Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Назначение и классификация автомобильных двигателей. Типы двигателей по виду топлива, количеству тактов, числу и расположению цилиндров, способу смесеобразования и воспламенения

Автомобильные двигатели используются в качестве энергетических установок на автомобилях. В большинстве современных автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания, которые классифицируются по различным признакам: по способу смесеобразования - двигатели с внешним смесеобразованием, у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров (карбюраторные и газовые), и двигатели с внутренним смесеобразованием (рабочая смесь образуется внутри цилиндров) - дизели; по способу осуществления рабочего цикла - четырехтактные и двухтактные; по числу цилиндров - одноцилиндровые, двухцилиндровые и много-цилиндровые; по расположению цилиндров - двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд, V-образные с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180 двигатель называется двигателем с противолежащими цилиндрами, или оппозитным); по способу охлаждения - на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением; по виду применяемого топлива - бензиновые, дизельные, газовые и многотопливные; по виду применяемого топлива - карбюраторные (на бинзине), дизельные (на дизельном топливе), газовые; по степени сжатия. В зависимости от степени сжатия различают двигатели высокого (E=12.18) и низкого (E=4.9) сжатия.

По способу наполнения цилиндра свежим зарядом:

а) двигатели без наддува, у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разряжения в цилиндре при всасывающем ходе поршня;

б) двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым компрессором, с целью увеличения заряда и получения повышенной мощности двигателя.

По частоте вращения: тихоходные, повышенной частоты вращения, быстроходные.

2. Устройство поршня, поршневых колец, поршневого пальца. Головка, днище и юбка поршня. Форма днища в бензиновых и дизельных двигателях. Ребра жесткости, бобышки, крепление поршневого пальца в поршне и в верхней головке шатуна. Назначение прорезей в юбке поршня. Форма поршня в продольном и поперечном сечениях. Расположение оси поршневого пальца относительно центра поршня. Типы поршневых колец и их назначение и конструкция. Назначение радиального и осевого расширителей маслосъемных колец

Поршень воспринимает давление газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Поршень представляет собой перевернутый цилиндрический стакан, отлитый из алюминиевого сплава. Условно поршень можно разделить на две части: верхнюю уплотняющую, называемую головкой, и нижнюю направляющую, называемую юбкой (рис. 1).

"Рисунок 1 - Устройство поршня"

Верхняя часть головки - днище непосредственно воспринимает давление газов. В поршне карбюраторных двигателей днище, как правило, плоское (рис.1). В дизелях семейства ЯМЗ и КамАЗ в днище поршня расположена однополостная камера сгорания. Толщина днища определяется величиной действующих на него сил. Днище с внутренней стороны имеет форму арки, которая плавно переходит в массивные приливы для постановки поршневого пальца - бобышек.

Юбки поршней карбюраторных двигателей максимально облегчены за счет уменьшения толщины металла в области бобышек, так как максимальное значение боковая сила имеет в плоскости качания шатуна и поршень прижимается к стенке цилиндра не по всей поверхности. Так как основная масса металла в сечении юбки поршня сосредоточена в его бобышках, то при нагревании диаметр направляющей в направлении оси поршневого пальца увеличивается в большей степени, чем в перпендикулярной плоскости. Кроме того, под действием давления газов деформируется днище поршня.

В этом же направлении деформируется направляющая под действием боковой силы. Учитывая указанные особенности, часть металла в местах наибольшей деформации удаляют, придавая направляющей форму, близкую к овалу. Большая ось овала располагается в плоскости, перпендикулярной к оси поршневого пальца. Такая направляющая в нагретом состоянии в результате расширения принимает форму окружности. Монтажный зазор между направляющей и цилиндром в этом случае может быть уменьшен.

Для снижения температуры нагревания направляющей поршня карбюраторных двигателей головку поршня отделяют двумя поперечными симметричными прорезями, которые препятствуют отводу теплоты от днища к направляющей. На боковой поверхности головки проточены канавки для установки компрессионных и маслосъемных колец. На поршне карбюраторного двигателя установлены, как правило, два компрессионных и одно маслосъемное кольца. В дизеле, вследствие больших давлений на поршень и более низкой частоты вращения коленчатого вала, ставят три компрессионных и два маслосъемных кольца. Второе маслосъемное кольцо располагают в проточке на направляющей части поршня. Оно позволяет лучше регулировать смазку пары поршень - цилиндр и уменьшить возможность перекачки масла в камеру сгорания. По конструкции они отличаются от компрессионных колец тем, что на их наружной поверхности имеются кольцевые канавки и сквозные прорези или отверстия для прохода масла. Такое кольцо состоит из двух плоских стальных дискообразных колец и двух расширителей - осевого, разжимающего кольца, и радиального, прижимающего дискообразные кольца к зеркалу цилиндра.

