Страница в состоянии разработки

Азбука конструкций. Первый уровень

Тема 7. Аппаратура впрыска легкого топлива Скачать файл    Часть 1. Причины создания аппаратуры впрыска легкого топлива    Одним из существенных недостатков карбюраторных двигателей является его затруднённый пуск при отрицательных температурах. В этих условиях действует сразу несколько факторов, перечислим их:    1. Холодное масло в системе смазки имеет высокую вязкость. Вязкое масло сопротивляется вращению коленчатого вала и движению поршней в цилиндрах, поэтому скорость вращения коленчатого вала не велика.    2. Возможности аккумуляторной батареи при отрицательных температурах значительно ниже, чем при положительных, и поэтому батарея не может обеспечить стартер необходимым количеством электрической энергии для проворачивания коленчатого вала с достаточной скоростью.    3. Из-за недостаточной скорости движения поршней в цилиндрах количество газов, прорывающихся в картер становится заметно большим, что приводит к уменьшению давления и температуры в конце такта сжатия, а это, в свою очередь, затрудняет воспламенение смеси электрической искрой.    4. Из-за недостаточной скорости движения поршней в цилиндрах увеличиваются потери тепла от сжимаемых в цилиндре газов в холодные стенки цилиндров, днище поршня и стенки камеры сгорания. Это так же приводит к уменьшению давления и температуры в конце такта сжатия, а это, в свою очередь, затрудняет воспламенение смеси электрической искрой.    5. Из-за недостаточной скорости движения поршней в цилиндрах скорость движения воздуха во впускном тракте также недостаточна для качественного распыливания бензина в карбюраторе.    6. Холодный бензин в холодном воздухе испаряется плохо и поэтому в цилиндры движется воздух отдельно и жидкий бензин (в виде капель и пленки) отдельно. Количество паров бензина в смеси недостаточно и смесь не воспламеняется электрической искрой.    Можно также назвать другие существенные недостатки карбюраторных двигателей:            1. Дозирующие системы карбюратора несколько десятилетий назад считались прогрессивными конструкциями, но при сегодняшнем уровне развития техники их уже можно относить к числу примитивных. Они не могут обеспечить точное дозирование топлива на всех режимах работы двигателя, что приводит к перерасходу топлива (ухудшению топливной экономичности) и к увеличению выброса токсичных веществ в атмосферу.    2. Регулировки дозирующих систем недостаточно стабильны и поэтому отрегулированный сегодня карбюратор в скором времени нуждается в очередной регулировке.    3. Надежность дозирующих систем карбюратора также недостаточна. Много неприятностей доставляет игольчатый клапан поплавковой камеры. Износ его деталей приводит к потере его герметичности и повышению уровня бензина в поплавковой камере, что в свою очередь приводит к неустойчивой работе двигателя, к его самопроизвольной остановке и перерасходу топлива. Недостаточно надежны также диафрагменные механизмы карбюратора, его электромагнитный клапан или пневмоклапан системы холостого хода        Для преодоления перечисленных выше недостатков карбюраторных двигателей была сконструирована система впрыска бензина, устранившая их главный недостаток – некачественное смесеобразование. Строго говоря, систем впрыска бензина создано много, каждая из них имеет свои особенности, но всех их объединяет то, что бензин в них под давлением подается от специального насоса к форсунке, которая мелко распылят его в потоке воздуха, в результате чего бензин испаряется лучше, дозирование точнее, пусковые качества двигателя и его топливная экономичность существенно улучшаются, а выброс токсичных веществ в атмосферу значительно снижается.    Кроме того, в двигателях с впрыском бензина стали применять синтетические масла, которые сохраняют свою текучесть при отрицательных температурах и не препятствуют вращения коленчатого вала и движению поршней в цилиндрах.      Часть 2. Что такое "лёгкое топливо"?    Жидкие топлива для автомобильных двигателей получают из нефти. Они представляют собой смесь большого количества углеводородов разного строения и с разными физико-химическими свойствами. Поэтому, в отличие от чистых веществ (например от воды) бензин и дизельное топливо не имеют химической формулы, для них не существует понятие "температура кипения". Для этих топлив вычисляют усреднённые показатели, например, среднюю молекулярную массу:    Бензин: 110…120 кг/кмоль    Дизельное топливо: 180…200 кг/кмоль    Для сравнения - Вода: 18 кг/кмоль        Это не означает, что дизельное топливо в два раза тяжелее бензина и в десять раз тяжелее воды. Плотность бензина и плотность дизельного топлива сопоставимы и приблизительно равны 0,8 г/см 3. То есть канистра с бензином и канистра с дизельным топливом имеют приблизительно одинаковый вес. Различия их средних молекулярных масс говорят о том, что в состав дизельного топлива входят углеводороды с более длинными, более разветвлёнными молекулами.    