость, проходящая через радиатор, охлаждается воздухом, подаваемым под напором вентилятором 19, и потоком воздуха, возникающим при движении автомобиля и регулируемым при помощи жалюзи (пластин-створок) 17. Охлажденная жидкость через 42 Рис. 2.27. Схемы жидкостных систем охлаждения двигателей: а - ЗМЗ-4021; б- ЗИЛ-5081 нижний патрубок 22 радиатора подается снова к насосу 8 и далее в рубашку охлаждения 7 блока и головки цилиндров. При пуске и работе непрогретого двигателя, когда температура охлаждающей жидкости ниже 72 °С ее циркуляция происходит по малому кругу. В этом случае жидкость не поступает в радиатор, так как клапан термостата 9 закрыт, а проходит по рубашке 7 блока и головки цилиндра и через перепускной канал 10, омывая термостат 9, снова поступает к насосу, обеспечивая тем самым быстрый прогрев холодного двигателя. По мере повышения температуры охлаждающей жидкости клапан термостата открывается, и она начинает циркулировать по большому кругу. В V-образных двигателях ЗИЛ-508, -5081, ЗМЗ-511 и других (рис. 2.27, б) жидкость через приливы 23 корпуса насоса подается в раструбы рубашки охлаждения левого и правого рядов цилиндров и далее через полость 24 впускного газопровода и термостат 9 поступает в радиатор 16, а затем к насосу. Одновременно из полости трубопровода по гибкому шлангу 26 жидкость также поступает в рубашку охлаждения компрессора, а по шлангу 25 — возвращается в насос. 43 Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей жидкости при входе в водяную рубашку должна быть в пределах 75...80°С, а при выходе из нее — 85...95°С. Для повышения температуры кипения воды в современных двигателях применяют закрытую систему охлаждения, которая может сообщаться с атмосферой при помощи пароотводной трубки /5только через паровоздушный клапан, расположенный в пробке 14 радиатора или в пробке 27 расширительного бачка 28, имеющего сливной кран 21. Температуру охлаждающей жидкости в системах охлаждения контролируют с помощью дистанционных магнитоэлектрических термометров, состоящих из указателей 5 (см. рис. 2.27, а) и встроенных датчиков 6. О перегреве жидкости в системе охлаждения сигнализирует контрольная лампочка, установленная на щитке приборов (у автомобилей ЗИЛ-431410, ГАЗ3307 и -3110 «Волга») и соединенная с термодатчиком 12, ввернутым в верхний бачок радиатора. Из-за расположения насоса в передней части двигателя теплоотдача от задних цилиндров и их камер сгорания и других деталей ухудшается, так как к ним поступает уже подогретая передними цилиндрами охлаждающая жидкость. Поэтому в отдельных конструкциях двигателей предусматривается циркуляция жидкости через распределительную трубу 4 или продольный канал с отверстиями, направленными к наиболее нагретым деталям (выпускные клапаны, стенки камеры сгорания, свечи зажигания и т.д.). Кроме основного назначения, систему охлаждения двигателя используют для отопления пассажирского помещения кузовов легковых автомобилей и автобусов, а также кабин грузовых автомобилей. Для этой цели в отопительной системе имеются специально встроенные в салон кузова или кабины радиаторы 3, к которым через кран 1 и шланги 2 нагретая жидкость подается из системы охлаждения двигателя. Жидкостный насос. Для создания принудительной циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения служит жидкостный насос центробежного типа (рис. 2.28). Насос расположен в передней части блока цилиндров и приводится в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Насос состоит из корпуса 7, крыльчатки 5 и корпуса 10 подшипников, соединенных между собой через прокладку 6. Вал 4 насоса вращается в двух шарикоподшипниках 3, снабженных сальниками для удержания масла. Передний подшипник фиксируется упорным кольцом 2, а задний удерживается от перемещения дистанционной втулкой 11. Пластмассовая крыльчатка 5 крепится на заднем конце вала при помощи металлической ступицы. При вращении крыльчатки жидкость из подводящего патрубка 9 поступает к ее центру, затем захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса 7, а оттуда через полые приливы 8 подается в рубашку охлаждения двигателя. Герметичность вращающихся деталей, расположенных в корпусе 7 насоса, обеспечивается самоподжимным сальником, установленным в крыльчатке и состоящим из уплотнительной шайбы 17, резиновой манжеты 18 и пружины, прижимающей шайбу 17 к торцу корпуса подшипников. Своими выступами шайба 17 входит в пазы крыльчатки 5 и закрепляется обоймой 16. На переднем конце вала 4 с помощью втулки 12 установлена ступица 13, к которой крепится шкив 14 привода насоса и вентилятора. 44 Рис. 2.28. Центробежный насос и вентилятор Вентилятор. Для повышения скорости потока воздуха, проходящего через радиатор, служит вентилятор 1. Устанавливаемые на двигателях вентиляторы могут иметь четыре, пять или шесть лопастей 15, которые изготовляют из листовой стали или пластмассы (у автомобилей ВАЗ-2105 «Жигули», ИЖ-2126 «Ода» и др.). На ряде двигателей лопасти вентилятора располагают в направляющем кожухе (диффузоре), который улучшает вентиляцию подкапотного пространства и увеличивает количество воздуха, проходящего через радиатор. Для этой же цели лопасти /5 вентиляторов двигателей ЗМЗ-511, ЗИЛ-508 и других изготовляют с отогнутыми концами в сторону радиатора. На двигателях автомобилей ЗИЛ-431410, ГАЗ-3307, автобусах ЛиАЗ-5256 и микроавтобусах семейства «ГАЗель», а также на многих легковых автомобилях привод вентилятора осуществляется клиноременной передачей. На дизелях ЯМЗ-236М2, -238М2 вентилятор приводится в действие через систему зубчатых колес непосредственно от зубчатого колеса распределительного вала. На многих моделях автомобилей семейств ВАЗ, ИЖ и других установлены электровентиляторы. Включение и выключение электродвигателя вентилятора происходит в зависимости от температуры охлаждающей жидкости датчиком, ввернутым в верхний или боковой (ВАЗ-2110) бачок радиатора. Вязкостная муфта. На дизелях ЗИЛ-645, КамАЗ-7408 (автобуса ЛиАЗ-5256) в приводе вентилятора установлена вязкостная муфта (рис. 2.28), рабочая полость 3 которой заполняется жидкостью с большим коэффициентом расширения. Муфта состоит из двух основных частей: корпуса 2 (рис. 2.28, а) в сборе с крышкой 1 и подшипником 4, являющимися ведомыми элементами муфты и диска 9, являющимся ведущим элементом муфты. Вентилятор устанавливается на шпильки 7 и крепится к корпусу муфты гайками. Ведущий диск 9 установлен на шлицевом конце вала 5. Наружный конец этого вала заканчивается фланцем 6, с помощью которого муфта крепится к шкиву жидкостного насоса, приводимого в действие клиновидным ремнем от коленчатого вала. Рабочая полость 3 муфты образуется лабиринтами, расположенными на периферии крышки ведущего диска. Наружные поверхности крышки и корпуса имеют оребренные поверхности для отвода теплоты. В крышке 1 расположена жидкостная камера (полость А), отделенная от рабочей полости запрессованной в нее тарелкой 11 с четырьмя отверстиями, которые могут перекрываться пластинчатым клапаном 12, связанным с терморегулятором. Терморегулятор 14 представляет собой биметаллическую спираль, которая одним концом закреплена на крышке 1 муфты, а вторым — на поворачивающемся пластинчатом клапане 12, установленном на оси 13. Включение и выключение муфты производятся терморегулятором в зависимости от температуры подкапотного воздуха, обдувающего корпус муфты. При повышении температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения температура воздуха, обдувающего корпус муфты, возрастает, вследствие чего терморегулятор поворачивает пластинчатый клапан 12, открывая отверстия в тарелке 11. Одновременно с этим под действием центробежных сил жидкость из полости А по радиальному и осевому отверстиям 10 поступает в рабочую полость 3 и заполняет кольцевые каналы в лабиринтном соединении ведущей и ведомой частей муфты. При этом вследствие высокой вязкости жидкости происходит включение муфты на режим оптимальной частоты вращения вентилятора. При снижении температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения температура обдувающего муфту воздуха также понижается. При этом биметаллический регулятор устанавливает пластинчатый клапан 12 в такое положение, при котором частично или полностью закрывается проход жидкости из полости А в рабочую полость 3. В этом случае изза недостаточной подачи жидкости или ее отсутствия в лабиринтном соединении рабочей полости 3 образуется зазор между ведущей и ведомой частями и они могут вращаться 45 относительно друг друга, т. е. происходит их проскальзывание, что снижает частоту вращения вентилятора или приводит к его полному отключению. В условиях эксплуатации разбирать вязкостную муфту запрещается, а в случае отказа необходимо перевернуть (выпуклой стороной к оси вентилятора) две полукруглые блокировочные пластины 8 (рис. 2.28, б), установленные на шпильках 7, что обеспечивает жесткое соединение корпуса 2 муфты и тем самым вентилятора со шкивом жидкостного насоса. На дизелях многих автомобилей семейства КамАЗ в приводе вентилятора установлена гидромуфта, передающая крутящий момент от коленчатого вала к вентилятору. Гидромуфта имеет регулятор-выключатель с термосиловым датчиком, реагирующим на тепловой режим работы двигателя. С повышением температуры охлаждающей жидкости до 80 °С активная масса, находящаяся в баллоне включателя, начинает плавиться с увеличением объема, вследствие чего шток датчика, воздействуя на золотник, открывает канал главной масляной магистрали, из которого масло поступает в гидромуфту, обеспечивающую плавное включение вентилятора. В зависимости от теплового состояния двигателя изменяется перемещение золотника, а следовательно, количество подаваемого масла в гидромуфту, что, в свою очередь, влияет на частоту вращения вентилятора. При понижении температуры охлаждающей жидкости ниже 70 °С подача масла в гидромуфту прекращается и вентилятор отключается. Термостат. Для ускорения прогрева холодного двигателя и автоматического поддержания его теплового режима в заданных пределах служит термостат. Конструктивно он представляет собой клапан, регулирующий количество циркулирующей жидкости через радиатор. Термостаты могут быть с твердым или, реже, жидкостным наполнителем. На двигателях автомобилей ЗИЛ-431410, -5301 «Бычок», КамАЗ-5320, ИЖ-2126 «Ода», ГАЗ-3110 и других применяют термостаты с твердым наполнителем (рис. 2.29, а). Такой термостат располагается между патрубком 7 (рис. 2.29, б) и корпусом 12 впускного газопровода. Баллончик 1 термостата заполнен активной массой 2, состоящей из смеси церезина (нефтяного воска) и медного порошка. Находящаяся в баллончике активная масса закрыта резиновой мембраной 3, на которой установлена направляющая втулка 4 с отверстием для резинового буфера 11, предохраняющего мембрану от разрушения. На буфере установлен шток 5, связанный рычагом 8 с клапаном 6, который в закрытом положении плотно прижимается к седлу 10 пружиной 9. 46 Рис. 2.28. Жидкостная (вязкостная) муфта включения вентилятора: а — конструкция; б — схема установки блокировочных пластин Рис. 2.29. Термостат с твердым наполнителем: а - обший вид; б — клапан термостата закрыт; в — клапан термостата открыт При температуре охлаждающей жидкости (70 ± 2) °С активная масса начинает плавиться и, расширяясь (рис. 2.29, в), перемещает вверх резиновую мембрану 3, буфер 11 и шток 5. Последний, воздействуя на рычаг 8, начинает открывать клапан 6, полное открытие которого происходит при температуре (83 + 2) 0 С. Следовательно, в интервале температур 68...85°С клапан термостата, изменяя свое положение, регулирует в заданных пределах количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, поддерживая тем самым нормальный температурный режим работы двигателя. Радиатор. В системе охлаждения радиатор является теплообменным узлом и предназначен для передачи теплоты от охлаждающей жидкости потоку воздуха. Каркас радиатора образован 47 боковыми стойками 1 (рис. 2.30, а), соединенными пластиной, припаянной к нижнему бачку, и крепится к раме автомобиля на резиновых подушках 5, что необходимо для уменьшения вибраций и ударных нагрузок, возникающих при его движении. Радиатор состоит из верхнего 4 и нижнего 6 бачков и теплорассеивающей сердцевины 7, наружная поверхность которой обдувается воздухом, рассеивающим теплоту, полученную жидким теплоносителем (охлаждающей жидкостью) от нагретых деталей двигателя. Количество воздуха, проходящего через сердцевину, на некоторых моделях двигателей может регулироваться створками-жалюзи 8, установленными в специальной рамке на каркасе радиатора. Жалюзи выполнены в виде набора узких пластин из специального железа и снабжены шарнирным устройством, обеспечивающим их поворот из кабины водителя. В радиаторах применяют в основном трубчато-пластинчатые или трубчато-ленточные сердцевины. Трубчато-пластинчатая сердцевина (рис. 2.30, б) состоит из трех-четырех рядов латунных трубок овального сечения, к которым припаяны поперечно расположенные пластины 9, увеличивающие поверхность охлаждения. Рис. 2.30. Радиатор и типы его сердцевин: а — устройство; 6, в — соответственно трубчато-пластинчатая и трубчато-ленточная сердцевины Трубчато-ленточная сердцевина (рис. 2.30, в) состоит из плоских латунных трубок, между рядами которых размещаются широкие зигзагообразные ленты 10, имеющие специальные выштамповки, искривляющие воздушный канал и повышающие эффективность отдачи тепла потоку воздуха. Радиаторы с трубчато-ленточной сердцевиной получили широкое распространение и устанавливаются на большинстве двигателей. В современных системах охлаждения закрытого типа горловина радиатора с установленной в ней пароотводной трубкой 2 герметично закрывается пробкой 3. Так как давление в такой системе охлаждения несколько больше атмосферного, то температура кипения жидкости (воды) находится в пределах 108... 119 °С; из-за этого она меньше испаряется и реже закипает, что обеспечивает более длительную работу двигателя без дозаправки и перегрева. Герметичность закрытия горловины радиатора пробкой достигается упорной гофрированной шайбой 1 (рис. 2.31, а) и пружиной 2, а сообщение системы охлаждения с атмосферой происходит через паровой 3 и воздушный 4 клапаны. 48 При избыточном давлении около 0,1 МПа (у двигателя ЗИЛ-508) и 0,045...0,055 МПа (у двигателя ЗМЗ-511) паровой клапан 3 открывается и пар или жидкость поступает к пароотводной трубке 5. Из-за разрежения, возникающего после выхода пара, давление в системе снижается, и при его уменьшении на 0,01 МПа воздушный клапан 4 открывается (рис. 2.31, б), что предохраняет верхний бачок радиатора от деформации под действием давления воздуха. В систему охлаждения двигателя, заправляемую антифризом, устанавливают расширительный (компенсационный) бачок 28(см. рис. 2.27, б), служащий для поддержания постоянного объема циркулирующей жидкости. Для контроля уровня жидкости на бачке имеется контрольная метка или кран (у автомобиля КамАЗ-5320). В пробке 27расширительного бачка (у автомобилей ЗИЛ-433420, КамАЗ-5320) или в пробке радиатора (у автомобилей ВАЗ-2105, Рис. 2.31. Пробка радиатора с открытым клапаном: а — паровым; б — воздушным -2107 и др.) размешаются выпускной и впускной клапаны, устройство и принцип действия которых аналогичны описанным паровому и воздушному клапанам. При избыточном давлении в системе охлаждения открывается выпускной клапан и пар или жидкость по трубопроводу отводится в расширительный бачок. По мере понижения температуры двигателя объем охлаждающей жидкости уменьшается, вследствие чего создается разрежение, под действием которого открывается впускной клапан, и жидкость из расширительного бачка поступает обратно в радиатор, в результате объем жидкости в системах охлаждения поддерживается постоянным. 1.2.3 Системы питания бензинового двигателя, от газобаллонной установки, дизеля. Системы зажигания и электрического пуска. Смесеобразование. Сущность процесса смесеобразования в карбюраторных двигателях заключается в получении мельчайших частиц бензина, полного их испарения и перемешивания с воздухом. Процесс получения смеси воздуха с мелкораспыленным и частично испаренным бензином называется карбюрацией, а прибор, в котором происходит этот процесс,— карбюратором. Основным назначением карбюратора является дозирование подачи бензина для любого из возможных режимов работы двигателя. При этом смеседозируюшие устройства карбюратора обеспечивают необходимое соотношение между распыленным топливом и воздухом. Полученная таким образом смесь мельчайших частиц и паров бензина с воздухом называется горючей смесью. В цилиндрах двигателя горючая смесь смешивается с оставшимися там от предыдущего цикла продуктами сгорания (остаточными газами) и превращается в рабочую смесь. В карбюраторных двигателях процесс смесеобразования происходит в тысячные доли секунды. За это время бензин, поступающий в смесительную камеру карбюратора, должен достаточно тонко распылиться, перемешаться с воздухом и испариться. Распыление топлива происходит главным образом из-за разности скоростей поступления топлива и воздуха. Наибольшая скорость топлива в смесительной камере карбюратора равна 5... 7 м/с, а воздуха — примерно в 20 — 25 раз больше и составляет 100... 150 м/с. С повышением 49 скорости воздуха в смесительной камере тонкость распыливания бензина увеличивается, это увеличивает и скорость его испарения. Увеличение скорости испарения бензина происходит еще и за счет подогрева горючей смеси горячими стенками цилиндров, камер сгорания и днищами поршней. Если такой подогрев смеси оказывается недостаточным, то применяют местный подогрев отработавшими газами участка впускного газопровода, связывающего карбюратор с цилиндрами двигателя. Наиболее полное смесеобразование обеспечивается при температуре 45...65 °С. Общее устройство системы питания. В карбюраторном двигателе система питания служит для приготовления горючей смеси, по- Рис. 2.32. Система питания карбюраторного двигателя дачи ее к цилиндрам и отвода из них продуктов сгорания. В систему питания входят устройства, обеспечивающие подачу и очистку топлива и воздуха, приготовление горючей смеси, отвод отработавших газов и глушение шума при выпуске, хранение запаса топлива и контроль его количества. В системе питания карбюраторного двигателя (рис. 2.32) бензин из бака 10 через открытый кран 12, фильтр-отстойник 16 и топливопроводы 7 подается насосом 22 к карбюратору 3. Одновременно из подкапотного пространства или канала 1 через воздухоочиститель 2 в карбюратор засасывается очищенный воздух, который, смешиваясь с парами и мелкораспыленными частицами бензина, образует горючую смесь, поступающую через впускной газопровод в цилиндры двигателя: Из цилиндров отработавшие газы через выпускной газопровод 21 отводятся в приемные трубы 20, из них — к глушителю 18, который не только 50 снижает шум, но и гасит пламя и искры от отработавших газов при выходе их через выпускную трубу 13. Глушитель грузового автомобиля представляет собой цилиндрический корпус, который перегородками /5 разделен на ряд полостей и имеет переднее 19 и заднее 14 днища с патрубками и три внутренние трубы 17 с щелевидными отверстиями. Простейший карбюратор. На двигателях устанавливают карбюраторы эмульсионного типа. Их принцип действия основан на том, что из-за большой разницы в скоростях движения воздуха и топлива, проходящих через смесеобразующее устройство, струя топлива разбивается на мельчайшие частицы с образованием паровоздушной горючей смеси. Простейший карбюратор (рис. 2.32) состоит из поплавковой камеры 7, жиклера 6 (пробки с калиброванным отверстием) с распылителем 15, диффузора 16, смесительной камеры 17 и дроссельной заслонки 5. По топливопроводу топливо из топливного бака поступает в поплавковую камеру 7, в которой с помощью поплавка 8 и игольчатого клапана 9 поддерживается постоянный уровень топлива. Калиброванное отверстие жиклера 6 рассчитано на истечение через распылитель 15 определенного количества топлива в диффузор 16. Для поддержания атмосферного давления в поплавковой камере сделано отверстие 11. При такте впуска, когда поршень 1 движется вниз, в надпоршневом пространстве цилиндра 2 создается разрежение, которое через открытый впускной клапан 3 передается в газопровод 4. Под действием этого разрежения поток воздуха, пройдя воздухоочиститель 12 и полностью открытую воздушную заслонку 14, поступает в диффузор 16, имеющий в средней части сужение, что увеличивает скорость воздушного потока и, следовательно, разрежение у среза распылителя. Рис. 2.32. Схема простейшего карбюратора: а — устройство; б — характеристика карбюратора Под действием разности давлений в смесительной 17 и поплавковой 7 камерах топливо вытекает из распылителя и из-за большой скорости воздуха интенсивно размельчается, затем, испаряясь, смешивается с воздухом, образуя паровоздушную горючую смесь. Количество и 51 качество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, регулируют изменением положения дроссельной заслонки. При пуске двигателя проходное сечение воздушного патрубка 13 уменьшают частичным или полным закрытием воздушной заслонки 14, в результате чего увеличивается разрежение в смесительной камере карбюратора, а следовательно, и количество топлива, поступающего в распылитель. Однако в простейшем карбюраторе по мере открытия дроссельной заслонки коэффициент избытка воздуха а (рис. 2.32, б) уменьшается и горючая смесь все больше обогащается. При этом только лишь в двух случаях (точки 1 и 2) ее состав совпадает с требуемым составом горючей смеси (при полностью открытой и некотором промежуточном положениях дроссельной заслонки). Следовательно, характеристика (кривая А) простейшего карбюратора существенно отличается от характеристики (кривая Б) идеального карбюратора, который обеспечивает экономичную по составу горючую смесь при всех промежуточных положениях дроссельной заслонки и мощностную при полностью открытой. Таким образом, простейший карбюратор не может обеспечить работу двигателя на холостом ходу, не приготавливает смесь необходимого состава при пуске двигателя и при его переходе с одного режима работы на другой. Поэтому для обеспечения всех режимов работы двигателя современные карбюраторы снабжены смеседозирующими системами и устройствами, совместная работа которых позволяет приблизиться к оптимальному составу горючей смеси с одновременным снижением токсичности отработавших газов на каждом режиме. Применение и принцип работы систем впрыскивания топлива. Пределом обеднения рабочей смеси является неравномерность распределения ее по цилиндрам. В двигателях с карбюраторным питанием неравномерность состава смеси может достигать 10... 15%. Этот недостаток может быть устранен применением систем впрыскивания топлива. В этом случае улучшаются равномерность распределения топлива по цилиндрам, газодинамические характеристики впускного тракта, обеспечивается более высокий коэффициент наполнения цилиндров свежей горючей смесью, появляется возможность применения топлива с более низким октановым числом и т.д. При применении систем впрыска топлива мощность двигателя повышается в среднем на 10... 12%, улучшается топливная экономичность, снижается токсичность отработавших газов. Система электронного впрыска топлива включает в себя топливный насос с электроприводом и регулятор давления, поддерживающий постоянное рабочее давление в системе. Впрыск топлива во впускные каналы цилиндров осуществляется электромагнитными форсунками, время открытия которых зависит от давления во впускной системе двигателя и частоты вращения коленчатого вала. Принципиальная схема электромагнитной форсунки для впрыска топлива показана на рис. 2.33, а. В корпусе форсунки 1 расположены игольчатый клапан 2, нагруженный усилием мембраны 3, и соленоид 4. Когда игла клапана прижата к седлу распылителя, поступающее из магистрали 7топливо проходит через корпус форсунки на слив. В соответствии с электрическим сигналом от распределительного устройства 5 соленоид 4 освобождает мембрану 3, в этом случае сливной канал 9 закрывается, а игла клапана 2 под давлением топлива поднимается. На выходе из сопла форсунки факел топлива 8 получает вращательное движение и впрыскивается в виде широкого конуса. Часть топлива, просочившаяся между клапаном и корпусом, удаляется через отверстие 6 в сливную магистраль. Максимальный подъем иглы составляет 0,15...0,17 мм, а продолжительность подъема иглы колеблется в пределах 1,5...6,5 мс. 52 Рис. 2.33. Электромагнитная форсунка: а — принцип работы; б — схема расположения форсунки на впускном газопроводе Расположение электромагнитной форсунки 11 показано на рис. 2.33, б. Форсунка закрепляется на впускном газопроводе 13, а ее распыливающий конус 12 при впрыскивании топлива направлен в зону проходного отверстия впускного клапана 10. Особенностью электронной системы впрыскивания топлива является то, что она функционирует во взаимосвязи с электронным блоком управления, а в качестве главного управляющего параметра для регулирования подачи топлива используется величина расхода воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Количество впрыскиваемого топлива зависит от массовой скорости воздушного потока и его объема во впускном тракте. На снятой с двигателя легкового автомобиля характеристике (рис. 2.34) показаны усредненные показатели, характеризующие удельный расход топлива ge и среднее эффективное давление ре. Испытания проводились соответственно при встроенной системе Рис.2.34. Характеристика двигателя с системой впрыскивания топлива и карбюраторным смесеобразованием впрыскивания топлива (сплошные линии) и при работе двигателя с классической (карбюраторной) системой питания (пунктирные линии). Количественная оценка этих кривых во всем диапазоне частот вращения коленвала показывает реальное преимущество системы впрыскивания топлива как по экономическим, так и по динамическим показателям. Наряду с этим основным препятствием более широкому распространению систем впрыскивания топлива является их более высокая стоимость в сравнении с карбюраторами, а также то, что системы впрыскивания топлива сложнее смеседозирующих систем карбюраторов из-за большого числа прецизионных механических элементов, электрических цепей и электронных устройств и требуют более высокой квалификации пользователя в эксплуатации. Современные системы впрыскивания топлива. По мере развития систем впрыскивания топлива на автомобили устанавливались механические, электронные, аналоговые и цифровые системы. В настоящее время широкое распространение получили электронные системы, 53 которые по способу впрыскивания топлива классифицируются на два вида: распределенное и центральное. При распределенном впрыскивании топливо подается в зону впускных клапанов каждого цилиндра отдельной форсункой в определенный момент времени, согласованный с открытием соответствующих впускных клапанов цилиндров (согласованное впрыскивание) или группами форсунок без согласования момента впрыскивания с процессами впуска в каждый цилиндр (несогласованное впрыскивание). Системы распределенного впрыскивания топлива позволяют повысить безотказность пуска, ускорить прогрев и увеличить мощностные показатели двигателя, а также дают возможность применения газодинамического наддува, расширяют возможности применения различных микропроцессорных устройств, а также совершенствования механической части системы питания и впускного газопровода. Механическая часть системы питания с распределенным впрыскиванием топлива и электронным управлением (рис. 2.35) включает в себя топливную рампу 3 с выходным штуцером 2 для контрольного манометра давления топлива и штуцерами 6, 7 соответственно для подачи к рампе топлива и слива его излишков, Рис. 2.35. Схема механической части системы питания с распределенным впрыскиванием топлива регулятор 5 давления топлива, установленный на рампе, к которой крепятся также электромеханические форсунки 1, бензиновый бак 11 с установленным в нем электробензонасосом 12, топливопроводы 8 и 9, прикрепленные к кузову с помощью скобы 4. Рампа крепится к головке блока со стороны впускных клапанов, а в ее топливную полость через подающий топливопровод 8 и штуцер 6 включен фильтр 10 тонкой очистки топлива. При этом регулятор 5 через штуцер 7 и сливной топливопровод 9 сообщается с баком 11 через электробензонасос 12. Для обеспечения устойчивой работы насоса в бак должно быть залито не менее 4,5 л бензина, так как в противном случае могут происходить его перегрев и отказы в работе. Рабочее давление электробензонасоса составляет 0,30...0,35 МПа, а производительность лежит в пределах 80... 