3. Устройство и работа жидкостной системы охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. Оптимальный тепловой режим. Различие в работе системы при холодном и прогретом двигателе. Закрытая и открытая системы охлаждения, их преимущества и недостатки

1 - вентилятор; 2 - сливной кран системы охлаждения; 3 - труба подводящая правого полу блока; 4 - патрубок подводящей трубы; 5 - головка цилиндров; 6 - выклюю-чатель гидромуфты привода вентилятора; 7 - коробка термостатов; 8 - патрубок отвода воды из бачка в водяной насос; 9 - патрубок отвода воды в отопитель; 10 - кран контроля уровня охлаждающей жидкости; 11 - труба воздухоотводящая от радиатора; 12 - бачок расширительный; 13 - пробка паро-воздушная; 14 - трубка перепускная от двигателя к расширительному бачку; 15 - трубка соединительная от компрессора к бачку; 16 - компрессор; 17 - труба водосборная правая; 18 - труба водяная соединительная; 19 - труба водосборная левая; 20 - труба перепускная термостатов; 21 - насос водяной; 22 - колено отводящего патрубка водяного трубопровода; 23 - термостат; I - в радиатор при открытых термостатах; II - в насос при закрытых термостатах; III - из радиатора

Рисунок 2 - Система охлаждения двигателя

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишнего тепла и передачи его окружающему воздуху. Благодаря этому создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается. Тепло в двигателях отводится двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения).

Эти системы поглощают 25-35% тепла, выделяющегося во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80-95° С. Такой температурный режим наиболее выгоден, обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и нагрузки двигателя. Тепловой режим двигателя регулируется автоматически термостатами и выключателем гидромуфты привода вентилятора, которые управляют направлением потока жидкости и работой вентилятора в зависимости от температуры охлаждающей жидкости в двигателе.

На холодном двигателе вход жидкости в радиатор перекрыт клапаном 5 (рис.2), а вход в перепускную трубу к водяному насосу открыт клапаном 10. Охлаждающая жидкость циркулирует, минуя радиатор, что ускоряет прогрев двигателя.

Когда температура охлаждающей жидкости достигает 78-82°С, активная масса (церезин) 9. заключенная в баллоне 8, плавится, увеличиваясь в объеме. Баллон перемещается вправо, открывая клапан 5 и закрывая клапан 10. Охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор. При температуре 80-93°С охлаждающая жидкость продолжает поступать через перепускную трубу на вход насоса и через радиатор, при этом клапаны открыты частично.

При температуре 91-95°С происходит полное открытие клапана 5, при этом вся жидкость циркулирует через радиатор.

Когда температура охлаждающей жидкости снижается до 80°С и ниже, объем церезина уменьшается и клапаны под действием пружин 11 и 13 занимают первоначальное положение.

Большинство двигателей имеет жидкостные системы охлаждения (открытые или закрытые). У открытой системы охлаждения внутреннее пространство непосредственно сообщается с окружающей атмосферой. Распространение получили закрытые системы охлаждения, у которых внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах охлаждения повышается температура кипения охлаждающей жидкости и уменьшается ее выкипание.

4. Система вентиляции картера, ее назначение, устройство и работа. Открытая и закрытая системы вентиляции. Назначение редукционного и предохранительного клапанов, их расположение в системе смазки

Система вентиляции картера снижает содержание углеводородов в отработавших газах за счет удаления картерных паров. Это осуществляется посредством циркуляции прорвавшихся в картер газов и направлении их через воздухоочиститель во впускной трубопровод.

1-воздушный фильтр вентиляции картера; 2-воздухоподводящий канал; 3-клапан вентиляции; 4-стакан пружины; 5-пружина; 6-шарик клапана; 7-штуцер; 8-маслоуловитель; 9-трубка вентиляции картера; 10-впускной клапан

Рисунок 3 - Схема вентиляции картера двигателя

При работе двигателя с полностью открытой дроссельной заслонкой разрежение во впускном трубопроводе значительно уменьшается. Клапан 3 (рис.3) под действием силы тяжести опускается вниз и открывает проходное отверстие. Большое количество картерных газов проходит через это отверстие в трубку 9. Они увлекаются потоком горючей смеси в цилиндр двигателя через открытый впускной клапан 10. Таким образом, клапан 3 регулирует количество газов, отводимых из картера, и предотвращает сильное загрязнение горючей смеси при работе двигателя с малыми нагрузками. Нарушение состава смеси может вызвать перебои в работе двигателя. Для очистки картерных газов от масла применяют маслоуловитель 8. Воздух в картер двигателя поступает через фильтр 1, установленный на маслозаливной горловине.