Таким образом, когда говорят о лёгком топливе, то, как правило, подразумевают бензин, а когда говорят о тяжёлом топливе, то подразумевают дизельное топливо.      Часть 3. Упрощенная схема аппаратуры впрыска легкого топлива 1 – Датчик положения дроссельной заслонки 2 – Датчик детонации 3 – Датчик температуры – даёт информацию контроллеру о температуре двигателя 4 – Датчик скорости – даёт информацию контроллеру о скорости вращения коленчатого вала двигателя 5 – Датчик верхней мертвой точки – даёт информацию контроллеру о прохождении поршнем верхней мёртвой точки 6 – Кислородный датчик (лямбда-зонд) – даёт информацию контроллеру о содержании кислорода в отработавших газах 7 – Дроссельная заслонка 8 – Форсунка – устройство, предназначенное для мелкого распыления топлива 9 – Топливный бак АБ – Аккумуляторная батарея ВЗ – Выключатель зажигания М – Соединение с массой (с кузовом автомобиля) К – Контроллер – сложное электронное устройство, которое принимает информацию от всех датчиков, обрабатывает её по заложенной в него программе и управляет работой форсунок ДМРВ – Датчик массового расхода воздуха – даёт информацию контроллеру о мгновенном расходе воздуха во впускном тракте двигателя (кг/час) ДВС – Двигатель внутреннего сгорания ОГ – Отработавшие газы КН – Каталитический нейтрализатор отработавших газов – аппарат, предназначенный для уменьшения токсичных выбросов в атмосферу. В нём осуществляется дожигание несгоревших углеводородов, поэтому его иногда называют "дожигатель". БН – Бензонасос (электрический) – нагнетает бензин под давлением к форсункам. Расположен на дне бензобака. Состоит из насоса и электродвигателя. ФТО – Фильтр тонкой очистки топлива – обычный фильтр с картонным фильтрующим элементом.      Часть 4. Принцип действия аппаратуры впрыска легкого топлива    При включении зажигания ВЗ сразу начинает работать электрический бензонасос БН в бензобаке 9 и создаёт давление перед форсунками 8, однако впрыск при этом не происходит. Впрыск будет происходить тогда, когда контроллер К подаст на форсунку управляющий импульс (12 В). При этом электромагнит в форсунке откроет клапан, и бензин через узкое отверстие под давлением будет выходить из форсунки, мелко распыляться и смешиваться с воздухом. Количество форсунок равно количеству цилиндров (по одной форсунке на каждый цилиндр). Форсунки впрыскивают бензин в поток воздуха непосредственно перед впускным клапаном, когда он открывается в начале такта впуска. Потом форсунка прекращает впрыск, а впускной клапан закрывается.    Дроссельная заслонка 7 связана с педалью в кабине водителя. Нажимая на педаль, водитель открывает и закрывает заслонку 7 и тем самым управляет работой двигателя.    Контроллер К получает информацию от всех датчиков двигателя. Одним из важнейших датчиков является ДМРВ – датчик массового расхода воздуха. При вращении коленчатого вала происходят такты всасывания воздуха в цилиндрах, что вызывает его движение по впускному тракту, в том числе и через ДМРВ. Чем больше воздуха проходит через ДМРВ, тем больше его сигнал, тем на более длительный промежуток времени контроллер К открывает форсунки 8.    Контроллер К – это сложное электронное устройство. В него заложена специальная программа для обработки сигналов всех датчиков двигателя. В зависимости от полученной от датчиков информации, контроллер с высокой точностью определяет, на сколько времени нужно открыть форсунки для впрыска, чтобы двигатель работал устойчиво, экономично, развивал достаточную мощность и имел низкую токсичность отработавших газов. В этом заключается главная особенность аппаратуры впрыска бензина.        За токсичностью отработавших газов следит кислородный датчик 6. Увеличение количество кислорода в ОГ говорит о том, что в цилиндрах двигателя сжигается обеднённая смесь. Такие смеси сгорают полностью, и продуктов неполного сгорания в ОГ нет. В этой ситуации кислородный датчик 6 и контроллер К не изменяют работу форсунок. Если количество кислорода в ОГ уменьшилось до нуля, это говорит о том, что в цилиндрах двигателя сжигается обогащённая смесь. Такие смеси сгореть полностью не могут, в состав продуктов их сгорания входят несгоревшие углеводороды и окись углерода – это токсичные компоненты ОГ. В этой ситуации кислородный датчик 6 дает сигнал контроллеру К и тот уменьшает подачу бензина форсунками до такой степени, чтобы смесь имела или нормальный состав, или обеднённый.    Все токсичные продукты неполного сгорания, которые всё же вышли из двигателя, дожигаются в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов КН и в атмосферу выхотят очищенные ОГ. Каталитический нейтрализатор КН – дорогостоящий аппарат, так как в нём в качестве катализатора используется платина и другие драгоценные металлы. КН требует применения неэтилированного бензина. При попадании в него соединений свинца он выходит из строя и восстановлению не подлежит.