85 л/ч. К механической части относится также нейтрализатор отработавших газов и система улавливания паров бензина (СУП Б). При центральном впрыскивании топливо подается одной форсункой, устанавливаемой на участке до разветвления впускного газопровода. В этом случае конструкция двигателя не имеет существенных изменений. Система центрального впрыскивания практически взаимозаменяема с карбюратором и может применяться на уже эксплуатируемых двигателях. При центральном 54 впрыскивании по сравнению с карбюратором обеспечиваются большая точность и стабильность дозирования топлива. Комплексные системы управления двигателем. Такие системы предназначены для выработки оптимального состава рабочей смеси, подачи топлива через форсунки в цилиндры двигателя, а также своевременного его воспламенения с учетом оптимального угла опережения зажигания. Примерная структурная схема комплексной системы управления двигателем показана на рис. 2.36. В соответствии с этой схемой блок управления работает в совокупности с датчиками и исполнительными устройствами. Основным элементом блока управления является электронный микропроцессор, который производит обработку всех необходимых данных, обеспечивающих работу двигателя, и предназначен для формирования момента подачи топлива и длительности импульсов электрического тока при работе электромагнитных форсунок; формирования импульса электрического тока для работы катушек зажигания с учетом необходимого угла опережения зажигания; управления работой регулятора добавочного воздуха; включения электрического бензонасоса (через реле); управления работой двигателя в аварийном режиме (в случае отказа отдельных элементов системы). Примером использования комплексной системы является двигатель ЗМЗ-4062.10, устанавливаемый на автомобиле ГАЗ-3110 и его модификациях. Кроме того, на базе этого двигателя ведется разработка дизельного варианта двигателя с электронным управлением впрыскивания топлива для легковых автомобилей ГАЗ и грузовых автомобилей семейства «ГАЗель». Сущность работы комплексной электронной системы управления двигателем ЗМЗ-4062.10 заключается в следующем. При включении зажигания на панели приборов загорается и гаснет контрольная лампа — это означает, что система исправна и готова к работе. Блок управления выдает команду на включение через реле электробензонасоса, который создает давление бензина в топливопроводах и топливной рампе форсунок. При вращении вала двигателя в процессе его пуска стартером по сигналам датчика положения коленчатого вала блок управления выдает электрические импульсы для подачи топлива в соответствующие форсунки и определяет, в какую из двух катушек зажигания необходимо подавать электрические импульсы для пуска. После пуска двигателя блок управления переходит на режим подачи топлива в форсунки в соответствии с порядком работы двигателя. Для определения оптимального количества топлива и угла опережения зажигания блок управления использует информацию датчиков температуры охлаждающей жидкости и воздуха, расхода воздуха, положения дроссельной заслонки, детонации, частоты вращения коленвала и данные, заложенные в его память. Для каждого конкретного режима работы двигателя блок управления выдает свои данные по оптимальному количеству топлива и углу опережения зажигания в зависимости от показаний, полученных от всех датчиков и оперативной памяти. Блок управления непрерывно корректирует выходные данные по изменяющимся сигналам датчиков. 55 Рис. 2.36. Примерная структурная схема комплексной системы управления двигателем Таким образом, управлением работой двигателя с помощью комплексной системы достигается более экономичная работа двигателя при повышении его мощностных показателей, а также выполнение норм по токсичности отработавших газов. Особенностью двигателей с самовоспламенением от сжатия, или, как их принято называть, дизелей (по имени изобретателя Р.Дизеля), является приготовление горючей смеси топлива с воздухом внутри цилиндров. В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и посредством форсунки впрыскивается в цилиндры под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. Смесеобразование начинается с момента поступления топлива в цилиндр. При этом в результате трения о воздух струя топлива распыляется на мельчайшие частицы, которые образуют топливный факел конусообразной формы. Чем мельче распылено топливо и чем равномернее распределено оно в воздухе, тем полнее сгорают его частицы. Испарение и воспламенение топлива осуществляются за счет высокой температуры и давления сжатого воздуха (к концу такта сжатия температура воздуха составляет 550... 700 °С, а давление — 3.5...5.5 МПа). Следует отметить, что после начала горения смеси температура и давление в камере сгорания резко возрастают, что ускоряет процессы испарения и воспламенения остальных частиц распыленного топлива. Чтобы обеспечить наилучшие мощностные и экономические показатели работы дизеля, необходимо впрыскивать топливо в его цилиндры до прихода поршня в ВМТ. Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в момент начала впрыскивания топлива, называют углом опережения впрыскивания топлива. Для того чтобы форсунка впрыскивала топливо с требуемым опережением, топливный насос должен начинать подавать топливо еще раньше. Это вызвано тем, что требуется некоторое время для прохождения топлива от насоса к форсунке. Угол поворота кривошипа коленчатого вала, на который поршень не доходит до ВМТ в момент начала подачи топлива из топливного насоса, называют углом опережения подачи топлива. При малой нагрузке в цилиндрах дизеля практически всегда имеется достаточное количество воздуха для полного сгорания топлива. В этом случае коэффициент избытка воздуха имеет сравнительно большую величину. С увеличением нагрузки возрастает только подача топлива, но при этом значение коэффициента избытка воздуха уменьшается, вследствие чего ухудшается процесс сгорания топлива. Поэтому среднее значение коэффициента избытка воздуха для различных типов дизелей, обеспечивающее их бездымную работу, устанавливают в пределах а - 1,3... 1,5, что обусловливает также высокую экономичность дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями. Существенное влияние на улучшение смесеобразования и процесса сгорания оказывают способы приготовления рабочей смеси и принятая форма камеры сгорания. По способу приготовления рабочей смеси различают объемное, объемно-пленочное и пленочное смесеобразования. Каждому из этих способов присущи свои характерные особенности, для реализации которых требуются камеры сгорания с соответствующими конструктивными решениями. Существующие камеры сгорания дизелей по общности основных признаков их конструкции объединяют в две группы: неразделенные (однополостные) и разделенные (двухполостные). Неразделенные камеры сгорания (рис. 2.37, а) представляют собой объем 3, заключенный между днищем поршня, когда он находится в ВМТ, и плоскостью головки 2. Такие камеры называют также однополостными с объемным смесеобразованием, так как процесс смесеобразования основан на впрыскивании топлива непосредственно в толщу горячего воздуха, находящегося в камере сгорания дизеля. При этом для лучшего перемешивания частиц распыленного топлива с воздухом его свежему заряду сообщают при впуске вращательное движение с помощью завихрителей или винтовых впускных каналов, а форму камеры сгорания стремятся согласовать с формой струи топлива, подаваемой форсункой 1. Такой принцип 56 смесеобразования используется в дизелях ЯМЗ, КамАЗ и Д-245.12; последний устанавливается на автомобиле малой массы ЗИЛ-5301 «Бычок». Рис. 2.37. Камеры сгорания дизелей: ; а - ЯМЗ-236М2: б - ЗИЛ-645; в - вихревого типа В современных дизелях используется также пленочное смесеобразование, которое характеризуется тем, что большая часть впрыскиваемого топлива подается на горячие стенки шарообразной камеры сгорания, на которых оно образует сначала пленку, а затем испаряется, отнимая часть тепла от стенок. Принципиальная разница между объемным и пленочным способами смесеобразования заключается в том, что в первом случае частицы распыленного топлива непосредственно смешиваются с воздухом, а во втором основная часть топлива сначала испаряется и в парообразном состоянии перемешивается с воздухом при интенсивном вихревом движении его в камере. Разновидностью указанных способов смесеобразования является объемно-пленочное смесеобразование, которое обладает свойствами как объемного, так и пленочного смесеобразования. Существенным преимуществом этого процесса является возможность создания многотопливных дизелей, позволяющих использовать наряду с дизельным топливом высокооктановые бензины и спиртовые «метаноловые» смеси. В отечественном автомобилестроении к таким двигателям можно отнести дизель ЗИЛ-645, у которого процесс смесеобразования происходит в объемной камере сгорания 5 (рис. 2.37, б), расположенной в поршне 4 в виде наклонной цилиндрической выемки со сферическим дном. Вращение воздушного заряда в камере обеспечивается при помощи вихреобразующего канала, создающего кольцевой вихрь, направление вращения которого показано стрелкой. Топливо в камеру сгорания впрыскивается из двухдырочного распылителя 7 форсунки, расположенной в головке цилиндра 6. Пристеночная струя # топлива направлена вдоль образующей камеры сгорания, объемная струя 9 пересекает внутренний объем камеры ближе к ее центру. Из-за пристеночной струи такой процесс часто называют объемным пристеночно-пленочным смесеобразованием. Этот процесс по сравнению с другими способами смесеобразования дает хорошую экономичность и обеспечивает более мягкую работу дизеля с плавным нарастанием давления в его цилиндрах, а также улучшает пусковые качества дизеля. Разделенные камеры сгорания состоят из двух объемов, соединенных между собой каналами: основного объема, заключенного в полости над днищем поршня, и дополнительного, расположенного чаще всего в головке блока. Применяются в основном две группы разделенных камер: предкамеры и вихревые камеры. Дизели с такими камерами называют соответственно предкамерными и вихревыми. В вихрекамерных дизелях (рис. 2.37, в) объем дополнительной камеры 12составляет 0,5...0,7 общего объема камеры сгорания. Основная 10 и дополнительная 12 камеры соединяются каналом 11, который располагается тангенциально к образующей дополнительной камеры, в результате чего обеспечивается вихревое движение воздуха. В дизелях предкамерного типа предкамера имеет цилиндрическую форму и соединяется прямым каналом с основной камерой, расположенной в днище поршня. В результате начального воспламенения и сгорания части свежего заряда в предкамере создается высокая 57 температура и давление, способствующие более эффективному смесеобразованию и сгоранию топлива в основной камере. Современные быстроходные вихре- и предкамерные дизели имеют достаточно высокие мощностные показатели при сравнительно высокой степени сжатия. К их основным недостаткам по сравнению с дизелями с неразделенными камерами сгорания следует отнести затрудненный пуск дизеля, что вызывает необходимость применения специальных пусковых устройств. Системой зажигания называется совокупность всех приборов и устройств, обеспечивающих воспламенение рабочей смеси в соответствии с порядком работы двигателя. Широкое применение на автомобилях получили системы зажигания, в которых источником электрической энергии являются аккумуляторные батареи или генераторы. Вырабатываемый ими ток низкого напряжения преобразуется в ток высокого напряжения. В определенные моменты высокое напряжение подводится к электродам свечи зажигания, и между ними возникает электрическая искра, которая воспламеняет рабочую смесь. Напряжение, необходимое для пробоя искрового зазора свечи зажигания на холодном двигателе, должно быть не менее 16 кВ, оно зависит от конструкции (типа) системы зажигания, расстояния между электродами свечи, давления, температуры и состава рабочей смеси и других факторов. Наибольшего значения (свыше 20 кВ) пробивное напряжение должно достигать при пуске двигателя, наименьшего (до 12 кВ) — на установившихся нагрузочных режимах. Кроме того, система зажигания должна обеспечивать изменение угла опережения зажигания в оптимальных пределах на любом режиме работы двигателя. Аппараты и приборы этой системы должны быть надежными в эксплуатации, иметь малые габаритные размеры, массу, небольшой объем технического обслуживания и не создавать радиопомех выше допустимых норм. По способу прерывания цепи тока низкого напряжения системы зажигания делятся на контактные (классические), контактно-транзисторные и бесконтактные (электроннотранзисторные). Принцип действия классической системы зажигания. Преобразование тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя рассмотрим на примере контактной системы батарейного зажигания (рис. 2.38, а). К системе зажигания относятся катушка зажигания 6, прерыватель-распределитель 4 с конденсатором 5, свечи зажигания 1, подавительные резисторы 2 для снижения помех радиоприему, выключатель (замок) зажигания 8, провода 3 и 9 соответственно высокого и низкого напряжения, аккумуляторная батарея 10. Кроме перечисленных приборов, в работе системы батарейного зажигания участвует реле 11 включения стартера, служащее для закорачивания резистора 7 в момент пуска двигателя стартером 12. Катушка зажигания представляет собой трансформатор (рис. 2.38, б), на железный сердечник которого намотаны первичная 20 и вторичная 21 обмотки. Первичная обмотка, состоящая из небольшого числа (до 350) витков толстой проволоки и последовательно соединенная с аккумуляторной батареей, образует цепь тока низкого напряжения. Вторичная обмотка, состоящая из большого числа (не менее 18 000) витков тонкой проволоки, включена в цепь тока высокого напряжения. Прерыватель служит для получения изменяющегося магнитного потока в сердечнике катушки зажигания путем размыкания контактов 17, периодически подключающих первичную обмотку 20 (см. рис. 2.38, б) катушки зажигания к источнику тока. При включенном зажигании и замкнутых контактах 17 прерывателя образуется ток низкого напряжения. Цепь тока низкого напряжения: положительный вывод батареи — амперметр — выключатель зажигания 8 — клемма ВК-Б катушки зажигания — добавочный резистор 7 — клемма ВК — первичная обмотка 20 катушки зажигания — клемма 19 прерывателя — рычажок 18 — контакты 17— корпус — отрицательный вывод батареи. Ток низкого напряжения, протекающий по первичной обмотке, создает в сердечнике катушки зажигания магнитное поле, пронизывающее витки обеих обмоток. 58 Когда выступ вращающегося кулачка 16, нажимая на рычажок 18, разомкнет контакты 17, цепь низкого напряжения прервется, и сердечник катушки зажигания размагнитится, в результате чего во вторичной обмотке 21 индуцируется ЭДС, величина которой вследствие резкого уменьшения магнитного потока достигает 16...20 кВ. С помощью ротора 14 и крышки 13 распределителя импульсы тока высокого напряжения поступают в соответствии с порядком работы двигателя на электроды свечи зажигания, образуя искровой разряд. Рис. 2.38. Схема контактной системы зажигания: а — расположение приборов; б — цепи тока низкого и высокого напряжения Цепь тока высокого напряжения: вторичная обмотка 21 катушки зажигания — подавительный резистор 15 — центральный электрод ротора — боковой электрод крышки 13 распределителя — провод высокого напряжения — подавительный резистор 2— центральный и боковой электроды свечи зажигания 1 — корпус — аккумуляторная батарея 10 — амперметр — выключатель зажигания 8 — добавочный резистор 7— первичная обмотка 20 — вторичная обмотка 21. При размыкании контактов 17 в первичной обмотке катушки зажигания также индуцируется ЭДС самоиндукции, равная 200...300 В, вследствие чего в цепи низкого напряжения возникает ток самоиндукции. Направление тока самоиндукции совпадает с направлением тока низкого напряжения, поэтому он противодействует размагничиванию сердечника, вследствие чего напряжение во вторичной обмотке катушки зажигания уменьшается. Наряду с этим ток самоиндукции в момент размыкания контактов прерывателя вызывает искрение между ними, что приводит к эрозии (подгоранию) контактов. Для устранения вредного действия ЭДС самоиндукции параллельно контактам прерывателя включается конденсатор 5, емкость которого может быть в пределах 0,17...0,25 мкФ. При размыкании контактов прерывателя ток самоиндукции из первичной обмотки отводится в конденсатор и заряжает его, в результате почти полностью устраняется искрение между контактами. Ток разряда конденсатора в момент размыкания контактов протекает через первичную обмотку в направлении, противоположном направлению тока низкого напряжения, что способствует резкому исчезновению магнитного поля, созданного в первичной обмотке, вследствие чего повышается напряжение во вторичной обмотке катушки зажигания. Система электрического пуска предназначена для вращения коленчатого вала двигателя с пусковой частотой, при которой обеспечиваются необходимые условия смесеобразования, воспламенения и горения рабочей смеси. Пусковая частота вращения коленчатого вала для карбюраторных двигателей находится в пределах 50... 100 об/мин, а для дизелей — 150...250 об/мин. Основной частью системы пуска является электродвигатель постоянного тока — стартер, питаемый от аккумуляторной батареи. Широкое распространение получили электродвигатели с последовательным включением обмотки возбуждения; на двигателях легковых автомобилей применяют также электродвигатели со смешанным возбуждением. Стартер должен развивать необходимый крутящий момент для обеспечения пусковой частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах. 59 Крутящий момент от стартера к коленчатому валу передается через шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатым венцом маховика. Величина крутящего момента зависит от момента сопротивления провертыванию коленчатого вала двигателя, создаваемого силами трения и компрессии, а также от момента инерции движущихся масс шатунно-поршневой группы. Для увеличения крутящего момента усиливают магнитные поля, создаваемые обмотками стартера. С этой целью обмотку якоря и обмотку возбуждения соединяют между собой последовательно, а для их изготовления используют медные шины прямоугольного сечения, что значительно уменьшает их электрическое сопротивление. При пуске двигателя по обмоткам проходит ток большой силы, вследствие чего усиливаются взаимодействующие магнитные поля и увеличивается крутящий момент стартера. Кроме того, для увеличения крутящего момента вал стартера в момент пуска соединяется с коленчатым валом через маховик двигателя при помощи понижающей зубчатой передачи с передаточным числом 10..15. Вал стартера соединяется с маховиком только во время пуска двигателя. Для этой цели служит шестерня, установленная на валу электродвигателя с помощью шлицевого соединения, допускающего осевое перемещение шестерни по валу для ее соединения и разъединения с зубчатым венцом маховика. Разъединение шестерни с зубчатым венцом маховика после пуска двигателя должно осуществляться автоматически, так как из-за большого передаточного числа этой передачи вал стартера может приобрести частоту вращения 1000...1500 об/мин, что может привести к разносу якоря. Для предотвращения этого явления у большинства стартеров устанавливается муфта свободного хода, которая обеспечивает передачу крутящего момента только в одном направлении — от вала стартера к маховику. На современных автомобилях управление стартером дистанционное, из кабины водителя; при этом управлении включение стартера осуществляется контактами его тягового реле. Принципиальная схема включения стартера показана на рис. 2.39. Основными ее элементами являются аккумуляторная батарея, стартер 1, выключатель 2 и стартерная цепь, под которой понимают путь, проходимый током от аккумуляторной батареи к стартеру. В эту цепь входит провод, соединяющий батарею со стартером, корпус (масса) автомобиля и все клеммы по пути стартерного тока. Стартер состоит из электродвигателя 3, механизма привода 10 и тягового реле 5. Тяговое реле вводит в зацепление шестерню 12 с зубчатым венцом "13 маховика, а также обеспечивает включение стартерной цепи при замкнутых контактах выключателя 2. Механизм привода 10 передает крутящий момент от вала стартера на маховик через зубчатую передачу и после начала работы двигателя предотвращает передачу крутящего момента от маховика на вал стартера. Взаимодействие элементов стартера при пуске двигателя происходит следующим образом. При замыкании контактов выключателя 2 по обмотке 7 тягового реле 5 проходит ток, и сердечник 8 электромагнита втягивается внутрь обмотки, а соединенный с ним рычаг 11 перемещает шестерню 12 привода и вводит ее в зацепление с зубчатым венцом 13 маховика. Рис. 2.39. Принципиальная схема включения стартера При полном зацеплении зубчатой передачи сердечник 8 через контактный диск 6 замыкает контакты 4, и ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку электродвигателя. Якорь начинает вращаться и передает крутящий момент через маховик на коленчатый вал двигателя. 60 После пуска двигателя выключатель 2 размыкает контакты, и цепь обмотки электродвигателя прерывается. Под действием пружины 9 контактный диск и шестерня 12 механизма привода возвращаются в исходное положение. 1.3 Трансмиссия (продолжение лекции 1) 1.3.1 Сцепление. 1.3.2 Коробки передач и раздаточные коробки. 1.3.3 Карданные передачи. 1.3.4 Мосты автомобилей. Трансмиссия автомобиля — это ряд взаимодействующих между собой агрегатов и механизмов, передающих крутящий момент от двигателя к ведущим колесам. При передаче крутящего момента он изменяется как по величине, так и по направлению, одновременно распределяясь между ведущими колесами автомобиля. По характеру связи между двигателем и ведущими колесами, а также по способу преобразования крутящего момента трансмиссии делятся на механические, комбинированные (гидромеханические), электрические и гидрообъемные. Наибольшее распространение получили механические трансмиссии, выполненные по различным схемам (рис. 3.1) в зависимости от общей компоновки агрегатов автомобиля, включая расположение двигателя и ведущих колес. Механическая трансмиссия (рис. 3.1, а), применяемая на большинстве грузовых и легковых автомобилей, состоит из сцепления 1, коробки передач 2, карданной 3 и главной 4 передач, дифференциала 5 и двух полуосей 6. Трансмиссии автомобилей с двумя и более ведущими мостами (рис. 3.1, (б, в) оборудуют раздаточной коробкой 7 и дополнительными карданными валами — передачами 3, а каждая пара ведущих колес имеет свою главную передачу, полуоси и дифференциал. Эти схемы трансмиссий часто называют м о с т о в ы м и, так как крутящий момент подводится к каждому ведущему мосту, а затем распределяется между правым и левым ведущими колесами данного моста. В отдельных конструкциях полноприводных автомобилей с колесной формулой 6x6; 8x8 или 10x10 применяют механическую бортовую трансмиссию (рис. 3.1, г). В такой трансмиссии крутящий момент от двигателя 9 через сцепление 1 и коробку передач 2 передается к раздаточной коробке 7, в которой крутящий момент делится поровну между правым и левым бортами (колесами каждой стороны). От раздаточной коробки крутящий момент подводится к бортовым редукторам 8, а от них — к колесам. При этом у каждого колеса устанавливается своя главная передача 4. Бортовая трансмиссия по устройству значительно сложнее, поэтому ее применение ограничено. Комбинированную (гидромеханическую) трансмиссию применяют на ряде моделей автомобилей (БелАЗ-540. ЗИЛ-4104) и автобусов (ЛиАЗ-677М, ЛиАЗ-5256 и др.). В комбинированную трансмиссию входит гидротрансформатор и механическая коробка передач. Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления 1 (см. рис. 3.1, а - в). Крутящий момент от гидротрансформатора перелается к механической коробке передач 2 с автоматическим или полуавтоматическим управлением. Такую трансмиссию часто называют гидромеханической передачей. Электрическую трансмиссию применяют на карьерных автомобилях-самосвалах (БелАЗ549, -75191, -75211) грузоподъемностью 75... 170 т. Электрическая трансмиссия состоит из генератора постоянного тока, приводимого в действие V-образными дизелями с турбонаддувом мощностью 750... 1 700 кВт и тяговых электродвигателей ведущих колес. Электрическая трансмиссия обеспечивает преобразование механической энергии дизеля в электрическую, которая от генератора передается тяговым электродвигателям, расположенным совместно с редукторами в ведущих колесах автомобиля. Электродвигатели в сборе с ведущими колесами обычно называют электромотор-колесами. 