Tags: техника средств транспорта общее машиностроение машиноведение транспорт техника танки
ISBN: 5-277-02242-2
Year: 2001
Text
МНОГОЦЕЛЕВЫЕ
ГУСЕНИЧНЫЕ
И КОЛЕСНЫЕ МАШИНЫ:
КОНСТРУКЦИЯ
• ПОД РЕДАКЦИЕЙ
АКАДЕМИКА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ПРОБЛЕМ КАЧЕСТВА,
Д-РА ТЕХН. НАУК, ПРОФЕССОРА Г. И. ГЛАДОВА
Допущено Министерством образования
Российской Федерации в качестве учебника
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальности
«Многоцелевые гусеничные и колесные машины»
направления подготовки дипломированных специалистов
«Транспортные машины
и транспортно-технологические комплексы»
МОСКВА “ТРАНСПОРТ” 2001
УДК 629.114
ББК 34.4
М 73
Многоцелевые гусеничные и колесные машины: Конструкция: Учеб, для вузов/
Г. И. Гладов, А. В. Вихров, В. В. Кувшинов, В. В. Павлов; Под рсд. Г. И. Гладова. — М.:
Транспорт, 2001. — 272 с.
Рассмотрены общее устройство многоцелевых гусеничных и колесных машин, в том
числе автопоездов, назначение, принцип действия, а также конструктивные особенности
механизмов, систем и агрегатов, устанавливаемых на транспортных средствах, изучаемых
студентами в соответствии с учебной программой дисциплины СД.01 “Конструкции много-
целевых гусеничных и колесных машин”.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 150300.
Может быть полезным для студентов родственных специальностей, а также для инженерно-
технических работников соответствующего профиля.
Ил. 219, табл. 1, библиогр. 5 назв.
Книгу написали: д-р. техн, наук Г. И. Гладов — предисловие, гл. 1, 4; канд.
техн, наук А. В. Вихров — гл. 2, п. 5.2, гл. 9; канд. техн, наук В. В. Кувшинов — гл. 5 (кроме
п. 5.2), 7, 8; канд. техн, наук В. В. Павлов — гл. 3, 6.
Рецензенты: кафедра “Тракторы” Московского государственного технического
университета МАМИ; д-р техн, наук, проф. В. Н. Наумов.
Редактор А. С. Яновский
Учебное издание
ГЛАДОВ ГЕННАДИЙ ИВАНОВИЧ, ВИХРОВ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ,
КУВШИНОВ ВИКТОР ВЛАДИМИРОВИЧ, ПАВЛОВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ
МНОГОЦЕЛЕВЫЕ ГУСЕНИЧНЫЕ И КОЛЕСНЫЕ МАШИНЫ: КОНСТРУКЦИЯ
Переплет художника С. Н. Орлова
Корректор В. А. Луценко
Технический редактор Н. И. Горбачева
Компьютерная верстка С. И. Шарова
Изд. лиц. № 010163 от 21.02.97. Сдано в набор 27.09.01. Подписано в печать 04.12.01.
Формат 70x100 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Усл. псч. л. 22,1.
Уч.-изд. л. 25,2. Тираж 2000 экз. Заказ 300 . С 067. Изд. 1-1-1/6 № 7055
Государственное унитарное предприятие
ордена «Знак Почета» издательство «ТРАНСПОРТ»
107078, Москва, Новая Басманная ул., д. 10
АООТ “Политсх-4”
129110, Москва, Б. Переяславская ул., 46
ISBN 5-277-02242-2
ISBN 5-277-02242-2
9
© Коллектив авторов, 2001
© Оформление, иллюстрации,
издательство “Транспорт”, 2001
ПРЕДИСЛОВИЕ
Концепция ускорения социально-эко-
номического развития страны предопре-
деляет интенсивное развитие современно-
го транспорта, который включает различ-
ные виды, в том числе автомобильный,
железнодорожный, воздушный, морской,
речной, трубопроводный.
В соответствии с учебной програм-
мой дисциплины “Конструкции многоце-
левых гусеничных и колесных машин”
(для студентов специальности 150300) в
данном учебнике из всего многообразия
транспортных средств (ТС) рассматрива-
ются лишь многоосные полноприводные
колесные и быстроходные гусеничные
машины, обладающие большими грузо-
подъемностью и силой тяги, повышенной
и высокой проходимостью, и создаваемые
на их базе автомобильные поезда.
Широкое распространение и дальней-
шее развитие указанных ТС обусловлено
следующими основными факторами:
потребностью в перевозках тяжелых
крупногабаритных грузов, дающих высо-
кий экономический эффект благодаря ис-
ключению процессов раздельной перевоз-
ки и последующей сборки, сварки и отлад-
ки на месте назначения груза (например,
машин, промышленных установок, реак-
торов, трансформаторов, труб большой
длины, строительных конструкций и др.);
необходимостью повышения грузо-
подъемности и обеспечения высокой про-
ходимости ТС при движении по грунто-
вым дорогам и вне дорог (на местности);
предельно допустимыми нагрузками
на ось автомобиля, ограничивающими
грузоподъемность двухосных автомоби-
лей;
необходимостью обеспечения малых
удельных давлений на опорную поверх-
ность при движении ТС на местности в
целях уменьшения разрушающего воздей-
ствия на нее;
необходимостью обеспечения высо-
ких показателей маневренности, управ-
ляемости и устойчивости ТС в различных
условиях движения.
Важное значение имеет использова-
ние рассматриваемых ТС в новых про-
мышленных и сельскохозяйственных рай-
онах со слаборазвитой сетью усовершен-
ствованных дорог, при экономической
нецелесообразности и технических труд-
ностях ее значительного расширения.
Полученные по дисциплине “Конст-
рукции многоцелевых гусеничных и ко-
лесных машин” знания являются базой
для изучения студентами других дисцип-
лин.
Основное внимание в учебнике уделе-
но вопросам назначения, схемам и прин-
ципу действия агрегатов, механизмов и
систем ТС. Конкретные конструкции опи-
сываются в качестве примеров, поясняю-
щих рассмотренные схемы и принцип их
действия. Материал, иллюстрирующий
общие положения по устройству и дей-
ствию агрегатов, механизмов и систем,
основывается на моделях современных
ТС (ЗИЛ, КамАЗ, “Урал”, КЗКТ, МТ-Л,
МТ-Т и др.). В учебнике кратко освеще-
ны история и перспективы развития изу-
чаемых ТС, вопросы техники безопасно-
сти и охраны окружающей среды, связан-
ные с эксплуатацией ТС.
При изложении материала учитыва-
лись методические особенности изучения
данной дисциплины на основе опыта ее
преподавания авторами учебника в тече-
ние ряда лет. Обращалось внимание на
доступность изложенного материала’для
студентов, на усиление самостоятельной
работы в процессе обучения, развитие
интереса к изучаемому предмету и к из-
бранной специальности.
Учебник написан коллективом препо-
давателей кафедры “Тягачи и амфибийные
машины” Московского автомобильно-до-
рожного института (государственного
технического университета).
3
Глава 1
ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
1.1. Краткая история
и перспективы развития
Конструкции полноприводных колес-
ных машин разрабатываются, как прави-
ло, на базе грузовых неполноприводных
автомобилей, которые имеют богатую ис-
торию развития и достигли высокой сте-
пени сложности и совершенства.
В 1769 г. французский инженер Н.-Ж.
Кюньо сконструировал первый паровой
автомобиль. В 1876 г. немецкий изобрета-
тель Н.-А. Отто создал надежно работаю-
щий двигатель внутреннего сгорания, топ-
ливом в котором служил доменный газ. К
1886 г. К. Бенц и Г. Даймлер независимо
друг от друга построили свой первый ав-
томобиль и получили на него патент. Этот
год считается годом создания автомобиля.
В 1900 г. появился первый грузовой
автомобиль.
Развитие отечественного автомобиле-
строения началось в 1924 г., когда по Крас-
ной площади прошли первые десять авто-
мобилей АМО-Ф-15, выпущенные на за-
воде АМО (в настоящее время АО “Мос-
ковский автомобильный завод им. И. А.
Лихачева — ЗИЛ”). Ровно через год на
Ярославском автозаводе был выпущен гру-
зовой автомобиль Я-3 грузоподъемностью
3 т, на базе которого затем были созданы
трехосный грузовой автомобиль ЯГ-10 и
четырехосный полноприводный грузовой
автомобиль ЯГ-12 грузоподъем-ностью
12 т с двигателем мощностью 120 л.с. С
них начинается история развития россий-
ских полноприводных машин.
Развитие гусеничных машин также
имеет богатую историю. В 1837 г. капи-
тан русской армии Д. А. Загряжский запа-
тентовал “экипаж с подвижными колеями”
(машину на гусеничном ходу), но изобре-
4
тение не было оценено и патент был ан-
нулирован. В 1879 г. штабс-капитан артил-
лерии С. Н. Маевский разработал конст-
рукцию тягача с одногусеничным движи-
телем. Однако все эти конструкции не ре-
шали одну из важных проблем гусенично-
го механизма — проблему поворота. Ее
решил механик Ф. А. Блинов, построив-
ший в 1888 г. первый в мире трактор с
металлическими гусеницами, каждая из
которых приводилась в движение своей
паровой машиной. В 1912 г. появился аме-
риканский гусеничный трактор “Холт” с
двигателем внутреннего сгорания, приме-
нявшийся как тягач в период Первой ми-
ровой войны и послуживший базой для
создания первых танков.
В дореволюционной России производ-
ство гусеничных машин не было налаже-
но, несмотря на наличие разработанных
проектов и опытных образцов русских
конструкторов Ф. А. Блинова, В. Д. Мен-
делеева, А. А. Пороховщикова и др.
Появление первых отечественных тан-
ков относится к 1920 г.
Первыми отечественными гусеничны-
ми транспортными машинами были тяга-
чи “Коминтерн”, “Комсомолец”, “Вороши-
ловец”, а также Я-12, Я-13Ф, М-2, кото-
рые создавались специально как тяговые
средства высокой проходимости, способ-
ные буксировать колесные, лыжные или
гусеничные прицепы с повышенными ско-
ростями в тяжелых дорожных условиях.
Общая компоновка этих тягачей напоми-
нала больше автомобильную, чем трактор-
ную.
Создание первых быстроходных гусе-
ничных тягачей явилось большим шагом
вперед, так как их эксплуатационные свой-
ства, особенно тяговые, были намного
выше, чем у существовавших в то время
полугусеничных автомобилей и тракто-
ров. В дальнейшем были созданы новые
конструкции быстроходных гусеничных
тягачей, принципиальным отличием кото-
рых явилась компоновка, заключающая-
ся в переднем расположении ведущих ко-
лес и изменении расположения двигателя
и агрегатов трансмиссии — носовое рас-
положение трансмиссии.
* Важным свойством рассматриваемых
ТС является способность преодолевать
водные преграды вброд и на плаву, что
обеспечивает безопасность работы води-
теля и транспортировку людей и грузов
при движении вне дорог. Движение на
плаву происходит в результате вращения
ведущих колес или перематывания гусе-
ниц транспортных средств, поэтому ско-
рости движения обычно невелики. Такие
транспортные средства не предназначены
для частой эксплуатации или выполнения
каких-либо работ на воде. Для этих целей
используются плавающие транспортные
средства, имеющие наряду с сухопутным
движителем (колесным или гусеничным)
специальный водоходный движитель.
В настоящее время разрабатывают
различные модели полноприводных ко-
лесных и быстроходных гусеничных ма-
шин:
унифицированные с базовыми маши-
нами массового производства, т.е. создан-
ные путем сравнительно небольшой дора-
ботки конструкции базовой модели с ис-
пользованием ее основных агрегатов и
добавлением лишь некоторых, специфи-
чески необходимых;
оригинальной конструкции.
Транспортные средства оригинальной
конструкции эффективнее, как правило, в
определенных условиях использования,
но сложнее и дороже в производстве, чем
унифицированные, производство которых
обходится дешевле и может быть налаже-
но быстрее.
Принцип унификации получил в на-
стоящее время широкое распространение
во многих областях техники как наиболее
эффективный в деле дальнейшего разви-
тия технического прогресса. При этом
представляется возможным осуществить
в полной мере унификацию как внутри се-
мейства (параллельная унификация), так
и с предыдущими или последующими об-
разцами (преемственность).
Базовая модель и получаемые на ее
базе различные марки машин образуют
унифицированное семейство.
Каждая марка машин может иметь
различные модификации, т.е. машины,
специализированные по устройству кузо-
ва, кабины, длине рамы, предназначенные
для использования в определенных усло-
виях (функциональных, дорожно-клима-
тических и др.).
В 1966 г. в нашей стране принята си-
стема обозначения (индексация) авто-
транспортного подвижного состава (СН
025270-66), в соответствии с которой ба-
зовой модели присваивается четырехзнач-
Рис. 1.1. Общий вид колесного тягача КЗКТ-7428
5
ный индекс, в котором первые две цифры
обозначают класс транспортного средства,
а вторые — модель. Для обозначения мо-
дификаций применяются пяти- и шести-
значные цифры.
Для гусеничных машин наиболее важ-
но, чтобы унифицированными (или еди-
ными) были двигатель, трансмиссия, под-
веска, движитель. Конструктивное испол-
нение корпуса, различного дополнитель-
ного и вспомогательного оборудования
может быть специфическим у различных
модификаций.
Машины повышенной силы тяги и
высокой проходимости в зависимости от
назначения могут быть как одиночными,
так и тягачами (рис. 1.1), т.е. предназна-
ченными для буксировки различных при-
цепных звеньев. Сочетание тягача с при-
цепным звеном (прицепом или полупри-
цепом) образует автопоезд. Применение
автопоездов позволяет улучшить исполь-
зование транспортных машин.
1.2. Общее устройство
транспортных средств
Транспортное средство — это уст-
ройство для перевозки грузов или людей.
Автомобиль — самоходная машина с
энергетической установкой, имеющая не
менее трех колес, перевозящая груз на
себе и предназначенная в основном для
движения по дорогам.
Полноприводная колесная машина
имеет привод на все колеса (рис. 1.2) и
обладает большой силой тяги и высокой
проходимостью — способностью двигать-
ся в различных условиях.
Быстроходная гусеничная машина, в
отличие от гусеничных тракторов, разви-
вает скорость до 35—70 км/ч и более.
ТС в составе тягача и буксируемых им
прицепов или полуприцепов образует ав-
томобильный поезд, причем вертикальные
усилия от прицепа и перевозимого на нем
груза не передаются на тягач, в то время
Рис. 1.2. Схема устройства полноприводной колесной машины:
/ — двигатель; 2 — раздаточная коробка; 3 — коробка передач
6
как часть массы полуприцепа и перевози-
мого на нем груза через специальное (се-
дельное) устройство передается на тягач.
Основные части ТС:
двигатель — кривошипно-шатунный,
газораспределительный механизмы, сис-
темы охлаждения, смазывающая, питания,
зажигания (у карбюраторных двигателей),
пуска;
трансмиссия — сцепление (главный
фрикцион), коробка передач, раздаточная
коробка, карданные, главные передачи,
дифференциал (у колесных машин), полу-
оси (у колесных машин);
ходовая часть — рама (корпус), под-
веска, движитель (колесный, гусенич-
ный);
механизмы управления — рулевое уп-
равление (механизмы поворота), тормоз-
ная система;
кузов — кабина для экипажа, капот,
оперение;
вспомогательное оборудование —
электро-, пневмооборудование, лебедка,
коробка отбора мощности, сцепные уст-
ройства.
Двигатель преобразует тепловую
энергию сгорающего топлива в механи-
ческую, в результате чего вращается ко-
ленчатый вал двигателя и через ряд меха-
низмов приводятся во вращение ведущие
колеса ТС.
Трансмиссия служит для передачи и
распределения мощности двигателя на ве-
дущие колеса при изменении величины и
направления крутящего момента и часто-
ты вращения ведущих колес.
Ходовая часть служит для установки
всех механизмов ТС, восприятия сил, дей-
ствующих на него, и получения поступа-
тельного движения ТС.
Механизмы управления служат для
управления ТС (изменения направления и
скорости движения, удержания на месте).
Трансмиссию, ходовую часть и меха-
низмы управления часто объединяют под
общим названием — шасси.
Кузов предназначается для размеще-
ния экипажа и груза.
ТС характеризуется следующими ос-
новными параметрами:
типом машины (колесный, гусенич-
ный и т.д.);
массой машины, кг — собственной
(без груза и заправки), снаряженной (без
груза, но с полной заправкой топливом,
смазкой, водой) и полной (с заправкой,
грузом, экипажем);
грузоподъемностью, кг;
максимальной скоростью движе-
ния, км/ч;
максимальной мощностью двигате-
ля, кВт (л. с.);
максимальным крутящим моментом
двигателя, Н-м;
размерами (длиной, шириной, высо-
той), мм;
колеей (расстоянием между середи-
нами правых и левых следов движите-
ля), мм;
базой (расстоянием между ося-
ми), мм;
геометрическими параметрами прохо-
димости и др.
Общий вид быстроходных гусенич-
ных машин представлен на рис. 1.3 и 1.4.
Схема устройства быстроходного гу-
сеничного тягача МТ-Л приведена на
рис. 1.5.
Отметим следующие основные осо-
бенности устройства быстроходных гусе-
ничных машин:
трансмиссия и ведущие колеса гусе-
ничного движителя расположены в пере-
дней (носовой) части, а двигатель — в
средней части машины, что позволяет кор-
мовую (заднюю) часть машины, свобод-
ную от агрегатов, лучше использовать
(приспосабливать, видоизменять) в соот-
ветствии с назначением той или иной мо-
дификации;
трансмиссия и механизм поворота
представляют собой практически единый
агрегат, занимающий мало места, что по-
зволяет высвободить больше места для
грузовой платформы, улучшить доступ к
основным агрегатам для проведения ре-
гулировок и технического обслуживания;
гусеничный движитель не содержит,
как правило, поддерживающих катков
(для верхней ветви гусеничной цепи), а
имеет опорные катки большого диаметра,
выполняющие одновременно роль и
7
Рис. 1.3. Тяжелый транспортер-тягач МТ-Т (общий вид)
в—а7
Рис. 1.4. Двухзвениый транспортер ДТ-10П (общий вид)
Рис. 1.5. Схе.ма устройства транспортера-тягача МТ-Л:
1 — гусеничная цепь; 2 — направляющее колесо; 3 — опорный каток
поддерживающих. Это позволяет умень-
шить динамические нагрузки на корпус
машины при колебаниях верхних ветвей
обвода и степень ослабления обвода при
перемещениях опорных катков.
1.3. Техника безопасности
и охрана окружающей среды
Связанный с ускорением научно-тех-
нического прогресса рост числа ТС как в
нашей стране, так и за рубежом, сопро-
вождается увеличением факторов, оказы-
вающих отрицательное воздействие на че-
ловека и окружающую среду. К ним мож-
но отнести: дорожно-транспортные про-
исшествия (ДТП), шум, загрязнение воз-
душной и водной среды, повреждение по-
верхности движения. Все эти отрицатель-
ные воздействия не удается полностью ис-
ключить, но можно в значительной мере
уменьшить.
Наиболее распространенными ДТП
являются столкновения ТС, их опрокиды-
вания, наезды ТС на пешеходов, непод-
вижные предметы, животных. ДТП могут
привести к ранению и смерти людей, при-
чинить значительный материальный
ущерб. Уменьшение числа ДТП и тяжес-
ти их последствий связано с совершен-
ствованием транспортных средств и их
систем управления (активная безопас-
ность), разработкой средств защиты лю-
дей, находящихся в транспортных сред-
ствах (пассивная безопасность), строгим
соблюдением правил дорожного движе-
ния (ПДД) и скорости движения, а преж-
9
де всего улучшением качества дорог и
организации движения.
Повышение активной безопасности
обеспечивается улучшением устойчи-
вости и управляемости транспортных
средств, созданием надежных и эффектив-
ных систем управления поворотом и тор-
можения, улучшением обзорности и др.
Для повышения пассивной безопасности
на ТС устанавливаются элементы, погло-
щающие энергию ударов, придается боль-
шая прочность и жесткость корпусам (ку-
зовам), применяются специальные сиде-
нья, ремни безопасности, стекла, не даю-
щие осколков при разрушении, и др. Сни-
жению числа несчастных случаев способ-
ствует соблюдение техники безопасности,
выполнение правил погрузки, разгрузки и
других технологических операций при
эксплуатации транспортных средств.
Шум работающих двигателей и движу-
щихся ТС оказывает раздражающее дей-
ствие на нервную систему, мешает людям
работать и отдыхать, повышает утомляе-
мость водителей, что может привести к
ДТП. Шум создается, главным образом, от
выброса в атмосферу отработавших в дви-
гателе газов и от взаимодействия дви-
жителя с опорной поверхностью. Наи-
больший шум создают ТС с дизельны-
ми двигателями и гусеничными движите-
лями.
Основным направлением работ по
снижению шума ТС с двигателями внут-
реннего сгорания является совершенство-
вание глушителей шума выпуска отрабо-
тавших газов и конструкции колесных и
гусеничных движителей. Ведутся даль-
нейшие работы по созданию других видов
двигателей и движителей ТС с меньшим
уровнем шума.
Двигатели ТС загрязняют и отравля-
ют атмосферу отработавшими газами, что
особенно ощутимо в крупных городах, где
движение транспорта очень интенсивное.
При работе двигателя внутреннего сгора-
ния в атмосферу выбрасываются газы, со-
держащие более 60 различных веществ, в
10
том числе токсичные: окись углерода,
окислы азота, углеводороды, альдегиды,
сажу, соединения свинца в случае приме-
нения этилированного бензина и др.
Уменьшение токсичности отработавших
газов достигается совершенствованием
рабочего процесса двигателя и топливной
аппаратуры, поддержанием исправного
состояния двигателя, выбором режимов
работы двигателя, применением менее
токсичных топлив и др. Дизельные двига-
тели выбрасывают в атмосферу с отрабо-
тавшими газами в 8—10 раз меньше оки-
си углерода и в 1,3—1,5 раза меньше уг-
леводородов, чем карбюраторные двигате-
ли, работающие на бензине.
Для снижения токсичности отработав-
шие газы перед выбросом в атмосферу
иногда фильтруют и нейтрализуют. С це-
лью уменьшения отравления атмосферы
разрабатываются новые виды двигателей,
исследуются возможности их применения
на ТС, устанавливаются допустимые нор-
мы содержания вредных компонентов в
отработавших газах.
ТС являются также источником заг-
рязнения водной среды. Нефтепродукты,
различные кислоты и щелочи, применяе-
мые при эксплуатации и ремонте ТС, по-
падают в сточные воды и отравляют во-
доемы, реки, выносятся в моря. Загрязнен-
ная вода не только становится непригод-
ной для использования, но и наносит иног-
да непоправимый ущерб всей природной
среде. Вопросам охраны природы и, в ча-
стности, охране водных ресурсов, прида-
ется государственное значение: осуще-
ствляются меры по предотвращению
вредных сбросов загрязненных сточных
вод, применяется различная очистка водо-
емов, совершенствуются технологические
процессы для экономного расхода воды
и др.
ТС оказывают разрушающее действие
на поверхность движения. При интенсив-
ном движении повреждается покрытие
дорог (особенно гусеничными машина-
ми), существенно увеличиваются расходы
на их строительство и ремонт, поврежда-
ется поверхностный слой и нарушается
структура почвы, что приводит к сниже-
нию урожайности сельскохозяйственных
культур. Движение по местности может
сопровождаться уничтожением раститель-
ного покрова, образованием глубокой ко-
леи. Известно, что растительный покров
тундры после проезда ТС восстанавлива-
ется через десятки лет.
Снижению вредного воздействия ТС
на поверхность движения способству-
ют совершенствование движителей ТС,
уменьшение их удельного давления на
опорную поверхность, создание новых
типов движителей и транспортных
средств, совершенствование технологии
выполняемых транспортными средствами
работ, выбор рациональных маршрутов
движения и др.
11
Глава 2
СИЛОВАЯ УСТАНОВКА
2.1. Назначение
Силовая установка (СУ) любого ТС
предназначена для получения механичес-
кой энергии, необходимой для преодоле-
ния внешних сил сопротивления движе-
нию машины. Она состоит из двигателя и
обслуживающих его агрегатов и систем.
В двигателе тепловая энергия сгора-
ющего топлива преобразуется в механи-
ческую энергию вращения его основного
вала. Агрегаты и системы, обслуживаю-
щие двигатель, обеспечивают его питание
топливом и воздухом, охлаждение и смаз-
ку, подогрев и пуск, а также выпуск отра-
ботавших газов.
К двигателю — главному агрегату
СУ — предъявляются следующие основ-
ные требования:
экономичность (минимальный расход
топлива, смазочного масла и других экс-
плуатационных жидкостей);
хорошие экологические показатели
(малая токсичность отработавших газов,
низкий уровень вибраций и шума);
высокий коэффициент полезного дей-
ствия (к.п.д.);
высокая удельная мощность-(отноше-
ние максимальной мощности двигателя к
его массе или объему);
надежность и большой ресурс рабо-
ты в заданных условиях эксплуатации;
технологичность в производстве, а
следовательно, невысокая стоимость;
простота и низкая стоимость техни-
ческого обслуживания и ремонта.
В некоторых случаях могут предъяв-
ляться и другие, дополнительные, требо-
вания, например, возможность использо-
вания двигателя в качестве тормоза-замед-
лителя, многотопливность и т. д.
Эксплуатационно-технические харак-
теристики и качество обслуживающих
12
двигатель агрегатов и систем во многом
определяют надежность, экономичность и
эффективность работы двигателя при раз-
личных режимах и условиях эксплуата-
ции. Эти агрегаты и системы в любых кли-
матических и дорожных условиях долж-
ны обеспечивать:
получение от двигателя максимально
возможной мощности;
экономичность двигателя;
приемистость двигателя (быстрое уве-
личение частоты вращения основного
вала под нагрузкой);
надежную и эффективную очистку
топлива и воздуха, поступающих в двига-
тель;
поддержание оптимального теплово-
го режима работы;
надежное и эффективное смазывание
всех трущихся деталей двигателя;
быстрый подогрев и пуск двигателя;
выпуск отработавших газов с мини-
мальными потерями мощности, а также
уменьшение их токсичности;
удобство эксплуатации и техническо-
го обслуживания.
2.2. Классификация
двигателей и их систем.
Компоновка СУ в машине
Двигатели классифицируются по сле-
дующим признакам.
По назначению их можно разделить
на стационарные и транспортные. К ста-
ционарным относятся двигатели генера-
торных, компрессорных, буровых и дру-
гих установок. Они, как правило, работа-
ют в постоянном нагрузочном и скорост-
ном режимах. К транспортным относятся
двигатели автомобилей, тракторов, теп-
ловозов, судов и других ТС.
По роду основного топлива можно
выделить двигатели, работающие на тяже-
лом (дизельном) топливе, на легком топ-
ливе (бензин, керосин), газовые двигате-
ли, многотопливные и др.
По способу преобразования тепловой
энергии в механическую различают дви-
гатели внутреннего сгорания, у которых
сгорание происходит внутри рабочего
тела, и внешнего сгорания, у которых сго-
рание происходит вне рабочего тела, а
тепло передается через стенку.
По способу смесеобразования разде-
ляют двигатели с внешним смесеобразо-
ванием (бензиновые карбюраторные и с
впрыском топлива во впускной коллектор)
и с внутренним смесеобразованием (все
дизельные двигатели и бензиновые с не-
посредственныхм впрыском в камеру сго-
рания).
По способу воспламенения рабочей
смеси различают двигатели с самовоспла-
менением и с искровым зажиганием.
По способу осуществления рабочего
цикла двигатели делятся на двухтактные
и четырехтактные.
По способу регулирования мощности
различают двигатели с количественным
регулированием, когда мощность регули-
руется количеством смеси, попадающей в
цилиндр, с качественным регулировани-
ем, когда изменяется соотношение возду-
ха и топлива, и двигатели со смешанным
регулированием.
По конструкции существующие дви-
гатели можно разделить на: поршневые,
роторные, газотурбинные и другие, менее
известные. На наземных ТС наибольшее
распространение получили поршневые
двигатели —рядные, V-образные и оппо-
зитные (когда угол развала между смеж-
ными поршнями равен 180°).
По способу осуществления наддува
различают двигатели без наддува, с дина-
мическим наддувом, с турбокомпрессо-
ром, с приводным компрессором (нагне-
тателем) и с комбинированным наддувом.
В настоящее время на ТС применяют-
ся в основном дизельные и бензиновые
поршневые четырехтактные двигатели
внутреннего сгорания. Их отличают авто-
номность, относительная экономичность
и высокая удельная мощность. К недо-
статкам поршневых двигателей внутрен-
него сгорания можно отнести неудачную
скоростную характеристику (зависимость
мощности и крутящего момента на колен-
чатом валу от частоты его вращения), вы-
сокую токсичность отработавших газов,
высокий уровень вибраций и шума, труд-
ность пуска при низких температурах.
На грузовые автомобили, колесные и
гусеничные тягачи, другие ТС средней и
большой грузоподъемности чаще всего
устанавливают быстроходные рядные и V-
образные дизельные двигатели, посколь-
ку они более экономичны по сравнению
с бензиновыми, их топливо более деше-
вое, а также менее пожароопасное. Кро-
ме того, большим достоинством дизель-
ных двигателей является возможность
значительного увеличения их мощности
за счет применения наддува. Вместе с тем
надо отметить, что в целом удельная мощ-
ность у дизельных двигателей меньше,
чем у бензиновых, их топливная аппара-
тура более сложная и дорогая, а пусковые
качества хуже.
Большинство легковых автомобилей,
а также некоторые грузовые автомобили
малой и средней грузоподъемности име-
ют бензиновые двигатели. Они более ком-
пактны по сравнению с дизелями, лучше
запускаются при низких температурах и,
как правило, более приемисты и менее
шумны. Ранее применялись лишь карбю-
раторные бензиновые двигатели. В насто-
ящее время все большее распространение
получают двигатели с форсуночным (ин-
жекторным) впрыском бензина.
Для некоторых тяжелых ТС перспек-
тивны газотурбинные двигатели. Их пре-
имущества: высокая удельная мощность,
многотопливность, малая токсичность
отработавших газов, возможность полной
загрузки двигателя сразу после пуска, низ-
кий расход смазочного масла, хорошие
пусковые качества при низких температу-
рах, автоматическое изменение крутяще-
го момента на валу в более широких пре-
делах, малое время обслуживания, более
плавная работа и низкий уровень вибра-
ций, меньшая эксплуатационная сто-
имость. К основным недостаткам газотур-
бинного двигателя, которые сдерживают
13
его широкое распространение, следует
отнести: относительно высокий расход
топлива (особенно при малых нагрузках
и на холостом ходу); значительный расход
воздуха (проблемы с воздухоочисткой);
недостаточные динамические (разгонные)
характеристики; недостаточная надеж-
ность, связанная с проблемой обеспече-
ния прочности турбинного колеса, кото-
рое работает в очень тяжелых температур-
ных условиях.
Агрегаты СУ, обслуживающие двига-
тель, входят в определенные системы. Раз-
личают следующие системы: питания топ-
ливом, питания воздухом, охлаждения,
смазывающая, подогрева двигателя, пус-
ка двигателя, выпуска отработавших га-
зов. Для бензиновых двигателей с внеш-
ним с месеобразованием обычно не раз-
деляют системы питания топливом и воз-
духом, а говорят просто — система пита-
ния.
Взаимное расположение двигателя и
агрегатов его вспомогательных систем в
силовом отделении машины отличается
большим многообразием. Основное вли-
яние на компоновку СУ оказывают распо-
ложение двигателя в машине и его связь
с трансмиссией, тип системы охлаждения
и размещение ее агрегатов, а также раз-
мещение топливных и масляных баков.
Все виды компоновочных решений
СУ подчиняются общим требованиям, ос-
новными из которых являются: изоляция
СУ от других отделений машины; рацио-
нальное использование объема машины;
обеспечение эффективной и надежной ра-
боты двигателя и обслуживающих его си-
стем; удобство доступа к агрегатам СУ
при обслуживании и ремонте; удобство
установки и снятия двигателя и агрегатов
его систем.
По взаимному расположению двига-
теля, кабины (салона, отделения управле-
ния) и грузовой платформы (кузова, де-
сантного отделения) различают шесть
схем компоновки СУ:
1) с установкой двигателя впереди ка-
бины;
2) с двигателем, расположенным под
кабиной;
3) с двигателем, установленным внут-
ри кабины;
14
4) с расположением двигателя между
кабиной и грузовым отделением;
5) с двигателем в средней части под
грузовой платформой;
6) с двигателем в задней части ма-
шины.
На колесных машинах общетранспор-
тного назначения чаще всего применяют-
ся первая и вторая схемы, реже — третья
схема. Компоновка СУ с расположением
двигателя за кабиной (четвертая схема)
используется в основном на тяжелых ко-
лесных тягачах, а также на гусеничных
тягачах и транспортерах малой и средней
грузоподъемности. Пятая схема компонов-
ки (двигатель в средней части машины)
используется на специальных ТС, назна-
чение которых не позволяет устанавливать
двигатель в другом месте. Двигатели, рас-
положенные в задней части ТС, имеют
многие гусеничные машины и некоторые
колесные специального назначения.
Двигатель может устанавливаться как
вдоль продольной оси машины, так и по-
перек. При продольном расположении
двигателя его связь с агрегатами транс-
миссии, как правило, наиболее проста
(особенно это относится к полнопривод-
ным многоосным колесным машинам).
Однако в этом случае часто получается
большая длина силового отделения, а в
трансмиссии обязательно применяются
конические зубчатые колеса. При попе-
речном расположении двигателя значи-
тельно сокращается длина силового отде-
ления, но в ряде случаев усложняется
связь двигателя с трансмиссией.
Все агрегаты систем СУ должны рас-
полагаться по возможности ближе к дви-
гателю с целью наиболее рационального
использования объема силового отделе-
ния и сокращения длины соединительных
трубопроводов. При использовании ко-
ротких трубопроводов уменьшаются виб-
рации, вызывающие поломки и наруше-
ние плотности в местах соединений, а так-
же уменьшается их гидравлическое со-
противление, что, в конечном счете, по-
вышает надежность и к.п.д. двигателя и
его систем.
Используемые во время эксплуатации
машины и требующие периодического
обслуживания агрегаты СУ (топливные и
масляные фильтры, воздухоочистители,
насосы, краны и т. д.) должны распола-
гаться в свободно доступных местах. Эта
задача часто весьма сложна, особенно при
плотной компоновке моторного отделе-
ния. В связи с этим стремятся применять
такие конструкции агрегатов, которые не
требуют периодического обслуживания в
течение гарантийного срока службы дви-
гателя.
Топливные баки размещаются в сво-
бодных объемах машины, остающихся
после установки двигателя, трансмиссии
и других крупных агрегатов.
Воздухоочистители необходимо рас-
полагать в местах наименьшей запылен-
ности воздуха (в верхней части моторно-
го отделения) и как можно ближе к дви-
гателю, что уменьшает сопротивление во
впускном трубопроводе.
Расположение в силовом отделении
жидкостных и масляных радиаторов или
теплообменников определяется типами
системы охлаждения и вентилятора.
Основными оценочными параметра-
ми СУ в целом являются масса, габарит-
ные размеры и объем двигателя, а также
всех обслуживающих его агрегатов и си-
стем.
У современных колесных и гусенич-
ных ТС доля массы СУ в общей массе
машины достаточно велика — 20—30 %.
Наиболее тяжелый агрегат — двигатель,
однако суммарная масса вспомогательных
агрегатов (топливных баков с горючим,
радиаторов, воздухоочистителей, топлив-
ных и масляных фильтров, пусковых уст-
ройств и т. д.) также значительна.
2.3. Принципы работы
двигателей
внутреннего сгорания.
Основные понятия
Поскольку в настоящее время на ТС
применяются в основном четырехтактные
поршневые двигатели, рассмотрим снача-
ла принципы работы такого двигателя
(рис. 2.1).
Двигатель состоит из следующих ос-
новных деталей: цилиндра 4, картера 2,
Рис. 2.1. Принципиальная схема одноцилиндро-
вого четырехтактного поршневого двигателя
внутреннего сгорания
поршня 6, шатуна 3, коленчатого вала 1 и
маховика 14. Одним своим концом шатун
3 соединяется шарнирно с поршнем 6 при
помощи поршневого пальца 5. Другим
концом также шарнирно он соединяется
с кривошипом коленчатого вала 1. При
вращении коленчатого вала поршень со-
вершает в цилиндре возвратно-поступа-
тельное движение. За один оборот колен-
чатого вала поршень делает один ход вниз
и один ход вверх. Изменение направления
движения поршня происходит в нижней
и верхней мертвых точках.
Верхней мертвой точкой (в.м.т.) на-
зывается самое верхнее положение пор-
шня и кривошипа коленчатого вала. Ниж-
ней мертвой точкой (н.м.т.) называется
самое нижнее положение поршня и кри-
вошипа.
Расстояние между крайними положе-
ниями поршня (от в.м.т. до н.м.т.) назы-
вается ходом поршня. Его рассчитывают
по формуле: 5 = 2г, где г — радиус кри-
вошипа коленчатого вала. Ход поршня S
и диаметр цилиндра D определяют основ-
ные размеры двигателя. В транспортных
двигателях отношение S/D составляет
0,7—1,5. Если S/D < 1, двигатель называ-
ется короткоходным, если S/D > 1, двига-
тель длинноходный.
При перемещении поршня вниз от
в.м.т. до н.м.т. объем над ним изменяется
от минимального до максимального. Ми-
нимальный объем в цилиндре над порш-
нем при его положении в в.м.т. называет-
ся камерой сгорания. Объем, освобождае-
15
мый в цилиндре поршнем при его пере-
мещении от в.м.т. до н.м.т., называется
рабочим объемом цилиндра. Сумма рабо-
чих объемов всех цилиндров называется
рабочим объемом двигателя. Рабочий
объем двигателя, выраженный в литрах,
называют литражом двигателя. Полным
объемом цилиндра называется сумма его
рабочего объема и объема камеры сгора-
ния. Этот объем заключен над поршнем
при его положении в н.м.т.
Важной характеристикой двигателя
является его степень сжатия, определя-
емая отношением полного объема цилин-
дра к объему камеры сгорания. Степень
сжатия показывает, во сколько раз сжима-
ется поступивший в цилиндр заряд (воз-
дух или топливовоздушная смесь) при пе-
ремещении поршня от н.м.т. до в.м.т. У
бензиновых двигателей степень сжатия
находится в пределах 6—14, у дизель-
ных — 14—24. Принятая степень сжатия
во многом определяет мощность двигате-
ля и его экономичность, а также суще-
ственно влияет на токсичность отработав-
ших газов.
Работа поршневого двигателя внут-
реннего сгорания основана на использо-
вании силы давления газов, образующих-
ся при сгорании в цилиндре смеси топли-
ва и воздуха. В бензиновых и газовых дви-
гателях смесь воспламеняется от свечи
зажигания 10 (см. рис. 2.1), в дизелях —
от сжатия. Различают понятия горючая
смесь и рабочая смесь. Горючая смесь со-
стоит из топлива и чистого воздуха, а ра-
бочая включает в себя также оставшиеся
в цилиндре отработавшие газы.
Совокупность последовательных про-
цессов, периодически повторяющихся в
каждом цилиндре двигателя и обеспечи-
вающих его непрерывную работу, называ-
ется рабочим циклом. Рабочий цикл четы-
рехтактного двигателя состоит из четырех
процессов, каждый из которых происхо-
дит за один ход поршня или за пол-обо-
рота коленчатого вала. Полный рабочий
цикл осуществляется за два оборота ко-
ленчатого вала. Рассмотрим рабочий цикл
бензинового двигателя.