Тема 8. Система питания газобаллонного автомобиля Скачать файл 1 – Топливный бак. Предназначен для хранения запаса бензина на автомобиле. 2 – Баллон. Предназначен для хранения запаса сжиженного газа на автомобиле 3 – Коробка вентиляции с блоком арматуры. Здесь находятся наполнительный и расходный вентили, а также указатель уровня газа 4 – Заправочное устройство. Через него баллон заполняют сжиженным газом 5 – Переключатель "Бензин-Газ". Клавиша переключателя имеет три положения: Бензин – Выключено – Газ 6 – Топливопровод сжиженного газа 7 – Газовый шланг низкого давления 8 – Шланг управления ФГ – Фильтр газа ФБ – Фильтр бензина БН – Бензонасос. Штатный бензонасос двигателя КЛГ – Клапан газа электромагнитный. При подаче напряжения питания от переключателя 5 клапан открывается КЛБ – Клапан бензина электромагнитный. При подаче напряжения питания от переключателя 5 клапан открывается Р – Газовый редуктор. В редукторе газ испаряется и переходит из жидкого состояния в газообразное. Для испарения газа корпус редуктора подогревается горячим тосолом из двигателя. Редуктор также понижает давление газа от 12…15 кГ/см2 до атмосферного Д – Дозатор. Позволяет регулировать количество газа, поступающего в двигатель и тем самым устанавливать либо экономичный режим движения, либо динамичный    Принцип действия системы питания газобаллонного автомобиля    Работа двигателя на бензине ничем не отличается от работы обычной системы питания карбюраторного двигателя. А именно, бензонасос БН всасывает бензин из бака 1. пропускает его через топливный фильтр ФБ и через открытый клапан КЛБ подает его в карбюратор КС. В карбюраторе бензин смешивается с воздухом и образует топливно-воздушную горючую смесь. Для переключения двигателя на газ переключатель 5 переводят сначала в положение "Выключено" (в этом положении оба клапана закрыты) и дожидаются, когда остаток бензина в поплавковой камере карбюратора будет израсходован. Затем переводят переключатель в положение "Газ". При этом открывается газовый клапан КЛГ и двигатель начинает работать на газе.    Баллон для сжиженного газа стальной, сварной. Давление сжиженного газа в баллоне зависит от соотношения пропана и бутана в смеси, не зависит от степени заполнения баллона и находится в пределах 12…15 кГ/см2. На баллоне закреплена коробка вентиляции с блоком арматуры. В блоке арматуры находятся наполнительный и расходный вентили. Наполнительный вентиль открывают на время заправки баллона сжиженным газом, по окончании заправки этот вентиль закрывают. Расходный вентиль закрывают при длительной стоянке автомобиля, в остальных случаях этот вентиль открыт. С блоком арматуры связан поплавковый механизм, расположенный внутри баллона и связанный со стрелочным указателем на наружной стороне блока арматуры. Кроме этого поплавковый механизм связан с ограничительным клапаном, который закрывает наполнительную магистраль при заполнении баллона на 90%. Газовая "подушка" объемом 10% необходима для компенсации теплового расширения сжиженного газа. Сжиженный газ имеет большой коэффициент теплового расширения. При отсутствии в баллоне газовой фазы увеличение температуры на 1 градус приводит к увеличению давления на 7 кГ/см2. Это может стать причиной разрушения баллона, поэтому заполнение баллона сжиженным газом на 100% не разрешается.        Заправочное устройство 4 обычно выводится наружу автомобиля, чтобы возможные утечки газа из устройства не попадали в салон автомобиля или кабину. В заправочном устройстве имеется шариковый клапан, пропускающий газ из заправочного шланга в баллон и не пропускающий его в обратном направлении.    Отбор сжиженного газа из баллона осуществляется с его дня, из жидкой фазы. По топливопроводу сжиженный газ поступает в фильтр ФГ и затем через открытый клапан КЛГ поступает в редуктор-испаритель. Корпус редуктора-испарителя подогревается горячим тосолом из системы охлаждения двигателя. Это необходимо для испарения сжиженного газа и перехода его в газообразное состояние. Газовый редуктор диафрагменного типа двухступенчатый, понижает давление газа до величины атмосферного давления. Топливопровод 6 – медная трубка, шланг управления 8 из маслостойкой резины, газовый шланг 7 из маслостойкой резины, с большим проходным сечением.    При неработающем двигателе в карбюраторе разрежения нет и атмосферное давление по шлангу управления 8 передается в редуктор Р, что приводит к его закрытию. Газ из редуктора не выходит. При работающем двигателе в карбюраторе образуется разрежение, которое по шлангу управления 8 передается в редуктор и снимает блокировку подачи газа в двигатель. Разрежение в смесительной камере карбюратора вызывает всасывание газа из газового шланга 7 низкого давления через дозатор Д. В карбюраторе-смесителе КС газ смешивается с воздухом и образует газовоздушную горючую смесь, которая поступает в цилиндры двигателя. Дозатор Д представляет собой обычный кран, которым можно увеличивать или уменьшать проходное сечение газовой магистрали низкого давления. При уменьшении количества газа в смеси, она становится более бедной, движение автомобиля становится более экономичным, но динамика автомобиля ухудшается. При вращении дозатора в другую сторону, всё изменяется в обратном направлении.    Газовый редуктор Ловато (Lovato) – Италия    Обозначения    1 – входной канал для сжиженного газа, 2 – седло клапана первой ступени, 3 – диафрагма второй ступени, 4 – диафрагма разгрузочного устройства, 5 – пружина разгрузочного устройства, 6 – электромагнит, 7 – постоянный магнит, 8 – рычаг клапана второй ступени, 9 – регулировочный винт холостого хода, 10 – клапан второй ступени, 11 – канал, 12 – диафрагма первой ступени, 13 – рычаг клапана первой ступени, 14 – пружина, 15 – клапан первой ступени, А – полость камеры первой ступени, В – полость камеры второй ступени, С – полость теплообменника, D – полость разгрузочного устройства, Е – штуцер разгрузочного устройства.    Назначение, устройство, принцип действия    Малогабаритный газовый редуктор-испаритель Ловато предназначен для применения на легковых автомобилях – имеет в своем составе следующие функциональные элементы:    - испаритель сжиженного газа,    - двухступенчатый редуктор давления,    - разгрузочное устройство,    - устройство для принудительной подачи газа в смеситель,    - регулятор холостого хода.    Редуктор состоит из корпуса, двух крышек и деталей клапанных механизмов. В полости С непрерывно циркулирует горячий тосол из системы охлаждения двигателя (подвод и отвод тосола на рисунке не показан). В результате этого весь корпус редуктора прогревается до рабочей температуры двигателя и, поэтому, сжиженный газ, попадая через канал 1 в полость А, испаряется и переходит в газообразное состояние. При этом газ воздействует на диафрагму первой ступени 12 и, преодолевая сопротивление пружины 14, смещает её вниз и через рычаг 13 закрывает клапан первой ступени 15. Равновесие силы давления газа и силы упругости пружины достигается при давлении 0,05…0,07 МПа (0,5…0,7 кГ/см2).    