61 Рис. 3.1. Схемы механических трансмиссий автомобилей с различной колесной формулой: а — 4x2; б — 4x4; в — 4x6; г — бортовой 6x6 Электротрансмиссия упрощает конструкцию привода к ведущим колесам, однако ее применение ограничено из-за большой металлоемкости и несколько меньшего КПД по сравнению с механическими и гидромеханическими трансмиссиями автомобилей особо большой грузоподъемности. Гидрообъемная трансмиссия обеспечивает преобразование механической энергии в напор циркулирующей жидкости. В такой трансмиссии гидронасос, приводимый в действие от двигателя внутреннего сгорания, соединен трубопроводами с гидродвигателями. Напор жидкости, создаваемый гидронасосом, преобразуется в крутящий момент на валах гидродвигателей, соединенных с ведущими колесами автомобиля. Недостатками гидрообъемной трансмиссии, по сравнению с механической, являются большие габаритные размеры и масса, меньший КПД и высокая стоимость. Поэтому такая трансмиссия не находит широкого применения. 1.3.1 Сцепление Сцепление служит для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения в момент начала движения (трогания с места) автомобиля, а также переключения передач в коробке передач в процессе движения. Кроме того, сцепление предохраняет детали двигателя и агрегатов трансмиссии от перегрузки, возникающей при резком торможении автомобиля с неотключенным двигателем. 62 Принцип работы сцепления (рис. 3.2). С маховиком 3жестко соединен кожух 1, связанный шарнирами 5 с нажимным диском 2. Шарниры позволяют нажимному диску перемещаться в осевом направлении и воспринимать крутящий момент от кожуха. Между Рис. 3.2. Схема фрикционного сцепления нажимным диском 2 и маховиком 3 установлен ведомый диск 4. Нажимной и ведомый диски прижимаются к маховику нажимными пружинами 6, и в результате сил трения крутящий момент от маховика передается ведомому диску, установленному на шлицах ведущего вала 7 коробки передач. В этом случае сцепление включено, и крутящий момент от ведущего вала перелается к агрегатам трансмиссии. Если нажать на педаль 12, то она через тягу 14 повернет вилку 11 выключения сцепления, которая переместит выжимной подшипник 9, установленный на муфте. Перемещаясь, выжимной подшипник нажимает на внутренние концы рычагов 8, при этом их внешние концы отводят нажимной диск вправо, сжимая пружины 6, расположенные между нажимным диском и кожухом. Ведомый диск освобождается, и крутящий момент на ведущий вал коробки передач не перелается. В этом случае сцепление выключено. Если педаль /2 отпустить, то она, а вместе с ней и выжимной подшипник 9 под действием оттяжных пружин (соответственно 13 и 10) возвращаются в исходное положение, а нажимные пружины прижимают нажимной и ведомый диски к маховику. Сцепление снова включено. Детали, воспринимающие крутящий момент от маховика, относятся к ведущим частям сцепления, а детали, передающие момент на ведущий вал коробки передач, — к ведомым. По числу ведомых дисков фрикционные сцепления делятся на одно- и двухдисковые. К однодисковым сцеплениям относятся также фрикционные сцепления с одной мембранной пружиной, при помощи которой при включении сцепления осуществляется прижатие ведомого и нажимного дисков к маховику. Однодисковые сцепления могут быть с периферийным расположением пружин и с одной мембранной пружиной. 1.3.2 Коробки передач и раздаточные коробки Коробка передач служит для изменения но величине и направлению передаваемого крутящего момента, длительного разъединения двигателя и трансмиссии во время стоянки или при движении автомобиля по инерции, а также для движения автомобиля задним ходом. В зависимости от условий эксплуатации сопротивление движению автомобиля может изменяться в сравнительно широком диапазоне, что вызывает необходимость увеличения или уменьшения силы тяги на ведущих колесах. Различная сила тяги на ведущих колесах при работе двигателя на режиме заданной мощности может быть получена изменением соотношения между частотами вращения коленчатого вала и ведущих колес с помощью коробки передач. По принципу действия коробки передач разделяют на бесступенчатые (гидромеханические, фрикционные и т.д.) и ступенчатые (механические). 63 Бесступенчатые коробки передач позволяют, не меняя положения дроссельной заслонки, автоматически изменять в заданном диапазоне силу тяги на ведущих колесах автомобиля. Такие коробки передач имеют сложную конструкцию и повышенную трудоемкость технического обслуживания. Наибольшее распространение среди них получили гидромеханические коробки передач, устанавливаемые преимущественно на отдельных легковых автомобилях и автобусах. Гидромеханические коробки передач состоят из гидродинамической бесступенчатой передачи (гидротрансформатора) и последовательно присоединенной к ней механической ступенчатой коробки передач. На большинстве автомобилей устанавливают главным образом механические, ступенчатые коробки передач, представляющие собой зубчатый редуктор, в котором зубчатые колеса могут соединяться в различных сочетаниях, образуя ряд передач с разными передаточными числами. Два сопряженных зубчатых колеса передачи составляют зубчатую пару. Меньшее из пары зубчатых колес называется шестерней, большее — колесом. Термин «зубчатое колесо» («зубчатые колеса») является общим. Передаточным числом зубчатой передачи называется отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни или обратное отношение их частот вращения. Если в передаче участвует несколько пар зубчатых колес, то общее передаточное число равно произведению передаточных чисел этих пар. Автомобильные механические коробки передач изготовляются в основном по двух- или трехвальной схеме с параллельным расположением валов и имеют набор передач из косозубых и прямозубых колес. Отдельные передачи снабжаются синхронизаторами, т.е. механизмами, не допускающими зацепления зубчатых колес включаемой передачи до тех пор, пока они не будут вращаться с одинаковой частотой. В зависимости от числа передач (ступеней) переднего хода ступенчатые коробки передач могут быть трех-, четырех-, пяти- и многоступенчатые, а в зависимости от числа передвижных зубчатых колес (шестерен) — двух-, трех-, четырехходовые. Многоступенчатые коробки передач имеют приставной редуктор-делитель, служащий для разбивки ступеней передаточных чисел. Например, применение делителя на автомобилях КамАЗ позволяет получить в сочетании с основной пятиступенчатой коробкой передач 10 передач переднего хода и две заднего. По числу подвижных элементов, при помощи которых осуществляется включение передач, различают одно-, двух- и трехходовые коробки передач. Раздаточная коробка На автомобилях, имеющих более одного ведущею моста, устанавливается раздаточная коробка, служащая для распределения крутящего момента, передаваемого от коробки передач, между несколькими ведущими мостами многоприводного автомобиля. В раздаточной коробке расположено также устройство для включения и выключения переднего ведущего моста. В некоторых автомобилях от раздаточной коробки осуществляется отбор мощности для привода вспомогательных механизмов. Конструктивно раздаточная коробка представляет собой, как правило, двухступенчатый зубчатый редуктор, позволяющий увеличивать крутящий момент на ведущих колесах автомобиля при движении его в тяжелых дорожных условиях. Наличие в раздаточной коробке двух передач дает возможность изменять передаточные числа трансмиссии и удваивать общее число передач. При движении автомобиля один ряд передач обеспечивается включением прямой передачи, а другой с большими передаточными числами — включением понижающей передачи. Это способствует эффективному использованию автомобиля в различных дорожноклиматических условиях. Двухступенчатая раздаточная коробка. Коробка такого типа (рис. 3.3) устанавливается на автомобилях ГАЗ-3308, -33097 «Садко» и др. и имеет прямую и понижающую передачи с передаточными числами соответственно 1,0 и 1,98. Коробка крепится к поперечине и кронштейну рамы автомобиля через резиновые подушки и соединяется с коробкой передач при помощи промежуточного карданного вала и фланца 5. В чугунном литом картере 21 на подшипниках установлены валы с прямозубыми зубчатыми колесами. Через контрольно- 64 наливное отверстие картер заполняется маслом, а для сообщения его с атмосферой служит сапун 11. Ведущий вал 6 передним концом установлен в стенке картера на шариковом подшипнике 4, а задним — на роликовом подшипнике 8 в гнезде ведомого вала 12 привода заднего моста. На ведущем валу 6 на шлицах перемещается шестерня 7 включения заднего моста и понижающей передачи. Ведомый вал 12, изготовленный как одно целое с шестерней 9, вращается на двух шариковых подшипниках 10 и 13, один из которых расположен в задней стенке картера, а другой — в крышке 14. Между шариковыми подшипниками на валу 12 установлена червячная пара привода спидометра, состоящая из червяка 16 и колеса 17. На шлицевом конце вала имеется фланец 15, к которому крепится карданный вал, передающий крутящий момент к заднему мосту. Промежуточный вал 2 вращается в двух шариковых подшипниках 3 и 18, расположенных в стенках картера. По шлицам вала свободно перемещается зубчатое колесо 19 привода переднего моста. Зубчатое колесо 1 понижающей передачи посажено на шлицы вала неподвижно и зафиксировано на нем стопорным кольцом. Вал 23 привода переднего моста установлен в шарикоподшипниках 20 и 24. На шлицах заднего конца вала неподвижно закреплена шестерня 22 привода переднего моста, а на переднем конце Рис. 3.3. Раздаточная коробка полноприводных грузовых автомобилей ГАЗ: а — устройство; б — механизм управления посажен фланец 25, к которому крепится карданный вал, передающий крутящий момент к переднему мосту автомобиля. Работа раздаточной коробки происходит следующим образом. Зубчатое колесо 19 промежуточного вала, перемещаясь по шлицам, входит в зацепление с шестернями 9 и 22. 65 Шестерня 1 ведущего вала может входить в зацепление с внутренним зубчатым венцом шестерни 9 ведомого вала или с зубчатым колесом 1 промежуточного вала 2. В первом случае включается прямая передача и крутящий момент от ведущего вала 6 непосредственно передается на ведомый вал 12, а от него — на задний мост автомобиля. Для включения на этой передаче переднего моста необходимо переместить зубчатое колесо 19 до зацепления его с шестернями 9 и 22. При этом крутящий момент будет передаваться к карданному валу переднего моста через шестерни 7, 9, колесо 19 и шестерню 22. Увеличение крутящего момента в раздаточной коробке достигается включением понижающей передачи. При этом сначала при помощи зубчатого колеса 19 включают передний мост, а затем перемешают вперед шестерню 7до зацепления ее с зубчатым колесом 1 понижающей передачи. При этом крутящий момент к заднему мосту передается через шестерню 7, колеса 1и 19 и шестерню 9, а к переднему мосту — через шестерню 7, колеса 1 и 19 и шестерню 22. Понижающую передачу следует включать при полностью остановленном автомобиле только для преодоления тяжелых участков дороги. Механизм управления раздаточной коробкой (рис. 3.3, б) включает в себя следующие детали: два рычага 26, две тяги 27, два ползуна 33 и 34 с вилками 28, два плунжера 30 с пружинами и два фиксатора 32. На ползуне 33 включения и выключения переднего моста имеются две выемки 31 разной глубины под плунжеры 30 блокировочного устройства. На ползуне 34, который выключает понижающую или прямую передачу, имеются три выемки 29 под плунжеры 30: левая соответствует включению прямой передачи, средняя — нейтральному положению и правая — включению понижающей передачи. Ползун 34 может перемещаться из нейтрального положения в положение, соответствующее включенной прямой передаче. Из-за наличия на ползуне лыски между выемками плунжеры не препятствуют такому перемещению ползуна. Дальнейшее перемещение ползуна 34 становится невозможным, так как плунжеры, сжав пружину, упираются один в другой и препятствуют его движению. При включении переднего моста напротив плунжеров устанавливается глубокая выемка ползуна 33. Плунжеры при перемещении ползуна 34 не упираются друг в друга, и включение понижающей передачи становится возможным. При этом выключить передний мост будет невозможно, не выключив предварительно понижающую передачу. Фиксаторы 32 с пружинами исключают возможность самопроизвольного переключения ползунов. 1.3.3 Карданные передачи Карданная передача служит для передачи крутящего момента от ведомого вала коробки передач или раздаточной коробки к ведущему валу главной передачи. Ее применение связано с тем, что Рис. 3.4. Схема карданной передачи (а) с шарнирами (б) неравных угловых скоростей Коробка передач 1 (рис. 3.4, а), или раздаточная коробка, установлена выше ведущего моста 7, в результате чего ось карданного вала 5, передающего крутящий момент, расположена под некоторым углом к горизонтальной плоскости. Коробка передач соединена с рамой неподвижно, а ведущий мост подвешен к ней при помощи листовых рессор (или пружин). Когда при прогибе рессор изменяется положение моста относительно рамы, изменяется и угол наклона карданного вала 5. 66 Карданная передача состоит из трех основных элементов: карданных шарниров 2, карданных валов 3 и 5 и промежуточной опоры 4. Одним из условий равномерного вращения вала 6 главной передачи ведущего моста 7является равенство углов α1 и α2|, между осью вала 5 и осями валов 3 и 6, что должно обеспечиваться конструкцией карданной передачи. Карданные шарниры неравных угловых скоростей. Простейший карданный шарнир состоит из двух вилок 8 и 10 (рис. 3.4, б), укрепленных на валах 3 и 5, и крестовины 9 с шипами, входящими в отверстия вилок и соединяющими валы шарнирно. Вилка 10, поворачиваясь относительно оси АА, может одновременно с крестовиной поворачиваться относительно оси ББ. обеспечивая передачу вращения от одного вала к другому при изменении угла между осями валов. Такой карданный шарнир называется жестким шарниром неравных угловых скоростей. В нем при равномерном вращении ведущей вилки 8 ведомая вилка 10 вращается неравномерно: в течение одною оборота она дважды обгоняет ведущую вилку и дважды отстает от нее. В результате этою возникают дополнительные нагрузки, вызывающие изнашивание деталей шарнирного соединения и узлов трансмиссии. Для устранения неравномерного вращения применяют два одинаковых карданных шарнира, причем их вилки, расположенные на противоположных концах карданного вала, должны лежать в одной плоскости. Тогда неравномерность, вызываемая одним карданным шарниром, компенсируется неравномерностью другого. Однако и при двух карданных шарнирах угол между осями валов не должен превышать 23°. При движении автомобиля в результате прогиба рессор расстояние между коробкой передач и задним мостом изменяется, поэтому на валу одну из вилок карданного шарнира устанавливают на шлицах, чтобы длина карданного вала также могла изменяться. В карданных передачах легковых автомобилей наряду с жесткими шарнирами неравных угловых скоростей применяют и мягкие карданные шарниры, имеющие упругий элемент в виде муфты из эластичного материала, упругая деформация которого позволяет не только передавать крутящий момент между валами, пересекающимися под углом 2...5°, но и защищает трансмиссию от жестких ударов. Примером такой передачи может служить карданная передача автомобилей ВАЗ-2105, -2107 и др., состоящая из переднего и заднего карданных валов, промежуточной опоры и трех шарниров, из которых передний представляет собой упругий элемент, соединяющий ведомый вал коробки передач с передним валом карданной передачи. Карданные шарниры равных угловых скоростей. Условия работы карданных передач определяются в первую очередь углами а наклона осей их валов (см. рис. 3.4, а): чем больше эти углы, тем в более тяжелых условиях работает передача. В особо тяжелых условиях работает карданная передача ведущих управляемых колес переднеприводных автомобилей, у которых угол наклона осей валов, изменяясь по величине и направлению (при повороте автомобиля), может достигать 35...40°. В таких передачах применяют шарниры равных угловых скоростей (шариковые или кулачковые), обеспечивающие передачу крутящего момента, равномерное вращение ведомого вала и поворот управляемых колес. Широкое распространение получили карданные шариковые шарниры (рис. 3.5, а) с делительными канавками, состоящие из двух вилок 1 и 4, пяти шариков 9 и штифта 7. Вилки 1 и 4 изготовлены как одно целое со шлицевыми валами 5. При помощи торцовых сферических углублений и центрального шарика 8 вилки центрируются между собой. 67 Рис. 3.5. Карданные шарниры равных угловых скоростей: а — шариковый; б — кулачковый Положение шарика 8 фиксируется штифтом 7, удерживаемым от осевых смещений шпилькой 6. В делительные канавки 2 и 3 вилок закладываются четыре рабочих шарика 9, которые удерживаются от выкатывания из делительных канавок центральным шариком 8. При вращении ведущего вала крутящий момент от одной вилки к другой передается через рабочие шарики. Делительные канавки имеют такую форму, которая независимо от угловых перемещений вилок обеспечивает расположение шариков в плоскости, делящей пополам угол между осями вилок, в результате чего оба вала вращаются с равными угловыми скоростями. Наряду с шариковыми шарнирами часто применяют и кулачковые шарниры (рис. 3.5, б) равных угловых скоростей, состоящие из двух вилок 10 и 14, двух кулачков 11 и 13 и диска 12. Диск заходит в пазы кулачков и передает вращение от ведущей вилки к ведомой. В вертикальной плоскости вилки поворачиваются вокруг кулачков, а в горизонтальной — вместе с кулачками вокруг диска. Кулачковый карданный шарнир работает подобно двум сочлененным жестким карданным шарнирам, из которых первый создает неравномерность вращения, а второй устраняет эту неравномерность. Этим и достигается вращение ведущего и ведомого валов с равными угловыми скоростями. Из-за простоты конструкции и сравнительно высокой работоспособности шариковые и кулачковые карданные шарниры нашли широкое применение в приводах к ведущим управляемым колесам многих автомобилей (ЗИЛ-433420, ГАЗ-3308, -33097 «Садко», КамАЗ4310, ВАЗ-2109, -2112 и др.). 1.3.4 Мосты автомобилей. Ведущий мост представляет собой жесткую пустотелую балку, состоящую из трех основных элементов: двух полуосевых рукавов и средней части — картера, в котором размещена главная передача с дифференциалом. В полые рукава бачок запрессованы стальные трубчатые кожухи полуосей, которые служат для установки ступиц колес. По способу изготовления балки ведущих мостов различают на литые и штампованно-сварные. У большинства автомобилей и автобусов балки задних ведущих мостов состоят из двух стальных штампованных половин, сваренных между собой. Главная передача. Главная передача служит для увеличения подводимого к ней крутящего момента и передачи его через дифференциал на полуоси, расположенные под прямым углом к продольной оси автомобиля. Конструктивно главные передачи представляют собой зубчатые или червячные редукторы; последние из-за сравнительно малого КПД широкого распространения не получили. На автомобилях в основном применяют зубчатые главные передачи, которые делятся на одинарные и двойные. Передаточное число главной передачи в основном зависит от быстроходности и мощности двигателя, массы и назначения автомобиля и для большинства современных автомобилей составляет 4 — 9. Для легковых автомобилей обычно применяют одинарную главную передачу, для грузовых автомобилей — как одинарную, так и двойную. 68 Одинарная главная передача (рис. 3.6, а) состоит из одной пары конических зубчатых колес со спиральными зубьями. К такой передаче крутящий момент передастся от карданной передачи на ведущую коническую шестерню 1, а от нее — на ведомое колесо 2, которое через специальный механизм (дифференциал) и полуоси передает вращение на ведущие колеса автомобиля. Оси зубчатых колес одинарных передач могут пересекаться или быть смещенными (рис. 3.6, б); в последнем случае одинарная передача называется гипоидной. В такой главной передаче зубья шестерни 1 и колесо 2 имеют специальную форму и наклон спирали, позволяющие опустить ось конической шестерни на расстояние С, равное 30...42 мм. При применении главной передачи с гипоидным зацеплением зубчатых колес карданную передачу и пол кузова можно разместить ниже, уменьшив тем самым высоту центра тяжести автомобиля, что улучшает его устойчивость. Кроме того, в гипоидной передаче одновременно в зацеплении находится большее число зубьев, чем в обычной конической передаче, в результате чего зубчатые колеса работают более надежно, плавно и бесшумно. Однако при гипоидном зацеплении происходит продольное проскальзывание зубьев, сопровождающееся выделением теплоты, в результате чего происходит разжижение и выдавливание масла с поверхности сопряженных зубьев, приводящее к их повышенному изнашиванию. Поэтому для гипоидных передач применяют специальные трансмиссионные масла с противоизносной присадкой. Двойные главные передачи конструктивно могут выполняться в одном картере — центральные (рис. 3.7, в) или каждая пара зубчатых колес располагается отдельно — разнесенные (рис. 3.7, г). В последнем случае главная передача состоит из двух отдельных механизмов: одинарной конической зубчатой передачи, устанавливаемой в заднем мосту, и цилиндрических зубчатых передач — колесных редукторов. Рис. 3.7. Схемы главных передач: а — одинарной; б — гипоидной; в — двойной; г — разнесенной Двойная центральная передача (см. рис. 3.7, в) состоит из пары конических и пары цилиндрических шестерен. Цилиндрические шестерни 5 и 6 имеют прямые или косые зубья, а конические 3 и 4 — спиральные. Крутящий момент передается от ведущей конической шестерни 3 к ведомой 4, установленной на одном валу с цилиндрической шестерней 6, которая передает крутящий момент на цилиндрическую шестерню 5. Двойная главная передача по сравнению с одинарной обладает более высокой механической прочностью и позволяет увеличить передаточное число при достаточно большом дорожном просвете под балкой (картером) ведущего моста, что повышает проходимость автомобиля. Двойные главные передачи применяют на автомобилях большой массы и автобусах, на некоторых из них (автомобили МАЗ-5335) устанавливают разнесенную главную передачу (см. рис. 3.7, г). Дифференциал. (Рис. 3.8) При повороте автомобиля его внутреннее ведущее колесо проходит меньший путь, чем наружное, поэтому, чтобы качение внутреннего колеса происходило без скольжения, оно должно вращаться медленнее, чем наружное. Это 69 необходимо для того, чтобы исключить при повороте пробуксовывание колес, которое вызывает повышенное изнашивание шин, затрудняет управление автомобилем и увеличивает расход топлива. Для обеспечения разных значений частоты вращения ведущих колес их крепят не на одном общем валу, а на двух полуосях, связанных между собой межколесным дифференциалом, подводящим к полуосям крутящий момент от главной передачи. Таким образом, дифференциал служит для распределения крутящего момента между ведущими колесами и позволяет правому и левому колесам при поворотах автомобиля и при его движении на криволинейных участках дороги вращаться с разной частотой. Межколесный дифференциал бывает симметричным или несимметричным, соответственно распределяющим крутящий момент между полуосями поровну или не поровну. На автомобилях получили применение межколесные конические симметричные дифференциалы, межосевые конические и кулачковые дифференциалы повышенного трения. Рис. 3.8. Конический симметричный дифференциал: а — устройство; б — схема работы Межосевой конический дифференциал устанавливают на автомобилях повышенной проходимости с колесными формулами 6x4 и 6x6, ведущие мосты которых могут работать в разных условиях сцепления колес с дорогой. Полуоси. Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам происходит при помощи полуосей. Каждая полуось 4 (рис. 3.9) внутренним концом со шлицами на которых сидит полуосевая шестерня, установлена в коробке дифференциала. На наружном конце полуоси 4 (рис. 3.9, б) имеется фланец для крепления при помощи шпилек к ступице 5 колеса 1. Кроме крутящего момента Мк, действующего на плече rк (радиуса качения колеса), полуоси могут воспринимать изгибающие моменты от сил, действующих при движении автомобиля. Рис. 3.9. Схемы полуосей: а - полуразгруженной; 6 - полностью разгруженной 70 Крутящий момент от полуоси к ступице ведущего колеса передается через подшипниковый узел. В зависимости от расположения подшипников этого узла относительно кожуха в котором находятся полуоси, различны и нагрузки, действующие на них. В связи с этим полуоси разделяются на два основных типа: полуразгруженные и полностью разгруженные. 1.4 Ходовая часть, кузов и кабина (продолжение лекции 1) 1.4.1 Рама и тягово-сцепное устройство. 1.4.2 Подвеска. 1.4.3 Колеса и шины. 1.4.4 Кузов и кабина. 1.4.1 Рама и тягово-сцепное устройство. Рама является несущей системой автомобиля, воспринимает все нагрузки, возникающие при движении автомобиля, и служит основанием, на котором монтируют двигатель, агрегаты трансмиссии, механизмы органов управления, дополнительное и специальное оборудование, а также кабину, кузов или грузонесущую емкость (цистерну). Все грузовые и легковые автомобили с большим (обычно более 3,5 л) рабочим объемом цилиндров двигателя имеют раму. На легковых автомобилях особо малого и малого классов и автобусах рама отсутствует, ее функции выполняет несущий кузов легковых автомобилей или основание кузова у автобусов. Рис. 4.1. Автомобильные рамы: а — лонжеронная; б — центральная В зависимости от конструкции рамы (рис. 4.1) делятся на лонжеронные (лестничные) и центральные (хребтовые). Наибольшее распространение в автомобилестроении получили первые из них. Лонжеронная рама грузовых автомобилей (рис. 4.1, а) состоит из двух продольных балок — лонжеронов 12 переменного сечения и нескольких поперечин 7. Лонжероны рамы могут сходиться в передней части (автомобили ЗИЛ) или располагаться параллельно один другому (автомобили ГАЗ). Спереди к лонжеронам крепятся буксирные крюки 2 и передний буфер 1, предохраняющий автомобиль от повреждений. На первой поперечине 7 рамы крепятся радиатор и передние опоры (одна или две) двигателя, задние его опоры — кронштейны 3 приклепаны к лонжеронам. Передние рессоры устанавливают на кронштейнах 14. Резиновые буфера 15 предохраняют лонжероны от ударов. Между кронштейнами рессор на левом лонжероне крепится кронштейн 15для крепления картера рулевого механизма. 71 На второй поперечине 7 рамы снизу крепится промежуточная опора карданной передачи. В задней части рамы на лонжеронах расположены кронштейны 8 для крепления задних рессор и кронштейны 9, служащие опорами для концов дополнительных рессор. На левом лонжероне рамы имеется гнездо 11 для крепления аккумуляторной батареи, а на правом — откидной кронштейн 4 запасного колеса. Кронштейны 10служат для крепления платформы, а кронштейн 16 — для фиксации положения пусковой рукоятки. На задней поперечине расположено тягово-сцепное устройство 6, а на заднем конце правого лонжерона — кронштейн 5 указателя поворота. На легковых автомобилях ГАЗ в передней части кузова установлена полурама (подрамник), прикрепленная болтами к полу кузова. К ней крепится двигатель в сборе со сцеплением и коробкой передач. Центральная рама (рис. 4.1, б) состоит из центральной несущей балки 21 с поперечинами 19. Поперечное сечение несущей балки 21 может быть круглым или швеллерным. В некоторых случаях рама образуется в результате соединения специальными патрубками 20 картера 17 раздаточной коробки и картеров 18 главных передач. Между фланцами патрубков и картеров установлены поперечины 19, служащие опорами двигателя, кабины, кузова и других агрегатов. Такие рамы обладают высокой прочностью на изгиб, но из-за сложности их изготовления широкого распространения в отечественном и зарубежном автомобилестроении они не получили. 