Первый такт рабочего цикла — такт
впуска. Во время этого такта поршень пе-
ремещается из в.м.т. в н.м.т. При этом
16
впускной клапан 7 (см. рис. 2.1) открыт,
а выпускной 12 закрыт, и горючая смесь
под действием разрежения поступает в
цилиндр. Когда поршень проходит н.м.т.,
впускной клапан закрывается, и цилиндр
оказывается заполненным рабочей сме-
сью. У большинства бензиновых двигате-
лей горючая смесь формируется вне ци-
линдра, например в карбюраторе, и пода-
ется по впускному трубопроводу 8.
Следующий такт — такт сжатия. В
течение этого такта поршень перемеща-
ется обратно из н.м.т. в в.м.т., сжимая ра-
бочую смесь. Это необходимо для ее бо-
лее быстрого и полного сгорания. Впуск-
ной 7 и выпускной 12 клапаны закрыты.
Степень сжатия рабочей смеси во время
такта сжатия ограничивается свойствами
применяемого бензина, в первую очередь
его антидетонационной стойкостью, ха-
рактеризуемой октановым числом (у бен-
зинов оно изменяется от 76 до 98). Чем
выше октановое число, тем больше анти-
детонационная стойкость топлива. При
чрезмерно высокой степени сжатия или
низкой антидетонационной стойкости
бензина может происходить детонацион-
ное (от сжатия) воспламенение смеси и
нарушаться нормальная работа двигателя.
К концу такта сжатия давление в цилинд-
ре возрастает до 0,8—1,2 МПа, а темпе-
ратура достигает 450—500 °C.
После такта сжатия, когда поршень
достиг в.м.т. и пошел обратно вниз, начи-
нается такт расширения (рабочий ход).
В начале этого такта, даже с некоторым
опережением, горючая смесь воспламеня-
ется от свечи зажигания 10. При этом
впускной и выпускной клапаны закрыты.
Смесь сгорает очень быстро с выделени-
ем большого количества тепла. Давление
в цилиндре резко возрастает, и поршень
с большой силой перемещается вниз от
в.м.т. до н.м.т., приводя во вращение че-
рез шатун 3 коленчатый вал 1. В момент
сгорания температура в цилиндре повы-
шается до 1800—2000 °C, а давление —
до 2,5—3,0 МПа.
Последний такт рабочего цикла —
такт выпуска. В течение этого такта
впускной клапан 7 закрыт, а выпускной
12 — открыт. Поршень, перемещаясь
вверх от н.м.т. к в.м.т., выталкивает остав-
шиеся в цилиндре после сгорания и рас-
ширения отработавшие газы через откры-
тый выпускной клапан в выпускной тру-
бопровод 11.
Затем снова происходит рабочий
цикл, состоящий из описанных выше про-
цессов.
Рабочий цикл дизельного двигателя
имеет некоторые отличия. При такте впус-
ка по впускному трубопроводу в цилиндр
поступает не горючая смесь, а чистый воз-
дух. Во время такта сжатия он сжимает-
ся. В конце этого такта, когда поршень
подходит к в.м.т., в цилиндр через специ-
альное устройство — форсунку, вверну-
тую в верхнюю часть головки цилиндра,
под большим давлением впрыскивается
дизельное топливо в мелкораспыленном
состоянии. Соприкасаясь с воздухом, име-
ющим от сжатия высокую температуру,
частицы топлива быстро сгорают. Выде-
ляется большое количество тепла, в ре-
зультате чего температура в цилиндре по-
вышается до 1700—2000 °C, а давле-
ние — до 7—8 МПа. Под действием дав-
ления газов поршень перемещается
вниз — происходит рабочий ход. Такт
выпуска у дизельного двигателя аналоги-
чен такту выпуска бензинового двига-
теля.
Для того чтобы рабочий цикл в дви-
гателе происходил правильно, необходи-
мо согласовать моменты открытия и зак-
рытия его клапанов с частотой вращения
коленчатого вала. Это осуществляется
следующим образом. Коленчатый вал с
помощью шестеренной, цепной или ре-
менной передачи приводит во вращение
еще один вал двигателя — распредели-
тельный 9 (см. рис. 2.1), который должен
вращаться в два раза медленнее коленча-
того. На распределительном валу есть
профилированные выступы (кулачки), ко-
торые непосредственно или через проме-
жуточные детали (толкатели, штанги, ко-
ромысла) перемещают впускные и выпус-
кные клапаны. За два оборота коленчато-
го вала каждый клапан открывается и зак-
рывается только один раз, впускной — во
время такта впуска, а выпускной — во
время такта выпуска.
Уплотнение между поршнем и цилин-
дром, а также удаление со стенок цилин-
дра излишнего масла обеспечивают спе-
циальные поршневые кольца 13.
Коленчатый вал одноцилиндрового
двигателя вращается неравномерно, уско-
ряясь во время рабочего хода и замедляя
свое вращение при остальных вспомога-
тельных тактах (впуска, сжатия и выпус-
ка). Для повышения равномерности вра-
щения коленчатого вала на его конце не-
обходимо установить тяжелый диск —
маховик 14. Во время рабочего хода ма-
ховик накапливает кинетическую энер-
гию, а в течение остальных тактов — от-
дает ее, продолжая вращаться по инерции.
Несмотря на наличие маховика, ко-
ленчатый вал одноцилиндрового двигате-
ля вращается недостаточно равномерно.
В моменты вспышек рабочей смеси на
картер двигателя передаются значитель-
ные толчки, что быстро выводит из строя
сам двигатель и детали его крепления.
Поэтому одноцилиндровые двигатели
применяются редко, в основном только на
двухколесных ТС. На других машинах
устанавливают многоцилиндровые двига-
тели, которые обеспечивают более равно-
мерное вращение коленчатого вала за счет
того, что у них в различных цилиндрах
рабочие ходы не совпадают (смещены во
времени). Наиболее широкое распростра-
нение получили четырех-, шести-, вось-
ми- и двенадцатицилиндровые двигатели,
хотя на некоторых машинах используют-
ся также трех- и пятицилиндровые.
Применяемые на ТС многоцилиндро-
вые двигатели имеют обычно рядное или
V-образное расположение цилиндров. В
первом случае цилиндры расположены в
одну линию, во втором случае — в два
ряда с некоторым углом между ними. Этот
угол для различных конструкций состав-
ляет 60—120°, для четырехцилиндровых
и шестицилиндровых двигателей он
обычно равен 90°. По сравнению с ряд-
ными, V-образные двигатели такой же
мощности имеют меньшие длину, высоту
и массу. Правило нумерации цилиндров
такое: сначала последовательно, начиная
с переднего конца (носка), нумеруются
цилиндры правой половины двигателя
17
(если смотреть по ходу движения маши-
ны). потом, также начиная с переднего
конца, — левой половины.
Равномерная работа многоцилиндро-
вого двигателя достигается в том случае,
если чередование рабочих ходов в его ци-
линдрах происходит через равные углы
поворота коленчатого вала. Угловой ин-
тервал, через который будут равномерно
повторяться одноименные такты в различ-
ных цилиндрах, можно определить деле-
нием 720° (угол поворота коленчатого
вала, при котором совершается полный
рабочий цикл) на число цилиндров дви-
гателя. Например, у восьмицилиндрово-
го двигателя угловой интервал будет ра-
вен 90°.
Последовательность чередования од-
ноименных тактов в различных цилинд-
рах называется порядком работы двига-
теля. Порядок работы должен быть та-
ким, чтобы в наибольшей степени умень-
шить отрицательное влияние на работу
двигателя инерционных сил и моментов.
Эти силы и моменты возникают из-за
того, что поршни движутся в цилиндрах
неравномерно, их ускорение меняется по
величине и направлению. У четырехци-
линдровых рядных и V-образных двига-
телей порядок работы может быть такой:
1—2—4—3. У рядного шестицилиндро-
вого двигателя порядок обычно 1—5—
3—6—2—4, у V-образного шестицилин-
дрового 1—4—2—5—3—6, у восьмици-
линдрового V-образного 1—5—4—2—
6—3—7—8.
Рис. 2.2. Диаграмма газораспределения четырех-
тактного двигателя
С целью повышения эффективности
использования рабочего объема цилинд-
ров, а значит, и увеличения мощности, в
некоторых поршневых двигателях приме-
няют наддув воздуха с соответствующим
увеличением дозы подаваемого в цилин-
дры топлива. Для обеспечения наддува,
т. е. создания на входе в цилиндр избыточ-
ного давления, чаще всего применяют га-
зотурбинные компрессоры (турбокомп-
рессоры). В этом случае для нагнетания
воздуха используется энергия отработав-
ших газов, которые, выходя с большой
скоростью из цилиндров, вращают тур-
бинное колесо турбокомпрессора, уста-
новленное на одном валу с насосным ко-
лесом. Кроме турбокомпрессоров для
обеспечения наддува используются также
механические нагнетатели, рабочие орга-
ны которых (насосные колеса) приводят-
ся во вращение от коленчатого вала дви-
гателя через механическую передачу.
Для лучшего наполнения цилиндров
горючей смесью (бензиновые двигатели)
или чистым воздухом (дизели), а также для
более полной их очистки от отработавших
газов моменты открытия и закрытия кла-
панов не совпадают с положением порш-
ней в верхней и нижней мертвых точках;
открытие и закрытие происходит с неко-
торым опережением или запаздыванием.
Моменты открытия и закрытия клапа-
нов, выраженные в градусах угла поворо-
та коленчатого вала относительно в.м.т. и
н.м.т., называются фазами газораспреде-
ления и могут быть изображены в виде
круговой диаграммы газораспределения
(рис. 2.2).
Впускной клапан начинает открывать-
ся еще во время такта выпуска предыду-
щего рабочего цикла, когда поршень еще
не достиг в.м.т. (точка а). В это время от-
работавшие газы выходят через выпуск-
ной трубопровод и вследствие инерции
потока увлекают за собой из открывшего-
ся впускного трубопровода частицы све-
жего заряда, которые начинают наполнять
цилиндр даже при отсутствии разрежения
в нем. К моменту прихода поршня в в.м.т.
и началу его движения вниз впускной кла-
пан уже открыт на значительную величи-
ну, и цилиндр быстро наполняется свежим
18
зарядом. Угол опережения открытия впус-
кного клапана (угол а) у различных дви-
гателей колеблется в пределах 9—33°.
Закрывается впускной клапан тогда, ког-
да поршень уже пройдет н.м.т. и начнет
двигаться вверх на такте сжатия (точка Ь),
До этого времени свежий заряд еще запол-
няет цилиндр по инерции. Запаздывание
закрытия впускного клапана (угол (3) со-
ставляет 51—64°.
Выпускной клапан открывается еще
во время рабочего хода до прихода порш-
ня в н.м.т. (точка с). При этом отработав-
шие газы раньше начинают выходить из
цилиндра, и поршень затрачивает меньше
работы на их вытеснение. Уменьшение
работы на вытеснение газов компенсиру-
ет некоторую потерю их работы из-за ран-
него открытия выпускного клапана. Опе-
режение открытия выпускного клапана
(угол у) составляет 47—56°. Закрытие
выпускного клапана происходит несколь-
ко позже прихода поршня в в.м.т., т. е. уже
во время такта впуска следующего рабо-
чего цикла (точка d). Несмотря на то что
поршень начнет уже опускаться вниз, ос-
тавшиеся газы по инерции еще будут вы-
ходить из цилиндра. Угол б запаздывания
закрытия выпускного клапана равен 9—
36°.
Угол (а + 5), при котором впускной и
выпускной клапаны одновременно приот-
крыты, называется углом перекрытия кла-
панов, Вследствие незначительности это-
го угла и малого зазора между клапанами
и их седлами в данном их положении утеч-
ки заряда из цилиндра практически нет.
Углы опережения и запаздывания, а
следовательно, и продолжительность от-
крытия клапанов должны быть тем боль-
ше, чем выше частота вращения коленча-
того вала двигателя. Это связано с тем, что
у быстроходных двигателей все процессы
газообмена происходят быстрее, а инер-
ция заряда и отработавших газов не из-
меняется.
Принцип работы газотурбинного дви-
гателя (ГТД) становится понятным из
рис. 2.3. Воздух из атмосферы засасыва-
ется компрессором К, сжимается в нем и
подается в камеру сгорания КС, куда так-
же подается топливо через форсунку. В
Рис. 2.3. Принципиальная схема газотурбинно-
го двигателя
камере сгорания происходит процесс го-
рения топлива при постоянном давлении.
Газообразные продукты сгорания посту-
пают в турбину компрессора 7k, где часть
их энергии затрачивается на вращение
нагнетающего воздух компрессора. Ос-
тавшаяся часть энергии газов преобразу-
ется в механическую работу вращения
свободной или силовой турбины Тс, кото-
рая через редуктор связана с трансмисси-
ей машины. При этом в турбине компрес-
сора и свободной турбине происходит рас-
ширение газа с уменьшением давления от
максимального значения (в камере сгора-
ния) до атмосферного.
Рабочие части ГТД в отличие от ана-
логичных элементов поршневого двигате-
ля постоянно подвергаются воздействию
высокой температуры. Поэтому для ее
снижения в камеру сгорания ГТД надо
подавать значительно больше воздуха,
чем это требуется для процесса сгорания.
В связи с этим у современных транспорт-
ных ГТД компрессор потребляет пример-
но в два раза больше мощности по срав-
нению с полезной мощностью, снимаемой
с вала свободной турбины.
2.4. Кривошипно-шатунный
механизм
Кривошипно-шатунный механизм
предназначен для преобразования возврат-
но-поступательного движения поршня во
вращательное движение коленчатого вала.
19
Детали кривошипно-шатунного меха-
низма можно разделить на неподвижные
и подвижные. К неподвижным относятся
картер, блок цилиндров, цилиндры, голов-
ка блока цилиндров, прокладка головки
блока, поддон. Обычно блок цилиндров
отливают вместе с верхней половиной
картера, поэтому его называют иногда
блок-картером. К подвижным деталям от-
носятся поршни, поршневые кольца, пор-
шневые пальцы, шатуны, коленчатый вал,
маховик. Кроме того, к кривошипно-ша-
тунному механизму относятся различные
крепежные детали, а также коренные и
шатунные подшипники.
Блок-картер — основной элемент ос-
това двигателя. Он подвергается значи-
тельным силовым и тепловым воздействи-
ям и должен обладать высокой прочнос-
тью и жесткостью. В блок-картере уста-
навливаются цилиндры, опоры коленчато-
го вала, некоторые устройства механизма
газораспределения, различные узлы сма-
зывающей системы с ее сложной сетью
каналов и другое вспомогательное обору-
дование. Изготавливается блок-картер из
чугуна или алюминиевого сплава литьем.
Цилиндры являются направляющими
элементами кривошипно-шатунного меха-
низма. Внутри них перемещаются порш-
ни. Длина образующей цилиндра опреде-
ляется ходом поршня и его размерами.
Цилиндры работают в условиях резко пе-
ременных давлений в надпоршневой по-
лости. Их стенки соприкасаются с пламе-
нем и горячими газами, имеющими тем-
пературу до 1500—2500 °C. Скорость
скольжения поршня по стенкам цилинд-
ра достигает 17 м/с. Цилиндры должны
быть прочными, жесткими, термостойки-
ми, хорошо противостоять износу при ог-
раниченной смазке. Кроме того, матери-
ал цилиндров должен обладать хорошими
литейными свойствами и легко обрабаты-
ваться на станках. Обычно цилиндры из-
готовляются из специального легирован-
ного чугуна, но могут применяться также
сталь и алюминиевые сплавы. Внутренняя
рабочая поверхность цилиндра, называе-
мая зеркалом цилиндра, тщательно обра-
батывается и покрывается хромом для
уменьшения трения, повышения износо-
стойкости и долговечности.
20
В двигателях жидкостного охлажде-
ния цилиндры могут быть отлиты заодно
с блоком цилиндров или в виде отдельных
гильз, устанавливаемых в отверстиях бло-
ка. Между наружными стенками цилинд-
ров и блоком имеются полости, называе-
мые рубашкой охлаждения. Последняя за-
полняется жидкостью, охлаждающей дви-
гатель. Если гильза цилиндра своей на-
ружной поверхностью непосредственно
соприкасается с охлаждающей жидко-
стью, она называется мокрой. В против-
ном случае она называется сухой. Приме-
нение сменных мокрых гильз облегчает
ремонт двигателя. При установке в блок
мокрые гильзы надежно уплотняются.
Цилиндры двигателей воздушного ох-
лаждения отливают индивидуально. Для
улучшения теплоотвода их наружные по-
верхности снабжаются кольцевыми ребра-
ми. На большинстве двигателей воздуш-
ного охлаждения цилиндры вместе с их
головками крепятся общими болтами или
шпильками к верхней части картера.
В V-образном двигателе цилиндры
одного ряда могут быть несколько смеще-
ны относительно цилиндров другого. Это
связано с тем, что на каждом кривошипе
коленчатого вала крепятся два шатуна:
один — для поршня правой, а другой —
для поршня левой половины блока.
На тщательно обработанную верх-
нюю плоскость блока цилиндров устанав-
ливается головка блока, которая закрыва-
ет цилиндры сверху. В головке блока над
цилиндрами имеются углубления, образу-
ющие камеры сгорания. У двигателей
жидкостного охлаждения в теле головки
блока имеется рубашка охлаждения, сооб-
щающаяся с рубашкой охлаждения блока
цилиндров. При верхнем расположении
клапанов в головке также сделаны гнезда
для них, впускные и выпускные каналы,
отверстия с резьбой для ввертывания све-
чей зажигания (у бензиновых двигателей)
или форсунок (у дизельных двигателей),
магистрали смазочной системы, крепеж-
ные и другие вспомогательные отверстия.
Материалом для головки блока обычно
служит алюминиевый сплав или чугун.
Плотное и равномерное крепление
между блоком цилиндров и головкой бло-
ка обеспечивается с помощью болтов или
шпилек с гайками. Для герметизации сты-
ка, т. е. устранения утечек газов из цилин-
дров и охлаждающей жидкости из рубаш-
ки охлаждения, между блоком и головкой
блока устанавливается прокладка. Она
обычно изготавливается из асбестового
картона и облицовывается тонким сталь-
ным или медным листом. Иногда проклад-
ку с обеих сторон натирают графитом для
предохранения от пригорания.
Нижняя часть картера, предохраняю-
щая детали кривошипно-шатунного и дру-
гих механизмов двигателя от загрязнения,
называется обычно поддоном. В двигате-
лях сравнительно малой мощности под-
дон служит также резервуаром для сма-
зочного масла. Поддон чаще всего выпол-
няется литым или изготавливается из
стального листа штамповкой. Для устра-
нения подтекания масла между блок-кар-
тером и поддоном устанавливается про-
кладка (на двигателях небольшой мощно-
сти для уплотнения этого стыка часто ис-
пользуется герметик — “жидкая проклад-
ка”).
Соединенные между собой неподвиж-
ные детали кривошипно-шатунного меха-
низма являются остовом двигателя, вос-
принимающим все основные силовые и
тепловые нагрузки как внутренние (от ра-
боты двигателя), так и внешние (от транс-
миссии и ходовой части). Силовые нагруз-
ки, передающиеся на остов двигателя от
несущей системы машины (рамы, кузова,
корпуса) и обратно, во многом зависят от
способа крепления двигателя. Обычно он
крепится в трех или четырех точках так,
чтобы не воспринимались нагрузки от пе-
рекосов несущей системы, возникающих
при движении машины по неровностям.
Крепление двигателя должно исключать
возможность его смещения в горизонталь-
ной плоскости под действием продольных
и поперечных сил (при разгоне, торможе-
нии, повороте и т. д.). Для уменьшения
вибраций, передающихся на несущую си-
стему машины от работающего двигате-
ля, в местах крепления между двигателехМ
и подмоторной рамой устанавливаются
резиновые подушки самой разнообразной
конструкции.
Поршневую группу кривошипно-ша-
тунного механизма образует поршень в
сборе с комплектом компрессионных и
маслосъемных колец, поршневым паль-
цем и деталями его крепления. Ее назна-
чение заключается в том, чтобы во время
рабочего хода воспринимать давление га-
зов и через шатун передавать усилие на
коленчатый вал, осуществлять другие
вспомогательные такты, а также уплот-
нять надпоршневую полость цилиндра от
прорыва газов в картер и проникновения
в нее смазочного масла.
Поршень представляет собой метал-
лический стакан сложной формы, уста-
новленный в цилиндре днищем вверх. Он
состоит из двух основных частей. Верх-
няя утолщенная часть называется голов-
кой, а нижняя направляющая часть —
юбкой. Головка поршня состоит из дни-
ща 1 (рис. 2.4, а) и стенок 3. В стенках
протачиваются канавки 5 под поршневые
кольца. Нижние канавки имеют дренаж-
ные отверстия 6 для отвода масла. Для
увеличения прочности и жесткости голов-
ки ее стенки снабжаются массивными
ребрами 2, связывающими стенки и дни-
ще с бобышками 4, в которых устанавли-
вается поршневой палец. Иногда оребря-
ют также внутреннюю поверхность дни-
ща.
Днища поршней могут быть плоски-
ми, выпуклыми, вогнутыми и фигурными
(см. рис. 2.4, а—з). Их форма зависит от
типа двигателя, типа камеры сгорания,
принятого способа смесеобразования и
технологии изготовления поршней. Самой
простой и технологичной является плос-
кая форма (см. рис. 2.4, а). На дизельных
двигателях применяются поршни с вогну-
тыми и фигурными днищами (см. рис. 2.4,
е, ж, з).
Нижняя часть поршня — юбка —
имеет более тонкие стенки, чем головка.
В ее средней части расположены бобыш-
ки 4 (см. рис. 2.4, а) с отверстиями для
установки поршневого пальца.
При работе двигателя поршень нагре-
вается больше, чехМ цилиндр, охлаждае-
мый жидкостью или воздухом, поэтому
его расширение также больше (особенно
алюминиевых поршней). Несмотря на на-
21
В)
Рис. 2.4. Конструкция поршня и его элементов
личие зазора между цилиндром и порш-
нем, может произойти заклинивание пос-
леднего. Предотвращают заклинивание
следующим образом: придают юбке
овальную форму (большая ось овала пер-
пендикулярна оси поршневого пальца);
увеличивают диаметр юбки по сравнению
с диаметром головки; разрезают юбку
(чаще всего делают Т- или П-образные
разрезы); заливают в поршень компенса-
ционные вставки, ограничивающие тепло-
вое расширение юбки в плоскости кача-
ния шатуна; принудительно охлаждают
внутренние поверхности поршня маслом.
Поршень подвергается воздействию
больших силовых и тепловых нагрузок, он
должен обладать высокой прочностью,
теплопроводностью и износостойкостью.
С целью уменьшения инерционных сил и
моментов у него должна быть малая мас-
са. Это учитывается при выборе конструк-
ций и материала поршней. Чаще всего
материалом для них служит алюминиевый
сплав или чугун. Иногда применяются
сталь и магниевые сплавы. Перспектив-
22
ными материалами для поршней или их
отдельных частей являются керамика и
металлокерамика, которые сочетают в
себе достаточную прочность, высокую из-
носостойкость, низкую теплопровод-
ность, малый удельный вес и небольшой
коэффициент теплового расширения.
Поршневые кольца обеспечивают
плотное, подвижное соединение между
поршнем и цилиндром. Они предотвраща-
ют прорыв газов из надпоршневой поло-
сти в картер и попадание масла в камеру
сгорания. Различают компрессионные и
маслосъемные кольца.
Компрессионные кольца (обычно два
или три) устанавливаются в верхние ка-
навки поршня. Они имеют разрез, назы-
ваемый замком, и поэтому могут пружи-
нить. В свободнОхМ состоянии диаметр
кольца несколько больше диаметра цилин-
дра, поэтому введенное в цилиндр в сжа-
том состоянии оно создает плотное соеди-
нение. Для обеспечения возможности рас-
ширения установленного в цилиндр коль-
ца при нагревании в замке должен быть
зазор 0,2—0,4 мм. С целью обеспечения
хорошей приработки компрессионных ко-
лец к цилиндрам часто применяют коль-
ца с конусной наружной поверхностью, а
также скручивающиеся кольца с фаской
на кромке с внутренней или наружной
стороны. Благодаря наличию фаски такие
кольца при установке в цилиндр перека-
шиваются в сечении, плотно прилегая к
стенкам канавок на поршне и обеспечи-
вая конусообразность своей наружной по-
верхности.
Маслосъемные кольца (одно-два) сни-
мают масло со стенок цилиндра, не позво-
ляя ему попасть в камеру сгорания. Они
располагаются на поршне под компресси-
онными кольцами. Обычно маслосъемные
кольца имеют кольцевую канавку на на-
ружной цилиндрической поверхности, а
также радиальные сквозные прорези для
отвода масла, которое по ним проходит к
дренажным отверстиям в поршне (см.
рис. 2.4, а). Кроме маслосъемных колец с
прорезями, для отвода масла применяют-
ся также составные кольца с осевыми и
радиальными расширителями.
Для предотвращения утечки газов из
камеры сгорания в картер через замки на
поршневых кольцах необходимо следить,
чтобы замки соседних колец не распола-
гались на одной прямой.
Поршневые кольца работают в слож-
ных условиях. Они подвергаются воздей-
ствию высоких температур, а смазывание
их наружных поверхностей, перемещаю-
щихся с большой скоростью по зеркалу
цилиндра, недостаточно. Поэтому к мате-
риалу поршневых колец предъявляются
высокие требования. Чаще всего для их
изготовления используется высокосорт-
ный легированный чугун. Верхние комп-
рессионные кольца, работающие в наибо-
лее тяжелых условиях, обычно покрыва-
ют с наружной стороны пористым хро-
мом. Составные маслосъемные кольца
изготавливают из легированной стали.
Поршневой палец служит для шарнир-
ного соединения поршня с шатуном. Он
представляет собой трубку, проходящую
через верхнюю головку шатуна и установ-
ленную своими концами в бобышки пор-
шня. Крепление поршневого пальца в бо-
бышках осуществляется двумя стопорны-
ми пружинными кольцами, установленны-
ми в специальные канавки бобышек. Та-
кое крепление позволяет пальцу (в этом
случае он называется плавающим) прово-
рачиваться, вся его поверхность становит-
ся рабочей, и он меньше изнашивается.
Ось пальца в бобышках поршня может
быть смещена относительно оси цилинд-
ра на 1,5—2,0 мм в сторону действия
большей боковой силы. Благодаря этому
уменьшается стук поршня в непрогретом
двигателе.
Изготовляют поршневые пальца из
высококачественной стали. Для обеспече-
ния высокой износоустойчивости их на-
ружную цилиндрическую поверхность
подвергают закалке или цементации, а за-
тем шлифуют и полируют.
Поршневая группа состоит из доста-
точно большого числа деталей (поршень,
кольца, палец), масса которых по техно-
логическим причинам может колебаться
в некоторых пределах. Если разница масс
поршневых групп в различных цилиндрах
будет значительной, то при работе двига-
теля это приведет к появлению дополни-
тельных инерционных нагрузок. Поэтому
поршневые группы для одного двигателя
подбирают так, чтобы разница в их мас-
сах была небольшой (для тяжелых двига-
телей не более 10 г).
Шатунная группа кривошипно-ша-
тунного механизма состоит из шатуна,
подшипников, верхней и нижней его го-
ловок, шатунных болтов с гайками и эле-
ментами их фиксации.
Шатун соединяет поршень с криво-
шипом коленчатого вала и, преобразуя
возвратно-поступательное движение пор-
шневой группы во вращательное движе-
ние коленчатого вала, совершает сложное
движение, подвергаясь при этом действию
знакопеременных ударных нагрузок. Со-
стоит шатун из трех конструктивных эле-
ментов (рис. 2.5, а): стержня 3, верхней
(поршневой) головки 2 и нижней (криво-
шипной) головки 5. Стержень шатуна
обычно имеет двутавровое сечение. В вер-
хнюю головку для уменьшения трения
запрессовывают бронзовую втулку 7, име-
ющую отверстия для подвода масла к
23
трущимся поверхностям. Нижнюю голов-
ку шатуна для обеспечения возможности
сборки с коленчатым валом делают
разъемной. У бензиновых двигателей
разъем головки обычно сделан под углом
90° к оси шатуна (см. рис. 2.5, а). В дизе-
лях нижняя головка обычно имеет косой
разъем (рис. 2.5, б). Крышка 7 нижней го-
ловки крепится к шатуну двумя шатунны-
ми болтами 4, точно подогнанными к от-
верстиям в шатуне и крышке для обеспе-
чения высокой точности сборки. Чтобы
крепление не ослабло, гайки болтов сто-
порят шплинтами, стопорными шайбами
или контргайками. Отверстие в нижней
головке растачивается в сборе с крышкой,
поэтому крышки шатунов не взаимозаме-
няемы.
Для уменьшения трения в соединении
шатуна с коленчатым валом и облегчения
ремонта двигателя в нижнюю головку
шатуна устанавливают шатунный под-
шипник, выполненный в виде двух тонко-
стенных стальных вкладышей б (см.
рис. 2.5, а), залитых антифрикционным
сплавом. Внутренней поверхностью вкла-
дыши точно подогнаны к шейкам колен-
чатого вала. Для фиксации вкладышей от-
носительно головки они имеют отогнутые
усики 8, входящие в соответствующие
пазы 9 головки. Подвод масла к трущим-
ся поверхностям обеспечивают кольцевые
проточки и отверстия во вкладышах.
С целью обеспечения хорошей урав-
новешенности деталей кривошипно-ша-
тунного механизма шатунные группы од-
ного двигателя (так же, как и поршневые)
подбирают одинаковой массы с соответ-
ствующим распределением ее между вер-
хней и нижней головками шатуна.
На V-образных двигателях иногда ис-
пользуются сочлененные шатунные узлы,
состоящие из двух спаренных между со-
бой шатунов. Основной шатун имеет
обычную конструкцию и соединен с пор-
шнем одного ряда. Вспомогательный при-
цепной шатун, соединенный своей верх-
ней головкой с поршнем другого ряда,
нижней головкой шарнирно крепится к
нижней головке основного шатуна с по-
мощью пальца (рис. 2.5, в).
Коленчатый вал, соединенный с пор-
шнем посредством шатуна, воспринима-
ет действующие на поршень силы. На нем
образуется крутящий момент, который за-
тем передается на трансмиссию, а также
используется для привода других механиз-
мов и агрегатов. Под действием резко из-
меняющихся по величине и направлению
давления газов и сил инерции коленчатый
вал вращается неравномерно, испытывая
упругие колебания, подвергаясь скручива-
Рис. 2.5. Шатунная группа
24
1
2
3 A
5
6
Рис. 2.6. Коленчатый вал
нию, изгибу, сжатию и растяжению, вос-
принимая тепловые нагрузки. Поэтому он
должен обладать достаточной прочнос-
тью, жесткостью и износостойкостью при
сравнительно небольшой массе.
Конструкции коленчатых валов отли-
чаются сложностью. Их форма опреде-
ляется числом и расположением цилинд-
ров, порядком работы двигателя и числом
коренных опор. Основными частями ко-
ленчатого вала (рис. 2.6) являются корен-
ные шейки 3, шатунные шейки 2, щеки 4,
противовесы 5, передний конец (носок) 7
и задний конец (хвостовик) с фланцем 6,
К шатунным шейкам коленчатого вала
присоединяют нижние головки шатунов.
Коренными шейками вал устанавливают
в подшипниках картера двигателя. Соеди-
няются коренные и шатунные шейки при
помощи щек. Плавный переход от шеек к
щекам, называемый галтелью, делают,
чтобы избежать концентрации напряже-
ний и возможных поломок коленчатого
вала. Противовесы предназначены для
разгрузки коренных подшипников от цен-
тробежных сил, возникающих на криво-
шипах вала во время его вращения. Их,
как правило, делают заодно со щеками.
Для обеспечения нормальной работы
двигателя к рабочим поверхностям корен-
ных и шатунных шеек необходимо пода-
вать смазочное масло под давлением.
Масло подается из отверстий в картере к
коренным подшипникам. Затем оно через
специальные каналы в коренных шейках,
щеках и шатунных шейках попадает к
шатунным подшипникам. Для дополни-
тельной центробежной очистки масла
в шатунных шейках сделаны грязеулови-
тельные полости, закрытые заглушками.
Изготовляют коленчатые валы мето-
дом ковки или литья из среднеуглеродис-
тых и легированных сталей (могут приме-
няться также высококачественные марки
чугуна). После механической и термичес-
кой обработки коренные и шатунные шей-
ки подвергают поверхностной закалке
(для повышения износостойкости), а за-
тем шлифуют и полируют. После обработ-
ки вал балансируют, т. е. добиваются та-
кого распределения его веса относитель-
но оси вращения, при котором вал нахо-
дится в состоянии безразличного равно-
весия.
В качестве коренных подшипников
применяют тонкостенные износостойкие
вкладыши, аналогичные вкладышам ша-
тунных подшипников. Для восприятия
осевых нагрузок и удержания коленчато-
го вала от осевого смещения один из его
коренных подшипников (обычно пере-
дний) делают упорным.
Маховик крепится к фланцу хвостови-
ка коленчатого вала. Он представляет со-
бой тщательно сбалансированный чугун-
ный диск определенной массы. Кроме
обеспечения равномерного вращения ко-
ленчатого вала, маховик также способ-
ствует преодолению сопротивления сжа-
тия в цилиндрах при пуске двигателя, а
также позволяет ему преодолевать крат-
ковременные перегрузки, например, при
трогании ТС с места. На ободе маховика
закреплен зубчатый венец для пуска дви-
гателя от стартера. Поверхность махови-
ка, которая соприкасается с ведомым дис-
ком сцепления, шлифуют и полируют.
25
2.5. Газораспределительный
механизм
Газораспределительный механизм
предназначен для впуска в цилиндры дви-
гателя свежего заряда (горючей смеси в
бензиновых двигателях или воздуха в ди-
зельных) и выпуска отработавших газов
в соответствии с рабочим циклом, а так-
же для обеспечения надежной изоляции
камеры сгорания от окружающей среды
во время тактов сжатия и рабочего хода.
В зависимости от вида устройств,
обеспечивающих впуск заряда и выпуск
отработавших газов, различают два типа
механизма газораспределения: клапанный
и золотниковый. Клапанный механизм
наиболее распространен и применяется на
всех четырехтактных двигателях. Возмож-
но верхнее и нижнее расположение кла-
панов. Верхнее расположение в настоя-
щее время применяется чаще, так как в
этом случае процесс газообмена протека-
ет эффективнее. Характерные конструк-
ции газораспределительных механизмов с
верхним расположением клапанов пред-
ставлены на рис. 2.7.
Основными деталями газораспреде-
лительного механизма являются: распре-
делительный вал; впускные и выпускные
клапаны с пружинами, деталями их креп-
ления и направляющими втулками; дета-
ли привода распределительного вала; пе-
редаточные детали (толкатели, штанги,
коромысла и т. д.).
На V-образных двигателях основная
распределительная деталь рассматривае-
мого механизма — распределительный
вал — может иметь нижнее расположение
(размещен в блок-картере, см. рис. 2.7, а).
В этом случае он приводится во враще-
ние от коленчатого вала двигателя с по-
мощью зубчатой передачи, состоящей из
одной (чаще), двух и более пар цилинд-
рических или конических шестерен. У
четырехтактного двигателя передаточное
отношение в приводе равно двум, т. е. рас-
пределительный вал вращается в два раза
медленнее, чем коленчатый. Вращаясь,
распределительный вал 1 с помощью сво-
их кулачков перемещает толкатели 2 и
штанги 3. В свою очередь, штанги пово-
26
рачивают коромысла 5 относительно оси
4. В это время противоположные концы
коромысел воздействуют на клапаны 7,
перемещая их вниз и преодолевая при
этом сопротивление пружин 6. Располо-
жение кулачков на распределительном
валу и их форма выбраны так, чтобы впус-
кные и выпускные клапаны открывались
и закрывались в строго определенные мо-
менты согласно рабочему циклу двига-
теля.
У рядных верхнеклапанных двигате-
лей, а также у V-образных с четырьмя кла-
панами на цилиндр распределительный
вал (валы) находится в головке блока в
непосредственной близости от клапанов
(рис. 2.7, б). Поскольку при верхнем рас-
положении распределительного вала рас-
стояние между его осью и осью коленча-
того вала значительное, для привода рас-
пределительного вала используют обыч-
но цепную передачу. На двигателях срав-
нительно малой мощности можно исполь-
зовать также зубчатый ремень. Распреде-
лительные валы мощных V-образных ди-
зелей приводятся во вращение с помощью
зубчатой передачи, имеющей две и более
пар конических шестерен. При верхнем
расположении распределительного вала
уменьшается число передаточных дета-
лей. Например, в механизме, представлен-
ном на рис. 2.7, б, отсутствуют толкатели
и штанги. Распределительный вал 4 не-
посредственно воздействует на коромыс-
ла 3, которые в свою очередь перемеща-
ют клапаны.
При работе двигателя детали газорас-
пределительного механизма (особенно
клапаны) нагреваются и, следовательно,
расширяются и удлиняются. Для обеспе-
чения возможности удлинения стержня
клапана при его нагреве без нарушения
плотности посадки головки клапана в сед-
ле между отдельными деталями газорас-
пределительного механизма у непрогрето-
го двигателя должен быть зазор (напри-
мер, между стержнем клапана и концом
коромысла). Регулировка этого зазора мо-
жет осуществляться различными способа-
ми, например, с помощью винта 1 (см.
рис. 2.7, б), самоотворачивание которого
предотвращается контргайкой 2. С целью
устранения необходимости в регулировке
зазора и уменьшения шумности двигате-
ля на многих современных двигателях в
газораспределительном механизме ис-
пользуются гидравлические толкатели. В
эти толкатели встроены гидрокомпенсато-
ры, которые изменяют их длину под дей-
ствием давления масла, которое специаль-
но для этого подается из смазочной сис-
темы двигателя.
Рис. 2.7. Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов:
а — с нижним расположением распределительного вала; б — с верхним расположением распределитель-
ного вала
27
Клапан, его направляющая втулка,
пружина и опорная шайба с деталями ее
крепления образуют клапанную группу га-
зораспределительного механизма.
Клапан состоит из головки и стерж-
ня. Для уменьшения сопротивления дви-
жению газов между головкой и стержнем
сделан плавный переход. Головка клапа-
на имеет шлифованную конусную рабо-
чую поверхность — фаску, по которой
клапан плотно прилегает к седлу. Для
крепления опорной шайбы пружины на
конце стержня клапана сделана канавка.
В некоторых случаях для улучшения от-
вода тепла от головки выпускного клапа-
на стержень со стороны головки выпол-
няют полым, и его внутреннюю полость
частично заполняют жидким металличес-
ким натрием.
Изготовляют клапаны высадкой из
стального прутка с последующей механи-
ческой и термической обработкой. Мате-
риалом служит износо- и жаростойкая
сталь. Иногда головку и стержень выпус-
кного клапана делают из разных марок
стали, а затем соединяют сваркой. Торец
стержня клапана дополнительно закалива-
ют для получения высокой твердости и
износостойкости. В некоторых случаях на
фаску выпускного клапана для повыше-
ния его долговечности наплавляют особо
жаростойкий сплав.
Каждый цилиндр двигателя имеет как
минимум два клапана: один впускной и
один выпускной. Однако в настоящее вре-
мя наметилась тенденция к увеличению
числа клапанов на цилиндр. Все шире
применяются трехклапанные двигатели
(два впускных и один выпускной), а так-
же четырехклапанные (два впускных и два
выпускных). В случае применения одно-
го впускного и одного выпускного клапа-
нов первый имеет большую головку. Это
необходимо для лучшего наполнения ци-
линдра свежим зарядом.