Давление масла в смазочной системе при выключенном масляном радиаторе и на прогретом двигателе должно быть не менее 0,25 МПа (для ЗМЗ-53-11). В смазочной системе двигателя есть три клапана: редукционный, расположенный в крышке масляного насоса; перепускной, установленный в проставке полнопоточного фильтра, и предохранительный, находящийся в штуцере крана масляного радиатора. При пуске и прогреве холодного двигателя давление масла может достигать 0,45.0,55 МПа. Редукционный клапан предохраняет смазочную систему от чрезмерного повышения давления (особенно в зимний период). При повышении давления клапан открывается и перепускает масло из нагнетательной полости насоса во всасывающую или в поддон.

При снижении давления масла в двигателе ниже 0,1 МПа срабатывает предохранительный клапан, который отключает масляный радиатор от системы смазки. Следовательно, масло циркулирует через радиатор при наличии давления в магистрали более, чем 0,1 МПа

1 - шестерни масляного насоса; 2 - редукционный клапан; 3 - пружина

Рисунок 4 - Схема работы масляного насоса

5. Подача топлива к карбюратору. Устройство и работа бензонасоса, топливных фильтров грубой и тонкой очистки, топливного бака

В систему подачи топлива карбюраторного двигателя (рис.5) входят: топливный бак 10, фильтр-отстойник 13, топливный насос 17, фильтр тонкой очистки 16. Эти элементы соединены между собой топливопроводами 7 и предназначены для подачи топлива к карбюратору 3, установленному на впускном трубопроводе.

1 - канал подвода воздуха; 2 - воздухоочиститель; 3 - карбюратор; 4 и 5 - рукоятки управления воздушной и дроссельными заслонками; 6 - педаль подачи топлива; 7 - топливопровод, 8 - указатель уровня топлива; 9 - датчик указателя; 10 - топливный бак; 11-крышка горловины бака; 12 - топливный кран; 13 - фильтр-отстойник грубой очистки; 14 - глушитель; 15 - выпускной трубопровод; 16 - фильтр тонкой очистки; 17 - топливный насос

Рисунок 5 - Схема системы питания карбюраторного двигателя

Топливный насос применяется в системах с принудительной подачей топлива. На подавляющем большинстве карбюраторных двигателей применяются диафрагменные топливные насосы (рис.6). Диафрагма приводится в движение через коромысло 6 и штангу от эксцентрика, расположенного на распределительном валу двигателя.

При движении диафрагмы вниз топливо через впускной клапан 3 (рис.6) заполняет полость над диафрагмой. При движении диафрагмы вверх впускной клапан закрывается, а топливо через выпускной клапан 13 направляется к карбюратору. Коромысло 6 может перемещать диафрагму только вниз. Вверх диафрагма перемещается под действием пружины 11, причем это перемещение, а следовательно, и ход нагнетания определяются давлением нагнетания, то есть зависят от расхода топлива в карбюраторе. Для ручной подкачки топлива перед пуском двигателя имеет специальный рычаг 8, позволяющий перемещать диафрагму при неподвижном эксцентрике.

Рисунок 6 - Схема диафрагменного топливного насоса

К очистке топлива в карбюраторных двигателях не предъявляется таких жестких требований, как в дизелях; однако загрязнение элементов топливной системы может привести к нарушению работы (перегрев деталей, перерасход топлива, перебои в работе) или к остановке двигателя. Поэтому в систему питания карбюраторного двигателя всегда включается топливный фильтр. Наиболее часто для этой цели применяют фильтры-отстойники. Очистка топлива от механических примесей производится фильтрующими устройствами в виде сеток, наборов пластин или пористых элементов. Очистка топлива от воды и наиболее мелких механических примесей производится в отстойнике. Схема фильтра-отстойника показана на рис.7.

автомобильный двигатель фильтр топливный

Рисунок 7 - Схема фильтра-отстойника

Фильтр тонкой очистки топлива крепится к кронштейну, устанавливаемому на двигателе перед карбюратором. Фильтрующий элемент может быть разборной (неразборной) конструкции, включающий в себя: каркас, внутри которого имеются отверстия для прохода топлива, фильтрующую сетку (латунную 1400 ячеек на 1 кв. см), которая в два слоя обернута вокруг каркаса, и пружину, прижимающую сетку к каркасу. Корпус фильтра отливается литьем пол давлением из цинкового сплава. Стакан - отстойник пластмассовый изготавливается из фенопласта. Фильтрующий элемент поджимается к корпусу пружиной, упирающейся в стакан - отстойник. Между корпусом фильтра, стаканом - отстойником и фильтрующим элементом устанавливается объединенная формованная из маслобензостойкой резины прокладка.