1.4.2 Подвеска Подвеска автомобилей и автобусов служит для смягчения ударов и толчков, воспринимаемых колесами от неровностей дороги, гашения колебаний рамы или кузова и снижения динамических нагрузок на несущую систему. Подвеска включает в себя три основные части: упругий элемент, гасящий элемент (амортизатор) и направляющее устройство. Кроме того, в подвеску легковых автомобилей в качестве дополнительного устройства вводят стабилизаторы поперечной устойчивости. Упругий элемент связывает раму с передним и задним мостами или с колесами и поглощает удары, возникающие при движении автомобиля, обеспечивая необходимую плавность хода. В качестве упругого элемента применяют листовые рессоры, пружины, пневмобаллоны и скручивающиеся упругие стержни (торсионы). Гасящий элемент — амортизатор — служит для быстрого гашения вертикально-угловых колебаний рамы или кузова автомобиля. Наибольшее распространение получили телескопические амортизаторы двустороннего действия, которые гасят колебания как при сжатии, так и при растяжении упругого элемента. Направляющее устройство обеспечивает вертикальные перемещения колес, а также передачу толкающих и тормозных усилий от колес к раме или несущему кузову. По типу направляющего устройства подвески делятся на независимые (пружинные) и зависимые (рессорные и балансирные). При зависимой подвеске (рис. 4.2, а) оба колеса жестко связаны между собой мостом, подвешенным к раме. При этом перемещение одного из колес в поперечной плоскости вызывает перемещение другого колеса. Рис. 4.2. Схемы подвесок: а — зависимая; в — независимая 72 При независимой подвеске колес (рис. 4.2, б) каждое колесо непосредственно подвешено к раме или несущему кузову и перемещение одного колеса практически не зависит от перемещения другого. Тип направляющего устройства подвески определяет конструкцию переднего управляемого моста, базовой деталью которого является балка. Если она связана с колесами жестко, то мост называется неразрезным (см. рис. 4.2, а), а если через упругие элементы — разрезным (см. рис. 4.2, б). На легковых автомобилях применяют разрезные передние мосты с независимой подвеской колес. Грузовые автомобили и автобусы имеют обычно неразрезные передние мосты и зависимую подвеску. Бесшкворневая независимая рычажно-пружинная подвеска передних колес широко применяется на заднеприводных легковых автомобилях ГАЗ. ВАЗ, ИЖ. К основным преимуществам такой подвески следует отнести меньшую массу ее неподрессоренных частей, снижение усилия, действующего в шарнирах подвески, и простоту конструкции. Конструктивное отличие такой подвески состоит в том, что она имеет поворотную стойку, жестко соединенную непосредственно с цапфой колеса. Концы стойки расположены в верхнем и нижнем рычагах на шаровых шарнирах, позволяющих цапфе иметь угловые перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Бесшкворневая подвеска такого типа (рис. 4.3) собрана на штампованной банке (поперечине) переднего моста, а ее нижние 14 и верхние 5 рычаги установлены на осях 4 и 15, закрепленных на поперечине. Нижние рычаги качаются на двух разборных резинометаллических втулках, а верхние — на неразборных резинометаллических шарнирах. На наружных концах верхних рычагов смонтированы разборные шаровые шарниры 7, состоящие из шаровых опор и головок шаровых пальцев поворотной стойки 9. Верхний шаровой палец 8 вставлен в цилиндрическое разрезное гнездо стойки 9 и закреплен болтом, а нижний шаровой палец установлен в опоре 12 стойки и закреплен гайкой 11. На цапфе поворотной стойки на двух конических роликовых подшипниках установлена ступица 10 колеса. Упругим элементом подвески является цилиндрическая пружина 2, установленная между поперечиной 1 и нижним рычагом 14 подвески. Внутри пружины расположен телескопический амортизатор 3 двойного действия. Ограничение хода сжатия и отдачи обеспечивается резиновыми буферами 13 и 6, прикрепленными к рычагам. Подвеска взаимодействует также со стабилизатором поперечной устойчивости. При боковых кренах кузова автомобиля стержень стабилизатора закручивается и ограничивает наклоны кузова, перераспределяя при этом нагрузки, действующие на пружины подвески. При движении автомобиля на крутых поворотах стабилизатор снижает крен автомобиля на 15...25%. На переднеприводных моделях автомобилей ВАЗ-2109, -2110 и других применена независимая подвеска передних ведущих колес. Основным элементом подвески является качающаяся телескопическая стойка 5 (рис. 4.4), которая одновременно выполняет роль направляющего устройства и гасящего элемента в виде гидравлического амортизатора двойного действия. На стойке установлены витая цилиндрическая пружина 6 и буфер сжатия 7, ограничивающие ход колес вверх. Ход колеса вниз ограничивается гидравлическим буфером отдачи, расположенным в амортизаторе. Верхний конец стойки 5 через резиновую опору 9 соединен с кузовом. В опоре установлен подшипник 8, который обеспечивает вращение стойки при повороте управляемых колес. Нижняя часть стойки соединяется при помощи кронштейна 4 с поворотной цапфой 3. Поперечный рычаг 1 подвески соединен с цапфой 3 шаровым шарниром 2, а с кронштейном поперечины кузова — резинометаллическим шарниром. Стабилизатор поперечной устойчивости крепится к рычагу 1 и к кронштейну кузова автомобиля при помощи резиновых подушек. Концы стабилизатора совместно со специальными растяжками рычага 1 воспринимают тяговые и тормозные усилия от передних ведущих колес и передают их на кузов. 73 Рис. 4.3. Независимая бесшкворневая подвеска передних колес Рис. 4.4. Передняя подвеска переднеприводных автомобилей ВАЗ Зависимая подвеска. Задние и передние мосты грузовых автомобилей и автобусов, а также задние мосты многих легковых автомобилей имеют зависимую подвеску. Широкое применение зависимой подвески объясняется тем, что она не только смягчает толчки, воспринимаемые колесами от неровностей дороги, но и передает тяговые и тормозные силы от колес к раме автомобиля. Наиболее распространенным упругим элементом такой подвески является рессора, которая одновременно является и ее направляющим устройством. 74 Механизмы и узлы, соединенные с колесами через рессоры, называются подрессоренными частями автомобиля, а узлы и детали, связанные непосредственно с колесами (балки переднего и задних мостов, рычаги, тяги и т. п.) — неподрессоренными. Рассмотрим устройство зависимой рессорной подвески (рис. 4.5) автомобиля ЗИЛ-431410. Передний мост этого автомобиля подвешен к раме на двух полуэллиптических рессорах с гидравлическими амортизаторами 5 (рис. 4.5, а). Каждая рессора состоит из 11 листов, изготовленных из кремнистой стали. Первые два листа рессоры (большие по длине) называются коренными. В средней части каждого листа рессоры имеются по две отштампованных выдавки, препятствующие их продольному и поперечному перемещению. С этой же целью листы рессоры стянуты хомутиками 3. Балансирная подвеска на продольных перевернутых полуэллиптических рессорах применяется в трехосных автомобилях, промежуточный и задний мосты которых обычно располагаются близко один к другому. Иногда ее используют на четырехосных автомобилях и многоосных прицепах. К раме автомобиля на специальных кронштейнах прикреплена поперечная ось 6, на концах которой во втулках установлена ступица 7, которая стремянками крепится к средней части рессоры 5. Концы рессоры опираются на кронштейны 3 полуосевых кожухов задних мостов 4 и 8. Ведущие мосты соединяются с рамой штангами, передающими на раму толкающие усилия. Для этой цели каждый ведущий мост имеет на концах полуосевых рукавов нижние кронштейны, соединяемые с кронштейнами рамы двумя нижними штангами 1. Кроме того, на каждом ведущем мосту прикреплен верхний кронштейн, соединяемый верхними штангами 2 с кронштейном рамы. Штанги соединяются с кронштейнами шаровыми пальцами. При балансирной подвеске оба задних моста образуют общую тележку, которая может качаться вместе с рессорами на оси 6, и, кроме того, в результате прогиба рессоры каждый мост может иметь независимые перемещения, обеспечивающие хорошую приспособляемость колес к неровностям дороги и высокую проходимость автомобиля. При угловом смешении мостов концы рессор 5 скользят в опорных кронштейнах. При движении автомобиля в результате деформации рессор и пружин подвески возникают поперечные колебания рамы или кузова, которые гасятся амортизаторами. В связи с повышенными требованиями к плавности хода амортизаторы стали одним из основных элементов подвески современных автомобилей. На автомобилях и автобусах наиболее широко применяют гидравлические амортизаторы, в которых используют сопротивление (внутреннее трение) сравнительно вязкой жидкости, проходящей через калиброванные отверстия малых диаметров и ограниченные сечения в клапанах. Полный цикл колебаний рамы относительно моста и колес включает в себя два периода: ход сжатия рессоры, когда подрессоренная часть (рама с платформой) сближается с неподрессоренной частью (мостами и колесами); ход отдачи рессоры, когда подрессоренная часть удаляется от неподрессоренной. Амортизаторы делятся на две группы: амортизаторы двустороннего действия и амортизаторы одностороннего действия; последние гасят колебания только при ходе отдачи рессоры. Амортизаторы двустороннего действия способствуют более плавной работе подвески, поэтому они почти полностью вытеснили амортизаторы одностороннего действия. Амортизатор (рис. 4.6, а) двустороннего действия состоит из резервуара 16, рабочего цилиндра 17, штока 18 с поршнем 14 и клапанов: перепускного 5, отдачи 7, впускного 9, сжатия 10. В верхней части шток поршня перемешается в направляющей втулке и уплотнен резиновым сальником 3, расположенным в обойме. Между направляющей штока и обоймой сальника 3 находится сальник 4, уплотняющий полость П резервуара 16. В рабочем цилиндре 17вместе со штоком 18перемещается поршень 14, в котором имеются сквозные отверстия, равномерно расположенные в два ряда по окружностям различных диаметров (по 10 отверстий в каждом ряду). Отверстия 6, находящиеся на большей окружности, закрыты сверху перепускным клапаном 5, к которому прижимается пружинная шайба. Отверстия 15 на меньшей окружности перекрываются снизу дроссельным диском 75 клапана отдачи 7. Этот клапан состоит из двух плоских стальных дисков, прижимаемых к поршню пружиной 8. В нижней части рабочего цилиндра расположен корпус, в котором установлены впускной клапан 9 и клапан сжатия 10, прижимаемый пружиной 11. Эти клапаны закрывают отверстия 13 и 12, расположенные в корпусе. К штоку 18 и резервуару 16 приварены проушины 1. Нижней проушиной амортизатор крепится к балке или к нижним рычагам переднего моста при независимой подвеске, а верхней — к кронштейну рамы или основания кузова. От повреждений и попадания грязи шток защищен кожухом 2. Рис. 4.6. Гидравлический амортизатор двустороннего действия: а — устройство; б, в — схемы работы Во время хода сжатия рессоры (рис. 4.6, б) поршень амортизатора движется вниз, перепускной клапан 5 открывается и жидкость перетекает через отверстия 6 поршня 14 в надпоршневое пространство. Под давлением жидкости клапан сжатия 10 преодолевает усилие пружины 11 и открывается, при этом жидкость в объеме, равном вводимой части штока, вытесняется из рабочего цилиндра в резервуар 16. Усилие пружины 11 клапана сжатия создает необходимое сопротивление амортизатора, в результате чего частота колебаний подвески и подрессоренных масс автомобиля уменьшается. При перемещениях штока жидкость, частично просачиваясь через зазор между направляющей втулкой и штоком, поступает через отверстие 19 (см. рис. 4.6, а) в полость П резервуара, разгружая тем самым сальники от действия рабочего давления жидкости. Во время хода отдачи (рис. 4.6, в) поршень движется вверх, вытесняя жидкость из верхней полости рабочего цилиндра в нижнюю. Перепускной клапан 5, расположенный со стороны надпоршневого пространства, закрывается, и жидкость через отверстия 15 поршня поступает к клапану отдачи 7 и открывает его. При этом жидкость в объеме, равном выводимой части штока, поступает из резервуара в рабочий цилиндр через отверстия 13, предварительно преодолев сопротивление впускного клапана 9. 76 Жесткость дисков клапана отдачи 7 и усилие пружины 8 создают необходимое сопротивление амортизатора, которое пропорционально квадрату скорости перетекания жидкости. При движении автомобиля необходимо, чтобы амортизатор гасил в основном свободные колебания подвески при ходе отдачи (распрямления рессоры) и не увеличивал жесткость рессоры при ее сжатии. Поэтому сопротивление хода сжатия составляет 25... 30 % сопротивления хода отдачи. В качестве амортизационной жидкости применяют веретенное масло (автомобили ЗИЛ431410 и ГАЗ-3307), всесезонное масло МГПЦ-10 (автомобили ВАЗ) и смесь 50% трансформаторного и 50% турбинного масла (автомобили МАЗ-5335 и др.). 1.4.3 Колеса и шины Колеса обеспечивают возможность движения автомобиля, а также смягчают толчки, возникающие при движении по неровностям дороги. Автомобильное колесо (рис. 4.7, а) состоит из диска 2, обода 4 и шины 3. Ступица 1 колеса обычно входит в сборочный узел каждого моста автомобиля и при помощи соединительной части диска 2соединяется с ободом 4, на который устанавливается пневматическая шина. По устройству соединительной части колеса делятся на три типа: дисковые, бездисковые и спицевые. Последние используются лишь на некоторых легковых и гоночных автомобилях. Наибольшее распространение на автомобилях получили дисковые колеса, ободья которых могут быть глубокими неразборными или плоскими разборными. На легковых автомобилях обычно применяют дисковые колеса с глубокими ободьями (рис. 4.7, б), представляющими собой неразъемное сварное соединение обода 4 с диском 2. на наружной стороне которого имеются ребра жесткости 5 и выступы 7для крепления декоративного колпака. В средней части обода имеется кольцевое углубление — монтажный ручей, облегчающий монтаж и демонтаж шин. По обеим сторонам обода 4 расположены конические посадочные полки, на которые монтируют борта шин. Наклон посадочных полок на угол (5+1)° обеспечивает плотную посадку шины на ободе. Рис. 4.7. Автомобильные колеса: а — в сборе: б — с переборным оболом; в — с разборным ободом Крепежные отверстия 6 дисков имеют конические фаски с углом 60°, обеспечивающие центрирование диска и предотвращающие самоотвертывание крепежных гаек. На большинстве грузовых автомобилей шины монтируют на диск колеса с плоским (без углубления) ободом (рис. 4.7, в), который делается разборным для облегчения монтажа и демонтажа шин. Обод 4 и диск 2 колеса соединены сваркой. Съемное бортовое кольцо 8 крепится замочным кольцом 9. Иногда бортовое кольцо 8 выполняют разрезным, тогда его устанавливают на обод без замочного кольца. Диски колес грузовых автомобилей крепятся к ступице при помощи шпилек и гаек с конусными фасками. Чтобы гайки самопроизвольно не отворачивались, резьба шпилек и гаек правых колес правая, левых колес — левая. На задний мост грузового автомобиля устанавливают, как правило, сдвоенные колеса. Внутреннее колесо крепится на шпильках с колпачковыми гайками, имеющими внутреннюю и наружную резьбы. Наружные колеса устанавливают на колпачковых гайках и затягивают внешними гайками с конусными фасками. 77 На автомобилях МАЗ, КамАЗ и автобусах ЛиАЗ применяют бездисковые колеса. Их принципиальное отличие от описанных конструкций дисковых колес состоит в том, что они не имеют промежуточной детали (диска) между ободом и ступицей. Передние колеса устанавливают на конические поверхности ступиц колес, а задние — на кольца, прикрепленные к ступице гайками и шпильками. Специальные прижимы служат для центрирования и крепления бездисковых колес. Пневматические шины разделяют по давлению воздуха в них, способу герметизации, устройству, габаритным размерам и форме профиля. Вместе с подвеской шины смягчают толчки, воспринимаемые колесами от неровностей дороги, поглощая энергию удара. Это обеспечивается упругостью сжатого воздуха, находящегося во внутренней полости шины. Нагрузка воспринимается в основном воздухом и частично (5... 10%) упругими стенками шины. Максимально допустимое давление воздуха в шинах легковых и грузовых автомобилей малой массы составляет 0,2...0,30 МПа, грузовых автомобилей, автобусов и прицепов — 0,5...0,75 МПа. По герметизации внутренней полости шины делятся на камерные и бескамерные, последние используют главным образом на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой массы. Камерная шина (рис. 4.8, а) состоит из покрышки 5, камеры 4 с вентилем 6 и ободной ленты 7 (шины легковых автомобилей ободной ленты не имеют). Покрышка 5 воспринимает давление сжатого воздуха, удерживает камеру на ободе и защищает ее от повреждений. Покрышка состоит из каркаса 1, подушечного слоя (брекера) 2, протектора 3, боковин 10 и бортов 9. Каркас изготовляют из нескольких слоев прорезиненной ткани — корда и прочно присоединяют к жестким бортам, крепящим покрышку на ободе колеса. В борт монтируется сердечник — кольцо 8 из стальной проволоки, обернутой прорезиненной тканью. Кольцо упрочняет и предохраняет борта покрышки от растягивания. Сверху каркаса покрышка имеет толстый слой резины — протектор 3, на наружной (беговой) поверхности которого наносят рельефный рисунок для улучшения сцепления колеса с дорогой. В зависимости от назначения и условий эксплуатации шины выпускают со следующими рисунками протектора: дорожным (Д), универсальным (У) и повышенной проходимости (ПП), последний имеет протектор с более глубоким и крупным рисунком. Рис. 4.8. Основные части пневматической шины Подушечный слой 2 — резинотканевая прослойка, лежащая между протектором и каркасом, предохраняет каркас от повреждений и смягчает удары, воспринимаемые протектором. Камера 4— замкнутый резиновый рукав, в который накачивают воздух через вмонтированный в нее вентиль — клапан, пропускающий воздух только в камеру. Ободная лента 7 устанавливается между ободом и камерой и предохраняет камеру от защемления бортами покрышки и истирания об обод. Бескамерная шина легковых автомобилей (рис. 4.8, б) в отличие от описанной ранее не имеет камеры, вместо нее внутренняя полость покрышки покрыта специальным герметизирующим слоем 11 толщиной 2...3 мм, не допускающим утечки воздуха. По бортам шины имеются кольцевые уплотнители и герметизирующий слой резины, обеспечивающие плотную посадку 78 покрышки на борт. Вентиль 12 герметично крепится непосредственно в ободе колеса. Бескамерная шина более безопасна при повреждениях, что особенно важно при высоких скоростях движения. Однако из-за увеличенного натяга бортов на полках обода демонтаж шин более сложен и требует применения специального оборудования. По конструктивному исполнению каркаса покрышки шины делятся на диагональные и радиальные (рис. 4.9). Нити смежных слоев корда 1 (рис. 4.9, а) диагональной покрышки перекрещиваются друг с другом, образуя ромбовидную сетку. В радиальных покрышках нити корда 1 (рис. 4.9, б) расположены от борта к борту по окружности профиля, т.е. в поперечной (меридиональной) плоскости, проходящей через ось вращения покрышки. При таком расположении нитей корда снижаются потери на внутреннее трение и нагрев каркаса, в результате чего Рис. 4.9. Шины с различной конструкцией покрышки: а — диагональная; о — радиальная (R); в — радиальная со съемным протектором (RC) значительно увеличивается срок службы покрышки. Радиальные шины обозначают буквой R; если они имеют съемный протектор — RC (С — съемный), последние применяют, как правило, на грузовых автомобилях. На шинах RC (рис. 4.9, в) устанавливают протекторные кольца 2, которые при изнашивании заменяют новыми. Размеры шин многих моделей автомобилей (рис. 4.10) обозначают двумя числами и проставляют на боковине покрышки. Первое число означает ширину профиля В, а второе — посадочный (внутренний) диаметр D шины. Рис. 15.13. Обозначение размеров шин Размеры могут быть указаны в дюймах, миллиметрах или в смешанной системе. Например, на автомобиле ГАЗ-3307 устанавливают радиальные шины размером 8,25R20, а на автомобиле ВАЗ-21213 «Нива» диагональные — размером 6,95... 16. В такой записи размеры шин приведены в дюймах (1 дюйм = 25,4 мм). На автомобиле ЗИЛ-431410 устанавливают шины размером 260R508 (мм). На некоторых шинах применяют смешанную систему обозначения, при которой первый размер дается в миллиметрах, а второй — в дюймах 79 Та 6л и на 4.1 Основные параметры шин Так, на автомобиле ЗИЛ-431410 могут устанавливаться также шины размером 260R20. На автомобиле МАЗ-5335 монтируют радиальные шины 320R508. На многих моделях легковых автомобилей могут применяться низко- и широкопрофильные шины, что находит свое отражение в записи размера шин. Например, на автомобилях ВАЗ-2105 и ГАЗ-31029 «Волга» применяют соответственно шины 175/70SR13 и 195/65R15, где 175 и 195 — ширина профиля шины в миллиметрах; 70 — отношение высоты профиля к ширине в процентах; R — радиальная; 13 и 15 — посадочный диаметр в дюймах; S — индекс максимально допустимой скорости. Индекс может иметь следующие буквенные обозначения: S — 180 км/ч; О — 160 км/ч; Р — 150 км/ч; L — 120 км/ч. В маркировке шин указывают завод-изготовитель, дату выпуска, серийный номер и размеры шин. На боковине покрышки для бескамерных шин делают надпись «Бескамерная», для морозостойких — «Север». Срок службы шин учитывается по их пробегу (табл. 4.1), который во многом зависит от условий их эксплуатации и ухода за ними. Указанные нормы внутреннего давления для шин распространяются на новые и отремонтированные шины в течение всего срока их эксплуатации при любых дорожно-климатических условиях. 1.5 Механизмы управления (продолжение лекции 1) 1.5.1 Рулевое управление 1.5.2 Тормозные системы автомобиля 1.5.1 Рулевое управление Рулевое управление обеспечивает движение автомобиля по заданному направлению. Изменение направления движения автомобиля осуществляется поворотом его передних управляемых колес. Движение автомобиля при повороте происходит вокруг центра О (рис. 5.1, а); при этом колеса автомобиля во избежание бокового скольжения должны описывать дуги концентрических окружностей. 80 Рис. 5.1. Схема поворота управляемых колес (а) и принцип действия рулевого управления (6) Центр поворота находится в точке пересечения продолжения оси вращения задних колес и осей вращения обоих управляемых колес. Поэтому управляемые колеса 2 при повороте автомобиля должны быть повернуты на разные углы. При этом угол поворота внутреннего колеса по отношению к центру поворота должен быть больше угла поворота внешнего колеса. Такая схема поворота конструктивно обеспечивается рулевой трапецией, сторонами которой являются балка 1 управляемого моста, поперечная рулевая тяга 3 и рычаги поворотных цапф. Рулевая трапеция вместе с механизмами и устройствами, обеспечивающими поворот автомобиля, составляет рулевое управление. Простейшая схема рулевого управления показана на рис. 5.1, б. При вращении рулевого колеса 4 поворачивается рулевой вал 6, расположенный внутри рулевой колонки 5. На нижнем конце вала закреплен червячный механизм 7, сообщающий угловые перемещения сошке 8. С помощью продольной тяги 9 и рычага 11 сошка поворачивает левый поворотный кулак с расположенным на его цапфе колесом. Одновременно левый кулак посредством рычага 10 и поперечной тяги 3 поворачивает через рычаг 13 правый поворотный кулак 12, а вместе с ним и колесо, установленное на его цапфе. Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Для облегчения управления автомобилем в рулевой привод может входить усилитель. Однако легкость управления автомобилем зависит прежде всего от общего передаточного числа рулевого управления, которое определяется отношением угла поворота рулевого колеса к углу поворота управляемых колес автомобиля. Общее передаточное число рулевого управления равно произведению передаточных чисел рулевого механизма и рулевого привода. Рулевой механизм служит для передачи усилия от рулевого колеса на рулевой привод и уменьшения усилия, необходимого для поворота автомобиля. Передаточное число рулевых 81 механизмов находится в пределах I5...30, вследствие чего усилие, передаваемое сошкой, значительно больше усилия, приложенного к рулевому колесу. Применяются также рулевые механизмы с непостоянным передаточным числом, которое увеличивается по мере перемещения их рабочей пары к среднему положению. Это способствует уменьшению обратных ударов в рулевое колесо при наезде управляемых колес на неровности дороги. С этой же целью в приводе рулевого управления уменьшают плечо А поворота колеса. В зависимости от нагрузки на управляемый мост автомобиля предусмотрено несколько типов рулевых механизмов. Наиболее распространенными из них являются червячнороликовые (червяк - ролик, червяк - сектор) и винтореечные (винт - шариковая гайка -сектор). Червячно-роликовый рулевой механизм в виде червячной передачи с червяком глобоидной формы и двух-, трехгребневым роликом (червяк - ролик) применяется на большинстве легковых и многих грузовых автомобилях. Рулевой механизм такого типа показан на рис. 5.2. В картере 1 на двух конических роликовых подшипниках вращается глобоидный червяк 5, установленный на вату 6 рулевого колеса. В зацепление с червяком входит трехгребневый ролик 3, вращающийся на цилиндрическом роликовом подшипнике, установленном на оси 7, запрессованной в фасонную головку вала 2 рулевой сошки. Опорами вала сошки служит с одной стороны роликовый подшипник 8, а с другой бронзовая втулка 16. С этой же стороны вал сошки уплотняется сальником 13. Сошка 14 установлена на шлицах вала и удерживается гайкой 15. Под нижней крышкой картера расположены прокладки 4. служащие для регулировки конических роликовых подшипников червяка 5. Регулировка глубины зацепления ролика 3 с червяком 5 производится осевым перемещением вала 12 сошки (в пределах величины h) с помощью регулировочного винта 11, установленного в крышке картера. Винт закрыт колпачковой гайкой 10 и фиксируется стопорной шайбой 9 со штифтом. Рабочая пара типа червяк - ролик имеет зацепление с переменным зазором. В средней части, соответствующей положению колес для движения автомобиля по прямой, зазор имеет минимальную величину (0,03 мм); при повороте рулевого колеса зазор увеличивается, так как высота зубьев сектора уменьшается от середины к крайним точкам. Рис. 5.2. Рулевой механизм типа червяк - трехгребневый ролик: а — продольный разрез; б — поперечный разрез 82 Рис. 5.3. Рулевое управление переднеприводных легковых автомобилей: а — рулевой механизм типа шестерня — рейка: б — рулевой привод и общая компоновка руле кого управления: 1 — распорная втулка: 2 — шарикоподшипники: 3 — зубчатая рейка: 4 — крышка упора; 5 — пружина; 6 — упор; 7 — шестерня; 8 — картер; 9 — крышка картера; 10 — вал-шестерня; 11 — шаровой палеи: 12 — вкладыши; 13 — уплотнитель; 14 — пружина шарнира; 15 — горизонтальные тяги: 16 — скоба крепления рулевою механизма; 17— рулевое колесо; 18 — поворотные рычаги: 19— регулировочные втулки; 20— резинометаллические шарниры; 21 — крепежная пластина При этом по мере поворота автомобиля в ту или иную сторону свободный ход рулевого колеса также возрастает, достигая в крайних положениях 25...30°. Наличие переменного зазора в соединении червяк - ролик повышает чувствительность рулевого управления при среднем положении колес и облегчает вывод рулевого колеса из крайних положений. Рулевой механизм данного типа имеет малые потери на трение, так как при работе ролик не скользит, а катится по червяку, вследствие чего снижается изнашивание деталей и затрачивается меньше усилий на управление автомобилем. На переднеприводных легковых автомобилях применяются реечные рулевые механизмы типа шестерня - рейка с прямозубым (на автомобиле ВАЗ-2109) или косозубым зацеплением (на остальных автомобилях), которые конструктивно хорошо сочетаются с переднеприводной компоновкой автомобиля при поперечном или продольном расположении двигателя. Указанный рулевой механизм (рис. 5.3, а) состоит из картера 8, внутри которого установлен вал 10, изготовленный как одно целое с косозубой шестерней 7, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой 3. Вал 10 вращается на двух шариковых подшипниках 2, натяг которых производится через распорную втулку 1 или регулировочные прокладки под крышкой 9. Надежное беззазорное зубчатое соединение приводной шестерни 7с рейкой по всей величине ее хода обеспечивает металло-керамический упор 6 за счет пружины 5. Радиальные усилия, действующие на рейку, воспринимаются упором и через пружину 5 передаются на крышку 4. В сборе с тягами 15 рулевой механизм крепится двумя скобами 16 на панели передка кузова. В верхней части вала на шлицах крепится рулевое колесо 17, которое посредством установленного на нем демпфирующего устройства повышает активную безопасность рулевого управления. На автомобилях большой массы для облегчения управления ими рулевые механизмы имеют большие передаточные числа. При этом не допускается значительного повышения удельной нагрузки на поверхности рабочей пары рулевого механизма. В рулевых управлениях таких автомобилей применяют механизм червяк - сектор с большой поверхностью зацепления или механизм с двумя рабочими парами: винт с гайкой на циркулирующих шариках и зубчатую рейку с сектором. Последнее нашло широкое распространение на автомобилях КамАЗ, ЗИЛ и др. Под рулевым приводом понимается система рычагов, валов и тяг, образующих рулевую гранению и служащих для передачи усилия от сошки на управляемые колеса. В рулевой 83 трапеции длины плеч рычагов подбирают таким образом, чтобы было обеспечено правильное соотношение углов поворота управляемых колес. Конструкция рулевого привода зависит от типа передней подвески. При зависимой подвеске колес трапеция делается цельной, а при независимой - расчлененной. При расчлененной трапеции поперечную рулевую тягу выполняют разрезной, состоящей из нескольких частей. Это необходимо для того, чтобы рулевой привод не ограничивал перемещение каждого из колес, подвешенных независимо одно от другого. На управляемые колеса автомобилей, прежде всего грузовых, приходится значительная по массе нагрузка, поэтому при повороте автомобиля необходимо к рулевому колесу прикладывать большие усилия. Если работа водителя не может быть облегчена увеличением передаточного числа рулевого механизма, то в рулевой привод встраивается гидравлический усилитель, который может быть объединен с рулевым механизмом или выполнен в виде отдельного агрегата. Гидравлический усилитель не только облегчает управление автомобилем, но и смягчает толчки, передаваемые от неровностей дороги на рулевое колесо, и повышает безопасность движения, так как позволяет сохранять управляемость автомобиля в случае резкого падения давления в шинах передних колес вследствие их повреждения или разрыва. 1.5.2 Тормозные системы автомобиля Тормозная система служит для уменьшения скорости и быстрой остановки автомобиля, а также для удержания его на месте при стоянке. Наличие надежных тормозов позволяет увеличивать среднюю скорость движения, что повышает эффективность эксплуатации автомобиля. Большинство автомобилей имеют три тормозные системы: рабочую, запасную и стояночную. Рабочая тормозная система предназначена для уменьшения (регулирования) скорости движения и полной остановки автомобиля. Стояночная тормозная система служит для удержания остановленного "автомобиля на месте. Система должна удерживать полностью груженый автомобиль на дороге с уклоном не менее 16%. Запасная тормозная система предназначена для остановки автомобиля в случае полного или частичного отказа рабочей системы и может быть выполнена как специальная автономная система или может являться частью рабочей системы, т.е. иметь общие с ней элементы. На грузовых автомобилях могут быть также установлены: вспомогательная тормозная система в виде тормоза-замедлителя (на автомобилях большой массы), используемая при длительном торможении автомобиля, например на пологом длинном спуске; тормозная система прицепа, работающего в составе автопоезда, служащая как для снижения скорости движения прицепа, так и для его экстренного торможения в случае обрыва сцепки с автомобилем-тягачом. Каждая тормозная система состоит из тормозных механизмов (тормозов) и тормозного привода. Тормозные механизмы обеспечивают торможение непосредственно вращающихся колес или одного из валов трансмиссии. По расположению они делятся на колесные и трансмиссионные, по форме вращающихся деталей — на барабанные и дисковые, по форме трущихся поверхностей — на колодочные и ленточные, последние не нашли применения в тормозных системах автомобилей. Управление тормозными механизмами осуществляется с помощью тормозных приводов, которые могут быть гидравлическими, пневматическими или механическими. У автомобилей большинства моделей в тормозные приводы включают усилители, облегчающие управление тормозами, а также регуляторы тормозных сил и другие устройства, повышающие эффективность торможения автомобиля. 84 Невращающиеся рабочие детали барабанных и дисковых тормозов обычно изготавливают в виде колодок, на которые для увеличения силы трения устанавливают фрикционные накладки из материала с высоким коэффициентом трения. Устройство колодочного тормозного механизма и его привода показано на рис. 5.4. Колесный тормозной механизм представляет собой пару тормозных колодок 9, смонтированных внутри тормозного барабана 8. Принцип действия тормозных механизмов основан на использовании силы трения, возникающей при торможении между тормозными колодками и тормозным барабаном. Если на автомобиле применяется гидравлический привод (рис. 5.4, а), то колодочный тормоз имеет рабочий цилиндр 6, поршни 7 которого раздвигают колодки 9. При пневматическом приводе (рис. 5.4, б) разжатие колодок 9 осуществляется с помощью разжимного кулака 12, соединенного со штоком 13, взаимодействующим с мембраной 14 тормозной камеры 11. Работа тормозного механизма происходит следующим образом (см. рис. 5.4, а). При нажатии на тормозную педаль толкатель 1 Рис. 5.4. Схема тормозного механизма с приводом: а — гидравлическим; б — пневматическим цилиндра 2 гидропривода перемешает поршень 3, вследствие чего давление жидкости повышается, и выпускной клапан 5 открывается. При этом давление жидкости по трубопроводу передается в рабочий цилиндр 6, поршни 7 которого расходятся и прижимают колодки 9 к тормозному барабану 8. Трение колодок о барабан вызывает торможение колеса. После прекращения нажатия на педаль она возвращается в исходное положение вместе с толкателем 1 и поршнем 3. Одновременно с этим пол действием пружины 10 колодки 9 отходят от барабана 8, поршни 7 рабочего цилиндра сближаются и по трубопроводу вытесняют жидкость в главный тормозной цилиндр через впускной клапан 4. Колесо при этом растормаживается и получает возможность свободно вращаться. На современных автомобилях в качестве рабочего колесного тормоза наибольшее распространение получили колодочные тормоза барабанного типа с внутренним расположением колодок. Наряду с этим на легковых автомобилях широко применяются дисковые тормоза, устанавливаемые, как правило, на передних колесах. Колодочные тормозные механизмы. Подавляющее большинство грузовых автомобилей оборудуется рабочими тормозными системами с колодочными тормозными механизмами барабанного типа. Такой колесный тормоз (рис. 5.5) состоит из тормозного барабана 3, вращающегося вместе с колесом, и неподвижной части — стального опорного диска 17, на 85 котором установлены тормозные колодки 5 и 8. К диску прикреплен рабочий цилиндр 2, во внутренней полости которого находятся два поршня с уплотнительными манжетами и пружиной между ними. С помощью поршней происходит разжатие колодок и прижатие их к рабочей поверхности тормозною барабана. В нижней части опорного диска закреплены опорные пальцы 15 с эксцентриками 14, на которые надеты ушки колодок. В средней части колодки опираются на регулировочные эксцентрики 12 и фиксируются от бокового смещения П-образной скобой 7. Ребра верхних концов колодок с помощью оттяжной пружины 4 плотно входят в прорези наконечников поршней рабочего цилиндра 2, который от попадания грязи защищен с обеих сторон резиновыми колпачками 1. К наружным поверхностям обеих колодок приклеивают или приклепывают фрикционные накладки, которые различаются длиной. Накладка 6 задней колодки 5 короче накладки передней колодки 8. Тормозные механизмы имеют две регулировки — частичную и полную. Частичная (текущая) регулировка производится для восстановления нормального зазора между колодками и барабаном в процессе эксплуатации. Рис. 5.5. Колесный колодочный тормозной механизм барабанного типа При этом зазор между колодками и барабаном регулируют эксцентриками 12, которые фиксируются в необходимом положении с помощью пружины 11 и болта 9 с шайбой 10. Полная регулировка производится после смены колодок или переклепки накладок. При этом сначала центрируют каждую колодку относительно барабана с помощью эксцентрика 14, который фиксируют в установленном положении через пластину 13 гайкой 16, а затем корректируют зазор эксцентриком 12. Дисковые тормозные механизмы. На передних колесах многих легковых автомобилей ВАЗ, ГАЗ, ИЖ и других устанавливаются дисковые тормозные механизмы, обеспечивающие более эффективное торможение, чем барабанные. Применение дисковых тормозных механизмов улучшает эксплуатационные качества автомобиля, так как в этом случае более полно используется его сила тяжести, приходящаяся на каждое колесо передней оси при торможении. Наряду с этим дисковые тормоза по сравнению с барабанными при одинаковом тормозном моменте имеют значительно меньшую массу, что позволяет снизить общую массу автомобиля или увеличить массу перевозимого груза. В дисковом тормозном механизме, типовая конструкция которого показана на рис. 5.6, торможение производится с помощью сил трения, возникающих между закрепленным на ступице колеса чугунным тормозным диском 1 (рис. 5.6, а) и прижимаемыми к нему с двух сторон тормозными накладками 3, установленными в гнезде суппорта 4. Для защиты трущихся поверхностей диска и накладок от механических повреждений и загрязнения с внутренней стороны тормоз закрыт стальным штампованным кожухом 2, а с внешней — диском колеса. В гнезде суппорта (рис. 5.6, б) установлены два противолежащих рабочих цилиндра 7. В каждом цилиндре помешен поршень 8, уплотняемый упругим резиновым кольцом 9, расположенным в кольцевой выточке цилиндра. При растормаживании вследствие упругости 86 уплотнительных колец 9 поршень возвращается в исходное положение. Внутренняя полость каждого цилиндра защищена от попадания пыли и грязи резиновой манжетой 10. Оба рабочих цилиндра одного колесного тормоза соединены между собой трубкой 5, вследствие чего давление из внутреннего цилиндра передается в наружный. Для удаления воздуха из тормозного привода в корпусе каждого цилиндра установлен клапан 6. Поршни непосредственно упираются в колодки 3, установленные на специальных пальцах, служащих для них направляющими. На колодки приклеивают фрикционные накладки 11. При торможении жидкость главного тормозного цилиндра под давлением подается в рабочие цилиндры 7, в результате чего поршни, преодолевая сопротивление уплотнительных колец 9, выдвигаются из цилиндра и через колодки 3 плотно прижимают фрикционные накладки 11 к тормозному диску 1, препятствуя его вращению. При растормаживании давление в рабочих цилиндрах снижается, и поршни под действием упругости уплотнительных колец 9 освобождают колодки, отходя от них на 0,10...0,15 мм. Указанный Рис. 5.6. Дисковый тормозной механизм: а — общий вид; б — поперечный разрез зазор поддерживается автоматически до предельного изнашивания накладок, при котором их толщина не превышает 1,5 мм. По мере изнашивания накладок при торможении увеличивается только ход поршня рабочего цилиндра, что компенсирует их изнашивание. При растормаживании колодки попрежнему отходят от диска на 0,10...0,15 мм вследствие упругости резиновых колец 9 и наличия торцевого биения тормозного диска, которое не должно превышать 0,15 мм. Тормозным приводом называется совокупность устройств, предназначенных для передачи усилия, создаваемого водителем на педали или рычаге, к тормозным механизмам или для управления посторонним источником энергии, приводящим в действие тормозные механизмы. Тормозной привод должен обеспечивать заданное распределение усилий между тормозными механизмами при минимальном усилии водителя на педали или рычаге, одновременное срабатывание всех тормозных механизмов, быстрое создание полной тормозной силы на каждом колесе. Наряду с этим он должен быть надежным в эксплуатации, иметь несложную конструкцию и высокий КПД. Тормозные приводы бывают механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими, а также комбинированными (пневмогидравлическими, пневмоэлектрическими). Механический привод. Тормозной механический привод представляет собой совокупность рычагов, валиков, тросов и тяг, через которые усилие от рычага управления передается к тормозным механизмам. 87 Гидравлический привод. Большинство современных автомобилей имеют рабочие тормозные системы с гидравлическим или пневматическим приводом. Одним из основных назначений этих приводов является разделение энергопотока на несколько независимых контуров. Контуром привода называется независимая его часть, остающаяся работоспособной при выходе из строя остальной части привода. Каждый контур привода имеет специальные регулировочные устройства, обеспечивающие восстановление нормальной работы привода в случае се нарушения. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к тормозным системам, привод рабочей тормозной системы должен иметь не менее двух контуров, причем каждый контур привода при отказе другого контура должен обеспечивать эффективность торможения не менее 35 % эффективности торможения при исправной рабочей тормозной системе. На грузовых автомобилях средней и большой массы широко применяют пневматические приводы к тормозным механизмам колес. Приводы обеспечивают также эффективное торможение прицепов и полуприцепов автопоездов. В пневматических приводах для приведения тормозных механизмов в действие используется энергия предварительно сжатого воздуха, которая позволяет получить практически любые усилия, необходимые для торможения автомобиля при незначительных усилиях на тормозной педали. Наряду с этим в системе пневматического привода устанавливается следящее устройство, обеспечивающее пропорциональность между усилием нажатия на тормозную педаль и усилием, создаваемым воздухом на разжимном устройстве тормозных механизмов. 88 Лекция 2 (2 час.) Технологическое состояние подвижного состава и его изменения в процессе эксплуатации 2.1. Понятие о техническом состоянии автомобиля Автомобиль представляет собой сложную техническую систему, предназначенную для осуществления транспортной деятельности и характеризуемую множеством параметров, определяющих технические и эксплуатационные показатели данной системы. Под системой понимается упорядоченная совокупность совместно действующих элементов, предназначенных для выполнения заданных функций. По отношению к автомобилю элементами являются агрегаты, узлы, механизмы и детали — объекты или изделия. Все элементы автомобиля (агрегаты, узлы, механизмы, детали) имеют различные характеристики устойчивости к потере работоспособного состояния, на которые влияют как внутренние конструктивные факторы, зависящие от назначения и свойств элемента, так и совокупность внешних факторов, определяемых как условия эксплуатации автомобиля. Так, современный автомобиль состоит из 15...20 тыс. деталей, из которых 7...9 тыс. теряют свои первоначальные свойства при работе, причем около 3...4 тыс. деталей имеют срок службы меньший, чем у автомобиля в целом. Из них 80... 100 деталей влияют на безопасность движения, а 150... 300 деталей, «критических» по надежности, чаще других требуют замены, вызывают наибольшие простои автомобилей, ресурсные затраты в эксплуатации. Работоспособность элементов автомобиля определяется его техническим состоянием. Техническое состояние представляет собой совокупность изменяющихся в процессе эксплуатации свойств объекта, характеризуемых в определенный момент признаками, установленными технической документацией. Техническое состояние автомобиля и его элементов определяется количественными показателями конструктивных параметров: у1,у2,уз,...,уn. Например, для двигателя это размеры деталей цилиндропоршневой группы и кривошипношатунного механизма, для тормозов — толщина тормозных накладок, диаметров тормозных барабанов и зазоров между ними. Возможность непосредственного измерения конструктивных параметров многих изделий без частичной или полной разборки узла чаще всего ограничена. Для этих изделий при определении технического состояния пользуются косвенными величинами, так называемыми диагностическими параметрами, связанными с конструктивными параметрами и дающими о них определенную информацию. Например, о техническом состоянии двигателя можно судить по изменению его мощности, расходу масла на угар, компрессии, содержанию продуктов износа в масле. В процессе работы автомобиля показатели его технического состояния изменяются от начальных ун, соответствующих новому изделию, до предельно допустимых упд, а затем и до предельных ул. Значение уп соответствует предельному состоянию, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно (рис.1). Продолжительность работы изделия, измеряемая в часах или километрах пробега, а в ряде случаев в единицах выполненной работы, называется наработкой lj. Наработка до предельного состояния, оговоренного технической документацией, называется ресурсом 1р. Тогда в интервале пробега 0 < 1 < 1р при ун < у} < уп (зона работоспособности) изделие считается исправным и может выполнять свои функции. Если изделие удовлетворяет требованиям нормативно-технической документации по всем Показателям, то оно считается исправным. Если параметры изделия, характеризующие его способность выполнять заданные функции, соответствуют установленным нормативнотехнической документацией требованиям, то оно признается работоспособным. Отсюда следует, что когда автомобиль может выполнять свои основные функции, но не отвечает всем требованиям технической документации (например, помято крыло), он работоспособен, но неисправен. 89 Рис. 1 Изменение состояния элемента в зависимости от значений параметров состояний. Если продолжать эксплуатировать автомобиль до состояния у\ > уп, то наступит отказ, т.е. событие, заключающееся в нарушении работоспособности. В этом случае прекращается транспортный процесс (остановка на линии, преждевременный возврат с линии). Роль предельно допустимого значения параметра заключается в том, чтобы своевременно обнаруживать (предупреждать) приближение момента отказа для принятия соответствующих мер. Для своевременного предупреждения отказа элемента автомобиля необходимо иметь представление о причинах изменения его технического состояния и о факторах, определяющих проявление этих причин, а также их влиянии на интенсивность изменения технического состояния элементов автомобиля. 2.2 Факторы, влияющие на интенсивность изменения технического состояния автомобилей В различных условиях эксплуатации показатели надежности автомобилей будут различными. Выделяют следующие факторы, влияющие на интенсивность изменения технического состояния автомобилей (рис.6): производственные, условия эксплуатации, эксплуатационно-производственные. Производственные факторы влияния на изменение технического состояния автомобиля включают в себя: конструктивные особенности данной марки автомобиля; однородность производства (характеризуется рассеиванием сроков изнашивания одних и тех же деталей); надежность. Условия эксплуатации включают дорожные условия, условия и интенсивность движения, природно-климатические, сезонные условия, агрессивность окружающей среды. Дорожные условия и рельеф местности определяют режим работы автомобиля. Они характеризуются технической категорией дороги, видом и качеством дорожного покрытия, определяющих сопротивление движению автомобиля, элементами дороги в плане и профиле (шириной дороги, радиусами закруглений, уклоном подъемов и спусков). 90 Рис. 6. Классификация факторов влияния на интенсивность изменения технического состояния автомобилей В свою очередь, режим работы автомобиля влияет на надежность и другие свойства автомобиля и его агрегатов. Износ и нарушение дорожного покрытия повышают риск возникновения отказного состояния элементов автомобиля на 14...33 %. Условия и интенсивность движения характеризуются влиянием внешних факторов на режим движения и, следовательно, на режим работы автомобиля и его агрегатов. К этим факторам относятся условия перевозки: скорость движения, длина груженой ездки, коэффициент использования пробега 3, коэффициент использования грузоподъемности у, коэффициент использования прицепов Кпр, род перевозимого груза. Выделяются три группы интенсивности эксплуатации: 1) за пределами пригородной зоны; 2) в малых городах с числом жителей менее 100 тыс. чел. и в пригородной зоне; 3) в больших городах с числом жителей свыше 100 тыс. чел. Природно-климатические условия характеризуются температурой окружающего воздуха, влажностью, ветровой нагрузкой, уровнем солнечной радиации и некоторыми другими параметрами. Эти условия влияют на тепловые и другие режимы работы агрегатов и соответственно на интенсивность изменения их технического состояния. Для условий России, где представлен широкий спектр природно-климатических условий, выделяются районы очень холодного, холодного, умеренно-холодного, умеренно-жаркого сухого, субтропического климата. 91 Рис. 7. Влияние температуры окружающего воздуха на изменение общего числа отказов автомобилей (по данным НИИАТа). Сезонные условия связаны с колебаниями температуры окружающего воздуха (рис. 7), изменением дорожных условий по времени года, с появлением ряда факторов, влияющих на интенсивность изменения параметров технического состояния автомобилей (пыли — летом, влаги и грязи — осенью и весной). Агрессивность окружающей среды связана с коррозионной активностью атмосферного воздуха. Повышенная коррозионная активность вызывает интенсивную коррозию деталей автомобиля, увеличивая трудоемкость технического обслуживания и ремонта автомобиля, а также увеличение потребности в запасных частях до 10 %. При этом ресурс автомобиля и периодичность технического обслуживания сокращаются. Данный фактор влияния на интенсивность изменения технического состояния автомобилей является характерным для прибрежных морских районов. Эксплуатационно-производственные факторы определяют влияние реального технического состояния автомобиля и эффективности системы поддержания в технически исправном состоянии автомобиля на интенсивность изменения характеристик его элементов. Под эксплуатационно-производственными понимаются такие факторы, как возраст и связанное с ним реальное техническое состояние автомобиля, качество применяемых эксплуатационных материалов (топлив, масел, жидкостей), квалификация водителя, а также факторы, характеризующие уровень качества технического обслуживания и ремонта. На изменение технического состояния элементов автомобиля влияют все процессы, имеющие место в течение его «жизненного» цикла. Эти процессы могут быть подразделены на две группы: -процессы, описываемые функциональными зависимостями, где имеет место жесткая связь между зависимой (функцией) и независимой (аргументом) переменными величинами (например, зависимость пройденного пути от скорости и времени движения); -случайные (вероятностные) процессы, происходящие под влиянием многих переменных факторов, значения которых часто неизвестны. Поэтому результаты вероятностного процесса могут принимать различные количественные значения, т.е. обнаруживать рассеивание (вариацию). Эти результаты называются случайными величинами. Так, наработка на отказ автомобиля является случайной величиной и зависит от ряда факторов: первоначального качества материала деталей; качества сборки; качества ТО и ремонта; квалификации персонала; условий эксплуатации; качества применяемых эксплуатационных материалов и т. п. Случайной величиной является трудоемкость устранения конкретной неисправности, расход материалов, значение параметра технического состояния в определенные моменты времени и т.д. Для полного представления о методах, режимах и объемах технических воздействий с целью восстановления и поддержания работоспособного состояния элементов автомобилей необходима информация о закономерностях изменения технического состояния. К основным закономерностям применительно автомобильному транспорту можно отнести следующие: -изменение технического состояния автомобиля (агрегата, узла, детали) по времени работы или пробегу (наработке) автомобиля; -случайные процессы, характеризующие изменение технического состояния автомобиля (элемента); -закономерности процессов восстановления, применяемые для рациональной организации производства. Для значительной части узлов и деталей процесс изменения технического состояния в зависимости от времени или пробега носит плавный, монотонный характер, приводящий в пределе к возникновению постепенных отказов (зазоры между тормозными колодками и барабанами, износ гильз цилиндров и т.