Из полости А через канал 11 газ поступает к клапану первой ступени 10 и, проходя через него, заполняет полость В второй ступени. При этом газ воздействует на диафрагму 3 второй ступени, поднимает её, и через рычаг 8 закрывает клапан 10. Равновесие наступает при давлении в полости В 50…100 Па (0,0005…0,001 кГ/см2), то есть, чуть выше атмосферного.        При работающем двигателе разрежение из смесителя передается по шлангу в полость В первой ступени и газ из неё поступает в смеситель. При этом давление в полости В снижается, диафрагма 3 опускается, открывает клапан 10 второй ступени, и газ из полости А поступает в полость В, а оттуда в смеситель. По мере расхода газа из полости А давление в ней снижается, диафрагма 12 поднимается, открывает клапан первой ступени 15 и газ из канала 1 поступает в полость А.    Разгрузочное устройство D предназначено для принудительного закрытия клапана второй ступени 10 при неработающем двигателе. Это необходимо для обеспечения пожарной безопасности автомобиля. Полость D связана с штуцером Е и далее, через шланг, с задроссельным пространством двигателя. При неработающем двигателе в полости D атмосферное давление и пружина 5 через рычаг 8 принудительно закрывает клапан 10 второй ступени, в результате чего газ из редуктора не выходит. При работающем двигателе разрежение из задроссельного пространства по шлангу, через штуцер Е передается в полость D. При этом диафрагма разгрузочного устройства, преодолевая сопротивление пружины 5, опускается и не препятствует движению рычага 8, которым управляет диафрагма 3 второй ступени.    На короткое плечо рычага 8 воздействует пружина и регулировочный винт 9 холостого хода. При помощи этого винта настраивают работу двигателя на холостом ходу.    Электромагнит 6 используется для принудительного открытия клапана 10 второй ступени. Это может потребоваться для обогащения смеси при пуске двигателя, или для выпуска газа из редуктора перед его обслуживанием или ремонтом. Для включения электромагнита водитель нажимает на кнопку управления в кабине. При этом напряжение 12В подается на обмотку электромагнита 6. Его сердечник втягивается внутрь обмотки и воздействует на рычаг 8, открывая клапан 10 второй ступени, – газ поступает в смеситель. Сердечник электромагнита выступает наружу и, в случае необходимости, водитель может нажать на него непосредственно, со стороны моторного отсека.

Тема 9. Система питания дизеля Скачать файл 1 – Топливный бак. Предназначен для хранения запаса топлива на автомобиле. 2 – Форсунка. Устройство, предназначенное для мелкого распыления дизельного топлива в камере сгорания дизеля. ФГО – Фильтр грубой очистки топлива. Отсеивает крупные посторонние частицы, а также отделяет воду от топлива. ТПН – Топливоподкачивающий насос. Не основной насос. Всасывает топливо из бака 1, пропускает его через ФГО и нагнетает его в ФТО. ФТО – Фильтр тонкой очистки топлива. Отсеивает мелкие посторонние частицы. В верхней части ФТО собираются пузырьки воздуха и паров топлива и отводятся обратно, в бак. ТНВД – Топливный насос высокого давления. Основной насос в системе питания дизеля. В него поступает топливо под низким давлением из ФТО. Это топливо он нагнетает под высоким давлением в форсунки 2, которые распыляют его.    Принцип действия системы питания дизеля    Топливный бак 1 заполняют топливом через заливную горловину, закрываемую пробкой. К топливному баку подходят три топливопровода: один прямой и два обратных. По прямому топливопроводу дизельное топливо подается в систему питания дизеля. Прямую подачу топлива обеспечивает топливоподкачивающий насос ТПН. Этот насос приводится в действие от двигателя, но также имеет ручной привод для заполнения системы питания топливом после ремонта двигателя или после полной выработки топлива. Давление, которое создает ТПН, не постоянное, в значительной мере зависит от вязкости топлива, степени засорения фильтров и в среднем имеет значение 4…5 кГ/см2. ТПН всасывает топливо, заставляя его пройти через фильтр грубой очистки топлива ФГО. В этом фильтре отсеиваются крупные посторонние частицы и кроме того на дне корпуса фильтра оседают капли воды, которые могли попасть в топливный бак при заправке топливом.    Чистота дизельного топлива имеет очень большое значение для безотказной работы ТНВД и формунок, поэтому оно проходит две стадии очистки. Второй стадией очистки является фильтр тонкой очистки ФТО. Его фильтрующий элемент осаждает на своей поверхности самые мелкие посторонние примеси. Попадание пузырьков воздуха или паров топлива в ТНВД недопустимо, так как приводит к перебоям в подаче топлива к форсункам. Поэтому ФТО, как правило, устанавливается в самой верхней части системы питания дизеля для того, чтобы пузырьки воздуха и паров топлива, которые могут попасть в систему питания, скапливались в верхней части корпуса ФТО, откуда они вместе с небольшим количеством топлива по обратному (сливному) трубопроводу отводятся назад в топливный бак.        Из ФТО топливо под низким давлением поступает в ТНВД. Это основной насос системы питания дизеля. Он имеет столько секций, сколько цилиндров имеет дизель. Каждая секция нагнетает дизельное топливо под высоким давлением в форсунки. Количество форсунок, также равно количеству цилиндров. В каждом цилиндре своя форсунка. Давление, развиваемое ТНВД у разных двигателей разное, обычно от 120 до 180 кГ/см2. Часть дизельного топлива проходит через ТНВД, не используется и возвращается назад в бак по сливному топливопроводу. Непрерывное движение топлива через ТНВД способствует отводу тепла от него, не допускает перегрев и образование паровых пробок, которые могут вызвать остановку дизеля.    Если ТПН подает топливо в систему питания непрерывным потоком, то ТНВД осуществляет короткие циклические подачи. Каждая из форсунок получает от ТНВД точно дозированную порцию дизельного топлива в строго определенный момент, а именно – в конце такта сжатия. Форсунка имеет распылитель с отверстиями малого диаметра (около 0,2 мм). Топливо, поступившее в форсунку, проходит через эти отверстия под высоким давлением и. выходя в камеру сгорания дизеля, дробится на очень мелкие капли, которые тут же испаряются, самовоспламеняются и сгорают.    При таких высоких давлениях в форсунках неизбежно происходят утечки дизельного топлива. Это утечки топлива внутри самой форсунки, между запорной иглой и корпусом распылителя. Просочившееся в зазор топливо собирается в верхней части форсунок и по сливному трубопроводу отводится назад, в бак.