Топливный бак, штампованный из двух половин и свариваемый по фланцам, изготавливается из листовой освинцованной стали, см. рис.8.

Рисунок 8 - Схема топливного бака

Для легкового автомобиля невырабатываемый остаток топлива, как правило, не превышает 0,5 л. Сливные пробки топливных баков оборудованы устройством. Топливный бак крепится к раме или кузову автомобиля посредством кронштейнов и хомутов с прокладками. На верхней половине бака имеются фланцы, на которые устанавливаются фланец с топливозаборной трубкой и датчик указателя уровня топлива. В нижней половине бака имеется сливное отверстие, которое закрывается пробкой с конической резьбой (К 1/4").

Заливная горловина 1 топливного бака крепится к кузову (кабине) посредством стремянок с накладками и соединяется с патрубком бака резиновым маслобензостойким шлангом

Для обеспечения заправки бака топливом в заливную горловину впаяна воздуховыводная трубка, которая также соединяется с воздушной трубкой резиновым шлангом. Соединения шлангов затягиваются хомутами. Заливная горловина закрывается пробкой. Соединение уплотняется резиновой (маслобензостойкой) прокладкой. Для нормальной работы топливного бака пробка заливной горловины оборудована впускным (воздушным) и выпускным (паровым) клапанами.

6. Подвод воздуха к цилиндрам двигателя и отвод отработавших газов. Устройство и работа воздушного фильтра и глушителя. Устройство впускного и выпускного коллектора

Система питания двигателя воздухом предназначена для забора воздуха из атмосферы, очистки его от пыли и распределения по цилиндрам.

Атмосферный воздух засасывается в цилиндры двигателя, проходя через воздушный фильтр, см. рис.9.

1 - крышка; 2 - фильтрующий элемент; 3 - корпус; 4 - воздухозаборник

Рисунок 9 - Воздушный фильтр

Очищенный воздух распределяется впускными коллекторами по цилиндрам двигателя и участвует в сгорании в составе рабочей смеси. Отработавшие газы проходят по выпускным коллекторам, приемным трубам глушителя и, через глушитель, выводятся в атмосферу. Газы, проникшие в картер двигателя через зазоры между зеркалом цилиндра и поршневыми кольцами, удаляются в атмосферу через сапун, патрубок и вытяжную трубку за счет разности между давлением в картере двигателя и атмосферным.

На дизельных ДВС, как правило, установлен воздушный фильтр сухого типа, двухступенчатый. Первая ступень очистки центробежная - моноциклон со сбросом отсепарированной пыли в бункер, вторя ступень - бумажный фильтрующий элемент.

Воздухоочиститель состоит из корпуса, фильтрующего элемента, крышки, прикрепленной к корпусу четырьмя защёлками. Герметичность соединения обеспечивается прокладкой. Во внутренней полости крышки установлена перегородка с щелью и заглушкой, которая образует полость для сбора пыли (бункер). На входном патрубке фильтра имеется пылеотбойник. Фильтрующий элемент крепится в корпусе самостопорящейся гайкой.

Засасываемый воздух через входной патрубок поступает в фильтр. Проходя через пылеотбойник, поток воздуха приобретает вращательное движение в кольцевом зазоре между корпусом и фильтроэлементом, за счет действия центробежных сил, частицы пыли отбрасываются к стенке корпуса и собираются в бункере через щель в перегородке. Затем предварительно очищенный воздух проходит через фильтрующий элемент, где происходит его окончательная очистка.

1 - выпускной клапан; 2 - выпускной трубопровод; 3 - приемная труба глушителя; 4 - дополнительный глушитель (резонатор); 5 - основной глушитель; 6 - соединительные хомуты

Рисунок 10 - Схема системы выпуска отработавших газов

Система выпуска газов предназначена для выброса в атмосферу отработавших газов и включает в себя два выпускных коллектора, приемные трубы и, гибкий металлический рукав, глушитель, на выпускной патрубок которого установлен эжектор отсоса пыли.

Каждый выпускной коллектор обслуживает ряд цилиндров и крепится к блоку цилиндров тремя болтами. Коллекторы соединены с головками цилиндров патрубками. Разъемное соединение коллектор-патрубок-головка позволяет компенсировать тепловые деформации, возникающие при работе двигателя.