п.). При этом характер зависимости может быть различным (рис. 8). 92 Данные закономерности позволяют определить средние наработки до момента достижения у, предельного или заданного состояния параметра. Знание законов, описывающих случайные процессы, позволяет более точно планировать моменты проведения и трудоемкость работ ТО и ремонта, определять необходимое число запасных частей и решать другие технологические и организационные вопросы. В частности, наиболее характерные законы распределения применяются в случаях: Рис. 8. Возможные формы зависимости показателя технического y от пробега 1 уп ,ун—предельное и начальное значения показателя соответственно -когда на протекание исследуемого процесса и его результат влияет сравнительно большое число независимых (слабо зависимых) факторов, каждый из которых оказывает лишь незначительное действие по сравнению с суммарным влиянием всех остальных (например, наработка до ТО); -когда необходимо описать внезапные (нестареющие) отказы; -когда в многозвенной системе (узле, агрегате, детали) выход из строя каждого из звеньев (элементов) влечет отказ всей системы, т.е. ресурс изделия в целом определяется наиболее слабым его участком; -в других характерных ситуациях. Закономерности процессов восстановления, применяемые для рациональной организации производства, также позволяют определить, какое число автомобилей с отказами данного вида будет поступать в зону ремонта в течение смены, будет ли их число постоянным или переменным и от каких факторов оно зависит. В этом случае речь идет не только о надежности конкретного автомобиля, но и всей группы автомобилей, например автомобилей заданной модели, подразделения и т.п. 93 Лекция 3 (2 час.) Стратегия и системы обеспечения работоспособности подвижного состава 3.1. Классификация отказов Отказы классифицируют по следующим категориям: по характеру возникновения и возможности прогнозирования (постепенные, внезапные); по причине возникновения; по связи с отказами других элементов; по последствиям; по методам устранения; по частоте возникновения (наработке); по трудоемкости устранения; по влиянию на потери рабочего времени. По характеру (закономерности) возникновения и возможности прогнозирования различают постепенные (монотонное изменение показателя технического состояния) и внезапные (скачкообразное изменение показателя технического состояния) отказы. Постепенные отказы возникают в результате плавного изменения показателей технического состояния объекта, чаще всего вследствие изнашивания. Для постепенных отказов характерен последовательный переход изделия из начального исправного состояния в состояние отказа через ряд промежуточных состояний. Постепенный отказ характеризуется постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров машины. Например, постепенное падение мощности двигателя из-за износа поршневых колец и гильз цилиндра. То же относится к уменьшению величины прогиба рессоры из-за старения металла ее листов и потери ими упругости. Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением одного или нескольких заданных параметров, определяющих работоспособность машины, вследствие превышения нагрузок, а также некачественного состояния элементов автомобиля. К таким отказам относят поломки и разрывы конструкционных (например, резиновых) материалов, поломки металлических деталей. По причине возникновения различают отказы: конструкционные, возникающие вследствие несовершенства конструкции; производственные — вследствие нарушения или несовершенства технологического процесса изготовления или ремонта изделия; эксплуатационные, вызванные нарушением действующих правил (например, перегрузкой автомобиля, несвоевременным проведением технического обслуживания и т.п.). По связи с отказами других элементов различают зависимые и независимые отказы. Зависимым называется отказ, обусловленный отказом или неисправностью других элементов изделия. Независимый отказ такой обусловленности не имеет. На автомобилях также встречается особый, так называемый перемежающийся отказ, отличающийся тем, что многократно возникает и самоустраняется. Такой отказ, например, может возникнуть при ослаблении крепления электрического контакта. По частоте возникновения (наработке) для современных автомобилей различают отказы с малой наработкой (3...4 тыс. км в зависимости от типа, марки и модели автомобиля), средней (до 16 тыс. км) и большой (свыше 16 тыс. км). Следует иметь в виду, что наработки между отказами существенно сокращаются при увеличении пробега автомобиля с начала эксплуатации. По трудоемкости устранения отказы можно разделить на требующие малую (до 2 чел.-ч), среднюю (2...4 чел.-ч) и большую (свыше 4 чел.-ч) трудоемкость восстановления автомобиля. По влиянию на потери рабочего времени отказы подразделяют на устраняемые без потери рабочего времени, т. е. при ТО или в нерабочее (межсменное) время, и отказы, устраняемые с потерей рабочего времени. Последствиями отказов могут быть изъятие объекта из эксплуатации или продолжение ее после устранения отказа. Методами устранения отказов могут быть замена элементов или восстановление требуемой взаимосвязи между ними. 94 При организации ТО и ремонта и определении потребности в рабочей силе и средствах обслуживания важно знать распределение неисправностей по агрегатам, механизмам и узлам автомобиля. Для организации снабжения и определения соответствующих норм необходимо также знать и характер отказов каждой детали, их причины, характер повреждения и возможность восстановления детали или изделия. В связи с этим различают восстанавливаемые и восстанавливаемые, ремонтируемые и неремонтируемые изделия. 22.1. Методы обеспечения работоспособности автомобилей Как следует из ранее изложенного, в процессе работы происходит ухудшение технического состояния автомобиля и его агрегатов, которое может привести к частичной или полной потере работоспособности, т. е. к неисправности или отказу. Существуют два способа обеспечения работоспособности автомобилей в эксплуатации: -поддержание работоспособности, называемое техническим обслуживанием (ТО); -восстановление работоспособности, называемое ремонтом (Р). Основная цель ТО состоит в предупреждении и отдалении момента достижения изделием предельного состояния. Это достигается, во-первых, предупреждением возникновения отказа за счет предупредительного контроля и доведения параметров технического состояния автомобиля (агрегата, механизма) до номинальных или близких к ним значений. Во-вторых, предупреждением отказа в результате уменьшения интенсивности изменения параметра технического состояния узла, механизма, агрегата путем снижения темпа изнашивания сопряженных деталей. Если в любом регулируемом механизме автомобиля при наработке, несколько меньшей ресурса, произвести упреждающий контроль, а затем регулирование до номинального значения регулируемого параметра, то отказа не произойдет, т. е. он будет предупрежден. По подобной схеме проводится ТО большинства регулируемых механизмов и крепежных соединений, у которых наблюдается ослабление предварительной затяжки в результате действия циклических нагрузок и появление остаточных деформаций. На рис.9, показано влияние периодичности смазки на ресурс сопряженных деталей (шкворневого соединения автомобиля МАЗ-500). Рис. 9. Влияние периодичности смазки на ресурс L деталей Уменьшение ресурса происходит в результате того, что при работе смазочный материал загрязняется механическими примесями и теряет свои противоизносные свойства, а часть смазки выдавливается из зазора, поэтому ресурс шкворня автомобиля тем больше, чем чаще проводится его смазка. Оба рассмотренных примера свидетельствуют о важности определения оптимального момента проведения ТО и его периодичности. Неоптимальная периодичность (например 10>1/;)может привести к возникновению отказа и сократить ресурс изделия. К ТО относятся также работы, проводимые для обеспечения доступности механизмов и агрегатов и улучшения условий труда исполнителей по ТО, а также поддержания надлежащего внешнего вида автомобиля: уборка, мойка и обсушка. Таким образом, ТО является предупредительным (профилактическим) мероприятием, проводимым, как правило, по плану, 95 и включает в себя: контрольно-диагностические, крепежные, смазочные, заправочные, регулировочные, моечные, уборочные и некоторые другие виды работ. Характерным для работ по ТО является их выполнение, как правило, без разборки узлов и механизмов, сравнительно малая трудоемкость и стоимость. Хотя в процессе регулярного технического обслуживания параметры технического состояния поддерживаются в заданных пределах, однако из-за изнашивания деталей, поломок и других причин ресурс автомобиля (агрегата, механизма) расходуется и автомобиль не может нормально эксплуатироваться, т. е. наступает такое предельное состояние автомобиля, которое не может быть устранено профилактическими методами ТО, а требует восстановления утраченной работоспособности - ремонта. Так, каждый цикл регулирования тормозного механизма компенсирует износ тормозной накладки и барабана. Очевидно, процесс регулярного ТО может быть продолжен до тех пор, пока суммарный износ тормозной накладки не приведет к предельному значению ее толщины. К этому моменту тормозной механизм достигает нового предельного состояния, требующего не ТО, а восстановительных работ, в данном случае -замены тормозных накладок. Таким образом, ремонт предназначен для восстановления и поддержания работоспособности механизма, узла, агрегата и подвижного состава, в целом, устранения отказов и неисправностей, возникающих при работе и выявленных при ТО. Как правило, ремонт выполняется по потребности (при достижении изделием предельного состояния) и включает контрольно-диагностические, разборочные, сборочные, регулировочные, слесарные, сварочные и некоторые другие виды работ. Характерным для работ по ремонту является их значительная трудоемкость, стоимость необходимость в частичной или полной разборке изделия для восстановления или замены деталей, использование при ремонте достаточно сложного станочного, сварочного, окрасочного и другого оборудования. Если при достижении предельного состояния изделие подлежит восстановлению, то оно называется ремонтируемым. Примерами ремонтируемых изделий является сам автомобиль, большинство его агрегатов (двигатель, сцепление, коробка передач, редуктор заднего моста) и деталей (коленчатый вал, блок цилиндров, распределительный вал) двигателя. Изделие, работоспособность которого не подлежит восстановлению, называется неремонтируемым. Это большинство асбестовых и резинотехнических изделий (тормозные накладки, накладки дисков сцепления, прокладки, манжеты), некоторые электротехнические изделия (лампы, предохранители, свечи), быстроизнашивающиеся детали (кольца) и некоторые детали, обеспечивающие безопасность движения (вкладыши и пальцы шарниров рулевых тяг, втулки шкворневых соединений и др.). Итак, работоспособность изделия может поддерживаться и восстанавливаться в процессе эксплуатации. Для того чтобы своевременно произвести ТО или определить возможную потребность в ремонте, необходимо знать: -закономерности изменения технического состояния автомобилей; -предельные и допустимые значения параметров технического состояния; -детальную характеристику самих отказов и неисправностей (как часто они возникают, по каким причинам, какова степень их влияния на работоспособность автомобиля, стоимость и трудоемкость предупреждения или устранения отказа); -технологию и организацию проведения работ. Для принятия персоналом инженерно-технической службы автомобильного автотранспорта решений по оперативному управлению производственными процессами возникает необходимость в использовании достоверной информации о техническом состоянии каждого отдельно взятого автомобиля. Источниками этой информации на автомобильном транспорте является технический контроль и техническое диагностирование. Под техническим контролем понимается проверка соответствия продукции техническим требованиям. Под техническим диагностированием понимается процесс определения технического состояния автомобиля и его узлов без разборки и прогнозирования исправной работы в будущем. Диагностирование завершается выдачей рекомендаций о необходимости проведения операции технического обслуживания или ремонта. 96 Для оценки технического состояния узла необходимо определить текущее значение конструктивного параметра и сравнить это значение с нормативным. Однако конструктивные параметры обычно не поддаются измерению без разборки узла или агрегата, а это не желательно (каждая разборка приводит к сокращению остаточного ресурса на 30-40%). Поэтому при диагностировании о значениях конструктивных показателей судят по косвенным признакам проявления технического состояния без разборки узла, качественной мерой которых являются диагностические параметры. Например, о техническом состоянии двигателя можно судить по изменению его мощности, расходу масла, компрессии и т.д. Различают параметры: 1-выходных рабочих процессов, определяющая основные функциональные свойства автомобиля - мощность двигателя, тормозной путь автомобиля; 2-сопутствующих процессов - температура нагрева, уровень вибрации; 3-геометрические (конструктивные), определяющие связи между деталями в сборочной единице (зазор, ход) В процессе работы автомобиля параметры его технического состояния изменяются от номинальных значений до предельно допустимых, что обуславливает соответствующие изменение и диагностических параметров. Например, при работе тормозов происходит изменения зазора между накладками и тормозными барабанами, что вызывает рост тормозного пути. Придельному значению тормозного пути, который регламентирован Правилами дорожного движения соответствует предельное значение зазора которая наступает при соответствующим пробеге автомобиля. Таким образом Т.О., замеряя тормозной путь автомобиля можно судить о величине зазора между тормозными накладками и барабанами и определить максимальный пробег автомобиля после которого надо проводить ремонт тормозной системы. Для обеспечения надлежащий достоверности и экономичности диагностировании диагностические параметры должны быть чувствительными, однозначны, стабильны и информативны. Чувствительность диагностического параметра есть его приращение при изменении параметра. Однозначность диагностического параметра означает отсутствие экстремума в диапазоне от начального до предельного значения. Стабильность диагностического параметра определяется вариацией его значений при многократном измерении на объектах, имеющих одну и туже величину соответствующего конструктивного параметра. Информативность характеризует достоверность диагноза, получаемого в результате измерения значений диагностического параметра. Общий процесс технического диагностирования включает в себя: 1-обеспечение функционирования объекта на заданных режимах или тестовое воздействие на объект; 2-улавливание и преобразование с помощью датчиков сигналов, выражающих значения диагностических параметров их измерение; 3-постановку диагноза в результате сопоставления текущих значений параметров с нормативными. Диагностирование осуществляется либо в процессе работы самого автомобиля, его агрегатов на заданных режимах - функциональное диагностирование, либо при использовании внешних приводных устройств, с помощью которых на автомобиль передаются тестовые воздействия - тестовое диагностирование. В этих случаях у объекта диагностирования, выведенного на заданный режим, с помощью специального датчика воспринимается сигнал, отражающий диагностический параметр, характеризующий в свою очередь параметр. 97 От датчика сигнал в трансформированном виде поступает в измерительное устройство, затем количественное значение диагностического параметра выдается устройством отображения данных (стрелочный прибор, осциллограф, дисплей). На следующим этапе производится постановка диагноза. В автоматизированных системах диагностирования при помощи логического устройства выполняется автоматическая постановка диагноза с выдачей рекомендаций о возможности дальнейшей эксплуатации автомобиля. В неавтоматизированных системах диагностирования этот процесс осуществляется оператором. Методы диагностирования автомобилей и их агрегатов характеризуется способом измерения и физической сущностью диагностических параметров. В настоящие время выделяют 3 группы методов диагностирования, классифицируемых в зависимости от вида диагностических параметров. Первая группа методов базируется на имитации скоростных и нагрузочных режимов работы автомобиля и определения выходных параметров. Для этих целей используются стенды с беговыми барабанами или параметры определяются непосредственно на автомобиле. Вторая группа включает в себя методы, оценивающие по герметичности рабочих объемов степень износа цилиндропоршневой группы двигателя. Третья группа методов основывается на объективной оценке геометрических параметров в статике(наличие люфта свободного хода). Средства диагностирования представляют собой технические устройства, предназначенные для измерения значений диагностических параметров тем или иным методом. По виду их взаимодействия с объектом диагностирования средства диагностирования можно разделить на 3 вида: внешние, встроенные (бортовые) и устанавливаемые на автомобиль. Внешние С.Т.Д., т.е. не входящие в конструкцию автомобиля могут быть стационарными или переносными. Встроенные (бортовые) С.Т.Д. включают в себя датчики, устройства измерения, микропроцессоры и устройства отображения диагностической информации. Простейшие встроенные С.Т.Д. позволяют водителю контролировать состояние элементов привода, тормозной системы, расход топлива, токсичность отработанных газов, выбирать наиболее экономичные и безопасные режимы движения автомобиля. Поскольку в современных автомобилях все чаше используются компьютерные системы управления рабочими процессами в двигателе, то будущее принадлежит бортовым С.Т.Д. Устанавливаемые С.Т.Д. отличаются от встроенных конструктивным исполнением средств обработки, хранения и выдачи информации. Эти элементы выполняются в виде блока, который устанавливается на автомобиль периодически. 98 Лекция 4 (2 час.) Технологический процесс ТО и ремонта 4.1 Система технического обслуживания и ремонта подвижного состава автомобильного транспорта Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава является основополагающим нормативным документом по ТО и ремонту автомобилей в стране, на основе которого производится планирование и организация ТО и ремонта, определяются ресурсы, проектируются и реконструируются АТП и разрабатывается ряд производных нормативнотехнологических документов. Для оперативного учета изменений конструкций автомобиля и условий их эксплуатации в Положении предусматриваются две части. Первая часть, содержащая основы технического обслуживания и ремонта подвижного состава, определяет систему и техническую политику по данным вопросам на автомобильном транспорте. Впервой части устанавливаются: система и виды ТО и ремонта, а также исходные нормативы, регламентирующие их; классификация условий эксплуатации и методы корректирования нормативов; принципы организации производства ТО и ремонта на АТП; типовые перечни операций ТО и другие основополагающие материалы. Вторая часть включает конкретные нормативы по каждой базовой модели, выпускаемой в России, и по ее модификациям. Разрабатывается эта часть с периодичностью 3-5 лет в виде отдельных приложений к первой части. Действующим Положением о техническом обслуживании подвижного состава автомобильного транспорта определена планово-предупредительная система ТО и ремонта агрегатным методом (рис.1). Особенностью этой системы является то, что профилактические работы по подвижному составу проводятся в плановом порядке после установленного пробега, а ремонтные работы, связанные с устранением возникших в процессе эксплуатации отказов и неисправностей, - по потребности. Основная цель ТО автомобиля состоит в предупреждении и отдалении момента достижения предельного состояния. Это обеспечивается, во-первых, предупреждением возникновения отказа путем контроля и доведения параметров технического состояния автомобилей (агрегата, механизма) до нормальных или близких к ним значений; во-вторых, предупреждением момента наступления отказа в результате уменьшения интенсивности изменения параметра технического состояния, снижение темпа изнашивания сопряженных деталей благодаря проведению смазочных, регулировочных, крепежных и других работ. 99 Рисунок 1. Схема планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта подвижного состава. Техническое обслуживание по периодичности, перечню и трудоемкости выполняемых работ подразделяется на следующие виды: ежедневное (ЕО), первое (ТО-1), второе (ТО-2) и сезонное техническое обслуживание (СО). Основным назначением ЕО является общий контроль технического состояния автомобиля, направленный на обеспечение безопасности движения, поддержание надлежащего внешнего вида, заправки топливом, маслом и охлаждающей жидкостью, а для некоторых видов транспорта и санитарная обработка. ЕО выполняется после работы подвижного состава и перед выездом его на линию. ТО-1 и ТО-2 производится по достижении определенного пробега (в зависимости от типа и модели транспортного средства ТО-1 — через 2.. .4 тыс. км, ТО-2 — 6...20 тыс. км). При ТО-1 производится диагностика и обслуживание узлов, обеспечивающих безопасность движения, при ТО-2 -диагностика и обслуживание элементов, обеспечивающие тягово-экономические свойства автомобиля. Основным назначением СО, проводимого в России два раза в год, является подготовка автомобилей к эксплуатации в холодное и теплое время года. Для общих климатических условий СО совмещается преимущественно с ТО-2 или ТО-1 при соответственном увеличении трудоемкости основного вида обслуживания. Операция ТО проводится с предварительным контролем. Основным методом выполнения контрольных работ является диагностика, которая предназначена для определения технического состояния автомобиля, его агрегатов, узлов и систем без разборки и является технологическим элементом технического обслуживания. Кроме непосредственно работ технического обслуживания к ТО также относятся работы, проводимые для поддержания надлежащего внешнего вида и санитарного состояния автомобиля: уборка, мойка и сушка. В процессе регулярного ТО параметры технического состояния поддерживаются в заданных пределах, однако из-за изнашивания деталей, поломок и других причин ресурс автомобиля (агрегата, механизма) расходуется, и в определенный момент автомобиль уже не может нормально эксплуатироваться, т.е. наступает такое предельное его состояние, которое не может быть устранено профилактическими методами ТО т.е. автомобиль требует восстановления утраченной работоспособности - ремонта. Ремонт предназначен для восстановления и поддержания работоспособности механизма, узла, агрегата и автомобиля в целом, устранение неисправностей, возникших при работе и выявленных при ТО. Как правило, ремонт выполняется по потребности (при достижении изделием предельного состояния) и включает контрольно-диагностические, разборочные, сборочные, регулировочные, слесарные, сварочные и некоторые другие виды работ. Характерным для работ по ремонту являются их значительная трудоемкость, стоимость, необходимость в частичной или полной разборке изделия для восстановления или замены деталей, использование при ремонте достаточно сложного станочного, сварочного, окрасочного и другого оборудования. Все виды ТО автомобилей проводятся в объеме приведенных примерных перечней основных операций технического обслуживания. При обнаружении в ходе ТО неисправностей, не устраняемых регулировкой, производится ремонт или замена соответствующих деталей (узлов). Ежедневное техническое обслуживание (ЕО) включает в себя следующие виды работ. Контрольные работы. Осмотр автомобиля и выявление наружных повреждений; проверка его комплектности, состояния кабины, платформы (кузова), стекол, зеркал заднего вида, капота двигателя и багажника; состояние подвесок, колес, шин и др. Проводится контроль действия приборов освещения и сигнализации, стеклоочистителей и т.д.; проверка свободного хода 100 рулевого колеса, приводов тормозов, систем двигателя, работы агрегатов, узлов, систем и контрольно-измерительных приборов автомобиля на месте и на ходу. Уборочные и моечные работы, предполагающие уборку кабины (салона) и платформы (кузова). Мойка и сушка автомобиля, в случае необходимости -санитарная обработка; протирка зеркал заднего вида, фар, подфарников, указателей поворотов, задних фонарей и стопсигналов, стекол кабины, а также номерных знаков. Смазочные, очистительные и заправочные работы. Проверка (доливка) уровня масла в двигателе. Проверка (доливка) уровня жидкости в системе охлаждения; проверка уровня топлива (заправка). Первое техническое обслуживание (ТО-1) включает в себя следующие виды работ. Контрольно диагностические, крепежные и регулировочные работы, которые, в свою очередь, делятся по специализации: - трансмиссия и задний мост. Проверка (регулировка) свободного хода педали сцепления, люфта и шарнирных шлицевых соединениях карданной передачи, при необходимости закрепления фланцев карданного вала; - рулевое управление. Проверка герметичности усилителя рулевого управления, крепления шаровых пальцев, крепления и люфта рулевого колеса, шарниров рулевых тяг и др.; - тормозная система. Проверка (регулировка) эффективности действия тормозной системы, свободного и рабочего хода педали тормозной системы, а также действия стояночной тормозной системы; - ходовая часть. Проверка состояния узлов и деталей подвески, состояния шин и давления воздуха в них; - кабина, платформа (кузов) и оперение. Проверка замков, петель и ручек дверей кабины и другие работы; система питания. Проверка состояния приборов и приводов системы питания, герметичность их соединений; электрооборудование. Очистка и проверка аккумуляторной батареи, генератора, приборов и электропроводки. Смазочные и очистительные работы. Смазка узлов трения и проверка уровня масла в картерах агрегатов и бачках гидропривода автомобиля в соответствии с картой смазки. Дополнительные работы по специальным автомобилям и тягачам, требующие проверки состояния несущих элементов, соединений и коммуникаций, проверки уровня масла в баке механизма подъема платформы и др. Второе техническое обслуживание (ТО-2) включает следующие виды работ. Контрольно-диагностические, крепежные и регулировочные работы: - двигатель, системы охлаждения (отопления) и смазки. Проверка герметичности систем охлаждения (отопления); проверка состояния цилиндропоршневой группы двигателя, поддона картеров двигателя и сцепления; - трансмиссия и задний мост. Проверка действия пружины сцепления, свободного и полного хода педали, работы сцепления; - проверка люфта в шарнирных и шлицевых соединениях карданной передачи; проверка состояния картеров ведущих мостов; - рулевое управление и передняя ось. Регулировка схождения передних колес, развала, продольного и поперечного наклона шкворней и углов поворота передних колес, а также их балансировка и т.