Тема 10. Трансмиссия Скачать файл    Упрощенная схема трансмиссии автомобиля Стрелками показано направление передачи крутящего момента Дв – Двигатель Сц – Сцепление КП – Коробка передач Кард – Карданная передача ГП – Главная передача Диф – Дифференциал    Термины и определения    Трансмиссия – совокупность агрегатов, предназначенная для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам. Трансмиссия позволяет изменять величину и направление передаваемого крутящего момента, а также частоту вращения ведущих колес автомобиля.    Сцепление – агрегат трансмиссии, предназначенный для кратковременного отсоединения двигателя от ведущих колес и для их плавного соединения. Сцепление используется для плавного трогания автомобиля с места, а также при переключении передач.    Коробка передач – агрегат трансмиссии, предназначенный для изменения крутящего момента по величине и по направлению. Коробка передач имеет нейтраль для длительного отсоединения двигателя от ведущих колес.    Карданная передача – механическая передача, передающая крутящий момент между агрегатами, оси валов которых не совпадают и перемещаются в пространстве.    Главная передача – зубчатая передача, увеличивающая крутящий момент, подводимый к ведущим колесам.    Дифференциал – узел трансмиссии, который делит подведенный к нему крутящий момент в заданном соотношении. После дифференциала крутящий момент передается по двум направлениям.    Пример трансмиссии автомобиля с классической компоновкойя    Сцепление    На большинстве автомобилей применяют сухие фрикционные нормально замкнутые сцепления.    Сухие – без использования смазочных материалов    Фрикционные – используются силы трения    Нормально замкнутые – в свободном состоянии сцепление включено и передает крутящий момент, а при воздействии на орган управления (педаль) сцепление выключается и не передает крутящий момент.    В этих сцеплениях для передачи крутящего момента используются диски с фрикционными накладками, имеющими увеличенный коэффициент трения и выдерживающими проскальзывание и нагрев. В простейшем случае сцепление состоит из трех дисков: маховик, нажимной диск, ведомый диск. Маховик двигателя является также одним из дисков сцепления. Он связан с нажимным диском, и оба они являются ведущими дисками. Ведомый диск расположен между маховиком и нажимным диском. Пружины сцепления сжимают весь пакет дисков, и за счет сил трения происходит передача крутящего момента. При воздействии водителя на педаль сцепления диски расходятся, силы трения не возникают и крутящий момент не передается.    Коробка передач    Коробка передач – это многоступенчатый редуктор. Механизм переключения передач позволяет задействовать ту или иную пару шестерен, при этом изменяется передаточное отношение коробки передач. В КП имеется механизм с дополнительной шестерней, которая называется паразитной. Эта шестерня используется для изменения направления вращения ведомого вала КП, то есть для движения автомобиля задним ходом. В одном из положений механизма переключения передач все шестерни разъединены. Такое состояние КП называется "нейтраль". Для безударного соединения шестерен при включении передачи в КП предусмотрены синхронизаторы, которые выравнивают скорости соединяемых деталей и только после этого соединяют их. В КП применяется смазка разбрызгиванием, для этого картер КП заполнен маслом. КП некоторых грузовиков и автобусов имеют свой масляный насос для принудительной подачи масла к наиболее нагруженным сопряжениям.    В зависимости от передаточного отношения различают:    Низшая передача – передача с наибольшим передаточным отношением. Обычно это первая передача. Она используется в начале движения, при маневрировании и при преодолении повышенного дорожного сопротивления.    Высшая передача – передача с наименьшим передаточным отношением. Используется при движении с высокой скоростью.    Промежуточная передача – передача, имеющая передаточное отношение между высшей и низшей. Промежуточные передачи используются в процессе разгона автомобиля до установившейся скорости.    Прямая передача – передача, при которой ведомый и ведущий валы соединяются между собой непосредственно, без использования зубчатых передач. Для этого эти валы должны быть сосны. Использование прямой передачи способствует повышению ресурса КП. Прямая передача имеет передаточное отношение равное 1.    Ускоряющая передача – передача, у которой передаточное отношение меньше 1.        Карданная передача    Карданная передача соединяет коробку передач с ведущим мостом. При движении автомобиля по неровной дороге его колеса перемещаются относительно кузова в вертикальном направлении. Поэтому вал ведущей шестерни главной передачи перемещается относительно ведомого вала КП. В этих условиях карданная передача непрерывно передает крутящий момент от КП к ГП и наоборот. Карданный вал имеет два карданных шарнира и скользящее шлицевое соединение. В зависимости от длины и компоновки автомобиля карданная передача может состоять из одного или нескольких карданных валов.    Главная передача    В большинстве случаев редуктор ГП расположен в картере ведущего моста (ВАЗ-2106, КамАЗ). Но иногда он может быть совмещен с коробкой передач (ВАЗ-2108, ЗАЗ-968). ГП могут быть одинарные, или двойные. Двойные, обычно, у грузовых автомобилей. По типу зубчатого зацепления различают ГП цилиндрические (ВАЗ-2108), конические (ГАЗ-53), гипоидные (ВАЗ-2106). ГП могут быть центральные или разнесенные (с бортовыми редукторами). ЦГП состоит из одного редуктора, расположенного в средней части ведущего моста (КамАЗ). РГП состоит из двух редукторов – один из них в средней части ведущего моста, и два редуктора в колесах (МАЗ-5335, УАЗ-469). Бортовые редукторы позволяют разгрузить дифференциал и полуоси (МАЗ) и, кроме того, могут позволить увеличить дорожный просвет автомобиля (УАЗ).    Дифференциал    Автомобильный дифференциал имеет три звена – одно ведущее, и два ведомых. Его назначение состоит в следующем: он делит подведенный к нему крутящий момент в заданном соотношении и при этом позволяет ведомым звеньям вращаться с разной скоростью. Основное уравнение дифференциала:        Если крутящий момент делится на две равные части, дифференциал называется симметричным, если на неравные – дифференциал несимметричный. Рассмотрим работу симметричного межколесного дифференциала.    Вал "0" получает вращение от главной передачи, валы 1 и 2 связаны с колесами автомобиля. Крутящие моменты на правом и левом колесах должны быть равны, иначе автомобиль будет уводить в сторону. Поэтому межколесные дифференциалы всегда симметричные. Подведенный к дифференциалу крутящий момент делится на две равные части, которые подводятся к колесам.    При движении автомобиля на повороте его наружное колесо проходит путь больше, чем внутреннее и поэтому оно должно вращаться с большей скоростью, иначе будет происходить проскальзывание колес по дороге, что приведет к ускоренному износу шин. Дифференциал не препятствует вращению колес с разными скоростями и при этом продолжает подводить к ним крутящий момент.