Направляющая втулка, через которую
проходит стержень клапана, обеспечива-
ет точную посадку его в седло. Стержень
подогнан к втулке с большой точностью,
зазор лежит в пределах 0,05—0,12 мм.
Изготовляют направляющие втулки из
чугуна или металлокерамики. В послед-
28
нем случае втулки имеют некоторую по-
ристость и могут быть пропитаны смазоч-
ным маслом.
Клапанная пружина удерживает кла-
пан в закрытом положении, обеспечивая
ему плотную посадку в седле. Она изго-
товляется холодной навивкой из специаль-
ной стальной термически обработанной
проволоки. После изготовления пружина
подвергается дробеструйной обработке,
что увеличивает ее долговечность. Иног-
да для устранения появления резонансных
колебаний применяются пружины с пере-
менным шагом витков.
Опорная шайба удерживает пружину
в сжатом состоянии. Крепление между
стержнем клапана и опорной шайбой осу-
ществляется с помощью конических раз-
резных сухарей, входящих в выточку на
стержне.
Седло клапана, в которое он садится
фаской головки, у верхнеклапанного дви-
гателя расположено в головке цилиндров.
Обычно седла выпускных клапанов, а
иногда и впускных, изготовляют в виде
вставных колец и наглухо запрессовыва-
ют в выточки головки цилиндров. Изго-
товляют вставные кольца из жаростойкой
стали, специального чугуна или металло-
керамики.
Передаточные детали газораспредели-
тельного механизма обеспечивают пере-
дачу усилия от распределительного вала
к стержням клапанов. К ним относятся
толкатели, штанги и коромысла.
Толкатели передают осевое усилие
от кулачков распределительного вала на
штанги или стержни клапанов. Они могут
быть плоскими, грибовидными, цилинд-
рическими и рычажными. Изготовляют
толкатели из стали или чугуна. Для полу-
чения высокой твердости и износостойко-
сти рабочие поверхности толкателей уп-
рочняют, а затем шлифуют.
Штанги служат для передачи усилий
от толкателей к коромыслам при нижнем
расположении распределительного вала в
верхнеклапанном двигателе (см. рис. 2.7,
а). Штанги изготовляют из стали или алю-
миниевого сплава, придавая им форму
трубки. На концах штанг крепятся сталь-
ные наконечники со сферическими повер-
хностями, имеющими высокую твердость.
Нижними концами штанги упираются в
гнезда толкателей, а верхними — в регу-
лировочные винты коромысел.
Коромысла предназначены для изме-
нения направления и величины передава-
емых на стержни клапанов усилий. Они
шарнирно установлены на осях, которые
крепятся к головке цилиндров. На одном
конце коромысла может быть ввернут ре-
гулировочный винт, с помощью которого
регулируется зазор в газораспределитель-
ном механизме. Материалом для коромыс-
ла служит сталь или ковкий чугун. Рабо-
чие поверхности коромысла закаливают-
ся и затем шлифуются.
Распределительный вал служит для
своевременного открытия и закрытия кла-
панов, для чего на нем имеются кулачки.
Конструкция распределительного вала за-
висит от типа двигателя, числа цилиндров
и клапанов, а также типа привода. Харак-
терные конструкции распределительных
валов представлены на рис. 2.8. Любой
распределительный вал имеет впускные 4
и выпускные 2 кулачки, а также опорные
шейки 1. Распределительный вал бензи-
нового карбюраторного двигателя имеет
еще винтовую шестерню 5 для привода
масляного насоса и распределителя зажи-
гания и эксцентрик 3, приводящий в дей-
ствие топливный насос. Число кулачков
соответствует общему числу клапанов,
которые обслуживаются данным валом.
Число опорных шеек чаще всего равно
числу коренных шеек коленчатого вала. В
рядном четырехцилиндровом двигателе
вершины одноименных кулачков распола-
гаются под углом 90° (рис. 2.8, а)9 в ряд-
ном шестицилиндровом — под углом 60°
(рис. 2.8, б), а в V-образном восьмицилин-
дровом — под углом 45° (рис. 2.8, в). Угол
установки разноименных кулачков зави-
сит от фаз газораспределения. Вершины
кулачков располагают в соответствии с
принятым для двигателя порядком рабо-
ты с учетом направления вращения вала.
В качестве подшипников для распредели-
тельного вала чаще всего применяют зап-
рессованные в картер (при нижнем рас-
положении) или головку цилиндров (при
верхнем расположении) тонкостенные би-
металлические или триметаллические
втулки. Одна из опорных шеек вала (обыч-
но передняя) имеет устройство для фик-
сации вала от осевых перемещений. Для
смазывания опорных шеек к ним подает-
ся масло под давлением из общей смазоч-
ной системы двигателя. При верхнем рас-
положении распределительного вала в его
теле делается осевое сверление, по кото-
рому масло подходит ко всем опорным
шейкам и кулачкам.
Рис. 2.8. Распределительные валы для двигателей:
а — рядного четырехцилиндрового; б — рядного шестицилипдрового; в — И-образного восьмицилиндро-
вого
29
2.6. Система питания
топливом
дизельного двигателя
Система питания топливом дизельно-
го двигателя предназначена для размеще-
ния, очистки и своевременной подачи топ-
лива в цилиндры двигателя в нужном ко-
личестве и с достаточным давлением на
всех режимах его работы при любой тем-
пературе окружающего воздуха.
Дизельное топливо является одним из
продуктов переработки нефти. В своем
составе оно содержит различные углево-
дороды (парафины, нефтены, ароматичес-
кие и т. д.). Число атомов углерода, входя-
щих в молекулы в дизельном топливе, до-
ходит до тридцати. Основное качество
дизельного топлива —легкость воспламе-
нения при соприкосновении с горячем
воздухом. Это качество характеризуется
цетановым числом. Чем выше цетановое
число, тем менее стойки к окислению мо-
лекулы топлива, и тем легче оно воспла-
меняется. У дизельного топлива цетано-
вое число лежит в пределах 40—50 (чаще
всего 45). Важной характеристикой топли-
ва также является его вязкость при различ-
ных температурах. Для обеспечения нор-
мальной работы двигателя топливо не дол-
жно застывать при низкой температуре (до
-60 °C). Кроме того, топливо должно быть
нетоксичным, обладать антикоррозионны-
ми и смазочными свойствами и не долж-
но создавать паровые пробки в топливо-
проводах при температуре до +50 °C.
Для автотракторных дизелей приме-
няется топливо марок А (арктическое), 3
(зимнее) и Л (летнее). Наиболее распрос-
транено топливо марки 3 (при минусовой
температуре воздуха) и Л (при темпера-
туре выше 0 °C).
Ко всем агрегатам и узлам системы
питания предъявляются следующие ос-
новные требования: герметичность, ма-
лые масса и габариты, надежность, кор-
розионностойкость, малые гидравличес-
кие сопротивления, простота и низкая сто-
имость обслуживания. Топливопроводы и
агрегаты системы питания топливом дол-
жны быть расположены в машине таким
образом, чтобы при их неисправности ка-
30
пающее топливо не попадало на детали,
имеющие температуру, способную выз-
вать его воспламенение.
Принципиальная схема топливной си-
стемы дизельного двигателя приведена на
рис. 2.9. В общем случае в систему пита-
ния топливом входят узлы, размещенные
вне двигателя (на раме или в корпусе ма-
шины), и узлы, установленные на двига-
теле. К первым относятся топливные баки
1 и 7, предпусковой топливоподкачиваю-
щий насос 10, распределительный кран
11, топливопроводы низкого давления и
некоторые другие. Ко вторым в первую
очередь относятся основной топливопод-
качивающий насос 8, топливный насос
высокого давления (ТНВД) 4, форсунки 5
и топливопроводы высокого давления.
При работе двигателя топливо из топ-
ливных баков 1 забирается основным топ-
ливоподкачивающим насосом 8 и под дав-
лением 0,05—0,1 МПа подается к ТНВД
4. По пути из баков 1 к насосу 8 топливо
проходит через топливораспределитель-
ный кран 11, предпусковой топливоподка-
чивающий насос 10 и фильтр грубой очи-
стки 9, Если на машине установлен толь-
ко один топливный бак или несколько ба-
ков, сообщающихся между собой, топли-
вораспределительный кран отсутствует.
Перед поступлением в ТНВД 4 из насоса
8 топливо очищается от мельчайших
примесей в фильтре тонкой очистки 3. На-
гнетательные секции ТНВД 4, приводимо-
го в действие от коленчатого вала двига-
теля, в определенные моменты, согласно
рабочему циклу и порядку работы двига-
теля, подают топливо под высоким давле-
нием (до 50 МПа и более) и в необходи-
мом количестве к форсункам 5. Через
форсунки, ввернутые в головку блока ци-
линдров, топливо впрыскивается в каме-
ры сгорания в те моменты, когда в цилин-
драх завершается такт сжатия.
Перед пуском двигателя заполнение
системы топливом и подача его к ТНВД
осуществляются с помощью предпусково-
го топливоподкачивающего насоса 10,
После пуска этот насос не функциони-
рует.
Если в ТНВД и трубопроводы высо-
кого давления, соединяющие его с фор-
сунками, попадает воздух, подача топли-
ва в цилиндры нарушается, следователь-
но, нарушается и нормальный режим ра-
боты двигателя. С целью предотвращения
попадания воздуха в ТНВД на пути топ-
лива к нему помещают воздухоотстойник,
расположенный в самой высокой точке си-
стемы. Обычно воздухоотстойник разме-
щают в крышке фильтра тонкой очистки
3. Перед пуском двигателя в случае необ-
ходимости скопившийся в воздухоотстой-
нике воздух отводят в воздушные полос-
ти топливных баков 1 через кран (клапан)
выпуска воздуха 2. Для этого при нерабо-
тающем двигателе открывают кран (кла-
пан) 2 и с помощью предпускового насо-
са 7 0 прокачивают систему. Топливо в
этом случае вытесняет воздух из воздухо-
отстойника в воздушную полость топлив-
ного бака через топливораспределитель-
ный кран 77 (как на рис. 2.9) или напря-
мую.
Топливо, просачивающееся в форсун-
ках между иглами и распылителями, от-
водится по сливным трубопроводам в спе-
циальный бачок 7 или в какой-нибудь ос-
новной топливный бак.
Топливные баки служат для хранения
топлива. Они могут быть различных кон-
фигураций и объемов в зависимости от
конструкции конкретной машины. Общий
объем топливных баков определяется за-
данным запасом хода машины (обычно не
менее 500 км). Изготовляются баки чаще
всего из листовой стали или высокопроч-
ного пластика, стойкого к воздействию
химически активного топлива. Для пре-
дотвращения коррозии внутренние повер-
хности стальных баков покрывают баке-
литовым лаком, оцинковывают или лудят.
С целью увеличения жесткости баков на
их стенках иногда выштамповывают же-
лоба (зиги), а внутри устанавливают не-
сплошные перегородки. Кроме повыше-
ния жесткости, перегородки уменьшают
площадь свободной поверхности топлива
и его колебания во время движения маши-
ны. Заливные горловины топливных ба-
ков обычно снабжаются сетчатыми филь-
трами. В нижней части баков имеются от-
стойники. Если бак имеет значительный
объем, слив топлива осуществляется че-
рез отверстие с пробкой и шариковым кла-
паном, расположенное выше отстойника.
В этом случае используется специальный
ключ-трубка со шлангом. Воздушное про-
странство баков соединяется с атмосфе-
рой через дренажные трубки или другие
специальные устройства, которые долж-
ны исключать возможность попадания
огня во внутреннюю полость бака и вы-
текания топлива при резких толчках ма-
шины, а также (по возможности) обеспе-
Рис. 2.9. Схема системы питания топливом дизельного двигателя (топливные трубопроводы пока-
заны сплошными линиями, трубопроводы удаления воздуха из системы — штриховыми линиями)
31
чивать очистку воздуха, поступающего в
баки. Для замера количества топлива в
баках раньше применялись измеритель-
ные стержни. В настоящее время для этой
цели чаще всего используются электри-
ческие датчики поплавкового типа, посы-
лающие электрический сигнал, пропорци-
ональный уровню топлива, к соответству-
ющему указателю на приборной панели
машины.
Основной топливоподкачивающий
насос обеспечивает бесперебойную пода-
чу топлива из баков к ТНВД при работаю-
щем двигателе. Он обычно приводится в
действие от коленчатого или распредели-
тельного вала двигателя. Может приме-
няться и автономный электродвигатель,
питаемый от генератора машины. Приме-
нение электропривода обеспечиваетравно-
мерную подачу топлива независимо от ча-
стоты вращения коленчатого вала и воз-
можность аварийного отключения всей
системы. Существуют различные конст-
рукции топливоподкачивающих насосов.
Они могут быть шестеренными, плунжер-
ными (поршневыми) или коловратного
(пластинчатого) типа. Чаще всего применя-
ются плунжерные и коловратные насосы.
Плунжерный топливоподкачивающий
насос (рис. 2.10) состоит из корпуса 4,
плунжера 6 с пружиной 5, толкателя 9 с
Рис. 2.10. Схема плунжерного топливоподкачи-
вающего насоса двигателя Я М3
роликом 10, пружиной 8 и штоком 7 и кла-
панов — впускного 3 и нагнетательного 2
с пружинами. Толкатель с плунжером мо-
гут перемещаться вверх-вниз. Перемеще-
ние вверх происходит за счет поворота
эксцентрика 77, изготовленного как одно
целое с кулачковым валом ТНВД; переме-
щение вниз осуществляется за счет пру-
жин 5 и 8. При сбегании выступа эксцент-
рика с ролика толкателя плунжер под дей-
ствием пружины 5 перемещается вниз,
вытесняя топливо под ним по каналу 7 в
нагнетательную магистраль насоса. В это
время нагнетательный клапан 2 закрыт, а
впускной 3 под действием разрежения над
плунжером — открыт, и топливо поступа-
ет из впускной магистрали в надплунжер-
ную полость. При движении толкателя и
плунжера вверх впускной клапан закры-
вается под действием давления топлива, а
нагнетательный наоборот открывается, и
топливо из надплунжерной полости посту-
пает по каналу 7 в нижнюю камеру под
плунжером. Таким образом, нагнетание
топлива происходит только при движении
плунжера вниз. Если подачу топлива в
цилиндры двигателя уменьшают, в выпус-
кном трубопроводе насоса, а значит, и в
полости под плунжером давление возрас-
тает. В этом случае плунжер не может пе-
реместиться вниз даже под действием пру-
жины 5, и толкатель со штоком перемеща-
ется вхолостую. По мере расхода топлива
давление в нагнетательной полости пони-
жается, и плунжер под действием пружи-
ны 5 опять начинает перемещаться вниз,
обеспечивая подачу топлива.
На мощных быстроходных дизельных
двигателях применяются в основном топ-
ливоподкачивающие насосы коловратно-
го (пластинчатого) типа (рис. 2.11). Ротор
7 насоса приводится во вращение от ко-
ленчатого вала двигателя. В роторе сде-
ланы прорези, в которые вставлены плас-
тины 6. Одним (наружным) концом плас-
тины скользят по направляющей стакана
8, а другим (внутренним) — по окружно-
сти плавающего пальца 5, расположенно-
го эксцентрично относительно оси рото-
ра. При этом они то выдвигаются из ро-
тора, то вдвигаются в него. Ротор и плас-
тины делят внутреннюю полость стакана
32
Подачи топлива
коловратным механизмом
насоса
Путь топлива при откры-
тии перепускного
клапана
Путь топлива при
открытии редукционного
клапана
Рис. 2.11. Схема коловратного топливоподкачивающего насоса
8 на камеры А, Б и В, объемы которых при
вращении ротора непрерывно меняются.
Объем камеры А увеличивается, поэтому
в ней создается разрежение, под действи-
ем которого топливо засасывается из
впускной магистрали. Объем камеры В
уменьшается, в ней создается давление, и
топливо вытесняется в нагнетательную
полость насоса. Топливо, находящееся в
камере Б, переходит от входного отвер-
стия стакана к выходному. При повыше-
нии давления в нагнетательной полости
до определенной величины открывается
редукционный клапан 2, преодолевая уси-
лие пружины 7, и излишек топлива пере-
пускается обратно во впускную полость
насоса. Поэтому в нагнетательной полос-
ти и выпускном трубопроводе поддержи-
вается постоянное давление. Перед пус-
ком, когда двигатель, а следовательно, и
основной топливоподкачивающий насос
не работают, топливо через него прока-
чивается предпусковым топливоподкачи-
вающим насосом. В этом случае откры-
вается перепускной клапан 3, преодолевая
усилие пружины 4. В закрытом положе-
нии тарелка этого клапана перекрывает
отверстия в тарелке редукционного кла-
пана.
Перед пуском двигателя заполнение
системы топливом и подача его к ТНВД
осуществляются с помощью предпусково-
го топливоподкачивающего насоса 10
(см. рис. 2.9). Ранее были широко распро-
странены насосы плунжерного и диафраг-
менного (мембранного) типа с ручным
приводом. Однако в настоящее время все
чаще применяются центробежные крыль-
чатые насосы с приводом от электродви-
гателя, питаемого электрической энерги-
ей аккумуляторной батареи. Они обеспе-
чивают более быструю прокачку топлива,
не требуют затрат мускульной энергии ме-
ханика-водителя и могут, как правило,
использоваться в качестве аварийных при
отказе основного топливоподкачивающе-
го насоса.
Очистка топлива от механических
примесей и воды происходит в фильтрах
грубой 9 и тонкой 3 очистки (см. рис. 2.9).
Фильтр грубой очистки устанавливается
перед основным топливоподкачивающим
насосом 8 и задерживает частицы разме-
ром 20—50 мкм, которые составляют
80—90 % всех примесей по весу. Фильтр
тонкой очистки устанавливается между
основным топливоподкачивающим насо-
сом и ТНВД. Он задерживает примеси
размером 2—20 мкм.
В настоящее время в силовых уста-
новках с дизельными двигателями приме-
няют следующие типы фильтров грубой
2 Зак. 300
33
очистки: ленточно-щелевые, пластинчато-
щелевые, сетчатые.
В ленточно-щелевом фильтре филь-
трующим элементом служит гофрирован-
ный стакан с намотанной на него про-
фильной лентой. Через щели между вит-
ками ленты, образованными за счет ее вы-
ступов, топливо из пространства вок-
руг фильтрующего элемента попадает во
впадины между гофрированным стаканом
и лентой, а затем — в полость между дном
и крышкой стакана, откуда удаляется че-
рез выпускной трубопровод.
Фильтрующий элемент пластинчато-
щелевого фильтра представляет собой
полый цилиндр, составленный из одина-
ковых кольцевых дисков с отгибными вы-
ступами. За счет этих выступов между
дисками образуются зазоры. Топливо по-
ступает к наружным и внутренним повер-
хностям цилиндра и, проходя через щели
между дисками, очищается. Очищенное
топливо через торцевые отверстия в дис-
ках направляется в верхнюю часть филь-
тра к выходному отверстию.
У сетчатых фильтров фильтрующим
элементом является металлическая сетка.
Сетка может образовывать концентрично
расположенные цилиндры, через стенки
которых продавливается топливо, или дис-
кообразные секции, нанизанные на цент-
ральную трубу с отверстиями в стенке,
соединенную с выходным трубопроводом.
Очень часто фильтр грубой очистки
совмещен с отстойником для воды, нахо-
дящейся в дизельном топливе. В этом слу-
чае необходимо периодически отворачи-
вать пробку отстойника для удаления из
него скопившейся воды.
В фильтрах тонкой очистки в качестве
фильтрующих элементов чаще всего ис-
пользуются картонные элементы типа
“многолучевая звезда” или пакеты из кар-
тонных и фетровых дисков. Реже приме-
няются каркасы с адсорбирующей меха-
нические примеси набивкой (например,
минеральной ватой), каркасы с тканевой
или нитчатой обмоткой и т. д.
Во время эксплуатации машины топ-
ливные фильтры загрязняются, увеличи-
вается их сопротивление. Чтобы подача
топлива к ТНВД не прекратилась из-за
34
загрязнения фильтров, фильтр грубой очи-
стки надо периодически промывать, а
фильрующий элемент фильтра тонкой
очистки заменять новым.
ТНВД 4 (см. рис. 2.9) предназначен
для точной дозировки и подачи топлива в
форсунки 5 под необходимым давлением
и в определенный момент. В рядных дви-
гателях он установлен сбоку от двигателя
на верхней половине его картера. У V-об-
разных двигателей он установлен в раз-
вале цилиндров. Существует множество
типов ТНВД. В частности, на дизели срав-
нительно небольшой мощности, предназ-
наченные для легковых автомобилей,
чаще устанавливают ТНВД распредели-
тельного типа с одним нагнетающим
плунжером-распределителем. Однако
мощные многоцилиндровые дизели чаще
всего оборудованы многоплунжерными
насосами. Пример такого ТНВД для шес-
тицилиндрового V-образного дизельного
двигателя представлен на рис. 2.12.
Насос состоит из корпуса 5 с крыш-
ками, шести насосных секций, механиз-
ма привода насосных секций и механиз-
ма поворота плунжеров. Каждая насосная
секция включает в себя плунжер 8, воз-
вратную пружину 11 с опорными шайба-
ми, нагнетательный клапан 3 с седлом,
пружиной и упором, а также штуцер 2 и
другие вспомогательные направляющие и
крепежные детали. Механизм привода на-
сосных секций состоит из кулачкового
вала 7 и роликовых толкателей 6 с регу-
лировочными болтами. В механизм пово-
рота плунжеров входят поворотные втул-
ки 10 с зубчатыми венцами и зубчатая рей-
ка 9 с втулками и ограничительным вин-
том. Вдоль секций в корпусе насоса выс-
верлены два продольных канала 1 и 4, со-
единяющихся между собой поперечными
каналами. Каждый плунжер очень точно
подогнан к своей гильзе, что обеспечива-
ет создание высокого давления с наимень-
шей утечкой топлива через зазоры.
Работает насос следующим образом.
Кулачковый вал 7 приводится во враще-
ние от коленчатого вала двигателя с по-
мощью зубчатой передачи (угловая ско-
рость кулачкового вала в 2 раза меньше
скорости коленчатого). Вращаясь, кулач-
оо
сл
Рнс. 2.12. Топливный насос высокого давления
ковый вал перемещает своими кулачками
роликовые толкатели 6, которые в свою
очередь поднимают плунжеры вверх. Об-
ратный ход толкателей и плунжеров обес-
печивается пружинами 11. К каналу 4 под-
водится топливо от топливоподкачиваю-
щего насоса, предварительно очищенное
в фильтре тонкой очистки. Когда плунжер
находится в нижнем положении, топливо
из канала 4 попадает в образовавшуюся
надплунжерную полость. При движении
плунжера вверх входное отверстие пере-
крывается, и топливо под большим дав-
лением нагнетается через нагнетательный
клапан 3, штуцер 2 и топливопровод вы-
сокого давления к форсунке. Нагнетание
топлива происходит до тех пор, пока над-
плунжерная полость не соединится со
сливным каналом 1 с помощью проточек
в плунжере (осевых, радиальных и вин-
товых). При постоянном ходе плунжера,
определяемом высотой выступа кулачка,
регулирование количества подаваемого к
форсунке топлива осуществляется пово-
ротом плунжера с помощью рейки 9 и по-
воротной втулки 10 с зубчатым венцом.
Винтовая проточка в плунжере сделана
Рис. 2.13. Форсунка
так, что по мере его поворота изменяется
расстояние от края перепускного отвер-
стия, связанного с каналом 7, до края от-
сечной кромки винтовой проточки. При
этом длина рабочего хода плунжера, во
время которого происходит нагнетание
топлива, также изменяется.
Для того чтобы топливо, подаваемое
в цилиндры, успевало своевременно сго-
рать, и двигатель развивал наибольшую
мощность, необходимо при росте часто-
ты вращения коленчатого вала несколько
увеличивать угол опережения впрыскива-
ния топлива. Регулирование опережения
впрыска у насосов с механическим управ-
лением обеспечивается специальной цен-
тробежной муфтой, которая устанавлива-
ется в корпусе ТНВД и пропорционально
частоте вращения коленчатого вала сме-
щает на некоторый угол кулачковый вал
насоса в направлении его вращения.
С ТНВД соединен механизм веере-
жимного регулятора. Он автоматически
с помощью педали подачи топлива (аксе-
лератора) поддерживает заданную води-
телем частоту вращения коленчатого вала,
устанавливает минимальную частоту на
холостом ходу, а также ограничивает мак-
симальную частоту. Механизм регулято-
ра представляет собой систему тяг, пру-
жин и упоров, связанных с зубчатой рей-
кой ТНВД и перемещающихся пропорци-
онально частоте вращения кулачкового
вала.
Форсунка вворачивается в головку
блока и служит для подачи топлива в ци-
линдр двигателя с высоким давлением в
мелкораспыленном виде. Представленная
на рис. 2.13 типичная форсунка состоит
из: корпуса 5 с распылителем 3, штифтом
4 и накидной гайкой 2; иглы 7 распылите-
ля со штоком 6; пружины 7 с опорной
шайбой, регулировочным винтом 9 и втул-
кой 8; колпачковой гайки 10; топливопри-
емного штуцера 72 с сетчатым фильтром
77. Распылитель 3 и игла 7 очень точно по-
догнаны друг к другу. В верхней части рас-
пылителя имеются один кольцевой и не-
сколько (чаще всего три) вертикальных
топливных канала, а в нижней части —
центральные входной и выходной каналы
с распиливающими отверстиями. Диаметр
36
распиливающих отверстий очень мал и со-
ставляет 0,2—0,4 мм. Игла 1 своим ниж-
ним конусным концом закрывает выход-
ной канал. Распылитель плотно прикреп-
ляется к корпусу 5 с помощью гайки 2.
Топливный канал корпуса соединяется с
кольцевым каналом распылителя через его
вертикальные каналы. Правильное поло-
жение распылителя относительно корпу-
са обеспечивает направляющий штифт 4.
Топливо, подаваемое к форсунке по
топливоприемному штуцеру 72, проходит
через фильтр 77 и по топливным каналам
корпуса и верхней части распылителя по-
ступает в его кольцевую полость. После
достижения необходимого давления в этой
полости, действующего, кроме прочего, на
конический поясок иглы, она поднимает-
ся вверх, преодолевая сопротивление пру-
жины 7. В это время открывается выход-
ной канал, и топливо через него и распы-
ливающие отверстия попадает в камеру
сгорания цилиндра двигателя. После пре-
кращения подачи топлива насосной сек-
цией ТНВД и падения давления игла сно-
ва садится в свое седло, прекращая пода-
чу топлива. Просочившееся через неплот-
ности топливо поступает в верхнюю часть
форсунки и через отверстия в винте 9 и
гайке 10 по специальному трубопроводу
сливается в топливный бак 7 (см. рис. 2.9).
2.7. Система питания
топливом
бензинового двигателя
Общие сведения. Система питания
топливом бензинового двигателя предназ-
начена для размещения и очистки топли-
ва, а также для приготовления горючей
смеси определенного состава и подачи ее
в цилиндры в необходимом количестве в
соответствии с режимом работы двига-
теля (за исключением двигателей с непос-
редственным впрыском).
Бензин так же, как и дизельное топ-
ливо, является продуктом перегонки не-
фти и состоит из различных углеводоро-
дов. Число атомов углерода, входящих в
молекулы бензина, 5—12. В отличие от
дизелей в бензиновых двигателях топли-
во не должно интенсивно окисляться в
процессе сжатия, так как это может при-
вести к детонации (взрыву), что отрица-
тельно сказывается на работоспособнос-
ти, экономичности и мощности двигате-
ля. Детонационная стойкость бензина оце-
нивается октановым числом. Чем выше
октановое число, тем больше детонацион-
ная стойкость топлива, и тем большую
степень сжатия может иметь двигатель. У
современных отечественных бензинов ок-
тановое число лежит в пределах 72—98.
Кроме антидетонационной стойкости,
бензин должен также обладать антикорро-
зионными свойствами, малой токсичнос-
тью и стабильностью (не образовывать
смолистых отложений и нагара).
К агрегатам и узлам топливной сис-
темы бензинового двигателя предъявля-
ются высокие требования, основные из
которых — герметичность, надежность и
простота обслуживания.
В настоящее время существуют два
основных способа образования горючей
смеси. Первый способ заключается в ис-
пользовании специального устройства —
карбюратора, в котором воздух смеши-
вается с бензином в определенной про-
порции. В основе второго лежит прину-
дительный впрыск бензина во впускной
коллектор двигателя через специальные
форсунки (инжекторы). Такие двигатели
часто называют инжекторными.
Независимо от способа приготовле-
ния горючей смеси основным ее показа-
телем является соотношение между топ-
ливом и воздухом. Смесь при ее воспла-
менении должна сгорать очень быстро и
полностью. Этого можно достичь лишь
при хорошем смешении в определенной
пропорции воздуха и паров бензина. Ка-
чество горючей смеси характеризуется ко-
эффициентом избытка воздуха а, который
представляет собой отношение действи-
тельного количества воздуха в смеси в ки-
лограммах, приходящегося на 1 кг топли-
ва, к теоретически необходимому количе-
ству, обеспечивающему полное сгорание
1 кг топлива. Если на 1 кг топлива прихо-
дится 14,8 кг воздуха, такая смесь назы-
вается нормальной, при этом а = 1. Если
воздуха несколько больше (до 17,0 кг),
37
смесь обедненная иа = 1,104-1,15. Когда
воздуха больше 18 кг, и а > 1,2, смесь на-
зывают бедной. Уменьшение количества
воздуха в смеси (или увеличение количе-
ства топлива) называют обогащением.
Если а = 0,854-0,90, смесь обогащенная,
если а < 0,90, смесь богатая.
Когда в цилиндры двигателя поступа-
ет смесь нормального состава, он работа-
ет устойчиво со средними показателями по
мощности и экономичности. При работе
на обедненной смеси мощность двигате-
ля несколько снижается, но заметно улуч-
шается его экономичность. На бедной сме-
си двигатель работает неустойчиво, его
мощность падает, а удельный расход топ-
лива возрастает, поэтому чрезмерное обед-
нение смеси нежелательно. Во время по-
ступления в цилиндры обогащенной сме-
си двигатель развивает наибольшую мощ-
ность, но и расход топлива также увели-
чивается. При работе на богатой смеси
бензин сгорает не полностью. Это приво-
дит к снижению мощности двигателя, уве-
личению расхода топлива и появлению
копоти в выпускном трубопроводе.
Карбюраторные топливные систе-
мы. Рассмотрим сначала карбюраторные
топливные системы, наиболее распрост-
раненные до недавнего времени. Они бо-
лее просты и дешевы по отношению к ин-
жекторным, не требуют высококвалифи-
цированного обслуживания во время экс-
плуатации, в ряде случаев более надежны.
Карбюраторная топливная система
(рис. 2.14) состоит из топливного бака 7,
топливного фильтра 2, топливного насо-
са 5, карбюратора 5, впускного трубопро-
вода 6 и топливопроводов. Во время ра-
боты двигателя под действием насоса 3
топливо из бака 7 через фильтр 2 подает-
ся к карбюратору 5. Там оно в определен-
ной пропорции смешивается с воздухом,
поступающим из атмосферы через возду-
хоочиститель 4. Образованная в карбюра-
торе горючая смесь по впускному трубо-
проводу 6 попадает в цилиндры двигате-
ля.
Топливные баки в силовых установках
с карбюраторными двигателями аналогич-
ны бакам топливных систем дизелей. От-
личием баков для бензина является лишь
их лучшая герметичность, не позволяю-
щая бензину вытечь даже при опрокиды-
вании машины. Для сообщения с атмос-
ферой в крышке заливной горловины бака
устанавливают обычно два клапана (впус-
кной и выпускной). Впускной клапан слу-
жит для доступа в бак воздуха по мере
расходования топлива. Выпускной клапан,
нагруженный более сильной пружиной,
предназначен для сообщения бака с атмос-
ферой, когда давление в нем выше атмос-
ферного (например, при высокой темпе-
ратуре окружающего воздуха).
Топливные фильтры карбюраторных
двигателей аналогичны фильтрам топлив-
ных систем дизелей. На грузовых автомо-
билях устанавливаются пластинчато-ще-
левые и сетчатые фильтры. Для тонкой
очистки применяются также картон и по-
ристые керамические элементы. Кроме
специальных фильтров, в отдельных агре-
гатах системы имеются дополнительные
Рис. 2.14. Схема системы питания топливом карбюраторного двигателя
38
фильтрующие сетки. Они обычно распо-
ложены в заливной горловине бака, в топ-
ливном насосе и в приемном штуцере по-
плавковой камеры карбюратора.
Топливный насос служит для прину-
дительной подачи топлива из бака в по-
плавковую камеру карбюратора. Обычно
применяют насос диафрагменного типа с
приводом от эксцентрика распределитель-
ного вала.
Карбюратор предназначен для приго-
товления горючей смеси. В зависимости
от режима работы двигателя он может го-
товить смесь нормального состава (а = 1),
а также обедненную и обогащенную
смесь. При малых и средних нагрузках,
когда не требуется развивать максималь-
ную мощность, следует подавать в цилин-
дры (готовить в карбюраторе) обедненную
смесь. При больших нагрузках (продол-
жительность их действия, как правило, не-
велика) надо готовить обогащенную
смесь.
Для лучшего понимания принципов
работы реального карбюратора рассмот-
рим сначала устройство и работу элемен-
тарного карбюратора (рис. 2.15). Он со-
стоит из входного патрубка 7, смеситель-
ной камеры 9 с диффузором 2, дроссель-
ной заслонки 70, поплавковой камеры 4 с
дренажным отверстием 3 и поплавком 7,
игольчатого клапана 6 с седлом 5, топлив-
ного жиклера 8 и трубки распылителя 77.
В поплавковой камере 4 поддерживается
постоянный уровень топлива за счет по-
плавка 7 и соединенного с ним игольча-
того клапана 6. По мере расходования топ-
лива поплавок опускается, открывается
игольчатый клапан, и новая порция топ-
лива попадает в топливную камеру. При
достижении нормального уровня топлива
в поплавковой камере поплавок, всплы-
вая, закрывает иглой входное отверстие и
прекращает доступ топлива. С помощью
трубки распылителя 77 топливо из по-
плавковой камеры попадает в смеситель-
ную камеру 9, где смешивается с посту-
пающим из входного патрубка 7 воздухом.
Уровень топлива в поплавковой камере
ниже кромки выходного отверстия распы-
лителя на величину Дй, поэтому при не-
работающем двигателе топливо из по-
Рис. 2.15. Схема элементарного карбюратора
плавковой камеры не вытекает даже при
наклонном положении машины. Для до-
зирования топлива в нижнюю часть труб-
ки распылителя ввернут жиклер 8, пред-
ставляющий собой пробку с калиброван-
ным отверстием. Диффузор 2, представ-
ляющий собой суженный внутри корот-
кий патрубок, служит для увеличения ско-
рости воздушного потока в центре смеси-
тельной камеры и создания разрежения
около конца распылителя (при работаю-
щем двигателе), что необходимо для вы-
сасывания топлива из топливной камеры
и лучшего его распыления. Количество
горючей смеси, подаваемой в цилиндры
двигателя, регулируется дроссельной зас-
лонкой 10. Она изменяет площадь проход-
ного сечения за смесительной камерой и
управляется водителем из кабины с помо-
щью педали акселератора.
Элементарный карбюратор не спосо-
бен приготовлять оптимальную по соста-
ву горючую смесь на всех режимах рабо-
ты двигателя. При увеличении степени
открытия дроссельной заслонки смесь бу-
дет обогащаться. Характер изменения со-
става горючей смеси в элементарном кар-
бюраторе показан на рис. 2.16 (кривая 7).
Оптимальное же изменение состава сме-
си должно быть другим. Для идеального
карбюратора оно представлено кривой 2
на рис. 2.16. Видно, что характеристики
элементарного и идеального карбюрато-
ров совпадают лишь в двух точках.
39
Рис. 2.16. Характеристики элементарного и иде-
ального карбюраторов
При пуске двигателя карбюратор дол-
жен обеспечивать создание значительно
обогащенной смеси, способной воспламе-
няться даже при низкой температуре. Во
время холостого хода в цилиндры пода-
ется небольшое количество горючей сме-
си, но она должна быть обогащенной, что-
бы двигатель работал устойчиво. На сред-
них нагрузках в цилиндры нужно подавать
разное количество смеси, причем она дол-
жна быть слегка обедненной (а =1,10*
1,15), что необходимо для экономичной
работы двигателя. При полной нагрузке
для получения наибольшей мощности
двигателя необходимо готовить в карбю-
раторе обогащенную смесь (а = 0,85*
0,90). Для обеспечения хорошей приеми-
стости двигателя, т. е. способности быст-
ро увеличивать частоту вращения колен-
чатого вала, необходимо при быстром от-
крытии дроссельной заслонки подавать в
цилиндры также обогащенную смесь.
Современные карбюраторы бензино-
вых двигателей обеспечивают приготов-
ление горючей смеси по составу близкой
к оптимальной на всех режимах работы
двигателя. Они существенно отличаются
от элементарного карбюратора, главным
образом, наличием дополнительных уст-
ройств, позволяющих на тех или иных
режимах работы двигателя в той или иной
степени обеднять или обогащать смесь.
Различают карбюраторы с восходящим,
горизонтальным и падающим потоком.
Наиболее часто используются карбюрато-
ры с падающим потоком, в которых смесь
в смесительной камере движется сверху
вниз. Карбюратор может иметь одну или
40
две камеры. В этом случае они могут ус-
танавливаться последовательно или па-
раллельно. Чаще всего используются
двухкамерные карбюраторы с параллель-
ным расположением камер.
В общем случае современный карбю-
ратор состоит из следующих основных
устройств: главного дозирующего устрой-
ства, пускового устройства, системы холо-
стого хода, экономайзера, ускорительно-
го насоса, балансировочного устройства и
ограничителя частоты вращения коленча-
того вала (у карбюраторов, которые уста-
навливаются на двигатели грузовых авто-
мобилей). Карбюратор может содержать
также эконостат, систему принудительно-
го холостого хода и высотный корректор.
Главное дозирующее устройство
функционирует на всех основных режимах
работы двигателя, когда есть разрежение
в диффузоре смесительной камеры. Отли-
чием этого устройства от элементарного
карбюратора является лишь то, что оно
имеет систему компенсации состава сме-
си. Эта система обеспечивает приготовле-
ние слегка обедненной смеси примерно
постоянного состава при различном от-
крытии дроссельной заслонки. Применя-
ются различные системы компенсации
состава смеси, но самое широкое распро-
странение получила система пневмати-
ческого торможения подачи топлива
(рис. 2.17, а). По мере увеличения откры-
тия дроссельной заслонки и повышения
разрежения в диффузоре количество топ-
лива, проходящего через главный жиклер
4, возрастает, но не так интенсивно, как в
элементарном карбюраторе. Ограничение
подачи топлива, т. е. предотвращение обо-
гащения смеси, обеспечивается торможе-
нием подачи топлива воздухом, поступа-
ющим в колодец 1 через воздушный жик-
лер 3 и боковые отверстия эмульсионной
трубки 2. Торможение тем больше, чем
выше скорость потока воздуха через кар-
бюратор, т. е. чем больше степень откры-
тия дроссельной заслонки.