д. Проверка степени износа тормозных барабанов или дисков, колодок, накладок, свободного и рабочего ходов педали тормоза, состояния пружин, подшипников, колес и др. При необходимости производство замены узлов или деталей; - ходовая часть. Проверка состояния и герметичности трубопроводов тормозной системы; их регулировка; проверка параметров работы тормозной системы; проверка работоспособности других элементов, обеспечивающих тормозные свойства автомобиля. Проверка состояния несущих конструкций и элементов автомобиля, правильности расположения заднего моста; 101 проверка состояния колесных дисков и крепления колес, состояния шин. При необходимости выполнение регулировочных операций; - кабина (салон), платформа (кузов) и оперение. Проверка состояния поверхности кабины, кузова, оперения; проверка состояния систем вентиляции и отопления салона, а также уплотнителей дверей и вентиляционных люков. Проверка всех внешних и внутренних креплений кузова, крепления брызговиков. При необходимости - выполнение косметического ремонта; - система питания карбюраторных двигателей. Проверка крепления, соединений и герметичности ответственных элементов и коммуникаций, их исправность. Проверка качества приготавливаемой горючей смеси и при необходимости регулировка элементов системы; - система питания дизельных двигателей. Проверка крепления герметичности и исправности ответственных элементов и коммуникаций топливного бака, трубопроводов, топливных насосов, форсунок и т.д. При необходимости - устранение неисправности и другие работы; - аккумуляторная батарея. Проверка (восстановление) функциональности аккумуляторной батареи; - генератор, стартер и реле-регулятор. Проверка состояния контактных элементов (контактных колец, щеток), подшипников, при необходимости - разборка генератора и замена изношенных деталей (щеток, нажимных пружин). Проверка работы стартера и релерегулятора, регулировка напряжения реле-регулятора с учетом времени года (если это предусмотрено его конструкцией); приборы зажигания. Проверка свечей и катушки зажигания, прерывателя-распределителя. При необходимости — регулировка зазоров; - приборы освещения и сигнализации. Проверка функционирования и регулировка. Смазочные и очистительные работы. Смазка узлов трения автомобиля, проверка уровня масла в элементах двигателя, проверка и мойка (замена) фильтрующих элементов. Дополнительные работы по специальным автомобилям и тягачам. Проводятся в соответствии с особенностями конструкций этих автомобилей. Перед выполнением работ по специализациям каждого вида ТО необходимо провести общий осмотр автомобиля. Во всех видах ТО кроме указанных видов работ предполагается выполнение специфических работ по автобусам и легковым автомобилям. Ремонт в соответствии с характером и назначением работ, подразделяется на капитальный и текущий. Капитальный ремонт предназначен для регламентированного восстановления потерявших работоспособность автомобилей и его агрегатов, обеспечения их ресурса до следующего капитального ремонта или списания не менее 80 % от норм для новых автомобилей и агрегатов. Капитальный ремонт агрегата предусматривает его полную разборку, дефектацию, восстановление или замену деталей с последующей сборкой, регулировкой и испытанием. Агрегат направляется в капитальный ремонт в случаях, когда базовые и основные детали нуждаются в ремонте, требующем полной разборки агрегата, а также, когда работоспособность агрегата не может быть восстановлена путем проведения ТР. Основные детали обеспечивают выполнение функциональных свойств агрегатов и определяют их эксплуатационную надежность. Поэтому восстановление основных деталей при капитальном ремонте должно обеспечивать уровень качества, близкий или равный качеству новых изделий. К базовым или корпусным деталям относятся детали, составляющие основу агрегата и обеспечивающие правильное размещение, взаимное расположение и функционирование вех остальных деталей и агрегата в целом. Работоспособность и ремонтопригодность базовых деталей, как правило, определяют полный срок службы агрегата и условия его списания. 102 При капитальном ремонте обеспечивается также восстановление до уровня новых изделий или близкого к нему: зазоров и натягов, взаимного расположения деталей (осей, плоскостей и т.п.), микро - и макрогеометрии рабочих поверхностей, структуры и твердости металла, форм и внешнего вида составных частей изделия. Капитальный ремонт производится преимущественно на специализированных авторемонтных предприятиях, обслуживающих по договорам АТП. Направление подвижного состава и агрегатов в капитальный ремонт производится на основании результатов анализа их технического состояния с применением средств диагностики и учетом пробега, а также затрат на ТО и ремонт. Легковые автомобили и автобусы направляют в капитальный ремонт при необходимости капитального ремонта кузова. Грузовые автомобили - при необходимости капитального ремонта рамы, кабины, а также не менее трех основных агрегатов автомобиля при любом их сочетании. К основным агрегатам относятся: двигатель, коробка передач, раздаточная коробка, ведущий мост (передний, задний, средний), передняя ось и рулевой механизм. Одной из основных тенденций в области капитального ремонта является замена ремонта полнокомплектных грузовых автомобилей, выполняемого на АРЗах, на агрегатный метод ремонта, при котором агрегаты, требующие капитального (в ряде случаев и текущего) ремонта, меняются на АТП на исправные, взятые из оборотного фонда. Оборотный фонд пополняется агрегатами, капитально отремонтированными на АРЗах, или после ТР на АТП, а также на централизованных ремонтных предприятиях. Текущий ремонт предназначен для устранения возникших неисправностей, а также для обеспечения установленных нормативов пробегов автомобилей и агрегатов до капитального ремонта. Характерными работами ТР являются: разборочные, сборочные, слесарные, сварочные, дефектовочные, окрасочные, замена деталей и агрегатов. При ТР агрегата допускается замена деталей, достигших предельного состояния, кроме базовых. У автомобиля при ТР могут заменяться отдельные детали, механизмы, агрегаты, требующие текущего или капитального ремонта. ТР должен обеспечивать безотказную работу отремонтированных агрегатов и узлов на пробеге, не меньшем. Чем до очередного ТО-2. В действующей системе для ТР регламентируется удельная трудоемкость, т.е. трудоемкость, отнесенная к пробегу автомобиля (чел-ч/1000 км), а также суммарные удельные простои в ТР и ТО (дней/1000 км). Кроме того, специальными нормативами регламентируются затраты на ТО (руб./1000 км) с поэлементной разбивкой на рабочую силу, запасные части и материалы. Положение по ТО и ремонту и соответствующая практика свидетельствует о целесообразности регламентации ряда работ ТР (предупредительный ремонт), например, по предупреждению отказов, влияющих на безопасность движения или дающих большие убытки при их возникновении. Часть таких операций ТР малой трудоемкости может совмещаться с ТО (сопутствующий ТР). Другие выполняются в виде самостоятельных комплексов, например, по поддержанию исправного состояния кузовов, кабин, рам. Они производятся 2-3 раза за срок службы автомобиля и включают: - углубительный контроль технического состояния элементов; - восстановление или замену деталей, достигших предельного состояния; - обеспечение герметичности и прочности сварных швов; - удаление продуктов коррозии и нанесение противокоррозионного покрытия; - устранение вмятин и трещин; - проведение мер, обеспечивающих комфортные условия для водителей и пассажиров; - полную или частичную окраску кузова, кабины, рамы. 103 Лекция 5 (2 час.) Организация и управление производством 5.1 Основные нормативы ТО и ремонта автомобилей и их корректирование Ремонт или обслуживание автомобиля, его узлов выполняются по определенной технологии. Технология ТО и ТР автомобиля - это совокупность методов изменения его технического состояния с целью обеспечения работоспособности. Технологический процесс - это совокупность операций, выполняемых планомерно и последовательно во времени и пространстве над автомобилем (агрегатом). Операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая над данным объектом (автомобилем) или его элементом одним или несколькими исполнителями на одном рабочем месте. Часть операции, характеризуемая неизменностью применяемого оборудования или инструмента, называется переходом. На проведение технических обслуживании и текущих ремонтов специализированными проектными организациями разрабатываются типовые технологии, которые для каждого конкретного ПАТ требуют привязки с учетом категорий условий эксплуатации и особенно состояния производственно-технической базы. Технологические процессы на технические обслуживания требуют минимальной привязки. Вызвано это тем, что периодичность и объем каждого вида обслуживания регламентированы, существует перечень работ по узлам (агрегатам), оценена трудоемкость этих работ. Привязка технологических процессов на текущий ремонт сложнее, поскольку отказы автомобиля случайны по месту, времени, трудоемкости и количеству возникновения, труднее поддаются регламентации. При внедрении технологических процессов следует учитывать оснащенность рабочих постов оборудованием, инструментом приборами, технологической документацией, проводить обучение исполнителей выполнению закрепленных операций и соблюдению технических условий. Правильно организованный технологический процесс обеспечивает оптимальные затраты и безопасность труда, высокое качество работ, сокращение передвижения исполнителей, особенно, если 1 чел. Выполняет несколько операций, уравнивание загрузки между исполнителями и постами, персональную ответственность за качество выполнения закрепленных операций. Совокупность технологических процессов технического обслуживания и текущего ремонта представляет собой производственный процесс автотранспортного предприятия. В зависимости от производственных функций предприятия автомобильного транспорта подразделяются на автотранспортные, автообслуживающие и авторемонтные. Автотранспортные предприятия по своему назначению делятся на грузовые, пассажирские (автобусные и легковые), смешанные и специальные (скорой помощи, коммунального обслуживания и др.). По организации производственной деятельности ПАТ подразделяются на комплексные, которые осуществляют транспортную работу, все виды ТО и ТР, хранение подвижного состава, и кооперированные, деятельность которых осуществляется с учетом централизации производства транспортной работы, и централизации (полной или частичной) работ по ТО и ТР. Наиболее распространены комплексные ПАТ с количеством автомобилей 200 - 400 единиц. К кооперированным ПАТ относятся автокомбинаты. Они насчитывают 700 - 1000 и более единиц подвижного состава и состоят из головного предприятия и нескольких филиалов (на 150 -200 и более единиц), расположенных на других территориях в районе обслуживания перевозками. Это способствует сокращению нулевых пробегов, ликвидации малоэффективных мелких предприятий. На головном предприятии выполняются наиболее трудоемкие и сложные виды технического обслуживания (ТО-2), диагностирование и ТР всего подвижного состава, а 104 также все виды ТО, Ремонт и хранение той части подвижного состава, которая базируется па основном предприятии. В филиалах производятся хранение подвижного состава, техническое обслуживание в объеме ЕО и ТО - 1 и несложный текущий ремонт. К автообслуживающим предприятиям относятся базы централизованного обслуживания (БЦТО), станции технического обслуживания (СТО), гаражи (стоянки), автозаправочные станции (АЗС). БЦТО предназначены для централизованного выполнения сложных видов ТО и крупного текущего ремонта подвижного состава, эксплуатируемого в небольших по размеру ПАТ. В объем ремонтных работ, выполняемых базами, входит замена агрегатов, требующих капитального ремонта, на агрегаты, отремонтированные на авторемонтном предприятии и находящиеся в централизованном оборотном фонде базы. Кроме того, на базах может быть организован централизованный ремонт отдельных механизмов, узлов, агрегатов и приборов автомобилей. Величина (мощность) базы измеряется количеством приписанных к ней автомобилей, которая по современным данным должна примерно составлять 1000 — 2000 машин. В зависимости от типа приписанного подвижного состава базы могут быть предназначены для грузовых автомобилей, автобусов или легковых автомобилей. СТО предназначены в основном для обслуживания автомобилей индивидуальных владельцев как в полном объеме ТО и ТР, так и отдельных их операций. Гаражи (стоянки) являются предприятиями для хранения автомобилей. Наиболее широко они распространены для хранения автомобилей индивидуального пользования. К этому типу предприятий относятся кемпинги и автогостиницы (мотели). Последние могут также выполнять отдельные операции по техническому обслуживанию или ремонту автомобилей. АЗС являются предприятиями по снабжению автомобилей эксплуатационными материалами, преимущественно топливом, а также маслами, пластичными смазками, водой, охлаждающей жидкостью и иногда воздухом для шин. АЗС могут быть специализированы по роду автомобильного топлива: бензиновые, дизельные, газобаллонные. Они подразделяются на городские и дорожные. Величина (мощность) заправочных станций измеряется максимальным суточным количеством заправок, соответствующим для городских станций 150 - 1000 и для дорожных 500 - 1500 заправок. В последнее время восстановилась практика установки АЗС на территории ПАТ, имеющих более 250 автомобилей. Это позволяет сократить простои автомобилей при заправке, снизить порожние пробеги. Авторемонтные предприятия предназначены для проведения капитальных ремонтов, как отдельных агрегатов, так и автомобилей в целом. К ним относятся авторемонтные и агрегатноремонтные заводы, базы централизованного ремонта агрегатов (узлов), специализированные авторемонтные мастерские, шиноремонтные заводы, аккумуляторные зарядно-ремонтные станции. Одним из важнейших принципов рациональной организации ТО и ремонта автомобилей является применение обоснованных нормативов выполнения профилактических и ремонтных работ. В технической эксплуатации существуют нормативы: периодичности ТО, трудоемкости ТО и ремонта, продолжительности ТО и ремонта, а также ресурса до капитального ремонта (КР). Основополагающим нормативным документом, регламентирующим планирование, организацию и содержание ТО и ремонта автомобилей, определение ресурсов, является «Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта» (далее - Положение). В современных условиях контроль за качеством выполнения нормативных положений по ТО и ремонту автомобилей обеспечивается благодаря существующей системе сертификации производственно-технической базы (ПТБ) и полноте услуг по обслуживанию и ремонту. Нормативное регулирование для субъектов на рынке транспортных и сервисных услуг осуществляется системой лицензирования. 105 Для оперативного учета изменений конструкций автомобилей и условий их эксплуатации в Положении предусматриваются две части. В первой части содержатся основные положения по организации ТО и ремонта подвижного состава. В данной части устанавливаются: система и виды ТО и ремонта, а также исходные нормативы, регламентирующие их; классификация условий эксплуатации и методы корректирования нормативов; принципы организации производства ТО и ремонта в автотранспортной организации (АТО); типовые перечни операций ТО и другие основополагающие материалы. Вторая часть (нормативная) включает конкретные нормативы по ряду базовых моделей автомобилей и их модификациям. С целью объективного учета изменения выпускаемых автомобилей помодельно (отечественного производства) данная часть разрабатывается и дополняется с периодичностью 3 — 5 лет в виде отдельных приложений к первой части. Нормативы ТО и ремонта, установленные Положением, относятся к определенным условиям эксплуатации, называемыми эталонными. За эталонные условия принята работа базовых моделей автомобилей, имеющих пробег от начала эксплуатации в пределах 50.. .75 % от нормы пробега до КР, в условиях эксплуатации I категории в умеренном климатическом районе с умеренной агрессивностью окружающей среды. При этом предусматривается, что ТО и текущий ремонт (ТР) выполняется на предприятии, имеющим ПТБ для обслуживания 200...300 автомобилей, составляющих не более трех технологически совместимых групп. При работе в иных, отличных условиях эксплуатации изменяются безотказность и долговечность автомобилей, а также трудовые и материальные затраты на обеспечение их работоспособности. Поэтому нормативы ТО и ремонта корректируются. Регламентируемый Положением вид корректирования (ресурсный) имеет целью корректирование нормативов в зависимости от изменения уровня надежности автомобилей, работающих в различных условиях эксплуатации. Это корректирование приводит к изменению материальных ресурсов, необходимых для проведения ТО и ремонта автомобилей в различных условиях эксплуатации. При корректировании учитываются следующие пять основных факторов. 1. Категория условий эксплуатации. Корректирование нормативов ТО и ремонта автомобилей в зависимости от условий эксплуатации осуществляется в соответствии с их классификацией, которая включает пять категорий условий эксплуатации (табл. 1). Категория условий эксплуатации автомобилей характеризуется типом дорожного покрытия, типом рельефа местности, по которой пролегает дорога, и условиями движения (см. табл. 2.). 2. Модификация подвижного состава и особенности организации его работы. При формировании нормативов учитывают необходимость их корректирования по типу и модификации (конструктивному значению: автомобили с прицепами, самосвалы и т.д.) транспортного средства в увязке со спецификой его транспортной деятельности. Модификация подвижного состава и особенности организации его работы в соответствии с «Положением о техническом обслуживании подвижного состава автомобильного транспорта» учитываются коэффициентом К2, который применяется для корректирования трудоемкости ТО и ТР (1,0... 1,25), пробега до капитального ремонта (1,00...0,75) и расхода запасных частей (1,0... 1,3). 106 Таблица 1. Зависимость коэффициента корректирования нормативов К, от условий эксплуатации * При корректировании нормы пробега до КР двигателя К1 принимается равным: 0,7 - для III категории условий эксплуатации; 0,6 - для IV категории и 0,5 - для V категории. ** При корректировании норм расхода запасных частей К, для двигателя составляет: 1,4для III категории условий эксплуатации; 1,65 - для IV категории и 2,0 - для V категории. Таблица 2. Классификация дорожных покрытий Условные обозначения дорожных покрытий: Д] -цементобетон, асфальтобетон, брусчатка, мозаика; Д2 -битумоминеральные смеси (щебень или гравий, обработанные битумом); 107 Д, -щебень (гравий) без обработки, дегтебетон; Д4 -булыжник, колотый камень, грунт и малопрочный камень, обработанные вяжущими материалами, зимники; Д- -грунт, укрепленный или улучшенный местными материалами; лежневое или бревенчатое покрытие; Д6 -естественные грунтовые дороги; временные внутрикарьерные и отвальные дороги; подъездные пути, не имеющие твердого покрытия; Типы рельефа местности (определяются высотой над уровнем моря): Р, - равнинный (до 200 м); Р, -слабохолмистый (200...300 м); Р3 -холмистый (300... 1000 м); Р4 -гористый (1000...2000 м); Р5 - горный (свыше 2000 м). 3. Природно-климатические условия учитываются при определении периодичности ТО, удельной трудоемкости ТР и норм пробега до капитального ремонта. Корректирование по природно-климатическим условиям осуществляется с помощью коэффициента К, который соответственно изменяется с учетом агрессивности окружающей среды при определении: периодичности ТО — от 0,72 до 1,0; удельной трудоемкости ТР — от 0,9 до 1,43; при определении пробега до первого капитального ремонта -от 0,63 до 1,1; расхода запасных частей - от 0,9 до 1,54 (табл. 3). Таблица 3. Коэффициент корректирования нормативов в зависимости от природно-климатических условий К, = К\К" * Агрессивность окружающей среды учитывается и при постоянном использовании подвижного состава для перевозки химических грузов, вызывающих интенсивную коррозию деталей. 4. Пробег с начала эксплуатации (возраст транспортного средства) учитывается при корректировании удельной трудоемкости ТР автомобилей. Корректирование по возрасту в соответствии с Положением выполняется с использованием коэффициента К4. 108 Для грузовых автомобилей этот коэффициент корректирует трудоемкость, изменяясь от 0,4 (для пробега, составляющего менее 20 % ресурса автомобиля до КР) до 2 и более при пробеге автомобиля, в 1,75...2 раза превышающем ресурс до КР. В зависимости от пробега с начала эксплуатации до капитального ремонта изменяется и продолжительность простоя автомобиля на ТО и в ремонте, которая учитывается коэффициентом К'4, изменяющимся в пределах 0,7... 1,4. При пробеге автомобиля, превышающем его значение до первого капитального ремонта, величина К'4 принимается равной 1,4. 5. Уровень концентрации подвижного состава. При корректировании нормативов учитываются размеры АТО и разномарочность обслуживаемого парка. Последнее учитывается числом технологически совместимых групп, т.е. групп, требующих для ТО и ТР одинаковых средств обслуживания (постов, оборудования) автомобилей в парке (не менее 25 в группе). Корректирующим коэффициентом является коэффициент Ks. Корректирование по данному коэффициенту не имеет смысла в небольших, одно - и маломарочных АТО. Результирующий коэффициент корректирования получается перемножением соответствующих коэффициентов, при этом он не должен быть меньше 0,5. Кроме указанного вида корректирования (ресурсного) применительно к организациям существует и второй вид — оперативный, который проводится непосредственно в АТО и имеет целью повысить работоспособность автомобилей путем изменения состава операций ТО с учетом конструкции, условий работы автомобилей и особенностей данной АТО. Оперативное корректирование осуществляется только после внедрения в АТО исходных нормативов, рекомендуемых Положением. Этот вид корректирования основывается на объективных данных действующей системы учета неисправностей, затрат на ТО и ремонт, а также результатов диагностических работ. Основным методом оперативного корректирования является совместный анализ фактически выполняемых в данной АТО операций ТО и диагностирования и возникающей при этом потребности в работах сопутствующего ТР, которые непосредственно связаны с режимами и качеством выполнения профилактических работ. 109 Лекция 6 (2 час.) Уборочно-моечные работы Уборочно-моечные работы. Эти воздействия предназначены для содержания автомобилей в чистом и опрятном состоянии, что является одним из обязательных условий соблюдения санитарных правил при пассажирских перевозках и транспортировании различных грузов. Кроме того, своевременная мойка автомобилей способствует сохранению лакокрасочных покрытий, а также позволяет обнаружить появившиеся неисправности. Работа автомобилей в различных дорожных и погодных условиях сопровождается различного рода загрязнениями кузова и шасси. Под влиянием температуры окружающей среды, атмосферных воздействий и налипания на кузов грязи, содержащей органические и неорганические кислоты, происходят необратимые изменения химических свойств лакокрасочных покрытий. Потеря эластичности лакокрасочного покрытия происходит также под влиянием деформаций и вибраций кузова при движении автомобиля, в результате чего на его поверхности образуются микротрещины, происходит обнажение металла, что способствует его коррозии. В результате слой краски на поверхности кузова автомобиля постепенно тускнеет и разрушается. Нижние поверхности автомобиля загрязняются глинистыми, песчаными, органическими и другими примесями, образующими прочную корку, что затрудняет осмотр и проведение необходимых работ. Хромированные детали кузова теряют блеск под воздействием содержащихся в воздухе сернистых соединений, а также поваренной соли, которой посыпают дорогу во время гололеда. Внутренняя обивка кузова, подушки и спинки сидений, панель приборов и пол загрязняются пылью и мусором. В связи с этим в процессе ежедневного обслуживания подвижного состава проводятся работы по уборке, мойке, сушке и периодической полировке кузова. Уборка кузова автомобиля заключается в удалении пыли и мусора из кузова и кабины автомобиля, в протирке сидений, стекол и арматуры внутри кузова, а также в протирке двигателя, щитков и внутренней стороны капота. Кузова автомобилей специального назначения (санитарных, для перевозки продуктов и др.) и автобусов, кроме того, периодически подвергаются внутри дезинфекции и мойке полов и стен. Для уборки автомобиля применяют стационарные и переносные пылесосы, волосяные щетки, скребки, обтирочный материал. Мойку автомобилей производят холодной или теплой (25 - 30 °С) водой. Чтобы не вызвать разрушения окраски кузова, разница между температурой воды и обмываемой поверхностью не должна превышать 18 -20°С. При смывании струей воды слабосвязанных пылевидных загрязнений на полированных поверхностях кузова остаются мелкие (до 30 мкм) частицы пыли, которые удерживаются в тонкой водяной пленке и при ее высыхании оставляют на поверхности кузова матовый серый налет. Поэтому для повышения эффективности мойки струёй воды необходимо применять щетку или губку. При использовании струйной мойки расход воды достаточно велик. Так, при давлении воды 1,5 МПа расход на один грузовой автомобиль составляет 600 - 1200 л. Для повышения качества мойки и уменьшения в 2 - 3 раза расхода воды используют специальные моющие средства («Прогресс», автошампунь МЛ-72 и др.), которые уменьшают силу поверхностного натяжения водяной пленки на обмываемой поверхности и растворяют маслянистые отложения, образуя эмульсии и суспензии, которые легко смываются. На обмываемую поверхность моющий раствор наносят при помощи моечного пистолета или пульверизатора, после чего поверхность ополаскивается чистой водой. Расход моющего средства на один легковой автомобиль составляет в среднем 40 - 50 г. Помимо жидких моющих средств, промышленностью выпускается синтетический порошок, из которого приготавливается раствор с концентрацией 7 - 8 г на 1 л воды при 35 - 40 °С. Значительное уменьшение расходования воды обеспечивают системы оборотного водоснабжения. В соответствии с принятым законодательством все водопользователи обязаны 110 принимать меры по сокращению расхода воды и прекращению сброса неочищенных сточных вод. Поэтому все ПАТ должны иметь очистные сооружения и систему оборотного использования воды. Сушка кузова производится после окончательного ополаскивания его чистой водой. При этом удаляется влага с наружных поверхностей кузова. Для удаления остатков воды вручную применяют замшу, фланель и другие гигроскопические материалы. У грузовых автомобилей обтирают кабину, боковые и передние стекла, капот, крылья и фары. При механизации процесса внешнего ухода за автомобилями для сушки кузова применяют обдув холодным или подогретым воздухом. Главной целью полирования кузова является создание стойкого защитного слоя на его поверхности, предохраняющего металлическую основу кузова от агрессивного влияния окружающей среды. Поэтому как новые, так и старые кузова автомобилей подвергаются периодической обработке полиролями. Новые кузова обрабатываются 1 раз в 1,5 - 2 мес. При этом используются полироли, созданные на основе водоотталкивающих средств, эмульсаторов, растворителей и воды. Для старых, потерявших блеск лакокрасочных покрытий используется автополироль, составной частью, которой является композиция абразивных материалов. Контрольно-диагностические и регулировочные работы. Контрольно-диагностические работы предназначены для определения и обеспечения соответствия автомобиля требованиям безопасности движения и воздействия автомобиля на окружающую среду, для оценки технического состояния агрегатов, узлов без их разборки. Эти работы являются составной частью процесса технического обслуживания и ремонта (табл. 4). Диагностирование какоголибо агрегата (системы) проводится специальными стендами, приспособлениями, приборами. Принцип их действия зависит от характера диагностических признаков, которые присущи объекту контроля (табл. 5). Наряду с рассмотренными способами диагностирования существует встроенное диагностирование, когда информация выводится на приборную панель автомобиля, например момент износа тормозных колодок до предельного состояния, а также экспресс-диагностирование, когда за минимальный промежуток времени, обычно в автоматическом режиме, определяется одно из значений технического состояния - исправен или неисправен - без выдачи информации о конкретной причине неисправности, например контроль давления воздуха в шине по ее деформации. Таблица 4. Доля контрольно-диагностических и регулировочных работ в объемах ТО и ТР. % Регулировочные работы, как правило, являются заключительным этапом процесса диагностирования. Они предназначены для восстановления работоспособности систем и узлов автомобиля без замены составных частей. Специальными регулировочными узлами в конструкции автомобиля (эксцентрики в тормозных барабанах, натяжные устройства приводных ремней, поворотные устройства прерывателей-распределителей и т. д.) устанавливают нормативные параметры. Многие наиболее важные характеристики автомобиля (расход топлива, мощность, износ шин, тормозной путь) в большинстве случаев зависит от своевременности и качества выполнения диагностических и регулировочных работ. 