Приемные трубы объединены тройником и соединены с глушителем гибким металлическим рукавом, который компенсирует погрешности сборки и температурные деформации деталей системы. В каждой приемной трубе установлена заслонка вспомогательной моторной тормозной системы.

Глушитель шума выпуска - активно-реактивный, неразборной конструкции. Активный глушитель работает по принципу преобразования звуковой энергии в тепловую, что осуществляется установкой на пути газов перфорированных перегородок, в отверстиях которых поток газов дробится и пульсация затухает. В реактивном глушителе используется принцип акустической фильтрации звука. Этот глушитель представляет собой ряд акустических камер, соединенных последовательно.

7. Назначение, устройство и работа синхронизатора. Типы синхронизаторов по конструкции блокирующего элемента

1 - ступица; 2 - муфта; 3 - блокировочные кольца; 4 - сухари; 5 - проволочные кольца

Рисунок 11 - Схема устройства синхронизатора

Синхронизатор - устройство для безударного и бесшумного включения шестерён в коробке передач легковых и грузовых автомобилей. Действие синхронизатор основано на предварительном уравнивании угловых скоростей ведомого вала коробки передач и зубчатых колёс, связанных с ведущим валом благодаря трению между деталями, вводимыми в зацепление.

Синхронизатор состоит из каретки, скользящей по шлицам ведомого вала коробки передач, и обоймы, соединяющей два фрикционных кольца, имеющих конические внутренние поверхности. Трение между конусными поверхностями шестерни и фрикционного кольца муфты вызывает выравнивание скорости их вращения, после чего передача безударно включается.

Применение синхронизатора для всех ступеней коробки передач (кроме заднего хода) обеспечивает лёгкость включения шестерни, исключает опасность скалывания зубьев и увеличивает срок службы

8. Полуоси. Особенности конструкции, преимущества и недостатки полуразгруженной, полностью разгруженной и разгруженной на три четверти полуосей

Полуоси передают крутящий момент от дифференциала к ступицам ведущих колёс. По своей конструкции полуоси делятся на полуразгруженные и полностью разгруженные по типу расположения опорного колёсного подшипника, см. рис.12.

а - полуразгруженной; б - полностью разгруженной; в - разгруженной на три четверти

Рисунок 12 - Схемы полуосей

Учитывая, что ведущие колёса должны в определённых условиях вращаться с неодинаковой частотой, крутящий момент от дифференциала к колёсам должен передаваться через две отдельные полуоси. Каждая полуось соединена с сателлитами дифференциала при помощи полуосевых шестерён. Полуоси изготовлены как одно целое с фланцами, к которым крепятся диски колёс и тормозные барабаны. Внутренний конец полуоси имеет шлицевую поверхность, которая входит в зацепление с внутренними шлицами полуосевой шестерни дифференциала. Наружный конец каждой полуоси опирается на шариковый подшипник, запрессованный в кожух полуоси.

Полуось свободно проходит через отверстие корпуса дифференциала, смонтированного в подшипниках ведущего моста, и соединяется фланцем со ступицей ведущего колеса, подшипники которого установлены на балке ведущего моста. При этом все продольные и поперечные силы воспринимаются балкой ведущего моста, а полуось испытывает только кручение. Полуразгруженная полуось несёт на своём конце ведущее колесо машины. Такая полуось испытывает не только кручение, но и изгиб от сил, возникающих на ведущем колесе. Полностью разгруженные полуось применяют на грузовых автомобилях, автобусах, тяжёлых колёсных тракторах, полуразгруженные полуось - на легковых автомобилях, у которых нагрузки на колёса сравнительно невелики.

9. Зависимая и независимая подвески: преимущества и недостатки, назначение и устройство стабилизатора поперечной устойчивости

а - зависимая; б - независимая

Рисунок 13 - Подвеска автомобиля

Система подвески выполняет две главные функции:

1) по возможности изолировать пассажиров от дорожных толчков;

2) удержать все четыре колеса автомобиля на дороге. Эти функции реализуются с помощью набора рессор, торсионных штанг (труб) и амортизаторов. Зависимая подвеска (рис.13а), это когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой (задние колеса). При наезде на неровность дороги одного из колес, второе наклоняется на тот же угол.