Тема 11. Ходовая часть, кузов и кабина Скачать файл    Ходовая часть – это тележка, на которой установлены все элементы конструкции автомобиля. К ходовой части автомобиля относятся рама, мосты, подвеска и колеса.        Рама    Рама является основой конструкции автомобиля. На раме закреплены: кузов, кабина, двигатель, агрегаты трансмиссии, системы управления, вспомогательное оборудование. Раму имеют все грузовые автомобили, автобусы, сконструированные на их базе и некоторые легковые автомобили – в основном, грузопассажирские (например УАЗ-469Б). Легковые автомобили, не рассчитанные на большие нагрузки, не имеют рамы. Её заменяет кузов несущей конструкции. Он имеет достаточную жесткость и прочность для того, чтобы на нем были закреплены все агрегаты и системы автомобиля. Автобусы имеют несущий кузов вагонной компоновки, он не имеет самостоятельной рамы и образован металлическими деталями, соединенными сваркой в жесткую конструкцию.    На грузовых автомобилях получили распространение рамы двух типов: лонжеронная и хребтовая.    Название лонжеронной рамы происходит от слова "лонжерон". Лонжерон (фр. longeron, от longer – идти вдоль) – основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений (самолетов, автомобилей, вагонов, мостов, кораблей и др.), располагающийся по длине конструкции. Лонжеронов в автомобильной раме два, они соединены между собой поперечинами посредством заклепочных соединений. На передней поперечине рамы обычно располагаются буксирные крюки, а на задней поперечине буксирное устройство или петля.    Рамы хребтового типа на автомобилях отечественного производства не получили распространения, однако применяются в некоторых конструкциях дорожно-строительной техники, например, в грейдерах. Кузов автобуса        Мосты    Мост – конструкция, связывающая колеса одной оси и участвующая в передаче усилий от колес к раме или от рамы к колесам. Мосты могут быть ведущими, управляемыми, комбинированными и поддерживающими.    Ведущий мост содержит в своей конструкции элементы трансмиссии – обычно это главная передача и межколесный дифференциал. На иллюстрации показаны два ведущих моста грузового автомобиля. Балки мостов (синий цвет) имеют в средней части утолщение, в котором расположена главная передача и межколёсный дифференциал. Мосты связаны между собой карданной передачей. По краям каждого из мостов расположены ступицы колес и колодочные тормозные механизмы. Ближе к середине моста, блестящие корпуса – тормозные камеры с пружинными энергоаккумуляторами. Ближний на иллюстрации мост имеет блокируемый межосевой дифференциал.        Задний ведущий мост автомобиля    ВАЗ-2101        Управляемый мост имеет управляемые колеса, это, как правило, передний мост. На иллюстрации показан передний мост грузового автомобиля с зависимой рессорной подвеской. 1 – поворотная цапфа, 2 – балка моста, 3 – площадка для крепления рессоры, 4 – шкворень, 5 – рычаг поперечной рулевой тяги.        Комбинированный мост имеет колеса, которые являются ведущими и управляемыми одновременно. На иллюстрации комбинированный передний мост автомобиля повышенной проходимости. Видны элементы трансмиссии, подвески и рулевого управления.    Подвеска    Подвеска осуществляет упругую связь рамы или кузова с колесами. Подвеска смягчает толчки и удары, возникающие при наезде колёс на неровности дороги. Подвеска автомобиля состоит из четырёх элементов:    Упругий    Направляющий    Гасящий    Стабилизирующий    Упругий элемент смягчает толчки, передаваемые от колеса на кузов. В качестве упругих элементов применяют:    Пружины – работают на сжатие (например, все автомобили ВАЗ)    Рессоры – работают на изгиб (например, грузовики КамАЗ, ЗиЛ, ГАЗ)    Торсионы – работают на кручение (например, ЗАЗ-968М, ЗиЛ-117)    Сжатый газ в эластичной оболочке или цилиндре – применяют воздух (ЛиАЗ, Икарус) или азот (БелАЗ).    Направляющий элемент обеспечивает заданную траекторию движения колес относительно кузова при деформациях упругого элемента и передает тяговые, тормозные и боковые усилия от колес к кузову. Направляющий элемент обычно состоит из реактивных штанг (от слова "реакция") и рычагов. В рессорной подвеске направляющим элементом может являться сама рессора.    Гасящий элемент предназначен для гашения колебаний кузова, препятствует раскачиванию кузова при движении по неровной дороге. Гасящим элементом обычно являются гидравлические амортизаторы, в которых энергия колебаний кузова поглощается жидкостью, прокачиваемой через калиброванные отверстия.    Стабилизирующий элемент противодействует поперечным кренам автомобиля при действии на автомобиль боковых сил, например, при движении автомобиля на повороте. Стабилизирующим элементом обычно является металлический стержень, работающий на кручение.    Различают два вида подвесок: зависимые и независимые.    