Пусковое устройство предназначено
для обеспечения пуска холодного двига-
теля, когда частота проворачиваемого
стартером коленчатого вала невелика, и
разрежение в диффузоре мало. В этом
случае для надежного пуска необходимо
подать в цилиндры сильно обогащенную
смесь. Наиболее распространенным пус-
ковым устройством является воздушная
заслонка 9 (рис. 2.17, б), устанавливаемая
в приемном патрубке карбюратора. Во
время пуска двигателя эту заслонку зак-
рывают, вследствие чего разрежение в
диффузоре резко возрастает, и количество
топлива, вытекающего через распыли-
тель, увеличивается. Для устранения чрез-
мерного подсоса топлива при длительном
прикрытии воздушной заслонки на ней
обычно устанавливают автоматический
клапан 5, который при большом разреже-
нии в смесительной камере открывается
под действием давления воздуха над зас-
лонкой. Часто воздушную заслонку дела-
ют неравносторонней, что приводит к ее
автоматическому открытию в связи с ро-
стом напора воздуха при увеличении час-
тоты вращения вала двигателя после его
пуска.
Система холостого хода служит для
обеспечения работы двигателя без нагруз-
ки с малой частотой вращения коленчато-
го вала. В этом случае дроссельная заслон-
ка почти полностью закрыта, следователь-
но, в диффузоре разрежения почти нет,
и подача топлива из распылителя глав-
ной дозирующей системы прекращает-
ся. При закрытой дроссельной заслонке
(рис. 2.17, б) под ней создается сильное
разрежение, вследствие чего топливо из
поплавковой камеры засасывается через
жиклер 4 холостого хода в обводной ка-
нал 5. В этот же канал через воздушный
жиклер 6 из приемного патрубка карбю-
ратора поступает воздух, улучшающий
последующее распыление топлива. Полу-
ченная таким образом топливовоздушная
эмульсия направляется по каналу 1 в зад-
россельное пространство смесительной
камеры, где смешивается с просочившим-
ся через щели неплотно прикрытой дрос-
сельной заслонки воздухом, и затем посту-
пает в цилиндры. Когда дроссельная зас-
лонка открывается (переходит на режим
работы с нагрузкой), разрежение под ней
падает, и система выключается. Для повы-
шения плавности перехода с режима хо-
лостого хода на режим работы с нагруз-
кой делают два выходных отверстия кана-
ла холостого хода. При полностью при-
крытой заслонке топливо подается лишь
через отверстие 7, при частично прикры-
той — через отверстия 1 и 3. Таким обра-
зом, по мере открытия заслонки количе-
ство подаваемого топлива увеличивается,
и смесь обогащается. Количество посту-
пающего через канал 7 топлива регулиру-
ется винтом 2 холостого хода. В некото-
рых карбюраторах качество смеси регули-
руется винтом 7, изменяющим сечение
воздушного канала.
Рис. 2.17. Главное дозирующее устройство (а) и системы пуска и холостого хода (б)
41
Система принудительного холосто-
го хода позволяет экономить топливо во
время движения в режиме торможения
двигателем, т. е. тогда, когда водитель при
включенной передаче отпускает педаль
акселератора, связанную с дроссельной
заслонкой карбюратора. Так как эта зас-
лонка закрывается, карбюратор должен
был бы перейти в режим холостого хода
с подачей топлива в задроссельное про-
странство по обводному каналу. Однако
при достаточно большой частоте враще-
ния коленчатого вала в этом случае пода-
вать топливо в двигатель вообще не надо,
так как не двигатель обеспечивает враще-
ние колес, а наоборот, ведущие колеса
движущегося по инерции автомобиля вра-
щают коленчатый вал. Прекращение по-
дачи топлива обеспечивает специальный
электромагнитный клапан, встроенный в
контур обводного канала. Этот клапан зак-
рывается, когда дроссельная заслонка зак-
рыта, а частота вращения коленвала пре-
вышает некоторый заранее заданный по-
рог. Сигнал о величине частоты вращения
может, например, подаваться от катушки
зажигания (см. главу 3).
Экономайзер предназначен для авто-
матического обогащения смеси при рабо-
те двигателя с полной нагрузкой
(рис. 2.18). Он состоит из жиклера 8, кла-
пана 7 и привода этого клапана. Привод
Рис. 2.18. Экономайзер и ускорительный насос
с механическим приводом
может быть механический или пневмати-
ческий. На рис. 2.18 показан механичес-
кий привод, состоящий из рычага 9, свя-
занного с дроссельной заслонкой, тяги 5
и соединенного с ней штока 3. При откры-
тии заслонки на 80—85 % шток 3 откры-
вает клапан 7, и топливо через жиклер эко-
номайзера поступает в распылитель 12.
Там оно смешивается с топливом, следу-
ющим от жиклера главной дозирующей
системы. Количество топлива, поступаю-
щего в смесительную камеру, увеличива-
ется, и горючая смесь обогащается.
В некоторых карбюраторах, кроме
экономайзера, для обогащения смеси ис-
пользуют эконостат. Это устройство по-
дает дополнительное количество топлива
из поплавковой камеры в смесительную
только при значительном разрежении в
верхней части диффузора, что может быть
лишь при полном открытии дроссельной
заслонки.
Ускорительный насос обеспечивает
принудительный впрыск в смесительную
камеру дополнительных порций топлива
при резких открытиях дроссельной зас-
лонки. Это улучшает приемистость дви-
гателя и, соответственно, машины. Если
бы ускорительного насоса в карбюраторе
не было, при резком открытии заслонки,
когда расход воздуха быстро растет, из-за
инерционности топлива смесь в первый
момент сильно обеднялась бы.
Привод ускорительного насоса может
быть механическим и пневматическим.
Насос с механическим приводом (см.
рис. 2.18) состоит из плунжера 4, переме-
щаемого с помощью штока 3, тяги 5 и
рычага 9, впускного клапана 6, нагнета-
тельного игольчатого клапана 2 и распы-
лителя 1. При быстром открытии дрос-
сельной заслонки 10 шток 3 с плунжером
4 резко перемещается вниз. В подплунжер-
ном пространстве создается высокое дав-
ление, под действием которого впускной
клапан 6 закрывается, а нагнетательный
2 — открывается, позволяя дополнитель-
ной порции топлива через распылитель 1
попасть в смесительную камеру. При зак-
рытии заслонки плунжер поднимается
вверх, а его колодец через впускной кла-
пан 6 вновь заполняется топливом. В этом
42
Рис. 2.19. Схема пневмоцентробежного ограничителя максимальной частоты вращения
коленчатого вала
случае нагнетательный клапан 2 закрыва-
ется, устраняя подсос воздуха из смеси-
тельной камеры в колодец ускорительно-
го насоса. С целью получения более затяж-
ного впрыска топлива и уменьшения со-
противления быстрому открытию заслон-
ки усилие от тяги 5 на плунжер 4 переда-
ется через пружину, которая в первый мо-
мент сжимается, запасая энергию.
Балансировочное устройство служит
для обеспечения стабильности работы
карбюратора. Оно представляет собой
трубку 14 (см. рис. 2.18), соединяющую
приемный патрубок карбюратора с воз-
душной полостью герметизированной (не
сообщающейся с атмосферой) поплавко-
вой камеры. Давление в соединенных по-
лостях остается одним и тем же в любой
период работы двигателя. Если бы этой
трубки не было, а воздушная полость по-
плавковой камеры сообщалась бы с ат-
мосферой, за счет наличия воздухоочис-
тителя давление в приемном патрубке
было бы меньше давления в поплавковой
камере. Это вызвало бы дополнительный
подсос топлива в смесительную камеру.
В современных карбюраторах для
улучшения смесеобразования используют
многодиффузорные смесительные каме-
ры. Схема двухдиффузорной камеры
представлена на рис. 2.18. Из распылите-
ля 12 топливо поступает во внутренний
диффузор 13 и распыливается проходя-
щим через него воздухом. Затем получен-
ная смесь проходит через диффузор 77,
где повторно распыливается. Качество
смеси при этом повышается.
Ограничитель максимальной часто-
ты вращения коленчатого вала двигате-
ля устанавливается на карбюраторах гру-
зовых автомобилей. Наиболее распрост-
ранен ограничитель пневмоцентробежно-
го типа (рис. 2.19). Он состоит из центро-
бежного механизма — датчика и исполни-
тельного диафрагменного механизма, по-
ворачивающего дроссельные заслонки.
Когда частота вращения коленчатого вала
не превышает допустимого значения, кла-
пан 10 во вращающемся роторе 9 удержи-
вается пружиной в открытом положении.
Верхняя часть карбюратора через трубки
8 м 11 соединяется с верхней камерой ди-
афрагменного механизма, и давление в
указанных полостях близко к атмосферно-
му. Такое же давление в нижней части ди-
афрагменного механизма, так как она
трубкой 3 соединена с приемным патруб-
ком карбюратора. В этом случае диафраг-
ма удерживается в нижнем положении за
счет пружины 7 и не воздействует на дрос-
сельные заслонки. Когда частота враще-
ния вала достигает максимально допусти-
мого значения, клапан 10 под действием
центробежной силы закрывается, разры-
43
вая связь воздушной камеры карбюрато-
ра с наддиафрагменной полостью. В дан-
ную полость передается разрежение из
смесительной камеры через каналы 1 и 5
и воздушный жиклер 4. Под диафрагмой
давление остается прежним. За счет раз-
ницы давлений над и под диафрагмой она
перемещается вверх, преодолевая сопро-
тивление пружины 7, через рычаг 6 пово-
рачивается валик 2 и прикрывает дрос-
сельные заслонки.
Рассмотрим устройство типичного
двухкамерного карбюратора (рис. 2.20).
Систему пуска этого карбюратора пред-
ставляют воздушная заслонка 6 и клапан
7. Система холостого хода представлена
воздушным жиклером 7, топливным жик-
лером 2 холостого хода, каналами 19 и 20
и регулировочными винтами 18. Основ-
ными частями главной дозирующей сис-
темы являются диффузор 4, дроссельная
заслонка 27, жиклер 22 полной мощнос-
ти, главный жиклер 23, воздушный жик-
лер 3 системы пневматического торможе-
ния топлива, поплавковая камера с по-
плавком и игольчатым клапаном. Эконо-
майзер данного карбюратора имеет меха-
нический привод и состоит из штока 8 с
пружиной, планки 9, тяги 73, рычага 16 и
клапана 75. Ускорительный насос приво-
дится в действие через тягу 73 и рычаг 16.
Его основными элементами являются
шток 10, пружина 77, плунжер 72, впуск-
ной клапан 14, нагнетательный клапан 77
и распылитель 5. Балансировочное уст-
ройство представляет собой трубку, со-
единяющую воздушную полость поплав-
ковой камеры с впускным патрубком кар-
бюратора.
Инжекторные топливные системы.
В последнее время все чаще, особенно на
бензиновых двигателях легковых автомо-
билей, используется система питания с
впрыскиванием бензина во впускной кол-
лектор. Впрыск осуществляется с помо-
щью специальных электромагнитных
форсунок (инжекторов), установленных в
головку блока около цилиндров и управ-
ляемых по сигналу от электронного бло-
ка. При этом отпадает необходимость в
карбюраторе, так как горючая смесь об-
разуется непосредственно во впускном
коллекторе.
Различают одноточечные и многото-
чечные системы впрыска. В первом слу-
чае для впрыскивания топлива использу-
ется только одна форсунка, с ее помощью
готовится рабочая смесь для всех цилин-
дров двигателя. Во втором случае число
форсунок соответствует числу цилиндров
Рис. 2.20. Схема двухкамерного карбюратора
44
Рис. 2.21. Схема системы питания топливом бензинового двигателя с многоточечным впрыском
двигателя. Они установлены в непосред-
ственной близости от впускных клапанов
и впрыскивают топливо в мелко распы-
ленном виде прямо на наружные поверх-
ности их головок. Атмосферный воздух,
увлекаемый в цилиндры за счет разреже-
ния в них во время тактов впуска, смыва-
ет частицы топлива с головок клапанов и
способствует их испарению. Таким обра-
зом, непосредственно у каждого цилинд-
ра готовится топливовоздушная смесь.
В двигателе с многоточечным впрыс-
ком (рис. 2.21) при подаче электропитания
к электрическому топливному насосу 2
через замок зажигания 8 бензин из топ-
ливного бака 7 через фильтр 3 подается в
топливную рампу 4 (рампу инжекторов),
общую для всех электромагнитных фор-
сунок. Давление в этой рампе регулиру-
ется с помощью регулятора давления 6,
который в зависимости от разрежения 7
во впускном патрубке двигателя часть
топлива из рампы направляет обратно в
бак. Понятно, что все форсунки находят-
ся под одним и тем же давлением топ-
лива в рампе. Когда требуется подать
(впрыснуть) топливо, на обмотку электро-
магнита форсунки 5 от электронного бло-
ка системы впрыска в течение строго оп-
ределенного периода времени подается
электрический ток. Сердечник электро-
магнита, связанный с иглой форсунки, при
этом втягивается, открывая тем самым
путь топливу во впускной коллектор. Про-
должительность подачи электрической
энергии к электромагниту форсунки, т. е.,
в конечном счете, продолжительность
впрыска топлива, регулируется электрон-
ным блоком. Программа электронного
блока на каждом режиме работы двигате-
ля обеспечивает оптимальную подачу топ-
лива в цилиндры. Для того чтобы иден-
тифицировать режим работы двигателя и
в соответствии с ним рассчитать продол-
жительность впрыска, в электронный
блок подаются сигналы от различных дат-
чиков. Они замеряют и преобразуют в
электрические импульсы значения следу-
ющих параметров работы двигателя: угла
поворота дроссельной заслонки, разреже-
ния во впускном коллекторе, частоты вра-
щения коленчатого вала, температуры вса-
сываемого воздуха, температуры охлажда-
ющей жидкости, концентрации кислоро-
да в отработавших газах, атмосферного
давления, напряжения аккумуляторной
батареи и др.
По сравнению с карбюраторными
двигателями двигатели с впрыском бензи-
на имеют ряд неоспоримых преимуществ.
У них топливо распределяется по цилин-
45
драм более равномерно, что повышает
экономичность двигателя и уменьшает его
вибрацию. Вследствие отсутствия карбю-
ратора уменьшается сопротивление впус-
кной системы и улучшается наполнение
цилиндров. Появляется возможность не-
сколько повысить степень сжатия, так как
состав смеси в цилиндрах более однород-
ный. Достигается оптимальная коррекция
состава смеси при переходе с одного ре-
жима на другой, и обеспечивается лучшая
приемистость двигателя. В отработавших
газах содержится меньше вредных ве-
ществ. Вместе с тем, системы питания с
впрыском бензина имеют и недостатки.
Они сложны и, поэтому, относительно до-
роги. Обслуживание таких систем требу-
ет специальных диагностических прибо-
ров и приспособлений.
2.8. Система питания
воздухом
Система питания воздухом служит
для очистки воздуха от пыли и подвода его
к цилиндрам двигателя.
Основная функция рассматриваемой
системы — очистка воздуха от пыли, по-
скольку, попадая в цилиндр двигателя, ее
частицы вызывают интенсивный абразив-
ный износ деталей кривошипно-шатунно-
го механизма, в основном — стенок ци-
линдров, поршневых колец, шеек и под-
шипников коленчатого вала. Износ приво-
дит к падению мощности двигателя, сни-
жению срока его службы, а также к увели-
чению расхода топлива и смазочного мас-
ла. Если воздух, поступающий в цилинд-
ры, не очищать, срок службы двигателя
резко уменьшается. Например, при движе-
нии по проселку гусеничной машины без
воздухоочистителя выход из строя двига-
теля происходит через 15—20 ч работы.
В систему питания воздухом входят
воздухозаборники, воздухоочистители и
впускные коллекторы, по которым очи-
щенный воздух поступает из воздухоочи-
стителя к цилиндрам двигателя. В неко-
торых случаях в систему могут входить
устройства отсоса пыли из пылесборни-
ков воздухоочистителей.
46
Экспериментально установлено, что
практически безвредны для работы дви-
гателя пылинки размером 0,001 мм. Од-
нако такая степень очистки воздуха свя-
зана со значительными потерями мощно-
сти, поэтому допускается попадание в
двигатель частиц большего размера, но
очень малой концентрации.
Параметр воздуха, характеризующий
концентрацию пыли в нем, называется
запыленностью. Под запыленностью
воздуха понимается количество пыли в
граммах, содержащееся в 1 м3 возду-
ха. Если запыленность меньше, либо рав-
на 0,001 г/м3, пыль практически не влия-
ет на износ двигателя. На входе в возду-
хоочиститель запыленность воздуха изме-
няется в широких пределах и зависит в ос-
новном от следующих факторов: дорож-
ных условий, конструкции ходовой части,
скорости движения и высоты воздухоза-
борника над уровнем дороги. Особенно
сильно она меняется по высоте; чем на
большей высоте происходит забор возду-
ха, тем меньше запыленность.
Воздухоочиститель машины должен
удовлетворять следующим требованиям:
обеспечивать высокую степень очистки;
иметь минимальное и стабильное во вре-
мени сопротивление проходу воздуха; об-
ладать малыми массой и габаритами;
иметь ресурс, равный ресурсу двигателя;
длительно работать без промывки или
смены фильтрующего элемента; обеспе-
чивать малую трудоемкость работ по об-
служиванию, обеспечивать эффективное
глушение шума на впуске.
Конструкции воздухоочистителей со-
временных колесных и гусеничных ма-
шин отличаются многообразием. Однако
среди них можно выделить следующие ос-
новные типы: инерционные; инерционно-
центробежные; фильтрующие; комбини-
рованные, имеющие две ступени очистки
или более.
В инерционных воздухоочистителях
используется сила инерции движущихся
с большой скоростью пылинок. При рез-
ком изменении направления движения
воздуха в этих очистителях частицы пыли
продолжают двигаться по инерции в пер-
воначальном направлении и, вылетая из
воздушного потока, поступающего в дви-
гатель, удаляются наружу или задержива-
ются в пылесборниках или специальных
масляных ваннах.
В инерционно-центробежных возду-
хоочистителях наряду с инерционными
силами от резкого изменения направления
потока воздуха используются также цен-
тробежные силы от его закручивания.
Воздух, проходя через такой очиститель,
не только резко меняет направление дви-
жения, но и закручивается с помощью
спиральных направляющих, тангенциаль-
ного (по касательной к цилиндрической
стенке) входа или других способов. Час-
тицы пыли отбрасываются центробежны-
ми силами к стенке корпуса воздухоочис-
тителя и скатываются по ней в пылесбор-
ник. Инерционно-центробежные воздухо-
очистители без вращающихся деталей на-
зываются циклонами (рис. 2.22). Суще-
ствуют также инерционно-центробежные
воздухоочистители роторного типа, в ко-
торых очистка воздуха от пыли осуществ-
ляется за счет центробежных сил, вызван-
ных вращающимся ротором. В таком очи-
стителе ротор вращается обычно за счет
взаимодействия его лопастей с потоком
воздуха, стремящимся попасть во впуск-
в)
Рис. 2.22. Схемы циклонов:
а — обратнопоточный со спиральной направляющей; б — обратнопоточный с тангенциаль-
ным входом и принудительным отсосом пыли; в — прямопоточный со спиральной направ-
ляющей
Запыленный
Чистый
воздух
47
ную трубу из-за разрежения, создаваемо-
го работающим двигателем.
Большим преимуществом инерцион-
ных и инерционно-центробежных возду-
хоочистителей является возможность лег-
кого выброса сухой пыли из их пылесбор-
ников в атмосферу путем отсоса. Это осо-
бенно важно при большой запыленности
воздуха, когда необходимо непрерывное
удаление пыли. Отсос сухой пыли из пы-
лесборника обычно осуществляется за
счет разрежения, создаваемого в выпуск-
ной трубе двигателя с помощью эжекци-
онного устройства (см. рис. 2.22, б). Ос-
новной недостаток инерционных и инер-
ционно-центробежных воздухоочистите-
лей — недостаточная эффективность при
очистке воздуха от мельчайших частиц.
Фильтрующие воздухоочистители
при очистке воздуха от пыли используют
принцип его фильтрации в пористых ма-
териалах или способность пылевых час-
тиц адсорбироваться на смоченных мас-
лом поверхностях. В качестве фильтрую-
щего элемента может использоваться смо-
ченная маслом металлическая сетка, про-
масленные кассеты с капроновой или про-
волочной набивкой, пропитанная маслом
полиуретановая пена, синтетические ма-
териалы на перфорированном каркасе и
т. д. Однако в настоящее время самое ши-
рокое применение находят сухие картон-
ные фильтрующие элементы. Картон в та-
ком фильтрующем элементе уложен “гар-
мошкой” и образует плоские панели или
многолучевую звезду, вписанную в коль-
цо. Картонные фильтры эффективны при
любом режиме работы двигателя и задер-
живают более 99 % частиц размером свы-
ше 2 мкм.
Самым новым и перспективным
фильтрующим элементом для систем пи-
тания двигателей воздухом стал так назы-
ваемый “марлевый” фильтр, в котором,
помимо обычных принципов фильтрации,
в пористых материалах используется так-
же принцип удержания пылевых частиц
на поверхности фильтра за счет статичес-
кого электричества. Дело в том, что двой-
ной стальной каркас и пропитанная спе-
циальным составом марлевая набивка та-
кого фильтра образуют своеобразный кон-
48
денсатор, который заряжается статичес-
ким электричеством при трении пылинок
между собой. В результате пылинки как
бы “налипают” на наружную поверхность
фильтра, образуя подобие “шубы”. Ресурс
такого фильтрующего элемента значи-
тельно больше ресурса обычного картон-
ного, так как пыль не остается внутри
фильтра, а скапливается на его поверхно-
сти и может быть легко удалена при оче-
редном техническом обслуживании.
Достоинством фильтрующих воздухо-
очистителей является их способность за-
держивать мельчайшие частицы пыли, не-
достатком — необходимость периодичес-
кой очистки, промывки или замены филь-
трующих элементов.
Комбинированные воздухоочистите-
ли сочетают в себе преимущества всех
описанных выше очистителей. Они широ-
ко распространены как на колесных, так
и на гусеничных машинах. Чаще всего
применяют две ступени очистки. В пер-
вой ступени (инерционный очиститель
или циклон) из воздуха удаляются наибо-
лее крупные и тяжелые частицы, во вто-
рой (фильтрующий очиститель) — мелкие
пылинки.
2.9. Система охлаждения
Система охлаждения — это совокуп-
ность устройств, обеспечивающих прину-
дительный отвод тепла от нагревающих-
ся деталей двигателя.
Потребность в системах охлаждения
на современных двигателях вызвана тем,
что естественное рассеивание тепла на-
ружными поверхностями двигателя и теп-
лоотвод в циркулирующее смазочное мас-
ло не обеспечивают оптимальный темпе-
ратурный режим работы двигателя и не-
которых его систем. Перегрев двигателя
связан с уменьшением коэффициента на-
полнения цилиндров, пригоранием масла
и увеличением потерь на трение. На бен-
зиновых двигателях возникает также
опасность калильного зажигания (не от
искры свечи, а от высокой температуры
камеры сгорания).
Система охлаждения должна обеспе-
чивать: автоматическое поддержание оп-
тимального теплового режима двигателя
на всех скоростных и нагрузочных режи-
мах его работы при температуре окружа-
ющего воздуха от минус 45 до плюс 45 °C,
быстрый прогрев двигателя до рабочей
температуры; минимальный расход мощ-
ности на привод агрегатов системы; ма-
лые массу и габаритные размеры; эксплу-
атационную надежность, определяемую
сроком службы, простотой и удобством
обслуживания и ремонта и другими пара-
метрами.
На современных колесных и гусенич-
ных машинах применяются воздушная и
жидкостная системы охлаждения.
При воздушной системе охлаждения
(рис. 2.23, а) тепло от цилиндров и голов-
ки двигателя передается непосредственно
обдувающему их воздуху. Через воздуш-
ную рубашку, образованную кожухом 5,
охлаждающий воздух прогоняется с помо-
щью вентилятора 2, приводимого в дей-
ствие от коленчатого вала с использова-
нием ременной передачи 1. Для улучше-
ния теплоотвода цилиндры 5 и их голов-
ки имеют ребра 4. Интенсивность охлаж-
дения регулируется специальными зас-
лонками б, управляемыми автоматически
с помощью воздушных термостатов.
Большинство современных отече-
ственных двигателей имеет жидкостное
охлаждение (рис. 2.23, б). В систему вхо-
дят рубашки охлаждения головки 11 и
блока 13 цилиндров, радиатор 18, верхний
8 и нижний 16 соединительные патрубки
со шлангами 7 и 75, насос 14, распреде-
лительная труба 72, термостат 9, расши-
рительный (компенсационный) бачок 10
и вентилятор 77. В рубашке охлаждения,
радиаторе и патрубках находится охлаж-
дающая жидкость (вода или антифриз —
незамерзающая жидкость).
При работе двигателя приводимый от
коленчатого вала жидкостный насос 14
создает в системе циркуляцию охлажда-
ющей жидкости. По распределительной
трубе 72 жидкость направляется сначала
к наиболее нагреваемым деталям (цилин-
драм, головке блока), охлаждает их и по
патрубку 8 поступает в радиатор 18. В ра-
диаторе поток жидкости разветвляется по
трубкам на тонкие струйки и охлаждает-
ся продуваемым через радиатор воздухом.
Охлажденная жидкость из нижнего бачка
радиатора по патрубку 16 и шлангу 75
снова поступает в жидкостный насос.
Поток воздуха через радиатор создает
обычно вентилятор 7 7, приводимый в дей-
ствие от коленчатого вала или специаль-
ного электродвигателя. На некоторых гу-
сеничных машинах для создания потока
воздуха используется эжекционное уст-
ройство. Принцип действия этого устрой-
ства заключается в использовании энер-
гии отработавших газов, вытекающих с
большой скоростью из выпускной трубы
и увлекающих за собой воздух.
Регулирует циркуляцию жидкости че-
рез радиатор, поддерживая оптимальную
температуру двигателя, термостат 9. Чем
выше температура жидкости в рубашке,
тем больше степень открытия клапана
Рис. 2.23. Схемы систем охлаждения двигателя:
а — воздушная; б — жидкостная
16 15
49
термостата, и тем больше жидкости по-
ступает в радиатор. При низкой темпера-
туре двигателя (например, в первое вре-
мя после пуска) клапан термостата зак-
рыт, и жидкость направляется не в радиа-
тор (по большому кругу циркуляции), а
сразу во всасывающую полость насоса (по
малому кругу). Этим достигается быст-
рый прогрев двигателя после пуска. Регу-
лирование интенсивности охлаждения
осуществляется также с помощью жалю-
зи, установленных на входе (чаще) или
выходе воздушного тракта. Чем больше
степень закрытия жалюзи, тем меньше
расход воздуха через радиатор, и тем хуже
охлаждение жидкости.
В расширительном бачке 10, располо-
женном выше радиатора, имеется запас
жидкости для компенсации ее убыли в
контуре из-за испарения и утечек. Часто
в верхнюю полость расширительного бач-
ка отводят образовавшийся в системе пар
из верхнего коллектора радиатора и ру-
башки охлаждения.
Жидкостное охлаждение по сравне-
нию с воздушным имеет следующие пре-
имущества: более легкий пуск двигателя
в условиях низкой температуры окружа-
ющего воздуха, более равномерное охлаж-
дение двигателя, возможность примене-
ния блочных конструкций цилиндров, уп-
рощение компоновки и возможность изо-
ляции воздушного тракта, меньший шум
от двигателя, меньшие механические на-
пряжения в деталях двигателя. Вместе с
тем жидкостная система охлаждения име-
ет ряд недостатков: более сложную кон-
струкцию двигателя и системы; потреб-
ность в охлаждающей жидкости; опас-
ность подтекания и замерзания жидкости;
повышенный коррозионный износ; боль-
шой расход топлива; меньший интервал
смены масла; более сложное обслужива-
ние и ремонт; в ряде случаев большую
чувствительность к изменению темпера-
туры окружающего воздуха.
Жидкостный насос 14 (рис. 2.23, б)
обеспечивает циркуляцию охлаждающей
жидкости в системе. Чаще применяются
центробежные крыльчатые насосы, одна-
ко могут использоваться вихревые, шес-
теренные и поршневые насосы. Термостат
9 служит для автоматического регулиро-
50
вания температуры охлаждающей жидко-
сти, а также для ускорения прогрева дви-
гателя после пуска. Термостат может быть
одно- и двухклапанным с жидкостным тер-
мосиловым элементом или с элементом,
имеющим твердый наполнитель.
Большинство двигателей имеет зак-
рытые системы охлаждения, у которых
нет постоянной связи с атмосферой. При
этом в системе образуется избыточное
давление, что приводит к повышению
температуры кипения жидкости (до 105—
110 °C), увеличению эффективности ох-
лаждения и уменьшению потерь, снижа-
ет возможность появления в потоке пу-
зырьков воздуха и пара.
Поддержание необходимого избыточ-
ного давления в системе, а также обеспе-
чение доступа в нее атмосферного возду-
ха при разрежении осуществляется с по-
мощью двойного паровоздушного клапа-
на, который устанавливается в самой вы-
сокой точке жидкостной системы (обыч-
но в крышке заливной горловины расши-
рительного бачка или радиатора). Паро-
вой клапан открывается, позволяя избыт-
ку пара уйти в атмосферу, когда давление
в системе превышает атмосферное на
20—60 кПа. Воздушный клапан открыва-
ется, когда в системе образуется разреже-
ние 1—4 кПа. Перепады давления, при ко-
торых открываются клапаны, обеспечива-
ются подбором параметров и натяга кла-
панных пружин.
В жидкостной вентиляторной систе-
ме охлаждения радиатор омывается пото-
ком воздуха, создаваемым вентилятором.
В зависимости от взаимного расположе-
ния радиатора и вентилятора могут при-
меняться следующие типы вентиляторов:
осевые, центробежные, комбинирован-
ные, создающие как осевой, так и ради-
альный потоки воздуха. Осевые вентиля-
торы располагаются перед радиатором
или за ним в специальном воздухоподво-
дящем канале. Эффективность охлажде-
ния повышается при нахождении радиа-
тора перед вентилятором (в области вса-
сывания), так как в этом случае поток воз-
духа в радиаторе более равномерный, а
температура воздуха не повышена из-за
его перемешивания вентилятором. К цен-
тробежному вентилятору воздух подво-
дится по оси его вращения, а отводится —
по радиусу. На некоторых машинах воз-
можно объединение радиатора и вентиля-
тора в один узел.
На тяжелых колесных и гусеничных
машинах привод вентилятора осуществ-
ляется обычно от коленчатого вала дви-
гателя. Могут использоваться карданные,
ременные и зубчатые (цилиндрические и
конические) передачи. С целью снижения
динамических нагрузок на вентилятор в
его приводе от коленчатого вала часто
применяются разгружающие и демпфиру-
ющие устройства в виде торсионных ва-
ликов, резиновых, фрикционных, вязкос-
тных муфт, а также гидромуфт. Для при-
вода вентилятора относительно маломощ-
ных двигателей все шире используются
специальные электродвигатели, питаемые
от бортовой электросистемы. Это в ряде
случаев уменьшает массу силовой уста-
новки и упрощает ее компоновку. Кроме
того, применение электродвигателя для
привода вентилятора позволяет регулиро-
вать частоту его вращения, а следователь-
но, и интенсивность охлаждения. Возмож-
но также автоматическое отключение вен-
тилятора при низкой температуре охлаж-
дающей жидкости.
Радиаторы связывают между собой
воздушный и жидкостный тракты систе-
мы охлаждения. Назначение радиато-
ров — передача тепла от охлаждающей
жидкости атмосферному воздуху. Основ-
ные части радиатора — входной и выход-
ной коллекторы, а также сердцевина (ох-
лаждающая решетка). Сердцевина изго-
тавливается обычно из меди, латуни или
алюминиевых сплавов. По типу сердцеви-
ны различают следующие виды радиато-
ров: трубчатые, трубчато-пластинчатые,
трубчато-ленточные, пластинчатые и со-
товые.
В системах охлаждения колесных и
гусеничных машин наибольшее распрос-
транение получили трубчато-пластинча-
тые и трубчато-ленточные радиаторы
(рис. 2.24). Они жестки, прочны, техноло-
гичны в производстве и обладают высо-
кой тепловой эффективностью. Трубки
таких радиаторов имеют, как правило,
плоскоовальное сечение. Трубчато-плас-
тинчатые радиаторы могут иметь также
трубки круглого или овального сечения,
расположенные как в коридорном, так и
в шахматном порядке. Иногда трубки
плоскоовального сечения располагают
под углом 10—15° к воздушному потоку,
что способствует турбулизации (завихре-
нию) воздуха и повышает теплоотдачу ра-
диатора. Пластины (ленты) могут быть
гладкими или гофрированными, иметь пи-
Рис. 2.24. Решетки трубчато-пластинчатого (а) и трубчато-ленточного (б) радиаторов
51
рамидальные выступы или отогнутые про-
сечки. Гофрирование пластин, нанесение
просечек и выступов увеличивают охлаж-
дающую поверхность и обеспечивают со-
здание турбулентного потока воздуха меж-
ду трубками.
2.10. Смазывающая система
Смазывающая система предназначена
для подачи масла к трущимся поверхнос-
тям деталей двигателя, а также для раз-
мещения, очистки и охлаждения масла.
Подводимое масло уменьшает силы тре-
ния и износ, охлаждает поверхности тре-
ния, удаляет с них продукты износа,
уменьшает коррозию деталей.
Смазывающая система двигателя дол-
жна обеспечивать: надежный подвод мас-
ла ко всем трущимся и охлаждаемым мас-
лом поверхностям деталей двигателя на
всех режимах его работы; бесперебойную
работу двигателя и его агрегатов в различ-
ных условиях окружающей среды и на
всех эксплуатационных режимах; дли-
тельный срок службы масла; малый рас-
ход масла (не больше 1 % от расхода топ-
лива). Конструкция смазывающей систе-
мы должна быть компактной, нетрудоем-
кой в обслуживании, иметь невысокую
стоимость.
По способу размещения масла в сис-
теме различают смазывающие системы с
мокрым и сухим картерами. В первом слу-
чае моторное масло находится в картере
двигателя, откуда подается ко всем его
трущимся деталям. Во втором — масло
размещается в специальном баке, куда оно
поступает из маслосборников двигателя с
помощью откачивающей секции масляно-
го насоса. Смазывающие системы с мок-
рым картером применяются в дизельных
и бензиновых двигателях сравнительно
небольшой мощности. В СУ с мощными
дизельными двигателями используются
смазывающие системы с сухим картером.
Такие системы дороги, громоздки, но зато
обеспечивают больший срок службы дви-
гателя, снижают расход масла и уменьша-
ют высоту двигателя (так как в его ниж-
ней части нет емкости для масла).
52
Смазывающая система двигателя с
мокрым картером (рис. 2.25) состоит из
масляного поддона 11, масляного насоса
16 с маслоприемником 13 и редукцион-
ным клапаном 17, масляных фильтров
грубой 5 и тонкой 1 очистки, маслопро-
водов 7 и 14, масляного радиатора (или
теплообменника) 19 с краном включения
18, указателей давления 6 и уровня 12 мас-
ла, маслозаливной горловины 2.
Во время работы двигателя масло из
поддона 11 через сетку маслоприемни-
ка 13 засасывается насосом 16 и через
фильтр 5 грубой очистки нагнетается в
главную магистраль 7, расположенную в
блоке цилиндров. Оттуда оно по каналам
в перегородках блока поступает к корен-
ным подшипникам 10 коленчатого вала,
смазывает их и далее по каналам в щеках
вала подается к шатунным подшипникам
9. Излишек масла выдавливается через
зазоры из шатунных подшипников и при
их вращении разбрызгивается в виде мас-
ляного тумана, смазывая стенки цилинд-
ров, поршневые пальцы и другие детали
двигателя. Из магистрали 7 масло также
подается к подшипникам 8 распредели-
тельного вала, к распределительным ше-
стерням 20 и к полым осям 3 коромысел
клапанов. Часть масла (8—20 %) поступа-
ет в фильтр тонкой очистки 1, очищается
там от мельчайших примесей и сливается
обратно в поддон. Кроме подачи масла к
трущимся деталям, насос 16 обеспечива-
ет циркуляцию части масла через масля-
ный радиатор 19, в котором оно охлажда-
ется. Поддержание постоянного давления
в системе обеспечивает редукционный
клапан 17, перепускающий масло из на-
гнетающей полости насоса во всасываю-
щую при создании в системе определен-
ного давления. Если вязкость масла боль-
шая, или фильтр 5 грубой очистки силь-
но загрязнен, под действием высокого
давления открывается перепускной кла-
пан 4, позволяющий маслу пройти без
очистки мимо фильтра.
В качестве масляных насосов могут
применяться шестеренные, винтовые и
плунжерные насосы. Чаще всего исполь-
зуются шестеренные насосы с шестерня-
ми внешнего или внутреннего зацепления.
1
Рис. 2.25. Схема смазывающей системы двигателя с мокрым картером
Они просты в изготовлении, надежны,
имеют малые габаритные размеры и
массу. Рассмотрим работу односекцион-
ного шестеренного масляного насоса со
встроенным редукционным клапаном
(рис. 2.26). Масло, поступающее из под-
дона двигателя или масляного бака во
впускную полость 7 насоса, попадает во
впадины между зубьями и при вращении
шестерен переносится под давлением в
нагнетательную полость 2, Давление в на-
гнетательной полости ограничивает ре-
дукционный клапан 3, пружина которого
рассчитана на определенное усилие.
Фильтры грубой очистки масла ана-
логичны топливным фильтрам грубой
очистки и могут иметь сетчатые, пластин-
чато-, ленточно- и проволочно-щелевые
фильтрующие элементы. Сетчатые филь-
трующие элементы изготавливаются из
проволоки или набора перфорированных
пластин и задерживают частицы размером
до 0,1 мм. Щелевые фильтры задержива-
ют частицы размером 0,03—0,15 мм.
Фильтры тонкой очистки масла задер-
живают частицы размером до 0,5—
1,0 мкм, обладают большим сопротивле-
нием и поэтому обычно включаются па-
раллельно основной масляной магистра-
ли. Некоторые фильтры не только задер-
Рис. 2.26. Односекционный шестеренный мас-
ляный насос со встроенным редукционным
клапаном
53
живают механические примеси, но и по-
глощают свободные кислоты, щелочи,
воду, обеспечивая более глубокую очист-
ку масла. В качестве фильтрующего эле-
мента используется бумага, картон, вой-
лок, древесные опилки, пряжа и другие
материалы со специальными пропитками.
В качестве фильтров тонкой очистки,
а иногда и полнопоточных масляных
фильтров часто применяются реактивные
масляные центрифуги, в которых механи-
ческие частицы, загрязняющие масло, от-
деляются центробежными силами. Вра-
щение центрифуги, при котором создают-
ся центробежные силы, происходит за
счет реактивных сил струй масла, выры-
вающегося из специальных сопел малень-
кого диаметра, оси которых расположены
по касательной к окружности фильтра. По
сравнению с обычными фильтрами цент-
рифуги имеют ряд преимуществ. Они
обеспечивают высокую степень очистки
масла, их фильтрующие свойства и про-
пускная способность не зависят от загряз-
нения ротора. При использовании центри-
фуги в качестве фильтра тонкой очистки
отпадает необходимость в замене фильт-
рующих элементов во время периодичес-
кого обслуживания. Хорошая очистка мас-
ла в центрифугах достигается при часто-
те вращения ротора 5000—7000 мин-1 и
расходе до 0,17 л/с.