Независимая подвеска (рис.13, б), это когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом (передние колеса). При наезде на неровность дороги, одно из колес может менять свое положение, не изменяя при этом положения второго колеса. При переходе к переднеприводной компоновке ограниченность свободного пространства требует применения комбинации телескопического амортизатора со спиральной рессорой той или иной конструкции. На некоторых автомобилях такое устройство используется совместно с пневматической рессорой; она может применяться и для задней подвески. В некоторых переднеприводных автомобилях задние колеса подвешиваются на простых качающихся рычагах с использованием рессор различного типа: спиральных, торсионных, листовых и пневматических. Удаление массивной задней ведущей оси упростило систему подвески. На заднеприводных автомобилях вместо задней оси предпочитают устанавливать независимую заднюю подвеску того или иного типа, причем конечная передача монтируется на раме и вращает задние колеса посредством валов с универсальными шарнирами. Подобно переднеприводной схеме, такая конструкция позволяет использовать различные варианты расположения узлов и к тому же уменьшить большой "неподрессоренный" вес, характерный для автомобилей с массивной задней осью. При этом улучшаются ходовые качества и управление.

Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах. На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти "в отрыв" от земли. Вот в отрыв-то, ему и не дает возможности уйти стабилизатор, который, прижавшись к земле одним концом, вторым своим концом прижимает и другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо колеса на препятствие, стержень стабилизатора закручивается и стремится побыстрее вернуть это колесо на свое место.

10. Устройство и работа гидроусилителя встроенного типа

Усилители могут быть двух типов - гидравлические и пневматические. По месту расположения гидравлический усилитель может быть встроенным или отдельным. На рис.14 приведено устройство гидроусилителя рулевого механизма встроенного типа автомобиля ЗИЛ-130.

Рисунок 14 - Рулевой механизм автомобиля ЗИЛ-130

а - нейтральное положение, б - перемещение золотника вправо, в - перемещение золотника влево, 1 - сапун, 2 и 3 - сетчатые фильтры, 4 и 7 - перепускные клапаны, 5 - коллектор, 6 - насос, 7 - предохранительный клапан, 9, а 10 - демпфирующие отверстия 11 - калиброванное отверстие, 12 - шариковый клапан 13 - реактивный плунжер 14 - золотник, 15 - винт рулевого управления, 16 - вал сошки, 17 - картер рулевого механизма

Рисунок 15 - Схема работы гидравлического усилителя встроенного типа рулевого привода автомобиля ЗИЛ-130

Работа гидравлического усилителя происходит следующим образом. Если возникающая при вращении винта осевая сила больше силы предварительного сжатия пружин 25, то винт и золотник 16 смещаются вверх или вниз в зависимости от направления вращения винта, сообщая одну из полостей картера рулевого механизма с магистралью высокого давления, а другую - со сливным каналом (рис.15). Давление масла на торцы поршня-рейки неодинаково, поэтому создается дополнительная сила, способствующая повороту управляемых колес.

Положение деталей гидравлического усилителя на рис.9, а соответствует прямолинейному движению автомобиля, когда масло свободно перекачивается насосом 6 в бачок, поскольку нагнетательный и сливной каналы соединены между собой (нейтральное положение золотника 14).

При повороте колес автомобиля вправо (рис.15, б) золотник перемещается также вправо, поскольку сила, действующая на поршень-рейку со стороны сектора, пропорциональная усилию, прикладываемому водителем к рулевому колесу, больше силы пружин реактивных плунжеров 13. При этом магистраль высокого давления соединяется с полостью справа от поршня, а полость слева от поршня соединяется со сливным каналом. Поворот колес автомобиля облегчается благодаря дополнительной, силе, создаваемой давлением масла на поршень.

В случае поворота колес автомобиля влево (рис.15, в) золотник перемещается также влево вследствие соединения полости слева от поршня с магистралью высокого давления, а полости справа от поршня со сливным каналом.

Увеличение сопротивления повороту колес, оказываемое дорогой, вызывает повышение давления в рабочей полости картера и под реактивными плунжерами 26 (см. рис.8). Чем больше сопротивление повороту колес, тем с большей силой золотник стремится вернуться в среднее положение. Одновременно с этим возрастает и усилие на рулевом колесе, благодаря чему водитель "чувствует" дорогу. Максимальное усилие на рулевом колесе не превышает 100 Н (10 кгс), - гидравлический усилитель вступает в работу при усилии 20 Н (2 кгс).

11. Сравнение характеристик дисковых и барабанных тормозов. Различие активной (первичной) и пассивной (вторичной) колодками

а - дисковый; б - барабанный

Рисунок 16 - Тормозные механизмы

Барабанные тормоза просты и недороги и не требуют больших управляющих усилий, рис.16, б. Их серьезный недостаток - не очень эффективное рассеяние тепла, поскольку фрикционные накладки находятся внутри барабана. К тому же чрезмерный нагрев может привести к деформации барабана, вследствие чего прилегание накладок к нему становится неравномерным. Нагрев накладок и неравномерное прилегание снижают тормозящее действие при многократном использовании тормозов. Применение оребренных алюминиевых барабанов, более широких и длинных накладок, усиленных недеформирующихся барабанов и металлизованных накладок, не подверженных действию перегрева, частично решает проблему постепенного уменьшения тормозящего действия.