В зависимой подвеске правое и левое колесо связаны жёсткой балкой моста, поэтому вертикальные перемещения одного из колес вызывают перемещения другого колеса. В независимой подвеске правое и левое колесо не имеют жесткой связи между собой и перемещаются в вертикальном направлении независимо друг от друга. Например автомобиль КамАЗ-5320 имеет зависимую подвеску всех колес, автомобиль ВАЗ-2106 имеет переднюю независимую подвеску и заднюю зависимую.    У грузовых автомобилей на задние колеса действует большая нагрузка, поэтому задние колеса сдвоенные, а количество осей – две или три. В этом случае применяют балансирную подвеску, которая распределяет нагрузку между мостами поровну.    Колёса      Колеса являются одним из видов движителей. Взаимодействуя с дорогой, они преобразуют вращение полуоси в поступательное движение автомобиля. Другими видами движителей могут быть: гусеница, шнек, винт – которые применяются на специальных видах тяговых и транспортных средств. В общем случае колесо имеет ступицу, диск, обод и шину. Ступица связана с полуосью и воспринимает от нее крутящий момент, который она передает на диск. Диск передает усилие на обод. На обод надета эластичная шина, наполненная сжатым воздухом. Вращающаяся шина взаимодействует с дорогой и вызывает поступательное движение автомобиля.        У легковых автомобилей и у грузовых малой грузоподъемности ступица изготавливается как отдельная деталь, которая закрепляется на полуоси, а диск крепится к ступице болтами или шпильками. У грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности ступица также является отдельной деталью, причем ее размеры настолько велики, что диск у колеса отсутствует и обод крепится непосредственно к ступице.    Шина является наиболее сложным и дорогостоящим элементом конструкции колеса. Для ее изготовления применяется специальная износостойкая и воздухонепроницаемая резина. Для того, чтобы шина не увеличивалась в размерах при накачивании воздуха внутри резины имеется каркас из синтетических прочных нитей, переплетенных сложным образом в несколько слоёв. Этот каркас называют также кордом. Если нити корда параллельны друг другу и проходят поперёк шины, такая шина называется радиальной. В других шинах в соседних слоях нити пересекаются под углом. Такие шины называются диагональными. Радиальные шины мягче диагональных, но их прочность ниже.    Часть шины, взаимодействующая с дорогой, называется протектором. Для надежной связи протектора с дорогой, он расчленен на отдельные элементы – грунтозацепы. Через канавки между элементами протектора отводится вода при движении по мокрой дороге. В зависимости от рисунка протектора и размеров грунтозацепов различают шины летние (для асфальта), зимние (для снега и грязи) и универсальные. Для защиты шины от повреждений при наезде на камни и выбоины под протектором расположен защитный слой из переплетенных тонких стальных проволок. Этот слой называется брекер. Тонкие боковые части шины называются боковинами. Части шины, соприкасающиеся с ободом, называются бортами. Внутри бортов имеются кольца из толстой стальной проволоки. Они необходимы для плотной и надежной посадки бортов шины на обод, чтобы при действии боковых сил (например на повороте) шина не сошла с обода. Часть обода, на которую надевается борт шины, называется полка.    Шины бывают камерные и бескамерные. Внутри камерной шины расположена камера из воздухонепроницаемой резины. Камера имеет штуцер (вентиль) для накачивания воздухом. Бескамерные шины имеют внутренний слой из воздухонепроницаемой резины, и более плотно надеваются на обод. Для надежного уплотнения обод для бескамерных шин имеет кольцевой выступ – хамп. При использовании бескамерных шин штуцер втавляют в специальное отверстие в ободе колеса.      Размер шины является её основным параметром. Шина должна соответствовать ободу, на который она устанавливается. Размер диагональной шины обозначается двумя способами. Если отношение высоты профиля шины к ширине (Н/В) составляет 88% и более, на шине указывают ширину профиля шины В и посадочный диаметр А, выраженные в дюймах (1 дюйм=25,4 мм) и разделённые тире. Например, 6,40 – 13. Бели отношение Н/В равно 0,82, то обозначение смешанное: через дробь две пары чисел, у которых первое — ширина профиля, а второе — посадочный диаметр. Например: 155 – 13/6,15 – 13.    В обозначении размера радиальной шины присутствует буква R, например: 165/70R13. Здесь 165 – ширина профиля шины В в миллиметрах, 70 – отношение Н/В, выраженное в процентах, буква R свидетельствует о радиальной конструкции каркаса, 13 – посадочный диаметр d, выраженный в дюймах. На иллюстрации показана шина грузового автомобиля с разрушенной боковиной. В подпротекторной зоне видна проволока разрушенного брекера. Под влиянием атмосферной влаги проволока заржавела.