Для охлаждения масла используют
два типа охладителей — жидкостно-мас-
ляные теплообменники и воздушно-мас-
ляные радиаторы. В теплообменниках
масло охлаждается жидкостью системы
охлаждения. В воздушно-масляных ради-
аторах оно охлаждается воздухом. Конст-
рукции теплообменников могут быть са-
мыми различными. Обычно применяют
кожухообразные и пластинчатые теплооб-
менники, установленные в жидкостном
тракте системы охлаждения. Масляные
радиаторы по конструкции аналогичны
радиаторам системы охлаждения. Чаще
всего применяются трубчатые, трубчато-
пластинчатые и трубчато-ленточные ради-
аторы. Для повышения теплоотдачи в
трубки масляного радиатора иногда поме-
щают вставки-завихрители.
Теплообменники по сравнению с ра-
диаторами имеют ряд преимуществ. Они
54
обеспечивают: быстрый прогрев масла
перед пуском; более стабильную темпера-
туру масла, не зависящую от нагрузки дви-
гателя и температуры окружающего воз-
духа; надежность в эксплуатации; просто-
ту и компактность конструкции; легкость
компоновки на двигателе; отсутствие не-
обходимости в циркуляции воздуха. Недо-
статком теплообменников является невоз-
можность иметь температуру масла ниже
температуры охлаждающей жидкости.
2.11. Системы подогрева,
пуска двигателя и выпуска
отработавших газов
При пуске холодного двигателя зимой
из-за низкой температуры воздуха нару-
шается процесс образования горючей сме-
си, снижаются температура и давление в
цилиндре в конце такта сжатия, т. е. со-
здаются неблагоприятные условия для
воспламенения топлива. Повышение
(вследствие низкой температуры) вязкос-
ти масла приводит к увеличению момен-
та сопротивления прокручиванию валов
двигателя. Все это затрудняет, а иногда
делает невозможным пуск двигателя в
зимних условиях без предварительного
подогрева. Особенно трудно пускать хо-
лодный дизельный двигатель.
Температура пускаемого двигателя
существенно влияет на износ его деталей.
По некоторым данным, за время одного
пуска-прогрева холодного двигателя дета-
ли его кривошипно-шатунного механизма
получат такой же износ, как и за 2—4 ч
работы с эксплуатационной нагрузкой при
номинальной температуре.
Система подогрева предназначена
для прогрева двигателя перед пуском. К
ней предъявляются следующие требова-
ния: обеспечение быстрого и надежного
подогрева двигателя (а иногда и других
агрегатов машины) при низкой темпера -
туре окружающего воздуха; безопасность
в пожарном отношении; простота устрой-
ства и управления; компактность; эконо-
мичность.
На ТС возможно применение электри-
ческих, воздушных, жидкостных, химичес-
ких и комбинированных подогревателей.
В электрических подогревателях элек-
трическая энергия аккумуляторных бата-
рей или внешних источников преобразу-
ется в тепловую за счет создания в цепи
большого омического сопротивления (ус-
тановка спиралей). Такие подогреватели
имеют весьма ограниченное применение
из-за значительного потребления электри-
ческой энергии.
Воздушные подогреватели обеспечи-
вают обдув двигателя и других агрегатов
машины нагретым воздухом. Они могут
применяться для подогрева двигателей
как с воздушным, так и жидкостным ох-
лаждением, однако в последнем случае
они недостаточно эффективны.
В СУ с жидкостными системами ох-
лаждения наиболее широкое распростра-
нение получили жидкостные форсуноч-
ные подогреватели с принудительной цир-
куляцией жидкости в контуре, соединен-
ном с контуром системы охлаждения дви-
гателя. Жидкостная система подогрева
(рис. 2.27) состоит из топливного насоса
1, нагнетателя воздуха 3 и жидкостного
насоса 4, приводимых в действие от элек-
тродвигателя 2, котла-подогревателя 5 с
рубашкой подогрева 6 и камерой сгорания
8, электромагнитного клапана 7, форсун-
ки 9 и свечи накаливания 10.
При работе подогревателя топливный
насос 1 подает топливо через открытый
электромагнитный клапан 7 и форсунку 9
в камеру сгорания 8. Там топливо смеши-
вается с воздухом, поступающим от на-
гнетателя 3, и в момент пуска подогрева-
теля воспламеняется от свечи накалива-
ния 10. Затем свеча выключается, и горе-
ние поддерживается автоматически. Сго-
рая, топливо нагревает стенки теплооб-
менника котла-подогревателя, через кото-
рые тепло передается охлаждающей жид-
кости, поступающей в котел под давлени-
ем от жидкостного насоса 4. Нагретая в
подогревателе жидкость прогревает ци-
линдры двигателя и его головку блока. В
СУ с сухим картером нагреваются также
масло в масляном баке и масляная магис-
траль, соединяющая этот бак с масляным
насосом.
Существующие жидкостные системы
подогрева обеспечивают достаточный
прогрев двигателя перед пуском за 25—
30 мин при температуре воздуха -30 °C.
Недостатком жидкостных подогревателей
является невозможность быстрого разог-
рева подшипников коленчатого вала, а
также других агрегатов силового отделе-
ния, не имеющих жидкостной связи с по-
догревателем. Этот недостаток можно уст-
Рис. 2.27. Схема жидкостной системы подогрева
55
ранить применением комбинированной
воздушно-жидкостной системы, у которой
часть тепла отработавших в котле подо-
гревателя газов используется для допол-
нительного подогрева.
Перспективны предпусковые хими-
ческие подогреватели, в которых необхо-
димое для нагрева двигателя тепло обра-
зуется в процессе химической реакции.
Существуют подогреватели, в которых
тепло выделяется при образовании гидри-
дов металлов, т. е. во время соединения
металла с водородом.
Система пуска предназначена для
проворачивания коленчатого вала двига-
теля с такой частотой вращения, при ко-
торой удовлетворительно протекают про-
цессы смесеобразования, сжатия и вос-
пламенения, а также нормально работают
остальные системы двигателя.
Основное требование к системе пус-
ка — обеспечение быстрого и надежного
пуска двигателя при низких температурах
окружающего воздуха. Энергоемкость си-
стемы должна обеспечивать необходимое
число повторных пусков и быстро восста-
навливаться при работе двигателя. Систе-
ма пуска должна иметь низкую стоимость,
минимальную массу, быть простой в об-
служивании.
Различают следующие виды пусковых
устройств: электростартер, устройство
пуска сжатым воздухом, инерционный
стартер, устройство пуска при помощи
вспомогательного двигателя, дополни-
тельные камеры сгорания в дизельном
двигателе.
На транспортных средствах наиболь-
шее распространение получили электро-
стартеры. Электростартер представляет
собой электрический двигатель постоян-
ного или переменного тока, питаемый от
аккумуляторной батареи. На конце рото-
ра этого электродвигателя установлено
зубчатое колесо, которое может входить в
зацепление с зубчатым венцом маховика.
Во время подачи электроэнергии на об-
мотки стартера его ротор вращается и с
помощью зубчатой пары проворачивает
через маховик коленчатый вал. Мощность
электростартера обычно составляет 1,0—
2,5 % номинальной мощности бензиново-
го двигателя и 5—10 % — дизеля. К дос-
тоинствам электростартера относятся ма-
лые габаритные размеры и дистанционное
56
управление, к недостаткам — потребность
в тяжелых и сравнительно малонадежных
аккумуляторных батареях. Подробнее о
системе стартерного пуска будет сказано
в гл. 3.
В СУ с мощными дизельными двига-
телями в качестве резервного, а часто и
основного средства пуска применяется
устройство пуска сжатым воздухом.
Принцип действия данного устройства
заключается в подаче сжатого воздуха в
цилиндры двигателя во время тактов рас-
ширения. Основными преимуществами
воздушного пуска являются его надеж-
ность и нечувствительность к изменению
температуры окружающего воздуха.
Для пуска двигателя сжатым воздухом
применяются баллоны 6 (рис. 2.28, а) со
сжатым воздухом (ресиверы). Воздух из
баллонов проходит через кран-редукгор 5,
ограничивающий его давление, регистри-
руемое манометрохм 3, и поступает в воз-
духораспределитель 4. Планшайба возду-
хораспределителя (рис. 2.28, б) вращает-
ся синхронно с коленчатым валом двига-
теля. В результате воздух посредством
планшайбы во время тактов расширения
подается через пусковые клапаны 2 в со-
ответствующие цилиндры 1 двигателя.
Пусковой клапан 2 открывается под воз-
действием давления воздуха, преодолева-
ющего усилие пружины. Попадая в ци-
линдр, сжатый воздух давит на поршень и
посредством его заставляет проворачи-
ваться коленчатый вал двигателя — про-
исходит пуск двигателя. Баллоны 6 могут
быть сменными (в случае резервной сис-
темы пуска) или подкачиваться от комп-
рессора при работе двигателя. Максималь-
ное давление воздуха в баллонах 15—
20 МПа, минимально необходимое для
пуска двигателя — 4—6 МПа.
Действие инерционного стартера ос-
новано на использовании кинетической
энергии вращающейся массы. В настоя-
щее время инерционные стартеры почти
не применяются из-за относительной
сложности конструкции и недостаточной
надежности в работе.
Пуск дизельного двигателя при помо-
щи вспомогательного карбюраторного
двигателя малой мощности иногда приме-
няется на тракторах. Мощность пусково-
го двигателя составляет примерно 20 %
мощности пускаемого.
Рис. 2.28. Система пуска двигателя сжатым воздухом:
а — общая схема; б — участок между цилиндром двигателя и воздухораспределителем
Для облегчения пуска двигателя иног-
да применяются специальные устройства.
Их можно разбить на две основные груп-
пы: уменьшающие сопротивление прокру-
чиванию коленчатого вала и облегчающие
воспламенение рабочей смеси. К первой
группе относятся декомпрессоры. В нача-
ле пуска они соединяют внутренние по-
лости цилиндров с атмосферой через
впускные или выпускные клапаны. Уст-
ройства, облегчающие воспламенение
рабочей смеси, обогащают смесь, умень-
шают угол опережения зажигания (бензи-
новые двигатели) или впрыска (дизели),
подогревают воздух на впуске, временно
заменяют основное топливо на легковос-
пламеняемое, обеспечивают воспламене-
ние от свечи с открытой нагревательной
спиралью и т. д.
Система выпуска отработавших газов
предназначена для удаления из цилиндров
двигателя продуктов сгорания. Она состо-
ит из выпускных коллекторов, выпускной
трубы (труб) и глушителя (глушителей).
Кроме того, в систему могут входить ней-
трализаторы отработавших газов и филь-
тры для очистки газов от твердых частиц
сажи.
Основным требованием, предъявляе-
мым к системе выпуска, является по воз-
можности малое ее сопротивление про-
хождению отработавших газов. Для дви-
гателей с турбонаддувом это не только
уменьшает потери мощности в СУ, но и
ведет к более полному использованию
энергии выпускных газов для обеспечения
наддува. Трубопроводы системы выпуска
должны быть минимальной длины, без
резких поворотов и изменений сечений.
Выпускные коллекторы выполняют из се-
рого или жаростойкого чугуна.
Для уменьшения уровня шума, созда-
ваемого выпускными газами, в системе
выпуска устанавливают глушители. На ТС
применяются в основном камерно-резо-
нансные глушители. Их конструкции мо-
гут быть самыми разнообразными.
В нейтрализаторе отработавших газов
основные токсичные компоненты —
окись углерода (СО), углеводороды (СНх)
и окись азота (NO) — образуют нетоксич-
ные газы в результате химических реак-
ций с кислородом, между собой или с дру-
гими газами, добавляемыми в отработав-
шие. На ТС находят применение главным
образом каталитические нейтрализаторы.
В качестве катализаторов применяют пре-
имущественно благородные металлы —
платину, палладий, платинопалладиевые
сплавы. Ограниченное применение нахо-
дят также окислы кобальта, марганца, ни-
келя, меди, хрома.
57
Глава 3
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
3.1. Потребители
электроэнергии
в транспортных средствах
Электрооборудование предназначено
для обеспечения функционирования боль-
шинства систем ТС, снабжения током по-
требителей электроэнергии.
Потребителями электроэнергии в ТС
являются:
система пуска двигателя (стартер);
система освещения (наружного — фа-
ры, внутреннего — плафоны);
система световой сигнализации (ука-
затели поворота, стоп-сигнал);
система звуковой сигнализации;
контрольные приборы (амперметр,
указатель температуры охлаждающей
жидкости и др.);
приводы управления механизмами;
дополнительное оборудование (венти-
ляторы, стеклоочистители и др.).
Для обеспечения функционирования
потребителей электроэнергии служат ис-
точники электроэнергии. Главным источ-
ником является генератор, приводимый от
двигателя ТС, а вспомогательным — ак-
кумуляторная батарея. Источники энергии
обеспечивают также зажигание рабочей
смеси в цилиндрах карбюраторных и га-
зовых двигателей, т.е. работу систем за-
жигания этих двигателей.
Источники электроэнергии связаны с
потребителями проводами. На ТС (колес-
ных и гусеничных) применяется однопро-
водная система проводки, при которой
положительные полюсы источников и по-
требителей, работающих только на посто-
янном токе, соединены между собой изо-
лированными проводами. Отрицательные
полюсы соединяются через металличес-
кие части ТС (корпус машины, раму и
58
др.). Применение однопроводной системы
обеспечивает экономию в проводах и уп-
рощает схему электрооборудования. При-
боры “аварийного” освещения у некото-
рых ТС соединены с источниками элект-
роэнергии по двухпроводной системе.
В систему электрооборудования вхо-
дят также выключатели, отключатели
“массы” (отсоединяющие отрицательный
полюс источника электроэнергии от кор-
пуса ТС), предохранители, приборы, обес-
печивающие работу генератора, стартера
и др. Выключатели, предохранители, со-
единительные панели, имеющиеся в элек-
тросхеме, составляют группу коммутаци-
онной аппаратуры. Приборы, потребля-
ющие кратковременно ток большой силы,
и приборы, работающие в аварийных слу-
чаях, подключены к линии “амперметр —
аккумулятор”, например стартер, сигнал,
подкапотная лампа для подсветки и др.
Остальные потребители электроэнергии
подключены к линии “амперметр — гене-
ратор”. Контрольные приборы, звуковой
сигнал, подсветка включены в цепь через
плавкие предохранители, защищающие их
от перегрузки.
Схема электрооборудования гусенич-
ной машины мало отличается от электро-
схемы автомобиля. Потребителями элек-
троэнергии в гусеничных машинах явля-
ются, например, электродвигатели насо-
сов, вентиляторов, других вспомогатель-
ных механизмов, а основными конт-
рольно-измерительными приборами,
обеспечивающими контроль за состояни-
ем и работой всех систем, служат вольтам-
перметр, тахометр, спидометр, счетчик
моточасов, манометры, термометры и др.
Вольтамперметр (комбинированный
прибор) служит для измерения напряже-
ния и тока, тахометр — для измерения
частоты вращения коленчатого вала дви-
гателя, спидометр — для контроля скоро-
сти движения машины. Счетчик моточа-
сов предназначен для измерения общего
времени работы двигателя.
Подробно устройство и работу элект-
рооборудования и приборов изучают в
специальных курсах по теории и эксплу-
атации ТС; схемы электрооборудования
подробно даны в “Техническом описании
и инструкции по эксплуатации” конкрет-
ной машины.
3.2. Аккумуляторная батарея
Если взять две свинцовые пластины
и опустить их в слабый раствор серной
кислоты в воде (электролит), через неко-
торое время, подсоединив пластины к за-
жимам источника тока, например генера-
тора, мы обнаружим, что через наш акку-
мулятор течет электрический ток. Между
веществом пластин и кислотой произой-
дет химическая реакция. Вследствие это-
го аккумулятор зарядится, т.е. превратит-
ся сам в источник тока. Отсоединив те-
перь аккумулятор от генератора и соеди-
нив с потребителем энергии, можно отби-
рать накопленную им электроэнергию или
разряжать аккумулятор. Рассмотрим реак-
цию, происходящую при разряде и заря-
де аккумулятора:
разряд w
РЬО2 + 2FESO4 + РЬ <---1
х - н заряд
PbSO4 + 2Н2О + PbSO4.
Этот процесс можно повторять мно-
гократно: при работающем генераторе
происходит накапливание электрической
энергии (заряд), а при неработающем ге-
нераторе — отдача запасенной энергии на
питание потребителей (разряд). Простей-
ший аккумулятор, состоящий из двух пла-
стин (положительной и отрицательной),
объединяют в аккумуляторную батарею,
соединяя пластины последовательно друг
с другом.
Применяются аккумуляторные бата-
реи, вырабатывающие постоянный ток
напряжением 12 В (на карбюраторных
машинах) или 24 В (на ТС с дизельным
двигателем).
Полностью заряженный свинцово-
кислотный аккумулятор имеет напряже-
ние 2,0—2,1 В. Поэтому для получения
источника тока напряжением 12 В необ-
ходимо последовательно соединить шесть
аккумуляторов, а для получения источни-
ка в 24 В — 12 аккумуляторов. Такое срав-
нительно низкое напряжение применяет-
ся потому, что оно малоопасно для чело-
века в случае появления неисправности в
электросистеме ТС.
Свинцово-кислотная стартерная акку-
муляторная батарея (рис. 3.1), применяе-
мая на ТС, позволяет получить ток разряд-
ки, в 3—5 раз превышающий номиналь-
ную емкость батареи. Отрицательные и
положительные пластины выполнены в
виде решетки 7, отлитой из свинцово-
сурьмянистого сплава с небольшим содер-
жанием сурьмы. Сурьма увеличивает
стойкость материала решетки против кор-
розии и повышает ее твердость. Сепара-
торы 2 установлены между положитель-
ными 3 и отрицательными 4 пластинами,
собранными в полублоки 5 и 7. Баретки 6
связывают в один полублок параллельно
включенные пластины одного знака (плюс
или минус). Для соединения аккумулято-
ров в батарею блоки пластин 8 чередуют-
ся таким образом, чтобы отрицательные
штыри 9 бареток одного блока находились
напротив положительных штырей бареток
соседних блоков пластин. Аккумулятор-
ный бак 10, изготовленный из эбонита или
термопласта, выполнен в виде общего со-
суда (моноблока) и разделен на отдельные
ячейки перегородками. Бак имеет общую
крышку 77 с заливными пробками 12.
Решетка 7 выполняет роль каркаса, на
котором закреплен активный материал
пластины, выполненный в виде пасты
[губчатого свинца (РЬ) — для отрицатель-
ных пластин и двуокиси свинца (РЬО2) —
для положительных]. Вследствие порис-
тости материала активная площадь плас-
тины увеличивается в 600—800 раз по
сравнению с действительной площадью,
тем самым увеличивается емкость акку-
мулятора. Емкость аккумулятора, или ко-
личество энергии, которое он может от-
59
дать при разрядке, определяется количе-
ством вещества пластин (площадью), вза-
имодействующего с серной кислотой.
Емкость аккумуляторной батареи из-
меряется в ампер-часах (А-ч). Емкость
зависит от температуры электролита и
силы разрядного тока. Чем ниже темпе-
ратура, тем меньшее количество энергии
может отдать батарея. Так при понижении
температуры на 1° емкость уменьшается
на 1 %. При определенной низкой темпе-
ратуре электролит аккумуляторной бата-
реи может замерзнуть, что повлечет за
Степень заряженнасти батареи,7о
Рис. 3.2. Изменение напряжения аккумулятор-
ной батареи при ее заряде и разряде
собой разрушение аккумулятора и выход
его из строя. За этим особенно необходи-
мо следить в зимнее время.
Под номинальной емкостью батареи
(С2о) понимается емкость батареи при ее
разряде током 0,05С20 до конечного напря-
жения на выводных штырях (для 12-воль-
товой батареи — 10,5 В). Время разряда
должно быть не менее 20 ч. Изменение
напряжения аккумуляторной батареи в
процессе ее заряда и разряда при темпе-
ратуре +27 °C, зарядном токе 0,1 С20, раз-
рядном токе 0,05С20 показано на рис. 3.2.
По мере увеличения силы разрядно-
го тока отдаваемое аккумуляторной бата-
реей количество электроэнергии, т.е. ее
емкость, понижается. Например, батарея
емкостью 70 А-ч при увеличении тока раз-
ряда с 7 до 200 А отдает только 15 А-ч,
или 22 % полной емкости. Влияние тем-
пературы электролита и силы тока разря-
да особенно чувствуется при пуске холод-
ного двигателя зимой.
Все стартерные аккумуляторные бата-
реи имеют определенную маркировку.
Например, применяются батареи 6СТ-90-
ЭМН или 6СТ-78-ЭМСЗ. Первая цифра
указывает число аккумуляторов в батарее
(шесть), т.е. батарея 12-вольтовая. Буквы
СТ определяют назначение батареи —
“стартерного” типа, т.е. способность обес-
60
лечить ток разрядки большой силы (до
500 А).
Цифры после букв (90 или 78) харак-
теризуют емкость батареи в ампер-часах
при 20-часовом режиме разряда. Буквы
указывают на материал корпуса батареи
(Э — эбонит, Т — термопласт) и сепара-
торов (М — мипласт, С — стекловолок-
но, Р — мипор). Буква в конце определя-
ет исполнение батареи (Н — несухозаря-
женная, 3 — сухозаряженная). Сухозаря-
женные батареи в процессе изготовления
на аккумуляторном заводе подвергают
полной зарядке, а затем сливают элект-
ролит и герметизируют батареи. Перед
началом эксплуатации такой батареи ее
заливают электролитом плотностью
1,25—1,27 г/см3.
Температура замерзания электролита
зависит от его плотности, а последняя в
свою очередь — от степени разряженно-
сти конкретной батареи (табл. 3.1). Плот-
ность электролита у полностью заряжен-
ного аккумулятора при 20 °C составляет
1,22—1,39 г/см3, а у полностью разряжен-
ного — 1,15—1,16 г/см3.
Электролит представляет собой ра-
створ серной кислоты в воде. Если в 1 л
электролита заряженного аккумулятора
содержится 500 г чистой серной кислоты
и около 800 г воды, то плотность элект-
ролита равна
1,3 г/см3.
500 + 800
1000
Общая емкость 180 А -ч
Рис. 3.3. Соединение аккумуляторных батарей:
а — параллельное; б — последовательное
Таблица 3.1
Степень разряжен- ное™, % Плотность электролита, приведенная к 15 °C, г/см3 Температура замерзания электролита, °C
0 1,28 -68
25 1,24 -42
50 1,21 -28
75 1,18 -20
100 1,15 -14
Нормальной плотностью электролита
в полностью заряженной аккумуляторной
батарее считается 1,27—1,29 г/см3 при
температуре окружающего воздуха 15 °C.
Летом плотность понижают до значения
1,27—1,24 г/см3, а зимой из-за опасности
замерзания электролита повышают до
1,31 г/см3.
При необходимости аккумулятор-
ные батареи, применяемые на ТС, соеди-
няют между собой, повышая их общую
емкость или номинальное напряжение U
(рис. 3.3).
При параллельном соединении бата-
рей их общая емкость равна сумме емко-
стей отдельных батарей, а общее на-
пряжение не изменяется. При последо-
вательном соединении общее напряжение
равно сумме напряжений отдельных бата-
рей, а общая емкость остается неизмен-
ной.
Общая емкость 90 А-ч
61
3.3. Генератор
и реле-регулятор
Общие сведения. Генератор пред-
назначен для преобразования механичес-
кой энергии в электрическую, необходи-
мую для питания всех потребителей элек-
троэнергии (кроме стартера) и для заряда
аккумуляторной батареи.
Генератор и аккумуляторная батарея
включены в сеть параллельно. Поэтому,
когда суммарная сила тока всех потреби-
телей электроэнергии будет меньше допу-
стимой силы тока, отдаваемой генерато-
ром, происходит заряд батареи. Если же
потребление электроэнергии превышает
мощность генератора, питание всех по-
требителей будет осуществляться от бата-
реи.
Мощность генераторов, применяе-
мых на ТС, составляет до 1,5 кВт и бо-
лее. Обычно вал генератора приводится во
вращение от коленчатого вала двигателя
посредством ременной, шестеренчатой,
электро- или гидропередачи. Напряжение,
вырабатываемое генератором, зависит от
частоты вращения его вала. Чем выше
частота, тем больше вырабатываемое на-
пряжение. Поскольку все потребители
электроэнергии являются приборами по-
стоянного тока, генератор должен выра-
батывать постоянный ток стабильного
напряжения, несколько превышающего
номинальное напряжение электросети (12
или 24 В). Поддержание постоянного на-
пряжения в сети при работе генератора
независимо от изменения частоты враще-
ния вала генератора и нагрузки от вклю-
чения потребителей обеспечивает специ-
альный прибор, называемый регулятором
напряжения (PH). Генератор работает в
диапазоне частот вращения его вала от
800—1200 мин~1 (при отсутствии нагруз-
ки) до 4000—8000 мин-1 в зависимости от
типа и марки генератора. Передаточное
число между валом двигателя внутренне-
го сгорания и валом генератора в различ-
ных конструкциях составляет 1,7—3,0.
При снижении частоты вращения ко-
ленчатого вала двигателя ниже значения,
соответствующего минимально допусти-
мой частоте вращения вала генератора,
62
напряжение на клеммах последнего ста-
новится меньше напряжения аккумулятор-
ной батареи. Если батарею принудитель-
но не отключить от генератора, она будет
разряжаться на генератор, что вызывает
перегрев изоляции обмоток генератора и
разряд батареи. При увеличении частоты
вращения коленчатого вала необходимо
вновь включить генератор в общую элек-
тросеть. Этот процесс автоматически ре-
гулирует специальный прибор, называе-
мый реле обратного тока (РОТ).
Генератор каждого ТС рассчитан на
максимальный ток. При неисправности
электрооборудования (короткое замыка-
ние, разряд аккумуляторной батареи ниже
допустимого значения и др.) генератор
может вырабатывать ток больший, чем
тот, на который он рассчитан. Длительная
работа в подобном режиме приводит к
перегреву и сгоранию обмоток генерато-
ра. Для защиты генератора от таких на-
грузок служит ограничитель тока (ОТ).
Все три прибора (PH, РОТ, ОТ) объе-
динены в одном устройстве — реле-регу-
ляторе. В некоторых устройствах РОТ и
ОТ могут отсутствовать (например, в ге-
нераторе Г-250), но тогда в конструкции
генератора имеются устройства, выполня-
ющие функции указанных приборов.
На ТС применяются генераторы пере-
менного или постоянного тока.
Генераторы постоянного тока. Рас-
смотрим устройство генератора постоян-
ного тока, применяемого на гусеничном
транспортере-тягаче (рис. 3.4). Генератор
имеет вращающийся в магнитном поле
якорь 77, представляющий собой пластин-
чатый стальной сердечник. В пазы сердеч-
ника уложены петли изолированных про-
водов, концы которых соединены с изо-
лированными друг от друга и от корпуса
пластинами коллектора 7. К крышке 6
прикреплена траверса 22, в щеткодержа-
телях которой размещены четыре сдвоен-
ные щетки. Угольные щетки снимают ток
с пластин коллектора в моменты наиболь-
шей электродвижущей силы (э.д.с.), инду-
цируемой в каждой петле обмотки якоря.
При работе генератор нагревается от
циркулирующего по его обмоткам тока,
поэтому в торце сердечника якоря 77 име-
Рис. 3.4. Генератор постоянного тока:
1, 16 — кожуха наружных вентиляторов; 2, 19 — вентиляторы; 3, 15 — шарикоподшипники; 4 — гайка; 5 — крепежные элементы кожуха; 6 — крышка; 7 — коллектор; 8 — выводной
зажим; 9 — обмотка возбуждения; 10 — вентиляционный капал; // — якорь; 12 — корпус; 13 — внутренний вентилятор: 14— крышка; 17— шпонка; 18— вал якоря; 20, 24 — болты;
21 — бопка; 22 — траверса; 23 — защитная лента
Рис. 3.5. Генератор переменного тока:
/ — крышка; 2, 12 — шарикоподшипники; 3 — вал ротора; 4 — обмотка возбуждения; 5 — контактные кольца; 6 —
статор; 7 — крышка; 8 — щетки; 9 — щеткодержатель; 10 — выпрямитель; 11 — моноблок-радиатор; 13 — ротор; 14 —
наружный вентилятор; 15 — приводной шкив
ются каналы 10 для охлаждающего воз-
духа. Поток воздуха обеспечивается вен-
тиляторами 2 и 19, установленными с двух
противоположных сторон, и внутренним
вентилятором 13, установленным на шли-
цах вала 18 якоря.
Для создания магнитного потока в ге-
нераторах применяются не постоянные
магниты, а электромагниты.
Известно, что э.д.с., возникающая в
проводнике, помещенном в магнитном
поле, зависит от числа магнитных сило-
вых линий, которые он пересекает в еди-
ницу времени. Следовательно, э.д.с. гене-
ратора зависит от магнитного потока, со-
здаваемого полюсами, и частоты враще-
ния якоря 11. Чем быстрее вращается
якорь, тем большее число магнитных си-
ловых линий пересекают проводники об-
мотки за одно и то же время. Обмотка воз-
буждения 9 фактически является обмот-
кой полюсов, по которой проходит ток,
создающий магнитное поле между этими
полюсами.
Генераторы постоянного тока исполь-
зуются, как правило, в гусеничных маши-
нах.
Генераторы переменного тока. В
последнее время широкое применение
находят генераторы переменного тока,
выгодно отличающиеся от генераторов
постоянного тока своими габаритными
размерами и способностью вырабатывать
ток зарядки при меньшей частоте враще-
ния коленчатого вала двигателя. Они име-
ют повышенную надежность.
Конструкция генераторов переменно-
го тока отличается от коллекторных гене-
раторов постоянного тока. У них практи-
чески в 2 раза меньше масса и в 3 раза —
расход меди. Благодаря более раннему
началу отдачи зарядного тока (с момента
вращения вала двигателя на режиме хо-
лостого хода) такие генераторы имеют
существенно лучшие зарядные свойства
по сравнению с генераторами постоянно-
го тока.
Генераторы переменного тока приме-
няют на гусеничных и колесных (напри-
мер, КамАЗ-4310, КЗКТ-7428) машинах.
Генератор переменного тока пред-
ставляет собой трехфазную синхронную
электромашину с электромагнитным воз-
буждением и выпрямителем. Генератор
работает совместно с регулятором напря-
жения, обеспечивающим поддержание в
электросети машины с определенным до-
пуском требуемого постоянного напряже-
ния.
Конструкции генераторов переменно-
го тока различны, но принцип работы их
одинаков. Поэтому ниже рассмотрим один
из таких генераторов (рис. 3.5).
Статор 6 генератора с трехфазной об-
моткой выполнен в виде отдельных кату-
шек, в витках которых при вращении ро-
тора индуцируется переменное напряже-
ние. В каждой фазе имеется по шесть ка-
64
тушек, соединенных последовательно.
Обмотка возбуждения 4 выполнена в виде
катушки и помещена на стальной втулке
клювообразных полюсов ротора 13, об-
мотки которого питаются постоянным то-
ком от аккумуляторной батареи или спе-
циального выпрямителя, устанавливаемо-
го на выходе генератора. В крышке 1 име-
ются вентиляционные окна, через которые
циркулирует охлаждающий поток возду-
ха. Моноблок-радиатор 11 способствует
охлаждению выпрямителя 10, собранно-
го из кремниевых вентилей (диодов),
допускающих температуру нагрева до
+ 150 °C.
Интересным компоновочнььм реше-
нием конструкции генератора переменно-
го тока является генераторная установка
магистральных автопоездов МАЗ. Она
состоит из генератора и интегрального
регулятора напряжения (ИРН). Номи-
нальное вырабатываемое напряжение ус-
тановки 28 В, номинальная мощность
800 Вт. ИРН вмонтирован в основание
щеткодержателя генератора. В крышку ге-
нератора также вмонтирован выпрями-
тельный блок БПВ4-45. ИРН состоит из
резисторов, конденсаторов, стабилитро-
нов, транзисторов и др. элементов. ИРН
имеет переключатель сезонной регулиров-
ки (“летняя” и “зимняя”). Элементы ИРН
смонтированы на малогабаритной кера-
мической плате, закрытой специальной
крышкой и залитой герметиком, что дела-
ет конструкцию неразборной и не ремон-
тируемой.
Стартеры-генераторы. На ряде гусе-
ничных машин (ГМ-569, МТ-Т и др.) при-
меняются стартеры-генераторы.
Стартер-генератор работает либо в
генераторном, либо в стартерном режиме
(ГМ-569); иногда он работает только в
генераторном режиме (МТ-Т).
Стартер-генератор представляет со-
бой электрическую машину постоянного
тока с параллельным соединением обмо-
ток возбуждения в генераторном режиме
и смешанным возбуждением (параллель-
но-последовательно) при работе в стар-
терном режиме.
Привод якоря стартера-генератора в
ГМ-569 осуществляется через специаль-
3 Зак.300
ную гидромуфту (генераторный режим) и
двухскоростной планетарный редуктор.
При неработающем двигателе машины
осуществляется его стартерный пуск.
После стартерного пуска двигателя маши-
ны он начинает работать в генераторном
режиме.
Привод стартера-генератора (рис. 3.6)
обеспечивает передачу крутящего момен-
та от него на коленчатый вал двигателя
машины (стартерный режим) и, наоборот,
от двигателя на стартер-генератор (гене-
раторный режим). Привод состоит из ре-
дуктора 4 и зубчатой муфты 3.
При стартерном режиме под действи-
ем пружины (позиция не указана) зубча-
тая муфта 3 выведена из зацепления с зу-
бьями водила планетарного редуктора 4.
При нажатии на кнопку включения стар-
тера за счет давления рабочей жидкости,
подаваемой в полость “Л” от специально-
го насоса, производится перемещение зуб-
чатой муфты 3 по резьбе 1 полого вала.
При этом зубчатая муфта 3 входит в за-
цепление с зубьями водила планетарного
редуктора 4. Вначале включения муфты 3
стартер-генератор 5 работает на первой
ступени с замедленным поворотом якоря,
поскольку напряжение на его входе рав-
но 24 В. При полностью включенной муф-
Рис. 3.6. Кинематическая схема привода стар-
тера-генератора:
1 — резьба вала; 2 — гидромуфта; 3 — зубчатая муфта;
4 — планетарный редуктор; 5 — стартер-генератор
65
те 3 с помощью специального датчика
отключается упомянутый насос и стартер
переводится на вторую ступень работы с
напряжением 48 В.
После пуска двигателя машины муф-
та 3, находящаяся в зацеплении с водилом
планетарного редуктора 4, становится ве-
дущим элементом по отношению к этому
водилу. При этом изменяется направление
действия крутящего момента (момент, как
известно, передается от ведущего звена к
ведомому). Поэтому муфта 3 начинает
скручиваться с резьбы 1 (из-за разных
частот вращения водила и полого вала) и
выходит из зацепления с зубьями водила
редуктора 4. Стартер-генератор 5 начина-
ет работать в генераторном режиме.
Стартер-генератор типа СГ-10-1С ис-
пользуется на транспортере-тягаче МТ-Т.
Он работает только в генераторном режи-
ме и поэтому именуется генератором.
СГ-10-1С представляет собой электричес-
кую машину постоянного тока с шунто-
вым возбуждением и воздушным охлаж-
дением. Номинальное напряжение генера-
тора 28,5 В, а развиваемая мощность —
10 кВт. Приводится он также от гид-
ромуфты цилиндрического редуктора, и
работает в паре с реле-регулятором на-
пряжения Р-10ТМу, обеспечивающим на-
пряжение бортовой сети тягача в диапа-
зоне 26,5—28,5 В. Для управления реле-
регулятором имеется специальная элект-
ронная система.
Разновидностью используемых в мно-
гоцелевых гусеничных машинах генера-
торов является генератор ГИСВ2-25/4000
(шасси ГМ-352). Он используется в каче-
стве источника питания постоянным то-
ком с номинальным напряжением 57 В.
Генератор состоит из двух одинаковых
электрических машин, каждая из которых
представляет собой индукторный генера-
тор. Обе машины объединены в единую
конструкцию, имеют ротор, статор и под-
шипниковые щиты. Пакеты каждого ста-
тора набраны из электротехнической ста-
ли и запрессованы в станину, имеющую
вентиляционные каналы. В пазы пакетов
уложены трехфазная силовая обмотка и
такая же дополнительная обмотка. Меж-
ду пакетами статора расположена обмот-
ка возбуждения, выполненная в виде коль-
цевой катушки.
Ротор генератора ГИСВ2-25/4000 со-
стоит из двух пакетов листовой электро-
технической стали и установлен в под-
шипниковых щитах, имеющих окна для
прохода воздуха.
Генератор имеет встроенный выпря-
митель и работает с регулятором напря-
жения РН-24.
Электрическая схема соединения об-
моток генератора и выпрямителей пока-
зана на рис. 3.7. При вращении ротора
генератора переменного тока в каждой
фазе индуцируется переменное напряже-
ние. После выпрямления кривые фазного
напряжения принимают практически
спрямленный вид, причем частота пуль-
саций выпрямленного напряжения в 6 раз
больше частоты в фазных обмотках.
Свойство вентилей (диодов) пропус-
кать ток только в одном направлении (от
Рис. 3.7. Схема выпрямления переменного тока автомобильного генератора:
а — соединение обмоток генератора с трехфазным двухполупериодным выпрямителем; б — кривые изменения фазных
напряжении за один период; в— кривые фазных напряжений после выпрямления; 1—3 — фазные обмотки генератора;
4 — обмотка возбуждения генератора; 5 — вентиль (диод); 6 — средняя точка схемы; Ш— выводная клемма обмотки
возбуждения; С7,—С73 — фазовые напряжения; Т — период
66
Рис. 3.8. Схема реле-регулятора:
1 — последовательная обмотка РОТ; 2 — сердечник; 3 — пружина; 4 — параллельная обмотка РОТ; 5 — якорь; 6 —
контакты РОТ; 7 — последовательная обмотка ОТ; 8 — ускоряющая обмотка ОТ; 9 — контакты ОТ; 10 — контакты PH;
11 — выравнивающая обмотка PH; 12 — параллельная обмотка PH; 13 — генератор; 14 — обмотка возбуждения генерато-
ра; 15 — якорыенератора; 16 — аккумуляторная батарея; 17 — стартер; 18— выключатель зажигания; 19— контрольная
лампа; 20—22 — резисторы (сопротивления); А, Б, Ш— маркировка выводов реле-регулятора
генератора к аккумуляторной батарее) не
требует наличия РОТ. Кроме того, у гене-
ратора переменного тока при большой
частоте вращения ротора не возникает
опасность перегрузки, так как сила тока
ограничена повышенным индуктивным
сопротивлением фазных обмоток, т.е. по-
добный генератор не нуждается в ОТ. Все
это упрощает конструкцию, снижает раз-
меры, массу и стоимость реле-регуля-
тора.
Рассмотрим работу и устройство
реле-регулятора контактно-вибрационно-
го типа, регулирующего работу генерато-
ра постоянного тока и состоящего из РОТ,
PH и ОТ (рис. 3.8).
Реле обратного тока. На сердечнике
2 РОТ находятся последовательная 1 и
параллельная 4 обмотки. Если напряже-
ние генератора 13 ниже напряжения ба-
тареи 16, магнитный поток, создаваемый
параллельной обмоткой 4, мал. Поэтому
якорь 5 не может притянуться к сердеч-
нику 2 и замкнуть контакты 6. По мере
увеличения частоты вращения коленчато-
го вала двигателя повышается напряже-
ние, вырабатываемое генератором 73.
Когда напряжение генератора превысит
напряжение включения РОТ (достиг-
нет 12,5 В при 12-вольтовой системе или
25 В при 24-вольтовой системе электро-
оборудования), якорь 5 притянется к сер-
дечнику 2, и контакты 6 замкнутся. Ток
пойдет по обмоткам 1 и 4 в таком направ-
лении, что их магнитные поля совпадут.