Дисковый тормоз, рис.16, а. Дисковый тормоз состоит из плоского диска, который вращается вместе с колесом, и жестко закрепленной скобы, охватывающей диск. На скобе может находиться от одного до четырех гидравлических цилиндров с поршнями, которые прижимают колодки из фрикционного материала к диску. У скоб некоторых типов имеются цилиндры на обеих сторонах; скобы других типов снабжены плавающими поршнями только на одной стороне, прижимающими цельную колодку с обеих сторон диска. Поршни приводятся в действие ножной педалью через главный цилиндр, как и в барабанных тормозах.

Дисковые тормоза рассеивают тепло намного лучше, чем барабанные. Сам диск открыт для доступа атмосферного воздуха; скоба тоже открыта и легко охлаждается. Снижения тормозящего действия практически не происходит. Недостатки дисковых тормозов - высокая стоимость, необходимость в усилителе того или иного типа, чтобы восполнить отсутствие самоусиления, и потенциально более быстрый износ фрикционных накладок из-за большего давления при торможении.

Первую по направлению вращения от разжимного устройства колодку называют первичной, а следующую - вторичной. В колодочном тормозе с шарнирным креплением двух симметричных колодок на одной общей неподвижной опоре А (рис.17, а) действуют следующие силы: сила Р, прижимающая колодки к барабану; реакции Уг и Y2 колодок; силы трения Хг и Х2 между колодками и барабаном.

Момент силы Хг относительно опоры колодок действует в ту же сторону, что и момент силы Р, и увеличивает прижатие первичной колодки. Момент силы Х2 направлен в обратную сторону по отношению к моменту силы Р и, следовательно, ослабляет прижатие к барабану вторичной колодки. Автомобиль тормозят почти всегда при его движении вперед. Поэтому первичная колодка будет постоянно находиться под действием большей силы трения и быстрее износится, чем вторичная. Поэтому для выравнивания износа фрикционную накладку на первичной колодке делают больших размеров, чем на вторичной. В таких тормозах невозможно индивидуальное регулирование положения нижних концов колодок.

В тормозах с креплением колодок на отдельных опорах (рис.17, б) возможна более точная регулировка.

а - с шарнирным креплением симметричных колодок на общей неподвижной опоре; 6 - с креплением колодок на отдельных опорах; А - опора

Рисунок 17 - Колодочные тормоза барабанного типа

12. Назначение агрегатов пневматического тормозного привода. Преимущества и недостатки по сравнению с гидравлическим приводом

Схема пневматического привода тормозов автомобиля представлена на рис.18. Компрессор служит для создания запаса воздуха под высоким давлением. Регулятор давления автоматически поддерживает необходимое давление сжатого воздуха в системе.

1 - компрессор; 2 - регулятор давления; 3 - предохранитель против замерзания; 4 - пневматический нормально разомкнутый выключатель; 5 - пневматический цилиндр привода вспомогательного тормоза; 6 - пневматический цилиндр выключения подачи топлива; 7 - пневматический кран включения вспомогательного тормоза; 8 - двойной защитный клапан; 9 - кран слива конденсата; 10 - воздушный ресивер аварийного растормаживания; 11 - воздушный ресивер аварийного и стояночного тормозов; 12 - воздушный ресивер тормозов ведущих мостов; 13 - воздушный ресивер тормозов переднего моста; 14 - пневматический нормально замкнутый выключатель; 15 - тройной защитный клапан; 16 - кран аварийного растормаживания; 17 - тормозной кран обратного действия с ручным управлением; 18 - двухстрелочный манометр; 19 - тормозной двухсекционный кран с рычагом; 20 - передняя тормозная камера; 21 - клапан ограничения давления; 22 - клапан контрольного вывода; 23 - регулятор тормозных сил; 24 - упругий элемент регулятора; 25 - тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором; 26 - двухмагистральный перепускной клапан; 27 - ускорительный клапан; 28 - клапан управления тормозами прицепа с двухпроводным приводом; 29 - защитный одинарный клапан; 30 - клапан управления тормозами прицепа с однопроводным приводом; 31 - разобщительный кран; 32 - соединительная головка

Рисунок 18 - Схема пневматического привода тормозов автомобиля-тягача КамАЗ-5320.

Предохранительный клапан служит для предохранения пневматической системы от неисправности регулятора давления, причем клапан установлен на правом воздушном болоне и отрегулирован на давление воздуха в системе, равное 0,9-0,95МПа.