Тема 12. Рулевое управление Скачать файл       Рулевое управление – совокупность механизмов, предназначенных для поворота управляемых колес, то есть для изменения направления движения автомобиля. Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода. В рулевом управлении некоторых автомобилей кроме этого может быть усилитель, который позволяет уменьшить усилие на рулевом колесе и облегчить работу водителя.    Схема рулевого управления: 1 – рулевое колесо, 2 – рулевой вал, 3 – червяк, 4 – зубчатый сектор, 5 – сошка, 6 – продольная рулевая тяга, 7 – рычаг продольной рулевой тяги, 8 – шкворень, 9 и 12 – рычаг поперечной рулевой тяги, 10 – поперечная рулевая тяга, 11 – балка переднего моста, 13 – поворотная цапфа.    Рулевой механизм преобразует вращение рулевого вала в поступательное движение деталей рулевого привода. В приведённом примере рулевой вал 2, приводимый во вращательное движение рулевым колесом 1, вращает глобоидальный червяк 3. Вращаясь, червяк 3 воздействует на зубья сектора 4 и поворачивает его. На одном валу с сектором 4 закреплена сошка 5, которая также поворачивается и вызывает поступательное движение тяги 6. Таким образом, детали 3, 4 и 5 образуют рулевой механизм. Все последующие детали в рассматриваемой кинематической цепи являются деталями рулевого привода.    Тяга 6 расположена вдоль автомобиля и поэтому называется продольной рулевой тягой. Продольная рулевая тяга движется в продольном направлении. Её передний конец приводится в движение сошкой 5, а задний конец воздействует на рычаг 7 и поворачивает его. Рычаг 7 закреплен на поворотной цапфе 13 и поэтому рычаг и цапфа поворачиваются вместе. Осью поворота цапфы является шкворень 8. Это гладкий круглый стержень, запрессованный в балку моста 11.    Продольная рулевая тяга 6 и её рычаг 7 поворачивают только левую поворотную цапфу. Для поворота правой цапфы используется поперечная рулевая тяга 10. При помощи рычагов 9 и 12 эта тяга связывает обе цапфы и обеспечивает их одновременный поворот. Расположение шкворней 8 и шарниров поперечной рулевой тяги 10 таково, что они расположены в вершинах трапеции. Меньшая сторона трапеции – это сама поперечная рулевая тяга. По этой причине детали 9, 10 и 12 называют рулевой трапецией. Рулевая трапеция обеспечивает необходимые углы поворота правого и левого колеса, и эти углы не равны.    Для того, чтобы при повороте автомобиля все его колеса катились по опорной поверхности без проскальзывания, необходимо, чтобы их оси пересеклись в одной точке. Которая называется центром поворота. Поэтому углы поворота наружного и внутреннего колеса должны быть разными. Это обеспечивает рулевая трапеция.    Таким образом, детали 6, 7, 9, 10 и 12 являются деталями рулевого привода.    В автомобилях применяются разные типы рулевых механизмов:    - червячные,    - винтовые,    - шестеренные,    - комбинированные.    В червячном РМ передачу образуют глобоидальный червяк и двухгребневый ролик (трехгребневый). Например РМ ВАЗ-2106.    В винтовом РМ передачу образуют винт и гайка. Винт связан с рулевым валом. При его вращении гайка движется поступательно. Например, РМ БелАЗ-540.    В шестеренном РМ используются шестерни. Например, пара конических шестерен в РМ КамАЗ-5320. К шестеренным РМ относятся реечные РМ. В которых шестерня, приводимая во вращение от рулевого вала, приводит в движение рейку. Например, РМ ВАЗ-2108.    В комбинированных РМ применяются разные сочетания передач. Например, в РМ КамАЗ-5320 в состав РМ входят угловой редуктор из двух конических шестерен, пара винт-гайка и пара рейка-сектор.    Детали рулевого управления имеют подвижные соединения. Это шарниры, зубчатые зацепления, подшипниковые опоры валов. При работе этих соединений, в результате износа деталей, появляются зазоры, которые ухудшают работу рулевого управления. При повороте рулевого колеса в пределах этих зазоров управляемые колеса не поворачиваются, а при движении по неровной дороге управляемые колеса могут менять свое положение при неподвижном рулевом колесе. Степень износа деталей рулевого управления оценивается величиной суммарного люфта рулевого колеса – это угол, на который можно повернуть рулевое колесо, не вызывая при этом поворот управляемых колес. Суммарный люфт измеряется в градусах.        Усилители рулевого управления    Усилитель РУ должен помогать водителю поворачивать рулевое колесо и не должен препятствовать в случае отказа. Наибольшее распространение получили гидравлические усилители рулевого управления, в которых рабочим телом является жидкость. Кроме гидравлических усилителей на некоторых автомобилях применяются электрические усилители.    В состав гидравлического усилителя входят:    - насос,    - распределительное устройство,    - силовой цилиндр.    Насос получает жидкость из питающего бачка и нагнетает её в распределительное устройство РУ. Действие РУ зависит от действий водителя. При прямолинейном движении РУ сливает жидкость назад в питающий бачок. При повороте рулевого колеса РУ направляет жидкость либо в поршневую, либо в штоковую полость силового цилиндра, при этом шток помогает водителю перемещать детали рулевого привода.    Взаимное расположение элементов рулевого управления может быть различным. Например, у автомобиля КамАЗ-5320 РМ, РУ и СЦ объединены в один агрегат, а насос гидроусилителя вынесен на двигатель.    1 – рулевой вал    2 – сошка    3 – продольная рулевая тяга    4 – шток силового цилиндра    РМ – рулевой механизм    Б – бачок гидроусилителя    Н – насос    РУ – распределительное устройство    СЦ – силовой цилиндр    У автомобиля МАЗ-5335 РУ и СЦ объединены в одну конструкцию отдельно от РМ.    В гидроусилителях чаще всего применяют насосы лопастного типа. Привод насоса – или клиноременная передача (ЗиЛ) или шестеренная (КамАЗ).

Тема 13. Тормозные системы с гидравлическим приводом Скачать файл

Тема 14. Тормозные системы с пневматическим приводом Скачать файл

На главную