В результате магнитное поле последова-
тельной обмотки 7 усиливает эффект при-
жатия контактов 6. Генератор будет питать
потребители, а излишек его мощности
пойдет на подзарядку батареи 16.
С уменьшением частоты вращения
вала двигателя или при его остановке на-
пряжение генератора 73 становится мень-
ше напряжения на клеммах батареи 16.
Электрический ток при этом стремится
течь от батареи 76 к якорю Я генератора
73, что может привести к перегрузке пос-
леднего. Магнитный поток последова-
3*
67
тельной обмотки I сразу изменит направ-
ление и размагнитит сердечник 2, контак-
ты 6 разомкнутся и генератор 13 отклю-
чится от батареи 16. Пружина 3 способ-
ствует быстрому размыканию контактов 6
РОТ.
Регулятор напряжения. PH пред-
ставляет собой прибор, аналогичный РОТ.
Контакты 10 в отличие от РОТ под воз-
действием пружины стремятся быть зам-
кнутыми. Они остаются в этом положе-
нии, если напряжение генератора Ur ниже
напряжения С/р1!, на которое отрегулиро-
ван PH. Ток возбуждения генератора 13
проходит по цепи: зажим >7генератора —
обмотки 7 и 8 ОТ — замкнутые контакты
10 — клемма Ш обмотки возбуждения 14
генератора — “масса” (корпус) генерато-
ра 13.
В момент когда Uv> (7p„, контакты 10
разомкнутся и ток возбуждения, минуя
контакты 9 ОТ, пойдет через резисторы 20
и 21. Это произойдет при напряжении
14,5—15 В для 12-вольтовой системы и
29—30 В для 24-вольтовой. В результате
сила тока в обмотках возбуждения умень-
шится, а напряженность магнитного си-
лового поля генератора снизится. Э.д.с. в
обмотке якоря и напряжение на выходных
клеммах генератора также понизятся.
При снижении напряжения генерато-
ра уменьшится сила притяжения якоря
параллельной обмоткой 12 PH, его контак-
ты 10 вновь замкнутся, и ток возбужде-
ния увеличится.
Рассмотренный процесс повторяется
периодически при частоте размыкания и
замыкания контактов 10 в пределах 30—
200 в секунду. Однако колебание напря-
жения на клеммах генератора при этом не
превышает 0,1—0,2 В. Напряжение, под-
держиваемое PH, остается примерно по-
стоянным и не сказывается на изменении
силы света ламп освещения.
Ограничитель тока. ОТ работает
аналогично PH, но его последовательная
обмотка 7 реагирует не на напряжение, а
на отдаваемый генератором 13 ток. До тех
пор, пока мощность включенных потре-
бителей не превышает номинальной мощ-
ности генератора, сердечник ОТ намагни-
чен слабо и пружина подвижного контак-
68
та 9 удерживает их в замкнутом положе-
нии. Если мощность включенных потре-
бителей превысит номинальную мощ-
ность генератора, сердечник ОТ намагни-
чивается настолько, что размыкает контак-
ты 9. В этом случае ток возбуждения пой-
дет двумя путями: через резистор 22, зам-
кнутые контакты 10 PH и далее к клемме
Ш генератора 13 (один поток); через ус-
коряющую обмотку 8 ОТ, резисторы 20,
21 и далее также к клемме Ш (другой по-
ток).
Ускоряющая обмотка 8 способствует
ускорению замыкания контактов 9, по-
скольку включена последовательно в цепь
обмотки возбуждения генератора и созда-
ет магнитный поток, направленный в ту
же сторону, что и магнитный поток основ-
ной обмотки ОТ.
3.4. Система электропуска
двигателя
В качестве основной системы элект-
ропуска двигателя на ТС применяется си-
стема стартерного пуска. Она широко
применяется на колесных и гусеничных
машинах. Однако в качестве резервной
системы (а иногда и в качестве основной)
на последних применяется пуск двигате-
лей сжатым воздухом. Ручной пуск кар-
бюраторных двигателей их прокруткой
вручную также является резервной систе-
мой.
В качестве устройства для облегчения
пуска двигателя при температуре окружа-
ющего воздуха до -25 °C используется
электрофакельный подогреватель воздуха
(ЭФП), подключаемый к топливной сис-
теме двигателя. Принцип его действия
основан на испарении топлива в штифто-
вых свечах накаливания и воспламенении
смеси паров топлива и воздуха. Возника-
ющий при сгорании факел подогревает
поступающий в цилиндры двигателя воз-
дух и облегчает пуск последнего. Устрой-
ство и принцип действия ЭФП рассмот-
рены ниже.
Система стартерного пуска двигателя
внутреннего сгорания ТС состоит из соб-
ственно стартера (электродвигателя по-
стоянного тока, как правило, последова-
тельного возбуждения), аккумуляторной
батареи, цепи стартера и средств облег-
чения пуска двигателя.
Для успешного пуска двигателя стар-
теру необходимо преодолеть его момент
сопротивления, определяемый суммой
моментов от сил трения, сжатия воздуха
в цилиндрах, момента на привод вспомо-
гательных механизмов, приводимых от
двигателя при его прокрутке (работе) и др.
Мощность аккумуляторной батареи дол-
жна быть достаточной для пуска двигате-
ля с помощью стартера.
При пуске коленчатому валу необхо-
димо сообщить ту минимально возмож-
ную частоту вращения, при которой дви-
гатель начинает работать устойчиво. Для
карбюраторных двигателей эта частота
вращения коленчатого вала составляет
50—100 мин-1, а для дизельного — 120—
200 мин-1. Причем для всех двигателей
характерно увеличение минимальной пус-
ковой частоты вращения при понижении
температуры окружающего воздуха.
Рассмотрим устройство стартера.
Стартер (рис. 3.9) состоит из корпуса 75,
якоря 16, крышек 9 (со стороны шестер-
ни 77 привода маховика двигателя) и 19.
Привод стартера, кроме шестерни 77,
включает в себя муфту свободного хода 72
и поводковую муфту 14. При пуске дви-
гателя якорь 4 тягового реле, втягиваясь
магнитным полем обмоток 3 (на рисунке
якорь 4 перемещается влево), посред-
ством рычага 7 заставляет перемещаться
муфту 14 привода (вправо) до зацепления
шестерни 77 под действием пружины 13
с венцом маховика двигателя. Подвижной
контакт 2 тягового реле замыкает цепь
аккумуляторная батарея—стартер. Якорь
16 стартера начинает вращаться под дей-
ствием магнитного поля, вращая маховик
и, следовательно, коленчатый вал двига-
теля. Вследствие принудительного враще-
ния коленчатого вала и работы всех об-
Рис. 3.9. Стартер с электромагнитным приводом и дистанционным управлением:
1 — неподвижные контакты тягового реле; 2 — подвижной контакт; 3 — обмотки тягового реле; 4 — якорь тягового реле;
5 — регулировочный винт — тяга; 6 — защитный кожух рычага; 7 — рычаг; 8 — винт регулировки хода шестерни; 9,
19 — крышки; 10—упорное кольцо; 11 — шестерня привода; 12 — муфта свободного хода; 13— пружина; 14 — повод-
ковая муфта; 15 — корпус; 16 — якорь; 17 — шпилька; 18 — коллектор; 20 — обмотка возбуждения; 21 — полюс
69
служивающих систем произойдет пуск
двигателя.
В том случае, если двигатель завелся,
а шестерня 11 не вышла из зацепления с
венцом маховика, муфта свободного хода
12 не передаст на якорь 16 воздействие от
маховика, значительно увеличивающего
частоту своего вращения.
Как правило, применяются муфты
роликового типа (рис. 3.10). Она переда-
ет вращение только в одну сторону — от
стартера к маховику, и состоит из втулки
привода 1 с внутренними спиральными
шлицами для размещения на валу старте-
ра и перемещения вдоль его оси. На втул-
ке укреплена обойма 8 (крестовина) с че-
тырьмя клиновидными пазами, в которых
установлены ролики 10. Ролики постоян-
но поджимаются в сторону узкой части
пазов плунжерами 13 за счет пружин 14.
Шестерня 12 выполнена заодно со ступи-
цей 11.
При включении стартера крутящий
момент от втулки 1 передается посред-
ством заклиненных роликов 10 на ступи-
цу 11 шестерни 72, раскручивающей ма-
ховик двигателя. Таким образом, в момент
пуска втулка 7 и шестерня 72 вращаются
с одинаковой частотой и являются веду-
щими деталями по отношению к махови-
ку. После пуска ступица 77 и шестерня 72
станут ведомыми деталями (ведущей де-
талью будет зубчатый венец маховика),
ролики расклинятся, т.е. выйдут из узкой
части пазов. Наружная обойма 8 и шес-
терня 72 будут вращаться с разной часто-
той. До тех пор, пока шестерня 12 не бу-
дет выведена из зацепления с венцом ма-
ховика, она будет вращаться независимо
от вала стартера.
Дистанционный привод стартера, кро-
ме тягового реле и главных контактов 2
(см. рис. 3.9), имеет реле включения
(вспомогательное реле, работающее по
принципу приборов реле-регулятора).
Рис. 3.10. Муфта свободного хода:
а — конструкция; б, в — принцип работы (б — ролик заклинен и муфта передает момент, в — ролик вращается и муфта
пробуксовывает); 1 — втулка привода; 2, 6 — замковые кольца; 3 — опорное кольцо; 4 — пружина; 5 — поводковая
муфта; 7 — буферная пружина; 8 — обойма; 9 — кожух; 10 — ролик; 11 — ступица; 12 — шестерня; 13 — плунжер; 14 —
пружина плунжера
70
Рис. 3.11. Схема системы пуска и электроснабжения:
1 — реле блокировки генератора; 2 — предохранитель; 3 — реле стартера; 4 — выключатель приборов и стартера; 5 —
блок предохранителей; 6 — аккумуляторные батареи; 7 — выключатель «массы» батарей; 8 — кнопка включения выклю-
чателя «массы» батарей; 9 — стартер; 10— регулятор посезонной регулировки напряжения; 11 — генератор с регулято-
ром напряжения
При нажатии на кнопку выключения стар-
тера (у дизельных машин) или при пово-
роте ключа зажигания (у ТС с карбюра-
торным двигателем) включается вспомо-
гательное реле, по обмоткам которого
протекает ток малой силы (0,5 А). При
замыкании подвижных контактов вспомо-
гательного реле по обмоткам 3 тягового
реле потечет ток силой до 15 А. В резуль-
тате намагничивания обмотки тягового
реле якорь 4 будет перемещаться до тех
пор, пока не замкнутся контакты этого
реле. После замыкания главных контактов
тягового реле ток от аккумуляторной ба-
тареи потечет по обмоткам стартера и
приведет его вал во вращение. Одновре-
менно шестерня стартера войдет во взаи-
модействие с зубчатым венцом маховика
двигателя ТС.
Особенности систем пуска дизель-
ных двигателей можно проследить по
схеме системы пуска и электроснабжения
автомобилей МАЗ, КЗКТ и др. (рис. 3.11).
Система электропуска состоит из старте-
ра, аккумуляторных батарей, электрофа-
кельного устройства, предпускового подо-
гревателя, промежуточного реле, защит-
ной аппаратуры.
Система пуска и электроснабжения
состоит из выключателя приборов и стар-
тера (ключа) 4, стартера 9, генератора 11
и других устройств, обеспечивающих ра-
боту и передачу электрической энергии
соответствующим потребителям. В систе-
ме электроснабжения предусмотрены
выключатель “массы” 7 и кнопка включе-
ния “массы” 8 аккумуляторных батарей 6
(по 12 В), соединенных по последователь-
ной схеме.
Работа и электропитание стартера и
генератора переменного тока рассмотре-
ны выше.
Выключатель массы аккумуляторных
батарей — кнопочный, дистанционный
(находится в кабине водителя). Он исполь-
зуется для отключения батарей от элект-
росистемы машины во время стоянки и
при возникновении короткого замыкания
в электрических цепях.
В схеме электрооборудования предус-
матривается блокировка выключения ак-
кумуляторных батарей при работающем
генераторе. Она предотвращает перенап-
ряжение в системе электроснабжения по-
требителей электроэнергии. Выключение
аккумуляторных батарей возможно толь-
71
ко после отключения обмотки возбужде-
ния генератора от электрической цепи при
установке ключа 4 в нейтральное положе-
ние.
Выключатель приборов и стартера
предназначен для подключения к системе
электрооборудования приборов и других
потребителей электроэнергии. Ключ вык-
лючателя имеет четыре положения: 0 —
все выключено; I — включены приборы
и другие потребители электроэнергии;
II — включен стартер; III — включен ра-
диоприемник.
Электрофакелъноеустройство пред-
назначено для ускорения пуска холодно-
го двигателя при температуре окружаю-
щего воздуха существенно ниже -5 °C.
Это устройство включается водителем из
кабины специальным ключом. Принцип
его действия заключается в испарении
топлива в штифтовых свечах накаливания
и воспламенения образующейся топлив-
ной смеси (возникновения горящего фа-
кела). Факел подогревает поступающий в
цилиндры двигателя воздух, улучшая его
пуск. Штифтовые свечи установлены во
впускных коллекторах воздуха и соедине-
ны топливопроводами с электромагнит-
ным топливным клапаном, установлен-
ным в системе питания двигателя.
Во время работы электрофакельного
устройства специальное реле (см. рис.
3.11) отключает обмотку возбуждения ге-
нератора до пуска двигателя. Этим пре-
дохраняются спирали штифтовых свеч,
поскольку включившийся в работу гене-
ратор создает излишнее напряжение в
электросети, на которое не рассчитана
свеча.
Предпусковой подогреватель исполь-
зуется в зимнее время (при температуре
окружающего воздуха ниже -5 °C). Его
главный элемент — свеча накаливания,
расположенная в полости специальной
камеры сгорания, в которую по трубопро-
воду нагнетается топливо от шестеренча-
того насоса. В камеру поступает воздух,
подаваемый вентилятором, и смешивает-
ся с топливом. Смесь топлива и воздуха
воспламеняется от свечи накаливания.
После воспламенения свеча выключается.
Сгорая, топливовоздушная смесь нагрева-
ет стенки теплообменника, и тепло пере-
дается охлаждающей двигатель жидкости,
циркулирующей по системе охлаждения.
Тем самым облегчается запуск двигателя.
3.5. Система зажигания
карбюраторного двигателя
Общие сведения. В настоящее время
на транспорте в основном применяются
две системы зажигания: батарейная и кон-
тактно-транзисторная, основанная на при-
менении полупроводников. С 1974 г. оте-
чественная промышленность стала выпус-
кать бесконтактную систему зажигания, в
которой вместо механических контактов
применены магнитоэлектрический гене-
раторный датчик и транзисторный комму-
татор, что повышает точность момента
зажигания рабочей смеси. Разработана
микропроцессорная система управления
двигателем, обеспечивающая управление
моментом зажигания и электромагнитны-
ми клапанами экономайзера принудитель-
ного холостого хода в зависимости от ча-
стоты вращения коленчатого вала, разре-
жения на впуске в карбюратор и темпера-
туры охлаждающей жидкости.
Приборы зажигания подразделяются
на электрические, электромеханические и
электронные.
К электрическим приборам зажигания
относятся индукционные катушки зажи-
гания; добавочные резисторы, входящие
в контактно-транзисторные системы.
К электромеханическим системам от-
носятся прерыватели-распределители кон-
тактных и контактно-транзисторных сис-
тем; датчики-распределители бесконтак-
тных систем (магнитоэлектрических, ти-
ристорных; на эффекте Холла и проч.).
К электронным приборам относятся
транзисторные коммутаторы контактно-
транзисторных, бесконтактных и других
систем; блоки управления и контроллеры
микропроцессорных систем управления
работой двигателя.
Батарейная система зажигания.
Это наиболее простая и часто применяе-
мая система зажигания карбюраторного
двигателя. Она состоит из катушки зажи-
72
гания 3 (рис. 3.12), прерывателя-распре-
делителя 5, искровых свечей 4 (свечей
зажигания) и выключателя зажигания 1.
Система зажигания получает питание от
аккумуляторной батареи 2 или генерато-
ра, соединяемого параллельно батарее 2
(на чертеже генератор не показан; общая
схема подключения генератора и старте-
ра приведена на рис. 3.8).
Система зажигания служит для обес-
печения воспламенения горючей смеси в
цилиндрах двигателя в нужный момент и
изменения момента зажигания (угла опе-
режения зажигания) в зависимости от ча-
стоты вращения вала и нагрузки двигате-
ля. Система батарейного зажигания име-
ет цепи низкого и высокого напряжения.
В цепь низкого напряжения, кроме
источников тока, входят прерыватель тока
низкого напряжения, первичная обмотка
катушки зажигания с добавочным сопро-
тивлением и выключатель зажигания.
Цепь высокого напряжения состоит из
вторичной обмотки индукционной катуш-
ки зажигания, распределителя тока высо-
кого напряжения по свечам, проводов вы-
сокого напряжения и свечей зажигания.
Прерыватель и распределитель объедине-
ны в одном устройстве — прерывателе-
распределителе.
Рис. 3.12. Схема батарейного зажигания:
а — общая; б — принципиальная; / — выключатель зажигания; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — катушка зажигания;
4 — искровые свечи зажигания; 5 — прерыватель-распределитель; 6 — ротор; 7 — кулачок; 8 — контакты прерывателя;
9 — конденсатор; 10 — первичная обмотка; // — вторичная обмотка; 12 — контакты выключения дополнительного рези-
стора (устанавливаются в реле стартера); Лд — добавочный резистор (вариагор); Ry — сопротивление утечки (нагар); в
скобках указана новая маркировка клемм катушки зажигания
73
При замкнутых контактах 8 и вклю-
ченном выключателе зажигания 1 в цепи
низкого напряжения течет ток Из-за
значительной индуктивности катушки 3
сила тока Д нарастает до некоторого ус-
тановившегося значения не мгновенно, а
через определенный промежуток време-
ни. Быстрому нарастанию тока препят-
ствует э.д.с. самоиндукции катушки. В
момент размыкания контактов 8 ток быс-
тро падает до нуля, а созданное им маг-
нитное поле исчезает. В результате исчез-
новения (уменьшения) магнитного поля
во вторичной обмотке 77 индуцируется
э.д.с., которая будет тем выше, чем боль-
ше скорость уменьшения магнитного по-
тока.
Таким образом, в момент изменения
магнитного силового поля э.д.с. возника-
ет не только в витках вторичной, но и в
витках первичной обмотки катушки 3. Это
явление называется самоиндукцией. Ток
самоиндукции замедляет процесс исчез-
новения тока в первичной обмотке, что
нежелательно, так как в момент размыка-
ния контактов 8 возникает искра, вызыва-
ющая их подгорание. Снижаются эффек-
тивность и надежность системы зажига-
ния. С целью устранения новообразова-
ния параллельно контактам 8 прерывате-
ля подключают конденсатор В момент
размыкания цепи низкого напряжения
конденсатор с{ заряжается током самоин-
дукции, а затем при замыкании контактов
разряжается через первичную обмотку.
Добавочный резистор Ra служит для
автоматического поддержания постоян-
ства силы тока в первичной обмотке при
изменении числа оборотов двигателя. При
пуске двигателя катушка зажигания пита-
ется от аккумуляторной батареи, напряже-
ние которой понижено вследствие потреб-
ления стартером большого тока. Пони-
женное напряжение на катушке зажигания
приводит к снижению тока и напряже-
ния U2. Для устранения этого явления при
пуске двигателя сопротивление 7?д закора-
чивается контактами, имеющимися на
реле включения стартера или тяговом
реле. Поэтому, несмотря на снижение на-
пряжения аккумуляторной батареи, пер-
вичная обмотка катушки зажигания полу-
74
чает необходимое для ее нормальной ра-
боты напряжение.
Свеча зажигания служит для воспла-
менения рабочей смеси в камере сгорания
карбюраторного двигателя за счет искро-
вого разряда. Она имеет стержень с цент-
ральным электродом, отделенный от “мас-
сы” изолятором, и боковой электрод, со-
единенный через корпус свечи с “массой”.
Свечи вворачиваются в головку блока ци-
линдров. Поскольку максимальное давле-
ние в цилиндре весьма значительно, для
плотности соединения под свечи подкла-
дывают уплотнительные шайбы.
Изолятор свечи выполнен из матери-
ала, выдерживающего напряжение не ме-
нее 30 кВ (уралит, кристаллокорунд, бо-
рокорунд и др.). Свечи изготавливаются
с различными тепловыми характеристика-
ми и характеризуются калильным числом.
Калильное число характеризует способ-
ность свечи работать без “калильного за-
жигания” смеси, когда последняя воспла-
меняется не от электрической искры меж-
ду электродами свечи, а от контакта с рас-
каленными электродами. Чем выше это
число, тем надежнее свеча будет работать
в двигателе с высокой степенью сжатия.
Калильные числа имеют следующие зна-
чения: 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26.
Катушка зажигания предназначена
для преобразования тока низкого напря-
жения в ток высокого напряжения и со-
стоит из стального корпуса, сердечника,
собранного из листов трансформаторно-
го железа, изолированных друг от друга
и помещенных в картонную трубку. На эту
трубку намотана сначала вторичная об-
мотка, состоящая из большого числа вит-
ков (18 000 — 20 000) медной проволоки
диаметром около 0,1 мм, а затем через
слой изоляционной бумаги — первичная
обмотка (около 300 витков проволоки ди-
аметром 0,7—0,85 мм). Концы первичной
обмотки выведены к клеммам крышки.
Внутри катушки к первичной обмотке
подсоединен один конец вторичной об-
мотки, другой ее конец подведен к цент-
ральной клемме катушки. Сердечник с
обмотками закрепляется в корпусе катуш-
ки с помощью изоляторов. Пространство
между обмоткой, изоляторами и корпусом
залито специальной мастикой, защищаю-
щей обмотки от проникновения влаги.
Прерыватель-распределитель пред-
назначен для периодического размыкания
цепи тока низкого напряжения и распре-
деления возникающего во вторичной об-
мотке тока высокого напряжения по све-
чам цилиндров двигателя в необходимой
последовательности.
Рассмотрим устройство прерывателя-
распределителя Р4-Д (рис. 3.13). В чугун-
ном корпусе устройства закреплена не-
подвижная опорная пластина прерывате-
ля с шарикоподшипником, на котором ус-
тановлен подвижной диск с неподвижно
закрепленным на нем контактом. Подвиж-
ной контакт прерывателя находится на том
же диске, что и неподвижный, и прижат к
нему пружиной. С помощью эксцентрика
13 устанавливают по щупу нормальный
зазор между контактами прерывателя
(0,35—0,45 мм). На верхний конец веду-
щего валика 1 надета втулка с восьмигран-
ным (по числу цилиндров двигателя) ку-
лачком. Сверху кулачка установлен ротор
4. Корпус распределителя закрыт карбо-
литовой крышкой 5, имеющей по перифе-
рии высоковольтные выводы к свечам, а
в центре — ввод для провода высокого
напряжения от катушки зажигания. Через
контактный уголек 8 и пластину ротора
высокое напряжение распределяется по
свечам в точном соответствии с порядком
работы цилиндров двигателя.
Валик 1 приводится во вращение от
распределительного вала двигателя. Кула-
чок прерывателя, набегая выступами на
текстолитовую пятку (упор) рычажка-пре-
рывателя 14, отводит подвижной контакт
от неподвижного, разрывая цепь низкого
напряжения системы зажигания. Распре-
делитель состоит из ротора 4 и крышки 5
с контактами. Центральный контакт
крышки при помощи уголька 8 с пружи-
Рис. 3.13. Прерыватель-распределитель:
/ — ведущий валик; 2 — опорная пластина; 3 — фильц для смазки; 4 — ротор; 5 — крышка; 6 — клемма высокого
напряжения; 7 — пружина контактного уголька; 8 — контактный уголек: 9 — защелка крышки; 10 — центробежный
регулятор; 11 — вакуумный регулятор; 12 — регулировочные гайки октан-корректора; 13 — регулировочный винт (экс-
центрик); 14 — рычажок-прерыватель; 15 — винт крепления пластины неподвижного контакта; 16 — фильц смазки ку-
лачка; 17 — клемма прерывателя; 18— провод изолированный; 19— провод на “массу”
75
ной 7 соединен с токоразносной пласти-
ной, укрепленной на роторе 4 сверху. При
вращении ротор передает ток через искро-
вые промежутки к контактам крышки рас-
пределителя и далее к свечам. Крышка 5
крепится к корпусу прерывателя с помо-
щью пружинных защелок 9. При враще-
нии кулачка прерывателя закрепленный на
нем ротор 4 с контактной пластиной по-
очередно соединяет центральный контакт
распределителя с боковыми электродами,
замыкая через свечи цилиндров цепь вы-
сокого напряжения.
Центробежный регулятор служит
для изменения угла опережения зажига-
ния в зависимости от частоты вращения
коленчатого вала двигателя.
Известно, что рабочую смесь необхо-
димо воспламенять до прихода поршня в
в.м.т. Угол, на который поворачивается
коленчатый вал с момента воспламенения
смеси до в.м.т., называется углом опере-
жения зажигания. С увеличением часто-
ты вращения коленчатого вала продолжи-
тельность периода сгорания смеси умень-
шается, а количество остаточных газов в
Рис. 3.14. Устройство центробежного
регулятора:
/ — кулачок; 2 — грузик; 3 — пластина кулачка; 4 — ве-
дущий валик; 5 — штифт; 6 — пружина; 7 — ось грузика;
положение грузиков: I— на холостом ходу двигателя;
11— при максимальной частоте вращения вала двигателя
цилиндре повышается, поэтому рабочая
смесь будет гореть медленнее. Следова-
тельно, с повышением частоты вращения
коленчатого вала двигателя угол опереже-
ния зажигания необходимо увеличи-
вать, а с понижением уменьшать. Это и
обеспечивает центробежный регулятор
(рис. 3.14).
На ведущем валике 4 прерывателя-
распределителя закреплена пластина с
осями 7 грузиков. Грузики стянуты меж-
ду собой пружинами 6, На каждом грузи-
ке имеется штифт 5, входящий в прорези
пластины 3, закрепленной на втулке кулач-
ка 7. С увеличением частоты вращения
коленчатого вала грузики под действием
центробежных сил преодолевают сопро-
тивление пружин 6 и расходятся. Штиф-
ты, двигаясь в пазах пластины 3, повора-
чивают ее, а вместе с ней и кулачок 1 по
направлению вращения. В результате вы-
ступы кулачка будут раньше набегать на
текстолитовую пятку рычажка прерывате-
ля, его контакты будут размыкаться рань-
ше, а угол опережения зажигания увели-
чится.
Вакуумный регулятор предназначен
для изменения угла опережения зажига-
ния в зависимости от нагрузки двигателя,
т.е. степени открытия дроссельной зас-
лонки. Этот регулятор работает независи-
мо от центробежного регулятора и состо-
ит из корпуса 8 (рис. 3.15), пружины 6 и
диафрагмы 7, соединенной при помощи
тяги 9 с подвижным диском (пластиной)
77 прерывателя.
Полость регулятора, в которой разме-
щена пружина 6, соединена трубкой 5 со
смесительной камерой карбюратора. Про-
тивоположная от диафрагмы 7 полость
вакуумного регулятора сообщена с атмос-
ферой. Таким образом, на диафрагму с
одной стороны действует атмосферное
давление под крышкой распределителя, а
с другой — разрежение в смесительной
камере карбюратора.
При уменьшении нагрузки на двига-
тель, когда дроссельная заслонка прикры-
та, разрежение увеличивается. Под дей-
ствием разности давлений упругая диаф-
рагма 7, связанная с тягой 9, преодолевая
сопротивление пружины б, прогибается и
76
Рис. 3.15. Устройство вакуумного регулятора:
/ — крышка корпуса; 2 — регулировочная прокладка; 3 — уплотнительная прокладка; 4— штуцер крепления трубки;
5 — трубка: 6 — пружина; 7 — диафрагма; 8 — корпус регулятора; 9 — тяга; 10 — ось тяги; 11 — подвижная пластина
прерывателя; / — положение диафрагмы вакуумного регулятора (а — нагрузка на двигатель больше; б — нагрузка
меньше)
увлекает тягу 9 вправо. Подвижной диск
прерывателя поворачивается против на-
правления вращения ведущего валика, и
кулачок прерывателя размыкает контакты
раньше (угол опережения зажигания уве-
личивается).
С увеличением нагрузки и открытием
дроссельной заслонки остаточных газов в
цилиндрах становится меньше, смесь сго-
рает быстрее, следовательно, угол опере-
жения зажигания надо уменьшать. Это
автоматически выполняет вакуумный ре-
гулятор, так как при открытии дроссель-
ной заслонки разрежение в смесительной
камере снижается. Диафрагма прогибает-
ся влево и перемещает тягу 9 и подвиж-
ной диск прерывателя в сторону уменьше-
ния угла опережения зажигания.
О кт ан-корректор, имеющийся в пре-
рывателе-распределителе, служит для руч-
ной регулировки угла опережения зажи-
гания в зависимости от сорта применяе-
мого топлива (его октанового числа). При
помощи октан-корректора изменяют угол
опережения зажигания в пределах ±12° по
углу поворота коленчатого вала двигате-
ля. Изменение угла осуществляется при
помощи специальных гаек поворотом кор-
пуса прерывателя-распределителя относи-
тельно ведущего валика и контролирует-
ся по специальной шкале при помощи
имеющейся стрелки. После регулировки
угла закрепляют крепящие болты и регу-
лировочные гайки.
При повороте корпуса прерывателя по
часовой стрелке, т.е. в направлении вра-
щения кулачка, угол опережения зажига-
ния уменьшается (позднее зажигание).
Угол опережения зажигания необходимо
уменьшить, если сгорание топлива с ма-
лым октановым числом сопровождается
детонацией.
Бесконтактно-транзисторная сис-
тема зажигания. Эта система отличает-
ся высокой надежностью из-за отсутствия
контактов и наличия системы защиты
транзисторов.
77
Бесконтактно-транзисторная система
зажигания автомобиля ЗИЛ (рис. 3.16),
например, состоит из транзисторного ком-
мутатора ТК200, датчика-распределителя
Р351, катушки зажигания Б118, резисто-
ра СЭ326, вибратора РС321, свечей зажи-
гания и фильтра гашения радиопомех.
При включении выключателей б и 7
управляющий транзистор Т1 закрыт. Это
приводит к последовательному отпира-
нию транзисторов Т2—Т4> в результате
чего через первичную обмотку катушки
зажигания 3 и силовой переход транзис-
тора Т4 пойдет ток.
При вращении коленчатого вала дви-
гателя ротор датчика 9 создает в своей
обмотке импульс напряжения, отпираю-
щего транзистор Т1 и приводящего к пос-
ледовательному запиранию Т2— Т4, т.е.
к появлению искры на свече зажигания.
Э.д.с. самоиндукции в первичной обмот-
ке катушки 3 вызовет заряд конденсатора
С19 запирающего 77. Как следствие это-
го, произойдет отпирание транзисторов
Т2—Т4. По первичной обмотке катушки
3 вновь пойдет ток. После того как кон-
денсатор С1 разрядится через транзистор
Т4, датчик 9 вновь откроет транзистор Т1.
Транзисторы Т2—Т4 опять запрутся, что
приведет к вторичному появлению искры
на той же свече зажигания.
В случае малой частоты вращения
коленчатого вала двигателя на каждой све-
че зажигания последовательно возникнет
несколько искр, что способствует повы-
шению надежности пуска двигателя.
Диоды Д5, Д6 служат для предохра-
нения транзисторов от неправильного
включения источников энергии (при пе-
репутывании полярности), а Д8—Д11 —
от внешних импульсов напряжения. Элек-
тромагнитное реле вибратора 4 размыка-
ет первичную цепь катушки 3 с частотой
300—400 Гц и обеспечивает кратковре-
Рис. 3.16. Схема бесконтактно-транзисторной системы зажигания:
1 — коммутатор; 2 — фильтр; 3 — катушка зажигания; 4 — вибратор; 5 — резистор; 6, 7 — выключатели; 8 — распреде-
литель; 9 — датчик
78
Рис. 3.17. Схема контактно-транзисторной системы зажигания:
1 — коммутатор; 2 — катушка зажигания; 3 — блок резисторов; 4 — кнопка стартера; 5 — выключатель; 6 — аккумуля-
торная батарея; 7 — распределитель; 8 — прерыватель
менную работу системы зажигания в слу-
чае повреждения коммутатора 1.
Контактно-транзисторная система
зажигания. Подобная система имеет пре-
имущества перед обычной системой за-
жигания по сроку службы контактов пре-
рывателя, поскольку сила тока, проходя-
щая через контакты, незначительна (око-
ло 0,7 А). Кроме того, она позволяет по-
лучить существенное увеличение вторич-
ного напряжения и энергии искрового раз-
ряда в свече.
Система состоит из коммутатора, на-
пример ТК102 (для автомобилей ЗИЛ),
катушки зажигания БИ 4 или Б114-Б, бло-
ка резисторов, распределителя зажигания
Р4-Д, в котором нет конденсатора, и све-
чей зажигания (рис. 3.17).
При включении цепи низкого напря-
жения выключателем 5 и в случае замы-
кания контактов прерывателя 8 транзис-
тор Т открыт. По цепи через блок резис-
торов 3, первичную обмотку катушки за-
жигания 2 и через переход в транзисторе
от эмиттера Э к базе Б и переход Э—К
(К — коллектор) проходит ток. Размыка-
ние контактов прерывателя вызывает по-
явление э.д.с. в импульсном трансформа-
торе ИТ. При этом обеспечивается запи-
рание перехода Э—К транзистора, а со-
противление этого перехода возрастает.
Поэтому сила тока в цепи быстро умень-
шается, создается импульс высокого на-
пряжения во вторичной обмотке катуш-
ки Б114, который посредством расп-
ределителя 7 передается на соответ-
ствующую свечу зажигания. После замы-
кания контактов прерывателя 8 произой-
дет отпирание транзистора Т, а далее
процесс повторится. Конденсаторы С1,
С2 и диоды Д1, Д2 образуют блок защи-
ты транзистора Т от перенапряжения в
цепи.
Конструктивным отличительным при-
знаком датчиков-распределителей бескон-
тактных систем зажигания является заме-
на узла прерывателя и граненого кулачка,
взаимодействующего с ним в классичес-
ких контактных и контактно-транзистор-
ных системах, на бесконтактное устрой-
ство, которое формирует электрические
импульсы синхронно с вращением рас-
пределительного вала и работой того или
иного цилиндра двигателя.
79
Глава 4
ТРАНСМИССИЯ
4.1. Назначение
и состав трансмиссии.
Основные требования
Трансмиссией называется совокуп-
ность агрегатов и механизмов, связываю-
щих коленчатый вал двигателя с ведущи-
ми колесами ТС. Трансмиссия ТС служит
для передачи и распределения мощности
двигателя на ведущие колеса при измене-
нии подводимого к ним крутящего момен-
та и частоты их вращения по величине и
направлению.
Чтобы установить, какими основны-
ми свойствами должна обладать транс-
миссия и в каких пределах должны изме-
няться крутящий момент на ведущих ко-
лесах и частота их вращения, необходи-
мо учитывать, с одной стороны, разнооб-
разие условий движения ТС (диапазон
изменения сопротивления движению и
скорости движения) и, с другой, возмож-
ности двигателя ТС по изменению крутя-
щего момента и частоты вращения в ра-
бочем режиме.
В реальных условиях сопротивление
движению, а значит, и потребный крутя-
щий момент на ведущих колесах могут
изменяться в 10—18 раз. Еще в больших
пределах может изменяться скорость дви-
жения ТС (в 15—30 раз).
Устанавливаемые на изучаемых ТС
поршневые двигатели внутреннего сгора-
ния имеют гораздо меньшие диапазоны
изменения крутящего момента и частоты
вращения в рабочем режиме. Обычно
частота вращения коленчатого вала дви-
гателя изменяется не более чем в 2 раза,
а крутящий момент двигателя — не более
чем в 1,5 раза. Поэтому в трансмиссии
необходим агрегат (например, коробка
передач), с помощью которого можно из-
80
менять крутящий момент и частоту вра-
щения ведущих колес в необходимых пре-
делах.
Следует также иметь в виду, что при
движении ТС с максимальной скоростью
частота вращения его ведущих колес при-
мерно в 6—9 раз меньше частоты враще-
ния коленчатого вала двигателя, хотя при
этом, как правило, передаточное отно-
шение в коробке передач равно единице.
Поэтому в трансмиссии необходим агре-
гат (например, главная передача), обеспе-
чивающий постоянное передаточное от-
ношение между двигателем и ведущими
колесами. Передаточным отношением в
механике, как известно, называется отно-
шение частоты вращения ведущего звена
к частоте вращения ведомого.
Кроме указанных, трансмиссия ТС
включает и другие агрегаты и механизмы,
назначение, устройство и принцип дей-
ствия которых рассмотрены ниже.
К трансмиссии ТС предъявляются
следующие основные требования: обес-
печение высоких тягово-динамических
свойств ТС, высокий к. п. д., минималь-
ные габаритные размеры и масса, высо-
кая надежность в эксплуатации, простота
и легкость управления, технологичность
конструкции, малый объем обслуживания,
ремонтопригодность.
Выполнение этих требований дости-
гается выбором наиболее рациональной
схемы трансмиссии, правильным ее рас-
четом, применением более совершенных
агрегатов, автоматизацией управления,
качественной конструктивной отработкой
узлов и деталей, современной технологи-
ей их изготовления, применением соответ-
ствующих материалов. Следует также
учитывать влияние на стоимость транс-
миссии как принимаемых конструктив-
ных решений, так и технологии изготов-
ления, применяемых материалов, затрат
на обслуживание и ремонт.
Перечисленные требования являются
общими для всех агрегатов трансмиссии.
Кроме основных, к отдельным агрегатам
трансмиссии могут предъявляться специ-
фические требования.
4.2. Схемы трансмиссий
колесных и гусеничных
машин
В зависимости от способа передачи,
изменения и распределения крутящего
момента трансмиссии могут быть механи-
ческими, гидромеханическими, гидрообъ-
емными и электромеханическими со сту-
пенчатым, бесступенчатым или автомати-
ческим изменением крутящего момента.
На многих изучаемых транспортных
машинах применяются механические сту-
пенчатые трансмиссии, состоящие толь-
ко из механических агрегатов.
Рассмотрим механическую трансмис-
сию трехосной полноприводной колесной
машины (рис. 4.1). От двигателя 1 крутя-
щий момент подводится к сцеплению 2,
затем к коробке передач 3 и через проме-
жуточную карданную передачу 4 к разда-
точной коробке 5, в которой происходит
распределение крутящего момента и его
передача через карданные передачи 6, 13,
14 на главные передачи 9, 12, 16 соответ-
ственно заднего, среднего и переднего
мостов. Через дифференциалы 15, 11, 8 и
полуоси 17, 7, /0 соответственно передне-
го, среднего и заднего мостов крутящий
момент подводится к ведущим колесам.
Так как передние колеса являются одно-
временно управляемыми, для их привода
применяются карданные шарниры равных
угловых скоростей 18.
На рис. 4.2 изображена схема механи-
ческой трансмиссии быстроходной гусе-
ничной машины с передним расположе-
нием ведущих колес 7. Она включает в
себя главный фрикцион 2, главную пере-
дачу, размещенную в одном корпусе с ко-
робкой передач 3, два механизма поворо-
та 4, две бортовые передачи 5 и кардан-
ные передачи 6. Трансмиссия расположе-
на в передней части быстроходной гусе-
ничной машины перед двигателем /. Та-
кое размещение агрегатов позволяет уве-
личить размеры грузового отделения (гру-
зовой платформы).