111 Таблица 5. Основные способы и средства диагностирования 112 113 Лекция 7 (2 час.) Производственная база автомобильного транспорта Крепежные работы. Предназначены для обеспечения нормального состояния (затяжки) резьбовых соединений. В объеме ТО в зависимости от вида ТО и типа подвижного состава эти работы составляют примерно 30 %. Так, у автомобиля КамАЗ 3,5 тыс. резьбовых соединений. При ТО-1 необходимо проверить и, если требуется, подтянуть несколько десятков соединений. При ТО-2 это число возрастает еще больше. При текущем ремонте с крепежными работами связано большинство монтажно-демонтажных, сборочно-разборочных операций. Поэтому применение правильных приемов по обслуживанию резьбовых соединений позволяет повысить эксплуатационную надежность автомобиля в целом, облегчить труд рабочих, резко снизить трудоемкость работ. Резьбовые соединения обеспечивают сборку узлов как посредством резьбы, находящейся непосредственно на детали (свеча зажигания, шаровые пальцы шарниров рулевого привода, регулировочные винты в механизме газораспределения), так и при помощи крепежных деталей - винтов, болтов, шпилек, гаек специального и общего назначения. Специальные применяют в ответственных узлах (шатунные болты, шпильки крепления головки цилиндров, гайки крепления колес) или там, где без них технология сборкиразборки усложнится (например, квадратные гайки, устанавливаемые в пазы, где они удерживаются от прокручивания). Как правило, более ответственные крепежные соединения имеют более мелкий шаг резьбы и защитное покрытие. Неисправности резьбовых соединений. Заключаются в ослаблении предварительной затяжки, самоотвинчивании соединений и срыве резьбы. Ослабление резьбовых соединений и самоотвинчивание нарушают регулировку и приводит к ухудшению эксплуатационных свойств автомобиля, к потере герметичности уплотнений, к возрастанию динамических нагрузок на детали и к их поломкам. Самоотвинчивание происходит в основном из-за вибраций, в результате чего снижается сила трения в самой резьбе и на торце гайки или головки болта. При несоблюдении объема крепежных работ, согласно ТО-2, например у двигателя к пробегу 80 - 100 тыс. км, момент затяжки становится меньше требуемой величины почти у 17 % резьбовых соединений. К пробегу 150 -180 тыс. км эта величина достигает 25 %. Также быстрому ослаблению крепления подвержены стартер, генератор, топливный насос, карданный вал. Вероятность самоотвинчивания резко возрастет, если перед сборкой резьба была повреждена. Усилие закручивания в этом случае приходилось в основном на трение в самой резьбе. Подтягивание резьбового соединения без необходимости также нарушает его стабильность. При этом может быть потеряно 20 - 25 % первоначального натяга. Крепежные детали, подвергшиеся 10-15 затяжкам (отворачиваниям и заворачиваниям), держат натяг в 2 - 4 раза хуже, чем новые. Срыв резьбы при ремонтах в условиях АТП - также распространенный дефект. Основная причина этого - затяжка резьбовых соединений с усилиями, значительно превышающими нормативные. Замятую резьбу можно восстановить специальным режущим инструментом (плашками, метчиками). Оборвавшуюся часть болта или шпильки из резьбового отверстия удаляют сверлом меньшего диаметра. Сборка резьбовых соединений. Заключается в создании в них определенных усилий (натяга). Существует несколько методов контроля усилия затяжки. Наиболее распространенные из них: контроль по крутящему моменту при затяжке гайки или болта; контроль по углу поворота гайки или болта; контроль по удлинению болта. Самый простой метод контроля, и им в основном пользуются на АТП, - по моменту затяжки при помощи тарированных динамометрических ключей (рукояток). Момент затяжки при конструировании выбирается таким, чтобы затяжка обеспечивала работоспособность узла при расчетных нагрузках, а в самих резьбовых деталях был натяг на 15 - 20 % меньше усилия, при котором возникает текучесть металла. Требуемый момент затяжки выбирается из специальных таблиц с учетом размера резьбы и марки металла. В инструкциях заводов-изготовителей, в технологических картах указаны моменты затяжки для наиболее ответственных узлов. В 114 автомобиле много резьбовых соединений из стали марок 30 или 35. Для них также есть таблицы, но можно пользоваться приближенной формулой Мкр= 1/30 ДЗ, где Мкр - момент затяжки, Н-м; Д - диаметр резьбы, мм. Чрезмерно большой момент может повредить (сорвать) резьбу или вызвать текучесть материала стержня болта (шпильки) и ослабление затяжки. При применении динамометрических ключей надо иметь в виду, что на момент затяжки оказывает влияние сила трения в резьбовом соединении, которая существенно зависит от состояния резьбы (ее загрязненности, смятия). Затяжку по углу поворота обычными, ключами используют на практике слесари с большим опытом работы. Первоначально производится подтяжка резьбового соединения с усилием примерно 30-40 Н-м, чтобы выбрать все зазоры. Затем гайку (болт) слесарь поворачивает на угол, определенный опытным путем. Этот способ является единственно доступным в тех узлах, где невозможно установить динамометрический ключ, например болты крепления карданного вала. Метод контроля по величине удлинения наиболее точный, но он требует специальных приспособлений, индикаторов с точностью деления 0,01 мм и значительно увеличивает трудоемкость крепежных работ. Обслуживание резьбовых соединений требует соблюдения ряда условий. Длина ввертываемой части шпильки, который предназначен для ввертывания в стальную деталь, должна быть от одного до двух диаметров резьбы. Увеличивать глубину ввертывания бесполезно, так как основную нагрузку воспринимает только несколько витков резьбы, расположенных у входной поверхности детали. Длинные шпильки, винты сложнее отворачивать, особенно при их коррозии. При наворачивании гайки болт выбирают по длине таким, чтобы он выступал из гайки не более чем на два-три витка резьбы. Перед сборкой резьба должна быть очищена, проверена и смазана. Особой осторожности требуют детали резьбового соединения, изготовленные из разных металлов, например свеча зажигания и алюминиевая головка цилиндров, так как резьба на более мягком металле подвержена повреждению. Соединения, обеспечивающие герметичность топливо-, воздухо-, водо- и маслопроводов затягиваются плавно, без рывков за один прием. Надежность этих соединений проверяется только визуально или на слух. Подтяжка без необходимости может вызвать потерю герметичности. К числу наиболее ответственных крепежных работ относятся затяжка гаек головки цилиндров двигателя, болтов крепления крышек шатунов, сборка деталей, имеющих уплотнения (прокладки). При слабой затяжке, например головки цилиндров, со временем будет повреждена прокладка. При затяжке, превышающей нормативные значения, могут произойти срыв резьбы, деформация и даже трещины головки. Поэтому эти узлы затягивают в несколько приемов в строгой последовательности. Болты крышек шатунов двигателя затягивают также с определенным моментом, чтобы не произошло проворачивание вкладыша, а также для достижения равных зазоров между вкладышами и шейками коленчатого вала. Завертывать болты динамометрическим ключом следует плавно, без остановок до тех пор, пока стрелка ключа не дойдет до требуемого деления. Если узел имеет уплотнительные прокладки и собирается из разкомплектованных крепежных деталей, то следует обжать уплотнение с моментом, в 1,1 - 1,2 раза большим предусмотренного по техническим условиям, затем ослабить гайки (болты) и повторно затянуть их с требуемым моментом. В противном случае неравномерность затяжки уплотнения может достигнуть 25 %. Негерметичность уплотнений - частый дефект сборки агрегатов, в частности двигателя (в условиях АТП). В случаях, если уплотнения (прокладки) вынуждены использовать повторно, момент затяжки следует увеличивать на 10 - 20 % по сравнению с техническими условиями. Защита резьбы. Продолжительность простоя автомобилей в обслуживании или ремонте часто увеличивается из-за сложности разборки резьбового соединения, покрытого коррозией. При этом могут возникнуть поломки. Для предотвращения этого перед каждой сборкой резьба должна быть очищена и смазана маслом. Наилучший эффект дает применение 115 противокоррозионных средств типа Мовиль. Это в дальнейшем значительно упрощает крепежные работы. Чтобы не повредить детали, заржавевшее резьбовое соединение следует очистить металлической щеткой, смочить тормозной жидкостью. Более эффективно применение какоголибо преобразователя ржавчины, например Ферана, или, в крайнем случае, обычной уксусной кислоты. Но в последнем случае детали резьбового соединения необходимо затем промыть водой и смазать. Стопорение резьбовых соединений. Для повышения надежности резьбовых соединений производится их стопорение. Наиболее известный способ - применение стопорной гайки (контргайки). В настоящее время в автомобилестроении он в основном применяется в тех узлах, где существуют большие нагрузки и надо выдержать определенный зазор в сочленении, например регулируемый толкатель (шток) привода включения сцепления. Основная нагрузка в таком соединении приходится на контргайку, поэтому она должна быть достаточной высоты и соответствующего класса точности. Большое распространение получили пружинные шайбы, обеспечивающие высокую силу трения в соединении даже при некотором повороте гайки в сторону отворачивания, так как происходит врезание острых кромок шайбы в деталь и гайку. При повторном использовании эффективность пружинной шайбы падает. Весьма эффективны пружинные шайбы типа «звездочка», обычно применяемые при соединении тонкостенных деталей, например облицовки. Наиболее надежный способ стопорения - применение деформируемых деталей: стопорных пластин, проволоки, шплинтов в паре с корончатыми гайками. Последнее время получили распространение самоконтрящиеся гайки. Наиболее перспективными являются гайки с нейлоновой вставкой, которые выдерживают 25"- 30 затяжек без заметного нарушения контрящих свойств. Механизация крепежных работ. Основным инструментом при выполнении крепежных работ является набор гаечных ключей. Работы, выполняемые вручную, трудоемки, монотонны, а в ряде случаев травмоопасны. Например, чтобы снять поддон картера двигателя КамАЗ-740, необходимо отвернуть 22 болта и 6 гаек М8, совершив в итоге около 300 оборотов гаечного ключа и затратив более 15 мин. Некоторые виды работ, как, например, затяжка (отворачивание) гаек стремянок рессор, требуют весьма больших усилий. В качестве ручного инструмента при крепежных работах применяют гидравлические, электрические или пневматические гайковерты, значительно сокращающие трудоемкость работ. Так, применение пневмогайковерта ГМП-14 сокращает продолжительность снятия и установки поддона двигателя КамАЗ в 4 раза. Подъемно-транспортные работы. Составляют значительную часть производящихся на АТП при ТО и ТР работ, связанную с перемещением автомобилей с поста на пост, а также с подъемом и перемещением агрегатов и узлов большой массы: двигателя, коробки передач, мостов, редукторов заднего моста и др. В зонах ТО-2 и ТР и на поточных линиях автомобили могут перемещаться собственным ходом, перекатыванием или с помощью специальных конвейеров. На постах ТР агрегаты поднимают и транспортируют с помощью различных подъемно-транспортных механизмов, оборудованных захватами, гарантирующими безопасность работы. Делается это с помощью электротельфера, перемещающегося по монорельсу, или кран-балки, а в случае их отсутствия с помощью передвижных гидравлических кранов и грузовых тележек. На этих же тележках снятые агрегаты могут доставляться на склад ремонтного фонда или на агрегатный участок. Транспортировка новых или отремонтированных агрегатов на посты ТР производится этими же средствами. Для подъема автомобиля над уровнем пола при обслуживании и ремонте используют стационарные подъемники различных конструкций. Для вывешивания переднего и заднего мостов при работах на осмотровых канавах широко используют канавные подъемники. Для подъема передних и задних частей автомобиля при работе на напольных постах используют гаражные передвижные домкраты различной грузоподъемности. Наличие указанных средств 116 на постах ТО и ТР обеспечивает необходимый уровень механизации подъемно-осмотровых работ, повышает производительность труда и культуру производства. Разборочно-сборочные работы. Являются начальной и конечной операциями текущего ремонта автомобилей. Они включают замену неисправных агрегатов, механизмов и узлов автомобиля на исправные, замену в них неисправных деталей на новые или отремонтированные, а также разборочно-сборочные работы, связанные с ремонтом отдельных деталей и подгонкой их по месту установки. Наиболее характерными являются работы по замене двигателей, мостов, коробок передач, радиаторов, сцеплений, рессор, износившихся деталей в агрегатах и узлах. Выполняют их на постах ТР, где производят снятие с автомобилей неисправных и установку новых или отремонтированных агрегатов, узлов и деталей. Здесь же выполняют работы по частичной разборке и устранению неисправностей агрегатов, не снимаемых с автомобиля. Трудоемкость разборочно-сборочных работ, выполняемых на постах, значительна. В зависимости от модели автомобиля она составляет 28 - 37 % общей трудоемкости ТР и свыше 80 % трудоемкости собственно постовых работ. Кроме постов ТР, разборочно-сборочные работы проводятся практически во всех других производственных отделениях, куда поступают для ремонта различные агрегаты и узлы, снятые с автомобиля (двигатель, коробка передач, мосты, рулевой механизм, генератор, стартер, прерыватель-распределитель, топливный насос, форсунки, аккумулятор, рессоры и др.). Качество разборочно-сборочных работ в значительной мере определяет эксплуатационную надежность подвижного состава, и, следовательно, инженерно-техническая служба АТП должна уделять этому особое внимание. Даже небольшие улучшения в организации разборочно-сборочных работ дают значительный технико-экономический эффект. Так, проведенная согласно технологии разборка обеспечивает сохранность деталей, уменьшает трудоемкость последующего ремонта. При правильной организации разборочного процесса на автотранспортном предприятии повторно используют 70 - 80 % деталей. С целью повышения уровня механизации при разборке-сборке необходимо использовать различные гайковерты, приспособления, наборы ключей и т. п. Автозаводы ЗИЛ, ГАЗ, КамАЗ, МАЗ, ВАЗ и другие выпускают комплекты приспособлений и специального инструмента для проведения разборочно-сборочных работ. Конструкция их выполнена с учетом особенностей определенной модели автомобиля и позволяет существенно снизить трудоемкость и повысить качество разборочно-сборочных работ. Кроме того, имеются специализированные предприятия, которые выпускают наборы инструментов для проведения разборочносборочных работ на автомобилях различных моделей. Разборочно-сборочные работы на агрегатном участке, как правило, проводят на специализированных стендах, обеспечивающих свободный доступ к ремонтируемому агрегату, а также поворот и наклон агрегата для удобства работы. Разборка-сборка различных узлов, например электрооборудования, топливной аппаратуры, проводится в основном на верстаках с применением универсального инструмента и специальных приспособлений. Значительную трудность представляют снятие колес автомобиля, а также демонтаж и монтаж шин грузовых автомобилей. Поэтому отечественная промышленность выпускает специальные тележки для снятия, установки и транспортирования колес грузовых автомобилей и автобусов, в том числе в сборе со ступицами и тормозными барабанами, а также стенды для демонтажа и монтажа шин легковых и грузовых автомобилей. Слесарно-механические работы. Включают изготовление крепежных деталей (болтов, гаек, шпилек, шайб), механическую обработку деталей после наплавки или сварки, растачивание тормозных барабанов, изготовление и растачивание втулок для восстановления гнезд подшипников, протачивание рабочей поверхности нажимных дисков сцепления, фрезерование поврежденных плоскостей и т. п. Проводятся перечисленные работы на слесарно-механическом участке АТП с помощью токарно-винторезных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных и других универсальных металлообрабатывающих станков, а также вручную на слесарных верстаках. В общей трудоемкости ТР слесарно-механические работы составляют 4-12 %. 117 Значительное число отказов автомобиля приходится на долю механических разрушений и износов. В условиях АТП такие детали восстанавливают сваркой или слесарно-механической обработкой. В первом случае поврежденные детали заваривают газовой или электродуговой сваркой, а затем подвергают слесарной обработке. Характерными примерами являются заварка трещин различных кронштейнов и трещин в головках блока цилиндров. Во втором случае используют так называемый метод ремонтных размеров, т. е. механически обрабатывают изношенную шейку вала под размер, меньший номинального, и тем самым выводят износ. Таким образом, восстанавливают опорные шейки распределительных валов, клапаны, толкатели, валик масляного насоса и ряд других деталей. Часто используют и способ установки дополнительной детали. Например, при износе шейки ведущего вала коробки передач ее механически обрабатывают под меньший размер и напрессовывают ремонтную втулку, изготовленную на токарном станке из того же материала, что и вал. Наружный диаметр втулки после ее напрессовки обрабатывают под исходный размер шейки вала. Таким же способом восстанавливают и отверстия. Например, при износе резьбы под свечу зажигания отверстие в головке блока цилиндров рассверливают и нарезают резьбу большого размера, а затем вворачивают в нее так называемый ввертыш, внутренняя резьба которого соответствует резьбе под свечу. Кузнечные работы. Представляют собой пластическую обработку металлических деталей и составляют примерно 2 - 3 % объема работ по текущему ремонту. Основная доля связана с ремонтом рессор - заменой сломанных листов, рихтовкой (восстановление первоначальной формы) просевших. Кроме того, изготавливают различного вида стремянки, скобы, хомуты, кронштейны. Жестяницкие работы. В основном представляют собой ремонт повреждений кузовов автобусов и легковых автомобилей (7-9 % объема ТР) и кабин грузовых (примерно 2,5 % объема ТР). В указанные объемы входят сопутствующие сварочный работы. Сварочные работы. Предназначены для ликвидации трещин, разрывов, поломок, а также прикрепления различных кронштейнов, уголков и т. д. На АТП применяют как электродуговую, так и газовую сварку. Электросваркой ремонтируют массивные детали (раму, кузов самосвала), газовой, как правило, - тонкостенные детали. Сварочные работы без учета работ по ремонту кузовов легковых автомобилей, кабин грузовых составляют 1,0 - 1,5 % объема текущего ремонта. Медницкие работы. Составляют примерно 2 % объема работ по текущему ремонту и предназначены для восстановления герметичности деталей, изготовленных в основном из цветных металлов. Это пайка радиаторов, поплавков карбюраторов, латунных трубопроводов и т. д. Смазочно-заправочные, очистительно-промывочные работы. Предназначены для уменьшения интенсивности изнашивания и сил сопротивления в узлах трения, а также для обеспечения нормального функционирования систем, содержащих технические жидкости, смазки. Эти работы составляют значительный объем ТО-1 (16-26%) и ТО-2 (9-18%). Смазочно-заправочные работы состоят в замене или пополнении агрегатов (узлов) автомобиля маслами, топливом, техническими жидкостями. Качество этих работ относится к числу наиболее весомых факторов, влияющих на ресурс узлов. Так, если смазку шкворня грузового автомобиля проводить не каждое ТО-1, как это требуется, а через раз, то ресурс шкворня сократится более чем на 40 %. Эксплуатация двигателя с уровнем масла ниже допустимого приводит к полному падению давления в системе смазки и почти мгновенному выплавлению вкладышей коленчатого вала. Снижение уровня тормозной жидкости приводит к попаданию воздуха в тормозную систему и ее отказу. Основным технологическим документом, определяющим содержание смазочных работ, является химмотологическая карта, в которой указывают места и число точек смазки, периодичность смазки, марку масел, их расход. Косвенно к заправочным работам относятся работы по подкачке шин. 118 Очистительно-промывочные работы являются обязательной частью заправочных работ при замене полных объемов масла или технических жидкостей. Периодическая промывка (1 раз в год) тормозной системы увеличивает долговечность резиновых уплотнительных манжет в 1,5 2,5 раза. При промывке вымываются продукты износа, что обеспечивает лучшие условия работы деталей. Промывка каждого узла или системы регламентирована и выполняется по индивидуальной технологии. Аккумуляторные работы. Включают контроль за внешним состоянием аккумуляторной батареи, ее заряженностью, проверку уровня и плотности электролита, замену сепараторов, моноблока. Замена пластин относится к капитальному ремонту, и проведение его в условиях АТП допустимо только в критических ситуациях, так как трудоемкость капитального ремонта аккумулятора почти в 10 раз выше трудоемкости изготовления нового. Byлканизанионные работы. Предназначены для восстановления работоспособности (вулканизации) поврежденных автомобильных камер, устранения мелких повреждений шин проведения так называемого местного ремонта. Окрасочные работы. Предназначены для создания на автомобиле защитно-декоративных лакокрасочных покрытий. Эти работы относятся к текущему ремонту и составляют примерно 5 % его объема для грузовых автомобилей и 8 % для автобусов и легковых автомобилей. Защитно-декоративные покрытия состоят из нескольких слоев: шпатлевки для выравнивания неровностей металла, грунтовки для создания высокой адгезии (иногда грунт наносят также перед шпатлёвкой) и окрасочного слоя, как правило, - эмали (суспензии пигмента в лаке). Декоративные свойства покрытий должны сохраняться до 3 лет в умеренном и тропическом климате, защитные - до 3 лет в тропиках и 5 в умеренном климате. 119 Информационное обеспечение дисциплины «Техника транспорта, обслуживание и ремонт» Основная литература 1. Вахламов В.К. Техника автомобильного транспорта: учебное пособие для вузов – М.:Академия, 2004. -528с. 2. Вахламов В.К. Конструкция, расчет и эксплуатационные свойства автомобилей: учебное пособие для вузов – М.: Академия, 2007. -558с. 3. Вахламов В.К. Автомобили. Конструкции и эксплуатационные свойства: учебное пособие для вузов – М.: Академия, 2009. -480с. 4. Малкин В.С. Техническая эксплуатация автомобилей: учебное пособие для вузов - М.: Академия, 2007. -288с. Дополнителььная литература 1. Пузанков А.Г. Автомобили: Конструкция, теория и расчет: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования – М.: Академия, 2007. -544с. 2. Автомобиль: основы конструкции: учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп./ Н.Н. Вишняков, В.К. Вахламов, А.Н. Нарбут и др. – М.: Машиностроение, 1986. -304с. 3. Краткий автомобильный справочник. – М.: ТРАНСКОНСАЛТИНГ, 1994. -779с. 5. Автомобили КамАЗ: Техническое обслуживание и ремонт/ В.Н. Барун, Р.А. Азаматов, В.А. Трынов и др. – М.: Транспорт, 1984. -251с. 6. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта. –М.: Транспорт, 1988.-78с. Периодические издания 1. Журнал «Автомобильный транспорт» 2. Журнал «За рулем» Програмное обеспечение и Интернет-ресурсы Для подготовки материалов лекционных и практических занятий, а также выполнения студентами курсовой работы специальное програмное обеспечение не требуется. Интернет-ресурсы 1. Официальный сайт Минтранса России: www. mintrans.ru/ 2. Официальный сайт Росстандарта: www. gost.ru/