Воздушный баллон служит для хранения запасов сжатого воздуха поступающего от компрессора. В них имеются краны для слива конденсата воды и масла и предохранительный клапан. Для накачки с жатым воздухом шин используется кран отбора воздуха отверстие которого закрывается колпачковой гайкой, чтобы не был загрязнен. На автомобилях используют несколько баллонов.

Тормозной кран служит для управления тормозами автомобиля в результате регулировки подачи сжатого воздуха из болонов к тормозным камерам. Тормозной кран также обеспечивает постоянное тормозное усилие при неизменном положении тормозной педали и быстром растормаживание при прекращении нажатия на педаль.

Соединительная головка на задней поперечине рамы и служит для соединения воздухопровода между отдельными прицепами.

Разобщительный кран служит для отключения магистрали от прицепа и устанавливается перед соединительной головкой. Кран открывают после присоединения пневматической системы прицепа.

Манометр позволяет проверять давление воздуха как в воздушных баллонах, так и в тормозных камерах системы пневматического привода. Для этого он имеет две стрелки и две шкалы. По нижней шкале проверяет давление в тормозных камерах, по верхней - в воздушных баллонах.

Воздушный фильтр предназначен для очистки воздуха, поступающего от компрессора в пневматическую систему от влаги и от масла. Он установлен на поперечной балке крепления воздушных баллонов.

Клапан ограничения давления предназначен для уменьшения давления в передних тормозных камерах при торможении с малой интенсивностью в целях улучшения устойчивости и управляемости на скользких дорогах, а также для увеличения давления при максимальной интенсивности торможения и для ускорения выпуска воздуха при растормаживании.

Стояночная и запасная тормозные системы. Эти системы имеют отдельный контур, в который входят воздушный баллон, датчик падения давления, кран стояночной тормозной системы, ускорительный клапан, два двух магистральных перепускных клапана, клапан быстрого растормаживания, клапан контрольного вывода, датчик сигнала торможения и пружинные энергоаккумуляторы тормозных камер. В контур стояночной и запасной тормозных систем подключены также приборы управления тормозами прицепа: клапаны управления тормозом прицепа с одно - и двухпроводным приводом, одинарный защитный клапан, две автоматические соединительные головки.

Антифризионный насос предохраняет пневматическую систему от замерзания в ней конденсата в условиях зимней эксплуатации автомобиля.

Гидравлический привод применяется в рабочей тормозной системе легковых автомобилей и грузовых малой и средней грузоподъемности. В данном приводе усилие оси педали к тормозным механизмам передается жидкостью. Для включения тормозов используется мускульная энергия водителя. Для обеспечения водителю работы по включению тормозов нередко применяют гидравлический привод с вакуумным (ГАЗ-66) или пневматическим усилителем (Урал-4320).

Пневматический привод широко используется в тормозной системе тягачей, грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности и автобусов. В тормозной системе с пневматическим приводом тормозные механизмы включаются за счет использования энергии сжатого воздуха.

На длиннобазных автомобилях и тягачах большегрузных автопоездов часто используются комбинированный привод гидропневматический. В данном приводе для увеличения тормозных усилий используется энергия сжатого воздуха, а передача их к тормозному механизму осуществляется жидкостью.

Преимущества пневматического тормозного привода по сравнению с гидравлическим заключаются в том, что такая система может быть использована на большегрузных автомобилях, на которых требуется прилагать большое усилие тормозную педаль. Пневматический привод позволяет использовать энергию сжатого воздуха. Практически неограниченное приводное усилие тормозных механизмов. Широкое применение на автопоездах. Простота конструкции.

Использованная литература

1. Автомобиль (основы конструкций): учебник. Вишняков Н.Н. и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 302 с.

2. Михайловский, Е.В. Устройство автомобиля / Е.В. Михайловский. - М.: Машиностроение, 1985. - 350 с.

3. Осипов В.И., Архипов А.И. Тормозные системы. - М.: МАДИ (ГТУ), 1993. - 20 с.

4. Пузанков, А.Г. Автомобили: Устройство автотранспортных средств / А.Г. Пузанков. - М.: "Издательский центр "Академия", 2004. - 555 с.

5. Родичев, В.А. Устройство и техническое обслуживание автомобилей / В.А. Родичев. - М.: За рулем, 2011. - 256 с.

6. Туревский, И.С. Техническое обслуживание автомобилей. Книга 1. Техническое обслуживание и текущий ремонт автомобилей / И.С. Туревский. - М.: Форум: Инфра-М, 2005. - 432 с.

Размещено на Allbest.ru