Механические трансмиссии обладают
рядом преимуществ: высоким к. п. д., про-
стотой конструкции, относительно малы-
ми габаритами и массой, надежностью в
эксплуатации, ремонтопригодностью.
Недостатками механических транс-
миссий являются сложность и трудоем-
кость управления, значительный объем
технического обслуживания, повышенные
динамические нагрузки на агрегаты, ме-
ханизмы. Существующие коробки передач
механических трансмиссий позволяют
при постоянном крутящем моменте дви-
гателя изменять крутящий момент, под-
водимый к ведущим колесам, не плавно,
а ступенчато, что приводит к неполному
Рис. 4.1. Схема механической трансмиссии трехосной полноприводной колесной машины
81
Рис. 4.2. Схема механической трансмиссии быстроходной гусеничной машины
использованию мощности двигателя, сни-
жает среднюю скорость движения ТС,
ухудшает его проходимость.
Ступенчатость изменения крутящего
момента — основной недостаток механи-
ческих трансмиссий. Для обеспечения
лучшей приспособляемости ТС к движе-
нию в различных условиях желательно
иметь в коробке передач возможно боль-
шее число ступеней. Однако большое чис-
ло ступеней усложняет устройство короб-
ки передач и управление ТС.
Несмотря на ряд недостатков, механи-
ческие ступенчатые трансмиссии получи-
ли широкое распространение на изучае-
мых ТС.
Из других типов трансмиссий на изу-
чаемых ТС чаще применяется гидромеха-
ническая трансмиссия, состоящая из гид-
родинамического агрегата (обычно это
комплексная гидропередача) и механичес-
ких агрегатов. Гидродинамический агре-
гат обеспечивает в определенных преде-
лах плавное автоматическое изменение
момента, передаваемого на ведущие коле-
са, и частоты их вращения в зависимости
от сопротивления движению. Кроме того,
он выполняет функции сцепления (глав-
82
кого фрикциона), поэтому сцепление
(главный фрикцион) в гидромеханической
трансмиссии отсутствует.
К достоинствам гидромеханической
трансмиссии относятся: легкость и про-
стота управления, что способствует повы-
шению безопасности движения; снижение
динамических нагрузок в трансмиссии;
наличие автоматического диапазона регу-
лирования; обеспечение оптимального
режима работы двигателя. Недостатками
гидромеханической трансмиссии являют-
ся более низкий к. п. д. по сравнению с
механической трансмиссией, сложность и
высокая стоимость агрегатов.
С увеличением грузоподъемности
изучаемых ТС применение гидромехани-
ческой трансмиссии становится более
предпочтительным по сравнению с меха-
нической трансмиссией.
В гидрообъемной (гидростатичес-
кой) трансмиссии используется не гидро-
динамический (скоростной), а гидроста-
тический напор рабочей жидкости. Гид-
рообъемная трансмиссия состоит из гид-
ронасоса, связанного с двигателем ТС,
одного или нескольких ( в зависимости от
схемы гидрообъемной трансмиссии)
гидромоторов, соединенных с ведущими
колесами движителя, а также ряда гидрав-
лических и механических элементов,
обеспечивающих работу трансмиссии и
передачу крутящего момента от двигате-
ля к ведущим колесам движителя ТС. Гид-
роагрегаты соединены между собой тру-
бопроводами и заполнены рабочей жид-
костью.
При работе двигателя его механичес-
кая энергия вращательного движения пре-
образуется в гидронасосе в гидростати-
ческий напор, под действием которого
рабочая жидкость по трубопроводам вы-
сокого давления поступает в гидромото-
ры. В гидромоторах этот напор преобра-
зуется в механическую» работу вращатель-
ного движения, а жидкость по трубопро-
водам низкого давления возвращается в
гидронасос. Для пополнения гидроагрега-
тов рабочей жидкостью из-за возможных
ее утечек через зазоры имеется система
подпитки.
Гидрообъемная трансмиссия не полу-
чила широкого применения на изучаемых
ТС, так как наряду с достоинствами об-
ладает существенными недостатками.
К достоинствам гидрообъемной
трансмиссии следует отнести: возмож-
ность плавного бесступенчатого измене-
ния передаточного отношения в достаточ-
но широком диапазоне, что повышает
проходимость ТС, упрощает и облегчает
управление им; свойство дистанционно-
сти, позволяющее устанавливать гидромо-
торы на любом расстоянии от гидронасо-
са, что особенно важно для многоосных
полноприводных ТС, в том числе автопо-
ездов с активными прицепными звеньями;
отсутствие ряда механических агрегатов
(сцепление, карданная передача и др.);
возможность осуществлять торможение
ТС. Основными недостатками гидрообъ-
емной трансмиссии являются: меньший
к. п. д. по сравнению с механической
трансмиссией; сравнительно большие га-
баритные размеры и масса; высокая сто-
имость, недостаточная износостойкость;
малая надежность трубопроводов.
Можно предположить, что по мере
совершенствования гидроагрегатов гид-
рообъемная трансмиссия найдет более
широкое применение на ТС большой гру-
зоподъемности как одиночных, так и со-
ставных (в автопоездах).
Указанное предположение в полной
мере можно отнести к электромеханичес-
кой трансмиссии, которая также пока не-
достаточно широко применяется на ТС.
В электромеханической трансмиссии
механическая энергия двигателя преобра-
зуется в связанном с ним генераторе в
электрическую, которая затем в одном или
нескольких тяговых электродвигателях,
соединенных с ведущими колесами ТС,
снова преобразуется в механическую.
При одном тяговом электродвигателе
мощность от него к ведущим колесам пе-
редается через механические агрегаты
(карданная, главная передачи и др.). В
электромеханической трансмиссии много-
приводных ТС механические агрегаты
почти полностью отсутствуют. Тяговые
электродвигатели соединены с колесами
через колесные редукторы, а с генерато-
ром — электропроводами. Расположение
генератора в обоих случаях связано с рас-
положением двигателя ТС.
Электромеханическая трансмиссия
обладает преимуществами, характерными
для гидрообъемной трансмиссии. Кроме
того, можно еще назвать повышение дол-
говечности двигателя и трансмиссии в
результате уменьшения динамических на-
грузок.
Недостатками электромеханичес-
кой трансмиссии являются: более низкий
к. п. д. по сравнению с механической
трансмиссией, что ухудшает топливную
экономичность двигателя ТС; сравнитель-
но большие размеры и масса; высокая сто-
имость; необходимость использования де-
фицитных материалов, чаще всего цвет-
ных металлов.
Наиболее целесообразно примене-
ние электротрансмиссии на многозвен-
ных большегрузных ТС с активизаци-
ей колес всех звеньев, т. е. там, где пре-
имущества других типов трансмиссий не
могут быть в полной мере использованы,
а их недостатки проявляются в большей
степени.
83
4.3. Сцепление
(главный фрикцион)
Назначение и общая характеристи-
ка. Сцепление (главный фрикцион) слу-
жит для кратковременного отъединения
трансмиссии от двигателя перед включе-
нием передач, их плавного соединения
после включения передач, а также для
предохранения трансмиссии от динами-
ческих перегрузок, возникающих при дви-
жении транспортной машины.
По принципу действия сцепления де-
лят на фрикционные, гидравлические
(гидромуфты) и электромагнитные (по-
рошковые). В зависимости от формы и
конструкции трущихся деталей фрикцион-
ные сцепления могут быть дисковыми,
специальными (колодочными, ленточны-
ми), конусными. По условиям работы по-
верхностей трения дисковые сцепления
(главные фрикционы) делятся на сухие и
работающие в масле. В зависимости от
материала поверхностей трения различа-
ют следующие сцепления (главные фрик-
ционы): сталь по фрикционному матери-
алу, сталь по стали, чугун по стали, чугун
по фрикционному материалу. По способу
создания силы, сжимающей диски, разли-
чают сцепления: пружинные (с несколь-
кими периферийными или одной цент-
ральной пружиной), полуцентробежные,
центробежные, электромагнитные. В за-
висимости от механизма выключения раз-
личают сцепления (главные фрикционы)
с рычажным механизмом выключения и
Рис. 4.3. Схема однодискового сцепления с при-
водом выключения
шариковым механизмом. По типу приво-
да выключения сцепления (главные фрик-
ционы) бывают с механическим, гидрав-
лическим, пневматическим, гидропневма-
тическим и электромагнитным приво-
дами.
Сцепление обычно устанавливается у
маховика двигателя и представляет собой
фрикционную муфту, через которую с по-
мощью сил трения крутящий момент от
двигателя передается к коробке передач и
далее к ведущим колесам.
На изучаемых транспортных машинах
применяются, как правило, фрикционные
дисковые сухие, постоянно замкнутые
сцепления (главные фрикционы у гусе-
ничных машин) с периферийным распо-
ложением нажимных пружин и механи-
ческим приводом управления. В зависи-
мости от числа ведомых дисков сцепле-
ния разделяются на одно-, двух- и много-
дисковые.
Сцепление (рис. 4.3) состоит из веду-
щей и ведомой частей, нажимного меха-
низма и механизма выключения. Детали
ведущей части сцепления воспринимают
от маховика крутящий момент двигателя,
а детали ведомой части сцепления пере-
дают этот момент ведущему (первичному)
валу коробки передач.
Ведущая часть сцепления включает в
себя маховик 5, установленный на колен-
чатом валу 1 двигателя, кожух 4 и нажим-
ной диск 5. Маховик имеет обработанную
торцевую поверхность и к нему прикреп-
ляется болтами кожух, соединенный с на-
жимным диском упругими стальными
пластинами б, что обеспечивает передачу
крутящего момента от кожуха на нажим-
ной диск, позволяя нажимному диску пе-
ремещаться в осевом направлении при
включении и выключении сцепления.
К ведомой части относится тонкий
ведомый диск 2 с прикрепленными к нему
фрикционными накладками и ступицей,
установленной на шлицах на вал 9, явля-
ющийся ведущим (первичным) валом ко-
робки передач. Нажимной механизм со-
стоит из пружин 7, сила упругости кото-
рых обеспечивает включение сцепления.
Механизм выключения состоит из выклю-
чающих рычагов 14, муфты выключения
84
8 с упорным подшипником и вилки 13,
предназначенной для перемещения муф-
ты выключения. К приводу выключения
сцепления относят тягу 12 и рычаг с пе-
далью 10 и пружиной 11. Если педаль 10
отпущена, сцепление включено, так как
ведомый диск 2 зажат между маховиком
3 и нажимным диском 5 усилием нажим-
ных пружин 7, расположенных между на-
жимным диском и кожухом сцепления.
Крутящий момент с помощью сил трения
передается от ведущей части на ведомую.
Включение сцепления осуществляет-
ся плавным отпусканием педали — на-
жимной диск перемещается в сторону
маховика и прижимает к нему ведомый
диск. Пока сила, прижимающая диск к
маховику, мала, сила трения между по-
верхностями ведущих и ведомых частей
также мала, и ведомый диск будет вра-
щаться с меньшим числом оборотов, чем
маховик. Чем больше сила, прижимающая
диск к маховику, тем больше сила трения,
а следовательно, и крутящий момент, пе-
редаваемый от маховика на вал 9. При
полностью отпущенной педали сила тре-
ния возрастает настолько, что ведущие и
ведомые части вращаются как одно це-
лое, и через сцепление может быть пере-
дан полный крутящий момент двигателя.
Сцепления рассчитываются на передачу
крутящего момента в 1,5—3 раза больше
максимального крутящего момента двига-
теля, что необходимо для предотвращения
буксования сцепления во включенном со-
стоянии при резком изменении усилий на
ведущих колесах, торможении, попадании
смазки или воды на поверхности трения
дисков сцепления.
При нажатии на педаль 10 сцепление
выключается, так как муфта выключения
8, перемещаясь в осевом направлении к
маховику, упорным подшипником нажи-
мает на выключающие рычаги 14 и пово-
рачивает их относительно осей, закреп-
ленных в кожухе, а наружные концы вык-
лючающих рычагов отодвигают нажим-
ной диск 5 от ведомого диска 2, освобож-
дая его и обеспечивая зазор с каждой сто-
роны ведомого диска примерно по 1 мм.
Сила трения между поверхностями веду-
щих деталей и ведомого диска отсутству-
ет, вследствие чего крутящий момент от
маховика на ведомый диск, а следователь-
но, и к ведущим колесам передаваться не
будет.
К сцеплениям предъявляются требо-
вания, основными из которых являются
плавность включения, чистота и легкость
выключения, безотказность работы, ма-
лый момент инерции ведомых частей, хо-
роший отвод тепла, гашение крутильных
колебаний. Перечисленные требования
определяют рациональную конструкцию
элементов сцепления.
Устройство однодискового сцепле-
ния. Картер сцепления 8 (рис. 4.4), обыч-
но литой из чугуна, является, как прави-
ло, промежуточной деталью между дви-
гателем и коробкой передач, и в нем раз-
мещено сцепление. В картере имеются
отверстия: для установки вала вилки 75
механизма выключения сцепления; для
вентиляции сцепления, что необходимо
для лучшего отвода тепла, выделяющего-
ся при пробуксовке дисков; для доступа к
ре1улировочным устройствам выключаю-
щих рычагов. Регулировочные устройства
предназначены для установки внутренних
концов рычага в одной плоскости во из-
бежание перекоса нажимного диска.
Картер 8 через прокладку 34 и обре-
зиненный щиток 28 закрывается крышкой
27, в которой установлены пробка 24 со
шплинтом и щиток 25 маслосборника.
Кожух сцепления 9, штампованный из
листовой стали, снабжен ребрами жестко-
сти и вентиляционными отверстиями, а
также имеет выштамповки для удержива-
ния пружин 7 от выбрасывания под дей-
ствием центробежных сил. Отверстия в
кожухе для крепления кронштейнов 18
(вилок), осей 20 выключающих рычагов
16 в некоторых конструкциях сцепления
обработаны под сферу для сопряжения с
соответствующей сферой регулировочной
гайки 77. Кожух своим фланцем крепит-
ся болтами 6, 23 к маховику 2, соединен-
ному с коленчатым валом 7 двигателя.
Маховик и нажимной диск 3, являющие-
ся ведущей частью сцепления, изготовля-
ются обычно из чугуна и имеют тщатель-
но обработанную торцевую поверхность,
соприкасающуюся с поверхностью тре-
ния ведомого диска 26.
85
Противоположная сторона нажимно-
го диска имеет ребра для уменьшения его
коробления и лучшего отвода тепла, при-
ливы для связи с наружными концами
выключающих рычагов, которые устанав-
ливаются обычно на осях с помощью
игольчатых подшипников 22, что умень-
шает потери на трение в механизме вык-
Рис. 4.4. Устройство однодискового сцепления:
1 — коленчатый вал; 2 — маховик; 3 — нажимной диск; 4 — пружинная пластина; 5 — втулка пружинных пластин; 6 —
болт крепления пластин; 7 — нажимная пружина; 8 — картер сцепления; 9 — кожух сцепления; 10 — теплоизолирующая
прокладка нажимной пружины; 11 — подшипник выключения сцепления; 12 — муфта подшипника; 13 — оттяжная пру-
жина муфты; 14 — направляющая муфты; 13 — вилка выключения сцепления; 16 — рычаг выключения сцепления; 17 —
регулировочная гайка вилки; 18 — вилка; 19 — опорная пластина регулировочной гайки; 20 — пальцы; 21 — крышка
картера сцепления; 22 — игольчатые ролики; 23 — болт крепления кожуха сцепления к маховику; 24 — пробка со шплин-
том; 25 — щиток маслосборника; 26 — ведомый диск сцепления; 27 — масленка для смазывания переднего подшипника
первичного вала коробки передач; 28 — щиток; 29 — первичный вал коробки передач; 30 — передний подшипник пер-
вичного вала коробки передач; 31 — масленка для смазывания вилки выключения сцепления; 32 — прокладка фланца;
33 — уплотнительное кольцо; 34 — прокладка
86
лючения. На этой же стороне нажимного
диска имеются бобышки, на которые ус-
танавливаются периферийные нажимные
пружины сцепления. Толщина нажимно-
го диска должна обеспечивать определен-
ную теплоемкость массы диска во избе-
жание его перегрева при кратковременной
пробуксовке сцепления. По внешней ок-
ружности диска располагаются устрой-
ства, создающие тангенциальную связь
диска с кожухом сцепления, но допуска-
ющие осевое перемещение при включе-
нии и выключении сцепления. Эти уст-
ройства в различных сцеплениях могут
иметь различное конструктивное исполне-
ние: пластинчатые пружины 4 с втулками
5; пазы и выступы соответственно в ко-
жухе и на диске; пальцы, закрепленные в
кожухе и маховике и пропущенные в от-
верстия в диске.
Кожух в сборе с нажимным диском,
рычагами и пружинами тщательно балан-
сируется.
Выключающие рычаги (стальные
штампованные) изготовляются жесткими,
если в ведомом диске предусмотрены ус-
тройства, уменьшающие резкость включе-
ния сцепления, или упругими (например,
в виде диафрагменной центральной пру-
жины), когда такие устройства не предус-
мотрены. Наименьшие потери на трение
в механизме выключения получаются,
когда обе оси качания каждого из выклю-
чающих рычагов установлены на иголь-
чатых подшипниках. При этом ось кача-
ния рычага, установленная в кронштейне
(вилке) кожуха, может при повороте ры-
чага перемещаться относительно кожуха
за счет упругой пластины 19 и сферичес-
ких поверхностей гайки 18 и гнезда в от-
верстии кожуха.
В некоторых случаях кронштейны
осей качания выключающих рычагов кре-
пятся к кожуху жестко. Тогда для обеспе-
чения поворота рычагов вместо игольча-
того подшипника в кронштейне (вилке)
устанавливаются вдоль оси качания два
цилиндрических ролика, иногда один из
них с продольной лыской. Эти ролики, пе-
рекатываясь один по другому, обеспечи-
вают некоторое смещение оси качания
при повороте рычага. Регулировка поло-
жения внутренних концов выключающих
рычагов в одной, перпендикулярной оси
вращения, плоскости осуществляется
либо гайками со сферической поверхно-
стью, либо (при их отсутствии) специаль-
ными регулировочными винтами со сфе-
рическими головками, соприкасающими-
ся при выключении сцепления с торцевой
поверхностью выжимного подшипника
муфты 12 выключения. В отрегулирован-
ном положении гайка и винты надежно
фиксируются стопорными устройствами.
В различных конструкциях сцеплений
число выключающих рычагов колеблет-
ся от 3 до 20.
Пружины сцепления изготовляют из
высококачественной пружинной стали и
подвергают термической обработке. Пру-
жины в частично сжатом состоянии уста-
навливают между кожухом и нажимным
диском сцепления, обеспечивая прижатие
трущихся поверхностей ведущих и ведо-
мых частей сцепления во включенном со-
стоянии. При выключении сцепления, ког-
да пружины максимально сжаты, усилие
их возрастает на 15—20 %. В постоянно
замкнутых сцеплениях усилие нажимных
пружин во включенном, а в некоторых
конструкциях и в выключенном состоя-
нии, замыкается внутри сцепления и не
передается на подшипники валов. Под
каждую пружину со стороны нажимного
диска подложена теплоизоляционная про-
кладка 10 для предохранения пружин от
нагрева и ухудшения их упругих свойств
при сильном нагревании нажимного дис-
ка во время буксования сцепления.
Ведомый диск через ступицу переда-
ет при включенном сцеплении крутящий
момент двигателя на ведущий вал 29 ко-
робки передач. Для увеличения силы тре-
ния к ведомому диску с обеих сторон при-
креплены кольцевые накладки из фрикци-
онного материала с большим коэффици-
ентом трения. Диск соединен со ступицей
заклепками или через детали гасителя
крутильных колебаний. Обычно ведомый
диск имеет радиальные прорези для
уменьшения коробления.
Для увеличения плавности включения
однодискового сцепления в ряде конструк-
ций применяется так называемый пружи-
87
нящий ведомый диск, когда к централь-
ному плоскому диску приклепан ряд сек-
торов из листовой пружинной стали (сек-
торы выполнены не плоскими, а изогну-
тыми). К секторам приклепываются фрик-
ционные накладки. При включении сцеп-
ления по мере увеличения силы нажатия
секторы диска постепенно выпрямляют-
ся и при полном включении сцепления
принимают плоскую форму. Благодаря
такой конструкции ведомого диска сила
нажатия, а следовательно, и передаваемый
крутящий момент возрастают постепенно,
чем и обеспечивается плавное включение
сцепления.
В других конструкциях между диском
и фрикционными накладками устанавли-
ваются фрикционные пластинчатые пру-
жины, которые также увеличивают плав-
ность включения сцепления.
Материалом для фрикционных накла-
док служит спрессованная при высокой
температуре смесь из асбеста, наполните-
ля (медной проволоки, железного порош-
ка) и связующего вещества (синтетичес-
ких смол, каучука, бакелита).
В настоящее время все большее при-
менение находят безасбестовые фрикци-
онные материалы в связи с обнаруженной
канцерогенностью асбеста. В качестве
заменителя асбеста применяются синте-
тические арамидные волокна типа “Кев-
лар”, стекло, керамика, борные и углерод-
ные соединения, базальт, слюда, валлос-
тонит и металлическое стальное волокно.
Коэффициент трения по чугуну при-
меняемых фрикционных накладок нахо-
дится в пределах 0,25—0,40. На наружной
поверхности накладок делаются радиаль-
ные и спиральные канавки, способствую-
щие вентиляционному охлаждению дис-
ков и удалению продуктов износа.
Особенности устройства сцепления
с тарельчатой нажимной пружиной. В
настоящее время в конструкциях сцепле-
ний все больше применяются тарельчатые
нажимные пружины. Они обеспечивают
более стабильное нажимное усилие на
поверхностях трения сцепления при изме-
нении величины износа фрикционных
накладок по сравнению с периферийны-
ми цилиндрическими пружинами. При
88
выключении сцепления нажимное усилие
тарельчатой пружины меньше по сравне-
нию с цилиндрическими пружинами. Сле-
довательно, будет меньше усилие и на пе-
дали управления сцеплением.
Необходимо отметить также, что уп-
ругие свойства тарельчатой пружины не
зависят от частоты вращения коленчато-
го вала двигателя, т. е. сцепления с тарель-
чатыми нажимными пружинами можно
применять на высокооборотных двигате-
лях.
Рассмотрим некоторые конструктив-
ные особенности однодисковых постоян-
но замкнутых сцеплений с тарельчатой
нажимной пружиной.
На рис. 4.5 представлено сцепление с
прямой установкой тарельчатой нажим-
ной пружины, причем возможны два ва-
рианта конструкции ведомого диска 7 (в
верхнем сечении показан ведомый диск 7
с гасителем крутильных колебаний, а в
нижнем — ведомый диск 7 без гасителя).
В данной конструкции сцепления при-
менена прямая установка пружины 2, зак-
лючающаяся в том, что пружина по на-
ружному диаметру упирается в нажимной
диск 7, а по внутреннему диаметру нераз-
резной части — в кожух 5. Выключение
сцепления обеспечивается перемещением
выжимного подшипника 4 в сторону ма-
ховика 5 двигателя. В результате разрез-
ная тарельчатая пружина работает как
двухплечий рычаг, который поворачивает-
ся относительно точки его крепления с
кожухом 3 сцепления. При этом лепестки
пружины перемещаются в сторону махо-
вика двигателя, а периферийная часть
пружины по наружному диаметру — в
сторону, противоположную от маховика.
В результате нажимной диск 1 освобож-
дается, что и приводит к выключению
сцепления.
В современных конструкциях сцепле-
ний отвод нажимного диска осуществля-
ется за счет упругости тангенциальных
пластин б, связывающих нажимной диск
1 с кожухом 5. Во включенном сцеплении
пластины 6 за счет перемещения нажим-
ного диска 1 в сторону маховика 5 двига-
теля деформируются. При перемещении
периферийной части пружины 2 от махо-
Рис. 4.5. Сцепление с прямой установкой разрезной тарельчатой пружины:
1 — нажимной диск; 2 — разрезная тарельчатая пружина; 3 — кожух; 4 — выжимной подшипник; 5 — маховик двигате-
ля; б — тангенциальная пластина; 7 — ведомый фрикционный диск
вика двигателя нажимной диск 1 освобож-
дается и пластины 6 за счет сил упругос-
ти принудительно отводят его от ведомо-
го диска 7, что и обеспечивает чистоту
выключения сцепления.
В более ранних конструкциях отвод
нажимного диска при выключении сцеп-
ления выполнялся специальными плас-
тинчатыми пружинами, один конец кото-
рых приклепывался к нажимному диску,
а другой заводился за неразрезную часть
разрезной тарельчатой пружины по на-
ружному диаметру.
Способ крепления разрезной тарель-
чатой пружины к кожуху сцепления суще-
ственно влияет на величину отвода на-
жимного диска в процессе эксплуатации.
В последнее время намечается тен-
денция к применению сцеплений с так
называемой обратной установкой разрез-
ной тарельчатой пружины 2 (рис. 4.6): по
наружному диаметру она упирается в ко-
жух 1 сцепления, а по внутренней нераз-
резной части — в нажимной диск 4. Осо-
бенностью такой конструкции является
постоянный контакт выжимного подшип-
ника 3 с лепестками пружины 2. Свобод-
ный ход педали управления таким сцеп-
лением обеспечивается конструкцией
привода управления.
При воздействии на педаль управле-
ния сцепления выжимной подшипник 3
перемещается в направлении от махови-
ка 5 двигателя. При этом пружина 2 вме-
сте с выжимным подшипником отходит от
нажимного диска 4, который за счет сил
упругости тангенциальных пластин, свя-
зывающих его с кожухом сцепления, пе-
ремещается от маховика двигателя, что и
обеспечивает выключение сцепления.
Конструкция сцепления с обратной
установкой разрезной тарельчатой пружи-
ны имеет ряд серьезных преимуществ по
сравнению со сцеплением с прямой уста-
новкой аналогичной пружины:
на 35—40 % меньше усилие на педа-
ли управления;
меньше осевой габаритный размер;
меньше масса и выше жесткость ко-
жуха;
лучше охлаждение деталей, так как
кожух сцепления более открытый.
89
Сцепления с тарельчатой нажимной
пружиной имеют значительно меньше
деталей по сравнению со сцеплениями с
периферийными нажимными пружинами.
Широкое применение сцеплений с
тарельчатой нажимной пружиной на боль-
шегрузных транспортных средствах до
последнего времени сдерживалось слож-
ностью изготовления тарельчатой пружи-
ны при увеличении ее толщины.
Для безударного переключения пере-
дач в коробке передач ведомый диск дол-
жен иметь малый момент инерции, что
достигается уменьшением его наружного
диаметра. Однако чтобы при этом сцеп-
ление могло передать большой крутящий
момент, необходимо увеличивать число
поверхностей трения, т. е. вместо одно-
дисковых применять двух- или многодис-
Рис. 4.6. Сцепление с обратной установкой раз-
резной тарельчатой пружины
ковые сцепления. Многодисковым сцеп-
лением называется такое, в котором чис-
ло ведомых дисков более двух. Многодис-
ковые сцепления обеспечивают большую
плавность включения, так как при их
включении за счет постепенной передачи
момента трения от одного диска к друго-
му время уравнивания числа оборотов
ведомых и ведущих частей сцепления уве-
личивается, вследствие чего увеличивает-
ся и плавность включения сцепления.
Важным требованием к механизму
сцепления является чистота его выключе-
ния, т. е. полное разобщение ведущих и
ведомых дисков. Если это требование не
выполняется, то и после того, как педаль
сцепления будет выжата, ведущий вал ко-
робки передач будет получать вращение
от маховика (сцепление “ведет”), вслед-
ствие чего переключение передач стано-
вится затрудненным и сопровождается
характерным шумом.
Двухдисковые и особенно многодис-
ковые сцепления обладают худшей чисто-
той выключения и их иногда снабжают
специальными пружинами и упорами,
обеспечивающими разобщение дисков
при выключении сцепления, т. е. чистоту
его выключения.
Особенности устройства двухдис-
кового сцепления. На многих полнопри-
водных колесных и быстроходных гусе-
ничных ТС устанавливается фрикцион-
ное, сухое, двухдисковое, постоянно зам-
кнутое сцепление с периферийным распо-
ложением нажимных пружин.
Особенностями такого сцепления
(рис. 4.7), устанавливаемого на автомоби-
лях КамАЗ-4310, Урал-4320 и других ТС,
являются: наличие устройства (не требу-
ющего регулировки в процессе эксплуа-
тации) для автоматической установки
среднего ведущего диска в среднем поло-
жении при выключении сцепления; термо-
стойкая накладка ведомого диска с боль-
шим сроком службы; определенная фор-
ма кожуха, обеспечивающая фиксацию
нажимных пружин.
К ведущим частям сцепления относят-
ся маховик 2/, средний ведущий диск 2,
нажимной диск 4, кожух 77 с втулками 3
и болтами 19. Средний ведущий и нажим-
90
Рис. 4.7. Устройство двухдискового сцепления
91
ной диски имеют на нажимной поверхно-
сти по четыре шипа, которые входят в
пазы на цилиндрической поверхности ма-
ховика и передают на ведущие диски кру-
тящий момент от двигателя. При этом од-
новременно обеспечивается возможность
осевого перемещения дисков 2 и 4.
К ведомым частям относятся два ве-
домых диска 1. Ведомые диски стальные,
снабжены фрикционными накладками 22,
изготовленными из асбестовой компози-
ции; они соединяются со своими ступи-
цами через диски 24 гасителя крутильных
колебаний с пружинами 25 и фрикцион-
ными кольцами 26.
Ступицы ведомых дисков установле-
ны на шлицах ведомого вала 23 сцепле-
ния, являющегося одновременно первич-
ным валом коробки передач (или передне-
го делителя передач).
Между кожухом 17 и нажимным дис-
ком 4 установлены нажимные пружины 16
с теплоизолирующими прокладками 18,
под действием которых ведомые диски
зажимаются между нажимным и средним
ведущими дисками и маховиком с суммар-
ным усилием 10 500—12 200 Н (1050—
1220 кгс).
Выключающее устройство сцепления
состоит из рычагов выключения 6, соеди-
ненных наружными концами с нажимным
диском 4, а в средней части с опорными
вилками 5, которые установлены в кожу-
хе 17, пружины 7 с петлей 9, упорного
кольца 14 рычагов выключения и муфты
выключения 12 с подшипником 10, оттяж-
ной пружиной 11 и шлангом смазки 8, ус-
тановленных на цилиндрической части
крышки подшипника первичного вала ко-
робки передач, и вилки выключения 13,
установленной на валике /5 в картере 20
сцепления.
Средний ведущий диск 2 имеет ры-
чажный механизм 27. Он автоматически
устанавливает диск 2 в среднее положе-
ние при выключении сцепления, освобож-
дая передний ведомый диск 7. Таким об-
разом, между ведущими и ведомыми дис-
ками сцепления при полном его выклю-
чении имеются зазоры, что обеспечивает
чистоту выключения сцепления.
Гаситель крутильных колебаний.
Крутильные колебания коленчатого вала
92
возникают при его вращении под влияни-
ем приложенных к кривошипам периоди-
чески действующих сил. Если период этих
сил совпадает с периодом свободных ко-
лебаний коленчатого вала или будет крат-
ным ему, возникает явление резонанса —
амплитуда крутильных колебаний возра-
стает, и вал вследствие увеличения напря-
жения может разрушиться. Двигатели кон-
струируют так, чтобы резонанс не насту-
пал при оборотах, соответствующих экс-
плуатационным режимам работы, однако
крутильные колебания имеются всегда.
Гаситель крутильных колебаний, устанав-
ливаемый в некоторых конструкциях
сцеплений, служит для предохранения
трансмиссии от крутильных колебаний,
которые могут возникнуть в ней вслед-
ствие неравномерности вращения колен-
чатого вала двигателя, вызываемой его
крутильными колебаниями.
Существует два типа гасителей кру-
тильных колебаний: фрикционные и гид-
равлические. Наибольшее распростране-
ние получили фрикционные гасители
(рис. 4.8). К ведомому диску 7 с его фрик-
ционными накладками 10 и балансиро-
вочной пластиной 11 сцепления присое-
динен заклепками 7 диск 9 гасителя, ко-
торый установлен между двумя дисками
5, прикрепленными к фланцу ступицы 6
ведомого диска. В дисках гасителя и флан-
ца ступицы имеются окна (например, во-
семь), в которых при сборке установлены
пружины 2 гасителя вместе с опорными
пластинками 3. К фланцу ступицы при-
креплены также маслоотражательные
кольца 4, чем устраняется возможность
выпадания пружин из дисков. Между дис-
ками фланца ступицы и диском гасителя
установлены фрикционные элементы 8
(кольца или пластины). Диск гасителя, не
связанный жестко со ступицей, при воз-
никновении крутильных колебаний полу-
чает угловое перемещение относительно
дисков фланца ступицы, которое сопро-
вождается трением между указанными
деталями и фрикционными элементами.
Этим и достигается поглощение энергии
крутильных колебаний и, как следствие
этого, гашение колебаний ведущего вала
коробки передач и связанных с ним дета-
лей трансмиссии. Деформация пружин
гасителя при взаимном перемещении дис-
ков гасителя и фланца ступицы уменьша-
ет резкость включения сцепления. Нали-
чие гасителя крутильных колебаний спо-
собствует уменьшению шума и износа
зубьев шестерен коробки передач.
Привод выключения сцепления.
Привод выключения сцепления передает
усилие нажатия с педали на выключаю-
щие рычаги, которые, поворачиваясь на
своих осях, отводят нажимной диск от
маховика и этим освобождают ведомый
диск. Наибольшее распространение полу-
чили механический привод, как наиболее
простой, и гидромеханический, имеющий
большие компоновочные преимущества.
Чтобы усилие нажатия на педаль при
выключении сцепления было небольшим
(150—200 Н), общее передаточное число
привода, включающее и передаточное
число механизма выключения, обычно
находится в пределах 30—50. Полный ход
педали обычно не превышает 180 мм. Для
правильной работы сцепления между
муфтой выключения и выключающими
рычагами устанавливается зазор а, рав-
ный 2—4 мм (см. рис. 4.3) для различ-
ных конструкций сцепления. Этот зазор
обычно регулируется изменением длины
тяги 12, идущей от рычага педали к ры-
чагу вилки выключения 13. Наличие и ве-
личина зазора контролируются по свобод-
ному ходу педали (30—40 мм). Муфта
Рис. 4.8. Ведомый диск сцепления
93
выключения свободно скользит вдоль
втулки крышки 14 (см. рис. 4.4) подшип-
ника ведущего вала коробки передач и
оттягивается от выключающих рычагов
(при включении сцепления) слабой пру-
жиной 13. Ддя обеспечения работоспособ-
ности упорный подшипник 11 и поверх-
ности трения муфты выключения перио-
дически смазывают.
В случаях когда усилие нажатия на
педаль превышает допустимые значения,
в привод вводят специальное устройство
(сервомеханизм), позволяющее умень-
шить это усилие. В современном автомо-
билестроении применяются сервомеха-
низмы пружинного типа, а также гидрав-
лические, пневматические и вакуумные
усилители.
Дистанционный гидравлический при-
вод выключения сцепления с пневмоуси-
лителем (рис. 4.9) состоит из педали 1
сцепления с оттяжной пружиной 8, глав-
ного цилиндра 9, пневмогидравлическо-
го усилителя 77, трубопроводов 10 и
шлангов для подачи рабочей жидкости от
главного цилиндра к усилителю сцепле-
ния, трубопровода 14 подвода воздуха от
пневмопривода тормозов к усилителю
сцепления.
Пневмогидравлический усилитель
(рис. 4.10) привода сцепления служит для
уменьшения усилия, необходимого для
нажатия педали сцепления. Он крепится
двумя болтами к фланцу картера сцепле-
ния с правой стороны силового агрегата.
При нажатии педали сцепления давле-
ние жидкости из главного цилиндра пере-
дается по трубопроводам и шлангам в
пневмогидроусилитель привода сцепления
на гидравлический поршень и поршень
следящего устройства, которое автомати-
чески изменяет давление воздуха в сило-
вом пневмоцилиндре усилителя пропорци-
онально усилию на педали сцепления.
Рассмотрим наиболее характерные
режимы работы пневмоусилителя.
1. Усилие на педали отсутствует —
сцепление включено. Давление в главном
цилиндре 9 (см. рис. 4.9) и в гидравличес-
ком трубопроводе 10 отсутствует. Диаф-
рагма 16 (см. рис. 4.10) следящего устрой-
ства пружиной 19 сдвинута влево, а вме-
сте с диафрагмой отжат связанный с нею
патрубок — седло 77 атмосферного вы-
пускного клапана 26. Впускной клапан 23
сжатого воздуха закрыт, а выпускной кла-
пан 26 открыт, сообщая полость справа от
пневматического поршня 31 с атмосфе-
рой. Поршень 31 под действием пружи-
ны 36 отжат в крайнее правое положение.
Усилие на толкателе 3 поршня выключе-
ния сцепления отсутствует.
2. Усилие на педали повышается —
сцепление выключается. Если в ресивере
сжатый воздух отсутствует, то усилие на
толкателе 3 поршня выключения сцепле-
ния зависит только от давления в трубо-
проводе 10 (см. рис. 4.9), которое связано
с перемещением педали 7 и соответствен-
но поршня главного цилиндра 9.
Рис. 4.9. Привод механизма сцепления:
/ — педаль; 2 — нижний упор; 3 — кронштейн; 4 — верхний упор; 5 — рычаг; 6 — эксцентриковый палец; 7 — толкатель
поршня; 8 — пружина оттяжная; 9 — главный цилиндр; Ю — гидравлический трубопровод; 11 — пневмогидравлический
усилитель; 12 — пробка; 13 — перепускной клапан; 14 — пневматический трубопровод; 15 — защитный чехол; 16 —
толкатель поршня; 17 — гайка сферическая регулировочная; 18 — бачок компенсационный
94
Рис. 4.10. Пневмогидравлический усилитель:
/ — сферическая гайка; 2 — контргайка; 3 — толкатель поршня выключения сцепления; 4 — защитный чехол; 5 и 30 —
упорные кольца; 6 — корпус уплотнения поршня; 7, 18 — уплотнительные кольца; 8 — манжета следящего поршня; 9 —
следящий поршень; 10 — корпус следящего поршня; 11 — перепускной клапан; 12 — колпачок; 13 — уплотнитель вы-
пускного отверстия; 14 — крышка выпускного отверстия; 15 — винт крепления крышки; 16 — диафрагма следящего
устройства; 17 — седло диафрагмы; 19 — пружина диафрагмы; 20 и 33 — пробки; 21 — возвратная пружина; 22 — седло
впускного клапана; 23 — впускной клапан; 24 — стержень клапанов; 25 — крышка подвода воздуха; 26 — выпускной
клапан; 27 — регулировочные прокладки; 28 — гайка; 29 — шайба диафрагмы; 31 — пневматический поршень; 32 —
прокладка; 34 и 42 — манжеты поршня; 35 — передний корпус; 36 — пружина поршня; 37 — шайба; 38 — манжета
уплотнителя; 39 — распорная втулка; 40 — распорная пружина; 41 — упорная втулка; 43 — поршень выключения сцеп-
ления; 44 — задний корпус
Если сжатый воздух имеется в реси-
вере, то давление жидкости в трубопро-
воде, воздействуя на следящий поршень
9 (см. рис. 4.10), перемещает его вправо.
При этом диафрагма 16 прогибается так-
же вправо, преодолевая сопротивление
пружины 19, и своим седлом 17 закрыва-
ет выпускной клапан 26 и открывает кла-
пан 23, открывая путь сжатому воздуху.
Сжатый воздух поступает в полость спра-
ва от пневматического поршня 31 и воз-
действует на него, перемещая поршень 43,
толкатель 3 и вилку выключения сцепле-
ния.
3. Усилие на педали уменьшается —
сцепление включается. Давление в трубо-
проводе 10 (см. рис. 4.9) падает. Умень-
шается при этом сила, с которой следящий
поршень 9 (см. рис. 4.10) действует на ди-
афрагму 16, которая под действием пру-
жины 19 прогибается влево, открывая
выпускной клапан 26. При этом под дей-
ствием возвратной пружины 21 закрыва-
ется впускной клапан 23. Полость справа
от поршня 31 сообщается с атмосферой,
давление воздуха в ней падает, усилие на
поршне 43 и толкателе 3 уменьшается.
4. Усилие на педали постоянно —
сцепление выключено. Усилие на толка-
теле 3 также должно быть постоянным.
Это возможно только в том случае, когда
впускной клапан 23 и выпускной клапан
26 закрыты, что соответствует среднему
(равновесному) положению диафрагмы
16. В этом случае усилие на педали, пе-
редаваемое через следящий поршень 9 на
диафрагму слева, пропорционально силе
давления сжатого воздуха, действующего
95
на диафрагму слева, а следовательно, и
усилию на пневматическом поршне 5/,
что и требуется для следящего устройства.
Изменение усилия на поршне 31 и толка-
теле 3 может быть достигнуто только из-
менением усилия на педали.
Главные фрикционы. На гусеничных
машинах обычно устанавливают дисковые
сцепления (их называют главными фрик-
ционами в отличие от бортовых фрикцио-
нов в механизмах поворота) с шариковым
механизмом выключения. На изучаемых
ТС применяются, как правило, двух- и мно-
годисковые главные фрикционы.
По устройству и принципу действия
двухдисковые главные фрикционы гусе-
ничных машин аналогичны рассмотрен-
ному выше двухдисковому сцеплению ав-
томобилей.
Многодисковый главный фрикцион во
многом подобен бортовому фрикциону,
устройство и работа которого приведены
в гл. 6.
Рассмотрим привод управления глав-
ным фрикционом, имеющий сервомеха-
низм пружинного типа (рис. 4.11).
Исходное положение педали / регули-
руется ограничительным болтом 9, а пол-
ный ход — упорным болтом 3. Для умень-
шения усилия нажатия на педаль 1 при
выключении главного фрикциона служит
сервомеханизм, который состоит из рыча-
га 5, сервопружины 4, вилки 6, регулиро-
вочной гайки 5 и кронштейна 2. Величи-
на сжатия сервопружины 4 регулируется
таким образом, чтобы педаль 1 после
включения главного фрикциона возвраща-
лась в исходное положение.
При включенном главном фрикционе
педаль 1 привода управления находит-
ся в крайнем заднем положении и упира-
ется рычагом в задний упорный болт 9.
Для выключения главного фрикциона не-
обходимо нажать педаль, перемещение ко-
торой через валики, рычаги и тяги пере-
дается на рычаг 14. Перемещение педа-
ли, при котором полностью выбирается
зазор в механизме выключения, называет-
ся свободным ходом педали. В эксплуа-
тации принято замерять свободный ход
продольной тяги 13. После свободного
хода начинается рабочий ход педали (на-
чинают сжиматься пружины и переме-
щаться нажимной диск), который продол-
жается до тех пор, пока рычаг педали не
коснется переднего упорного болта 3.
Выключение главного фрикциона об-
легчается пружиной сервомеханизма. В
исходном положении (главный фрикцион
включен) линия действия сервопружины
Рис. 4.11. Привод управления главным фрикционом:
/ — педаль управления главным фрикционом; 2 — кронштейн сервопружины; 3, 9 — ограничительные болты; 4 — сер-
вопружина; 5 — регулировочная гайка; 6 — вилка сервопружины; 7 — вал педали; 8 — рычаг; 10, 12, 13 — тяги; // —
двуплечие рычаги; 14 — рычаг вилки механизма выключения главного фрикциона
96
Рис. 4.12. Схемы гидродинамических агрегатов:
а — гидромуфта; б — гидротрансформатор; в — комплексная гидропередача; / — ведущий вал; 2 — кожух; 3 — турбин-
ное колесо; 4 — насосное колесо; 5 — ведомый вал; б — реактор; 7 — муфта свободного хода
4 проходит правее оси поворота педали,
поэтому сервопружина через рычаг 8
удерживает педаль 1 в заднем положении
и прижимает рычаг педали к заднему
упорному болту. Во время свободного
хода педали (когда усилие на сжатие на-
жимных пружин еще не затрачивается)
сервопружина несколько сжимается и ли-
ния действия ее силы приближается к оси
поворота педали. При дальнейшем ходе
педали линия действия силы сервопружи-
ны перемещается левее оси поворота пе-
дали. Пружина начинает разжиматься и
облегчает выключение фрикциона, так как
направление ее усилия совпадает с на-
правлением усилия механика-водителя.
Усилие механика-водителя, приклады-
ваемое к педали для выключения главно-
го фрикциона, в случае действия сервоме-
ханизма уменьшается примерно на 30 %.
При отпускании педали сила нажимных
пружин главного фрикциона поворачива-
ет подвижную чашку механизма выклю-
чения и через привод управления возвра-
щает педаль в исходное положение — сер-
вопружина препятствует резкому вклю-
чению главного фрикциона.
Понятие о гидродинамических пе-
редачах. Для получения плавного разго-
на и улучшения динамических качеств
транспортных машин в трансмиссиях
иногда применяются гидравлические аг-
регаты, например гидравлические муфты
(рис. 4.12, а). К фланцу ведущего вала 1
(например, коленчатого вала двигателя)
прикреплен кожух 2, с которым жестко
связано лопаточное колесо 4, называемое
насосом. С ведомым валом 5 соединено
второе лопаточное колесо 5, называемое
турбиной. Насос и турбина выполнены с
радиальным расположением лопаток. Гид-
равлическая муфта заполняется на 85—
90 % полного объема специальной жид-
костью (например, маловязким минераль-
ным маслом).
Если при неподвижном ведомом вале
5 ведущий вал 1 с насосом 4 начнет вра-
щаться, то жидкость, заполняющая насос,
также будет вращаться вместе с насосом
и одновременно под действием центро-
бежной силы будет перетекать от внутрен-
него края лопаток к наружному, как пока-
зано стрелками на рис. 4.12, а. При пере-
текании жидкости от внутреннего края
лопаток насоса к наружному абсолютная
скорость движения жидкости увеличива-
ется, возрастает и ее кинетическая энер-
гия.
Попадая на лопатки турбины, жид-
кость движется от наружного края лопа-
ток к внутреннему. Скорость движения
жидкости уменьшается, часть кинетичес-
кой энергии жидкости переходит на лопат-
ки турбины, вследствие чего при некото-
ром числе оборотов насоса турбина начи-
нает вращаться в направлении вращения
насоса. Таким образом, крутящий момент
от вала насоса будет передаваться к валу
4 Зак. 300
97
турбины. При малом числе оборотов про-
изойдет значительное отставание враще-
ния турбины от вращения насоса, или так
называемое проскальзывание. По мере
увеличения числа оборотов проскальзы-
вание уменьшается, а к. п. д. гидравличес-
кой муфты возрастает (до 0,97). В гидрав-
лической муфте момент на турбине равен
моменту на насосе.
Если между турбиной и насосом ус-
тановить невращающееся лопаточное ко-
лесо (реактор) б, получится гидротранс-
форматор (рис. 4.12, б), который характе-
ризуется тем, что крутящий момент на
турбине Л/т может превышать крутящий
момент на насосе Л/н. Изменение момен-
та на турбине от максимального значения
до значения, равного моменту на насосе,
происходит автоматически. Однако к. п. д.
гидротрансформатора ниже к. п. д. гидро-
муфты.
Если реактор (один или несколько)
установить на муфте 7 свободного хода,
получится комплексная гидропередача
(рис. 4.12, в), которая может работать в
режиме гидротрансформатора (когда ре-
актор заклинен и не вращается) или в ре-
жиме гидромуфты (когда реактор раскли-
нен и свободно вращается), позволяя по-
лучить положительные свойства на каж-
дом из режимов.
4.4. Коробка передач
Назначение и типы. Коробка пере-
дач — обязательный агрегат в трансмис-
сии, так как поршневые двигатели внут-
реннего сгорания, устанавливаемые на
большинстве современных ТС, имеют
малый (недостаточный) диапазон измене-
ния крутящего момента и частоты враще-
ния при изменении от минимальных зна-
чений, обеспечивающих движение ТС, до
максимальных. Так, у карбюраторных
двигателей диапазон крутящего момента
(силовой диапазон) составляет не более
1,4, а диапазон частоты вращения (кине-
матический диапазон) — не более 3. У
дизельных двигателей указанные диапазо-
ны еще меньше.
В то же время сопротивление движе-
нию ТС в зависимости от условий движе-
98
ния может изменяться в широких преде-
лах. Соответственно этому должна изме-
няться и тяговая сила, подводимая от дви-
гателя к ведущим колесам, а также ско-
рость движения ТС. Диапазон изменения
сопротивления движению и требуемых
скоростей движения для изучаемых ТС
составляет 10—12 и более.
Таким образом, назначением коробки
передач является изменение в широких
пределах тягового усилия на ведущих ко-
лесах и скорости движения ТС за счет
изменения передаточного числа. Кроме
того, коробка передач обеспечивает воз-
можность движения задним ходом, а при
выключении передач — отъединение ве-
дущих колес от двигателя (нейтральное
положение). В некоторых конструкциях от
коробки передач осуществляется привод
дополнительных агрегатов.
По характеру изменения передаточ-
ных чисел механические коробки передач
могут быть двух типов: ступенчатые, име-
ющие до настоящего времени широкое
применение, и бесступенчатые, не полу-
чившие пока распространения из-за низ-
кой надежности. Ступенчатые коробки
передач разделяются на простые (с непод-
вижными осями валов) и планетарные (с
подвижными осями шестерен).
Ступенчатая коробка передач пред-
ставляет собой механизм, состоящий из
набора шестерен, которые в различных
сочетаниях обеспечивают получение раз-
личных передаточных чисел. Поэтому при
одном и том же крутящем моменте дви-
гателя можно получить различные ступен-
чато меняющиеся моменты на ведущих
колесах.* Число ступеней (передач) обыч-
но бывает не более восьми, но в настоя-
щее время наблюдается тенденция к уве-
личению в коробках передач ТС большой
грузоподъемности числа ступеней до 12,
16 и 20.
В простых ступенчатых коробках пе-
редач переключение передач осуществля-
ется передвижением шестерен, а если
последние находятся в постоянном зацеп-
лении, — при помощи зубчатых муфт или
синхронизаторов. В планетарных короб-
ках передач переключение передач осуще-
ствляется затормаживанием и расторма-
живанием одного или нескольких звень-
ев планетарных рядов.
Коробки передач могут иметь прину-
дительное (неавтоматическое), автомати-
ческое или полуавтоматическое управле-
ние. При принудительном управлении пе-
реключение передач осуществляется во-
дителем при помощи рычага управления.
В коробках передач с автоматическим уп-
равлением переключение передач осуще-
ствляется автоматически (без участия во-
дителя) специальным механизмом в зави-
симости от скорости или сопротивления
движения ТС и от частоты вращения ко-
ленчатого вала двигателя. При полуавто-
матическом управлении выбор необходи-
мой передачи осуществляется водителем,
а процесс включения выбранной переда-
чи — автоматически.
Устройство и принцип действия
ступенчатых простых коробок передач.
Ступенчатые простые коробки передач
широко применяются в трансмиссиях ТС,
так как отличаются простотой конструк-
ции и надежностью в эксплуатации. К ко-
робкам передач этого вида предъявляют-
ся следующие требования:
высокие тягово-динамические каче-
ства ТС;
высокая прочность, жесткость, надеж-
ность и долговечность;
высокий к. п. д., особенно на наибо-
лее употребляемых передачах;
легкость управления и бесшумность
работы;
надежное фиксирование включенной
и выключенной передач, недопущение
одновременного включения двух передач;
малые размеры и масса.
Предъявляемые требования определя-
ют рациональную конструкцию коробки
передач и отдельных ее частей.
На большинстве изучаемых колесных
ТС устанавливаются пятиступенчатые
трехходовые простые коробки передач
(пять ступеней для движения вперед и
одна ступень заднего хода). Число “ходов”
коробки передач соответствует числу под-
вижных элементов, с помощью которых
осуществляется включение тех или иных
передач. Пятиступенчатая коробка пере-
дач имеет три вала (рис. 4.13): ведущий
(первичный) 7, связанный при помощи
сцепления с коленчатым валом двигателя;
ведомый (вторичный) 5, установленный
соосно с ведущим валом 1 и соединенный
с карданной передачей; промежуточный
вал 6 с закрепленными на нем шестерня-
ми. Валы установлены на подшипниках
качения в картере, служащем одновремен-
но и масляным резервуаром, с заливным,
контрольным и сливным отверстиями, а
также вентиляционным устройством. В
картере закреплена ось с установленным
на ней на подшипниках блоком 7 шесте-
рен заднего хода. Шестерня 16 выполне-
на заодно с ведущим валом и находится в
постоянном зацеплении с соответствую-
щей шестерней 17 промежуточного вала,
в результате чего промежуточный вал по-
лучает от ведущего вала вращение с по-
стоянным передаточным числом, которое
определяется отношением числа зубьев
ведомой шестерни к числу зубьев веду-
щей шестерни. Шестерни ведомого вала
(кроме шестерни первой передачи и зад-
него хода) находятся в постоянном зацеп-
лении с соответствующими шестернями
промежуточного вала, но установлены на
ведомом валу свободно (могут вращаться
относительно вала, но не перемещаться
вдоль него). Поэтому, хотя промежуточ-
ный вал при работе двигателя и включен-
ном сцеплении будет вращаться, вращение
к ведомому валу, а следовательно, и к ве-
дущим колесам движителя передаваться
не будет (нейтральное положение).
Включение передач обеспечивается
двумя синхронизаторами 2 и 3 и шестер-
ней 4 первой передачи и заднего хода, ко-
торые установлены на ведомом валу на
шлицах и могут перемещаться вдоль вала.
Механизм переключения передач содер-
жит рычаг управления, валики (штоки) с
вилками, передвигающими синхронизато-
ры и каретку 4, фиксаторы и предохрани-
тельное замковое устройство, установлен-
ные в крышке коробки передач. Синхро-
низаторы имеют зубчатые венцы, которые
при включении передач входят в зацепле-
ние с соответствующими зубчатыми вен-
цами шестерен постоянного зацепления,
чем и обеспечивается передача крутяще-
го момента на ведомый вал и далее к ве-
4*
99
Рис. 4.13. Схема пятиступенчатой коробки передач
дущим колесам движителя. Передаточное
число между промежуточным и вторич-
ным валами определяется отношением
числа зубьев ведомой шестерни вторич-
ного вала к числу зубьев ведущей шестер-
ни промежуточного вала. Передаточное
число между ведущим и ведомым валами,
т. е. общее передаточное число коробки
передач, представляет собой произведе-
ние двух передаточных чисел, одно из ко-
торых — между ведущим и промежуточ-
ным валами, другое — между промежу-
точным и ведомым валами.
Чем больше передаточное число ко-
робки передач, тем больше при одном и
том же крутящем моменте двигателя кру-
тящий момент, передаваемый к ведущим
колесам, а скорость движения ТС соответ-
ственно меньше. На первой передаче, ког-
да передаточное отношение самое боль-
шое, обычно осуществляют трогание ТС
с места и первоначальный разгон, а так-
же движение в особо трудных условиях.
Включение первой передачи обеспечива-
ется передвижением шестерни 4 вперед и
100
введением ее в зацепление с шестерней 8
промежуточного вала. По мере улучшения
условий движения осуществляется вклю-
чение более высоких передач с меньши-
ми передаточными числами, когда не тре-
буется значительного увеличения тяговой
силы на ведущих колесах, а скорость дви-
жения ТС увеличивается.
Высшей передачей в приведенной
схеме коробки передач является пятая,
которая получается соединением ведуще-
го 1 и ведомого 5 валов при помощи зуб-
чатых венцов ведущего вала и синхрони-
затора 2; передаточное число в этом слу-
чае равно единице (прямая передача). При
движении ТС на прямой передаче проме-
жуточный вал коробки передач вращает-
ся вхолостую.
Задний ход обеспечивается перемеще-
нием шестерни 4 назад и введением ее в
зацепление с одной шестерней блока 7
заднего хода. Другая шестерня блока на-
ходится в постоянном зацеплении с шес-
терней 77, жестко связанной (закреплен-
ной с помощью шпонки) с промежуточ-
ным валом.
Крутящий момент от ведущего вала к
ведомому передается через следующие
детали: при включении первой переда-
чи — через шестерни 16, 17, 8 и 4\ вто-
рой передачи — через шестерни 16, 17,
9, 10 и синхронизатор 3; третьей — через
шестерни 16, 17, 12, 13 и синхронизатор
3; четвертой — через шестерни 16, 17, 14,
15 и синхронизатор 2; пятой — через ше-
стерню 16 и синхронизатор 2; заднего
хода — через шестерни 16, 17, 11, блок
шестерен 7 и шестерню 4.
Для более плавного зацепления и бес-
шумной работы шестерни постоянного
зацепления обычно выполняют косозубы-
ми. Углы и направление наклона зубьев на
различных парах шестерен подбирают
так, чтобы осевые силы на валах получа-
лись наименьшими. Воспринимаются эти
осевые силы обычно радиальным шари-
ковым подшипником, устанавливае-
мым на одном из концов вала. Другой
конец вала опирается на роликовый ци-
линдрический подшипник, этим и предот-
вращается возникновение дополнитель-
ных напряжений в подшипниках в резуль-
тате теплового удлинения валов. Гнез-
да подшипников закрываются крышками
с уплотнительными прокладками. В слу-
чае выхода конца вала наружу в крыш-
ках устанавливают уплотнения, предотв-
ращающие вытекание смазки. Этому же
способствуют маслосгонные канавки на
валах.
Рис. 4.14. Коробка передач (продольный разрез):
1 — первичный вал; 2 — крышка заднего подшипника первичного вала; 3 — регулировочные прокладки; 4 — шток рыча-
га; 5 — опора штока; 6 — пружина; 7 — опора рычага переключения передач; 8 — ось блока шестерен заднего хода; 9 —
блок шестерен заднего хода; 10 — роликоподшипник; 11 — верхняя крышка; 12 — крышка заднего подшипника вторич-
ного вала; 13 — шарикоподшипник задний вторичного вала; 14 — втулка; 15 — фланец крепления карданного вала; 16 —
крышка подшипника; 17 — роликоподшипник сферический; 18 — промежуточный вал; 19 — картер коробки передач;
20 — вторичный вал; 21 — крышка переднего подшипника промежуточного вала; 22 — картер сцепления; 23 — вилка
выключения сцепления; 24 — вал вилки выключения сцепления; 25 — муфта выключения сцепления
101
Смазывание деталей в коробке пере-
дач осуществляется разбрызгиванием при
вращении шестерен или с помощью мас-
ляного насоса. Для смазывания использу-
ют специальные трансмиссионные масла.
Коробка передач обычно крепится к
картеру сцепления и устанавливается вме-
сте с двигателем на эластичных опорах на
раме.
Для примера на рис. 4.14 приведен
продольный разрез коробки передач авто-
мобиля КамАЗ-4310.
В последнее время наблюдается тен-
денция к установлению на ТС большой
грузоподъемности, предназначенных для
тяжелых условий работы, дополнительной
коробки передач — понижающей или ус-
коряющей (в некоторых случаях и обеих
сразу). Наличие понижающей дополни-
тельной коробки передач, устанавливае-
мой обычно за основной в одном с нею
картере, позволяет увеличить общее пере-
даточное число между двигателем и веду-
щими колесами при движении на всех
передачах в основной коробке передач.
Ускоряющая дополнительная коробка пе-
редач, устанавливаемая обычно перед ос-
новной в одном с нею картере, позволяет
увеличить скорость движения ТС и умень-
шить крутящие моменты на валах основ-
ной коробки передач. Кроме того, в основ-
ной коробке передач устанавливают два
промежуточных вала, а шестерни посто-
янного зацепления делают прямозубыми,
что позволяет уменьшить размеры и мас-
су коробок передач.
Синхронизатор. Для обеспечения
безударного и бесшумного включения пе-
редач обычно применяют синхронизато-
ры инерционного типа, которые выравни-
вают угловые скорости соединяемых зу-
бьев до их введения в зацепление. Рас-
смотрим работу синхронизатора с блоки-
рующими пальцами (рис. 4.15). Каретка
4 синхронизатора своей ступицей уста-
новлена на шлицах ведомого вала 73. На
обоих концах ступицы каретки имеются
зубчатые венцы 2, а диск каретки входит
в паз вилки переключения передач. В дис-
ке выполнены шесть отверстий, края ко-
торых обработаны на конус. В трех отвер-
стиях диска с зазором установлены бло-
102
кирующие пальцы 3, жестко связывающие
между собой два конусных кольца 5 и 77.
В средней части каждого блокирующего
пальца выполнена канавка с коническими
боковыми поверхностями. В трех других
отверстиях диска каретки установлены
фиксирующие пальцы 10, а в середине
наружной поверхности каждого из них
сделаны канавки с боковыми конически-
ми поверхностями. Внутри каждого фик-
сирующего пальца имеется по два шари-
ка 8, разжимаемых пружиной 9. Шарики
прижимаются к скошенным торцам опор
7 и, перемещаясь по наклонной поверх-
ности, смещают к наружным стенкам от-
верстий диска каретки фиксирующий па-
лец, обеспечивая его контакт с диском ка-
ретки. Опоры 7 запрессованы в конусные
кольца 5 и 77. Таким образом, фиксирую-
щие пальцы связывают нежестко конус-
ные кольца с кареткой.
В нейтральном положении каретки
фиксирующие пальцы своими канавками
прижимаются к наружным стенкам отвер-
стий диска и препятствуют перемещению
конусных колец относительно каретки.
Между конусными кольцами и конусны-
ми поверхностями шестерен 6 и 14 име-
ются зазоры. Блокирующие пальцы в этом
положении не соприкасаются со стенка-
ми отверстий диска каретки 4.
При включении передачи каретка пе-
редвигается по шлицам, например, впра-
во. Через фиксирующие пальцы это сме-
щение передается конусным кольцам, и
конусное кольцо 77 соприкасается с ко-
нусной поверхностью 72 шестерни 14.
Вследствие разности угловых скоростей
конусного кольца и шестерни возникают
силы трения, под действием которых по-
ворачиваются на некоторый угол относи-
тельно каретки оба конусных кольца вме-
сте с пальцами, преодолевая усилие пру-
жин фиксирующих пальцев. Блокирую-
щие пальцы канавками входят в контакт
с диском каретки, препятствуя дальнейше-
му ее передвижению по шлицам. Как
только угловые скорости шестерни и ве-
домого вала (а значит, и каретки, которая
на нем установлена) станут равны, блоки-
рующие пальцы 3 не будут удерживать
каретку (не будет их смещения относи-
Рис. 4.15. Синхронизатор инерционный с блокирующими пальцами
тельно диска каретки), и ее зубья безудар-
но войдут в зацепление с зубьями 1 шес-
терни, т. е. будет включена передача.
На изучаемых ТС, кроме рассмотрен-
ного синхронизатора, применяются также
инерционные синхронизаторы с блокиро-
вочными окнами.
Механизм управления коробки пе-
редач. Механизм управления, с помощью
которого осуществляются включение и
выключение передач, находится обычно в
крышке коробки передач и приводится в
действие качающимся рычагом.
Рассмотрим устройство механизма
управления пятиступенчатой коробки пе-
редач. Рычаг переключения передач сво-
бодно качается в сферическом гнезде
крышки коробки передач, опираясь на
него шаровым утолщением и удерживаясь
в нем пружиной и фиксатором (штифтом).
Нижний конец рычага входит в паз одной
из трех вилок, каждая из которых переме-
щает каретку синхронизатора или шестер-
ню первой передачи и заднего хода. Для
уменьшения хода рычага переключения
передач при включении первой передачи
или передачи заднего хода имеется про-
межуточный рычаг, установленный на
оси.
Фиксация включенного или выклю-
ченного положения в коробке передач
обеспечивается с помощью фиксаторов,
состоящих из шариков 10 (рис. 4.16) и
пружин 8, помещенных вертикально в
приливах крышки коробки передач 2.
Шарики входят в верхние углубления пол-
зунов. На каждом ползуне / имеется по
три углубления: одно (среднее) — для
нейтрального положения и два — для со-
ответствующих передач. Расстояния меж-
ду углублениями выбраны такими, чтобы
обеспечить зацепление соответствующих
зубчатых венцов на всю длину зубьев.
Для предотвращения случайного
включения одновременно двух передач
служит замковое устройство, состоящее
из штифта 9 и двух шариков 6. Для шари-
ков на ползунах имеются боковые углуб-
ления, а штифт установлен в горизонталь-
ном отверстии среднего ползуна. Сумма
диаметров всех шариков и длины штиф-
та равна расстоянию между крайними
ползунами плюс величина одного углуб-
ления на ползуне. Вследствие этого при
перемещении одного из ползунов два дру-
гих запираются шариками в нейтральном
положении. Для включения первой пере-
дачи или передачи заднего хода необхо-
димо приложить дополнительное усилие,
чтобы рычагом переключения передач
сжать до упора пружины предохранитель-
ного устройства и тем самым предотвра-
103
Рис. 4.16. Механизм переключения передач:
/ — ползун; 2 — верхняя крышка картера коробки передач; 3 — вилка переключения первой передачи и заднего хода;
4 — вилка переключения второй и третьей передач; 5 — вилка переключения четвертой и пятой передач; 6 — шарик
замкового устройства; 7 — корпус фиксатора; 8 — пружина фиксатора; 9 — штифт замкового устройства; 10 — шарик
фиксатора; 1! — вентиляционный колпачок; 12 — пружина предохранительного устройства; 13 — шток; 14 — толкатель
гить возможность случайного включения
передачи заднего хода при движении впе-
ред.
Привод переключения передач в ко-
робках передач ТС устанавливается как
рычажный непосредственно на крышке
коробки передач, так и дистанционный
(например, у автомобиля КамАЗ-4310).
Планетарная коробка передач. Пла-
нетарной называется коробка передач с
подвижными осями. Любая планетарная
коробка передач состоит из нескольких
планетарных рядов, каждый из которых в
отдельности или в сочетании с соседни-
ми обеспечивает требуемое передаточное
число.
Наибольшее распространение полу-
чили планетарные передачи с внутренним
и внешним зацеплениями зубьев. Чтобы
разобраться в устройстве и работе слож-
ной планетарной коробки передач, необ-
ходимо хорошо знать свойства элементар-
ного планетарного ряда.
Для обеспечения работы планетарно-
го ряда необходимо наличие в нем веду-
щего, ведомого и тормозного элементов.
Любой из трех элементов (солнечная ше-
стерня, водило, эпициклическая шестер-
ня) может выполнять роль ведущего, ве-
домого или тормозного элемента.
В планетарных передачах бывает пла-
нетарный ряд с двумя ведущими и одним
ведомым элементами (двухпоточные ме-
ханизмы) или с одним ведущим и двумя
ведомыми элементами (дифференциалы).
Тормозные элементы в таких случаях от-
сутствуют.
Планетарные передачи находят широ-
кое применение в трансмиссиях ТС: в ко-
робках передач, раздаточных коробках,
дифференциалах, механизмах поворота,
колесных (бортовых) передачах.
На рис. 4.17 представлена схема пла-
нетарной коробки передач, применяемой
в трансмиссии полноприводной колесной
машины КЗКТ-7428 совместно с комплек-
сной гидропередачей, вал турбинного ко-
леса которой является ведущим для пла-
нетарной коробки передач. Планетарная
коробка передач включает два взаимно
связанных планетарных ряда с внешним
и внутренним зацеплениями, три тормо-
за Гь Г2> Тзх и фрикцион Ф3. Указанные
элементы позволяют получить три пере-
дачи для движения вперед и одну переда-
чу для заднего хода. На валу турбинного
колеса Т комплексной гидропередачи ус-
тановлена шестерня I первого планетар-
ного ряда. Сателлиты 3 (длинные) нахо-
дятся в постоянном зацеплении с солнеч-
104
ной шестерней /, эпициклической шес-
терней 4 и сателлитами 7 (короткими) вто-
рого планетарного ряда, которые в свою
очередь находятся в постоянном зацепле-
нии с солнечной 6 и эпициклической 5
шестернями второго планетарного ряда.
Водило 2 у обоих планетарных рядов об-
щее. В нем закреплены оси сателлитов 3
и 7 (длинных и коротких). Водило соеди-
нено с ведомым валом Вм гидромехани-
ческой трансмиссии.
Включение той или иной передачи
осуществляется блокировкой одного из
четырех фрикционных узлов, три из ко-
торых неподвижные (тормоза), а четвер-
тый вращающийся (фрикцион Ф3).
Движение на первой передаче обеспе-
чивается включением тормоза Гь который
затормаживает эпициклическую шестер-
ню 4 первого планетарного ряда, в резуль-
тате чего длинные сателлиты 3 обкатыва-
ются по этой шестерне, и водило, скреп-
ленное с ведомым валом гидромеханичес-
кой трансмиссии, вращается в несколько
раз медленнее вала турбинного колеса
комплексной гидропередачи.
При включении второй передачи бло-
кируется тормоз Г2, затормаживающий
солнечную шестерню 6 второго планетар-
ного ряда. Получая вращение от солнеч-
ной шестерни 1 через длинные сателли-
ты 3, короткие сателлиты 7 обкатывают
неподвижную солнечную шестерню 6 и
заставляют водило 2 вращаться с опреде-
ленной частотой, большей, чем на первой
передаче.
Включение третьей передачи осуще-
ствляется блокировкой фрикциона Ф3,
соединяющего в одно целое солнечную 6
и эпициклическую 5 шестерни второго
планетарного ряда. Короткие сателлиты 7
заклиниваются между этими шестернями,
и вся планетарная передача вращается как
одно целое с частотой турбинного вала
комплексной гидропередачи — получаем
так называемую прямую передачу с пере-
даточным числом, равным единице.
При включении передачи заднего хода
блокируется тормоз Гзх, затормаживаю-
щий эпициклическую шестерню 5 второ-
го планетарного ряда. В этом случае ко-
роткие сателлиты 7, обкатываясь по не-
подвижной шестерне 5, заставляют води-
ло 2 вращаться с определенной частотой
в направлении, противоположном враще-
нию турбинного вала комплексной гидро-
передачи.
При размыкании всех фрикционных
узлов водило не вращается, т. е. обеспе-
чивается нейтральное положение в короб-
ке передач.
Для управления гидромеханической
трансмиссией применяется гидравличес-
кая система, обеспечивающая дистанци-
Рис. 4.17. Схема гидромеханической трансмиссии полноприводной колесной машины КЗКТ-7428
105
онное переключение передач, а также бло-
кировку фрикциона Фг комплексной гид-
ропередачи.
Планетарные коробки передач облада-
ют следующими преимуществами: про-
стотой и легкостью управления; приспо-
собленностью для применения систем ав-
томатики переключения передач; безудар-
ностью, бесшумностью, плавностью пе-
реключения передач; высокой надежнос-
тью; разгруженностью валов от изгибаю-
щих моментов; возможностью обеспече-
ния больших передаточных чисел при
малых размерах и высоким к. п. д. К не-
достаткам планетарных коробок передач
следует отнести сложность конструкции
и высокую стоимость. Конструкция пла-
нетарной коробки передач автомобиля
КЗКТ-7428 показана на рис. 4.18.
Коробка передач и привод переклю-
чения передач быстроходной гусенич-
ной машины. В коробках передач быст-
роходных гусеничных машин валы обыч-
но расположены поперек машин. Главная
(коническая) передача располагается на
входе коробки передач в одном с нею кар-
тере, а из коробки передач выходят оба
конца главного (ведомого) вала соответ-
ственно для привода правой и левой гу-
сениц. Крутящий момент передается от
главного фрикциона на ведущий вал, рас-
положенный вдоль оси машины и выпол-
ненный заодно с ведущей (конической)
шестерней главной передачи. Эта шестер-
ня находится в постоянном зацеплении с
ведомой конической шестерней на проме-
жуточном валу коробки передач. На про-
межуточном валу закреплены также ци-
линдрические шестерни, которые нахо-
дятся в зацеплении с шестернями главно-
го (ведомого) вала, свободно установлен-
ными на нем. Включение первой переда-
чи и заднего хода осуществляется обыч-
но передвижением зубчатой муфты по
шлицам главного вала, а включение ос-
тальных передач — синхронизаторами.
Рядом с промежуточным валом распола-
гается ось промежуточной шестерни зад-
него хода. В конструкцию коробки пере-
дач включают иногда привод лебедки.
На некоторых быстроходных гусенич-
ных машинах устанавливается пятисту-
106
пенчатая коробка передач, трехходовая, с
постоянным зацеплением шестерен. Ко-
робку передач обычно устанавливают в
носовой части корпуса машины на трех
опорах, крепящихся к поперечным балкам
корпуса.
Основные части коробки передач:
картер, состоящий из двух половин, веду-
щий вал с ведущей конической шестер-
ней, промежуточный вал с ведомой кони-
ческой шестерней и набором цилиндри-
ческих ведущих шестерен, ведомый (глав-
ный) вал с набором ведомых цилиндри-
ческих шестерен, а также механизмы пе-
реключения передач.
Картер коробки передач часто имеет
разъем в вертикальной плоскости по осям
промежуточного и главного валов. Обе
половины картера соединены шпильками
и болтами. В верхней части картера име-
ются сапун и два отверстия с пробками
для заливки масла, а в нижней части кар-
тера — отверстие с пробкой для слива
масла.
Ведущий вал изготовлен заодно с ве-
дущей конической шестерней, которая
находится в постоянном зацеплении с ве-
домой конической шестерней. Ведущий
вал установлен в специальной обойме на
подшипниках, способных воспринимать
радиальные и осевые нагрузки. На наруж-
ном конце вала выполнены шлицы для
соединения с фланцем карданной пере-
дачи.
Промежуточный вал установлен в
картере на трех опорах: в средней части
на двух роликовых конических подшип-
никах, а по краям — на роликовых цилин-
дрических подшипниках.
Ведомый (главный) вал установлен на
трех опорах — таких же подшипниках,
как и промежуточный вал. Подшипник
средней опоры воспринимает осевые и
радиальные нагрузки. На шлицах обоих
концов ведомого вала установлены зубчат-
ки, которые при помощи зубчатых муфт
соединяются с зубчатыми ступицами пла-
нетарных механизмов поворота. Шестер-
ни передачи заднего хода зацепляются
через промежуточную шестерню, которая
установлена в картере на оси на двух ро-
ликовых подшипниках. Все детали, уста-
Рис. 4.18. Коробка передач
автомобиля КЗКТ-7428:
/ — вал привода насосного коле-
са комплексной гидропередачи
(КГП); 2 — корпус фрикциона
блокировки КГП; 3 — поршень
фрикциона блокировки КГП; 4 —
ведомый диск фрикциона блоки-
ровки КГП; 5 — турбинное коле-
со; 6 — кожух КГП; 7 — насос-
ное колесо; 8 — реакторы КГП;
9 — муфты свободного хода ре-
акторов; 10 — кожух КГП; 11 —
вал турбинного колеса; 12 — пор-
шень тормоза второй передачи;
13 — поршень тормоза передачи
заднего хода; 14 — поршень
фрикциона третьей передачи;
15 — ось короткого сателлита;
16 — эпициклическая шестерня
второго планетарного ряда; 17 —
короткий сателлит; 18 — солнеч-
ная шестерня второго планетар-
ного ряда; 19 — длинный сател-
лит; 20 — солнечная шестерня
первого планетарного ряда; 21 —
пружина; 22 — толкатель; 23 —
эпициклическая шестерня перво-
го планетарного ряда; 24 — води-
ло; 25 — шестерня привода зад-
него насоса; 26 — ведомый вал
планетарной коробки передач
(ПКП); 27 — шестерня заднего
насоса; 28 — поршень тормоза
первой передачи; 29 — картер
ПКП; 30— корпус маслозаборни-
ка; 3/ — ось длинного сателли-
та; 32 — промежуточный картер;
33 — шестерня переднего насо-
са; 34 — шестерня привода насо-
сов; Гь Тъ Тп — соответственно
тормоза первой, второй передач и
передачи заднего хода; —
фрикцион третьей (прямой) пере-
дачи
новленные на ведомом валу, стянуты гай-
ками, как и на промежуточном валу.
Включение первой передачи и задне-
го хода осуществляется с помощью зуб-
чатой муфты, вторая и третья передачи
включаются синхронизатором инерцион-
ного типа, а четвертая и пятая — таким
же синхронизатором. Подвижные муфты
передвигаются вилками в сторону вклю-
чаемой шестерни и входят в зацепление с
дополнительными зубчатыми венцами
ведомых шестерен. Синхронизаторы
обеспечивают безударное включение пе-
редач и этим уменьшают торцевой износ
зубьев соединяемых элементов.
Оба синхронизатора одинаковы по
устройству. Основными частями синхро-
низатора являются: корпус 1 (рис. 4.19);
четыре пальца 72; восемь фиксаторов,
состоящих из пружин 6 и стаканчиков 7
Рис. 4.19. Синхронизатор коробки передач гу-
сеничного тягача:
А — выемка фигурного окна; Б — окно синхронизатора
четвертой и пятой передач; В — окно синхронизатора вто-
рой и третьей передач
каждый; кольцо 2 переключения; подвиж-
ная муфта 8. По окружности корпуса рас-
положены четыре фигурных (блокировоч-
ных) окна, через которые проходят паль-
цы 72, установленные в сверлениях под-
вижной муфты 8. На внутренней поверх-
ности корпуса 7 проточена кольцевая ка-
навка для фиксаторов. Муфта 8 передви-
гается по зубчатке 77, установленной на
шлицах на валу 9 и зафиксированной
кольцами 5, с помощью пальцев 72 при
перемещении кольца 2 переключения, ко-
торое передвигается по корпусу синхро-
низатора вилкой механизма переключе-
ния. При передвижении муфты 8 движе-
ние через фиксаторы передается корпусу
синхронизатора. Два фиксатора из вось-
ми имеют дополнительные стаканчики 7,
которые под действием пружин 6 входят
в одну из трех лунок на зубчатке 77, фик-
сируя подвижную муфту в нейтральном и
включенном положениях, тогда как кор-
пус синхронизаторов фиксируется только
в нейтральном положении.
Синхронизатор работает следующим
образом. При включении передачи под
действием вилки переключения кольцо 2
перемещается к соответствующей шес-
терне 73, установленной на втулке 10 на
игольчатом подшипнике 4. От кольца дви-
жение через пальцы 72 передается муфте
8, а от нее через фиксаторы — корпусу
синхронизатора. Перемещение муфты
происходит до тех пор, пока конус корпу-
са синхронизатора не соприкоснется с
конусом включаемой шестерни. Между
конусами вследствие разности их оборо-
тов появится сила трения скольжения. Под
ее действием корпус 7 синхронизатора
увлекается включаемой шестерней и по-
ворачивается относительно муфты 8 rq
упора стенок выемок фигурных окон в
пальцы синхронизатора, блокируя муфту
с корпусом. Затем вследствие большого
трения частота вращения конуса синхро-
низатора и включаемой шестерни вырав-
нивается. После выравнивания оборотов
пальцы 72 легко выходят из выемок фи-
гурных окон, перемещают дальше под-
вижную муфту 8 и без удара вводят ее в
зацепление с дополнительным венцом 3
шестерни.
108
Синхронизатор второй и третьей пе-
редач при включении второй передачи не
обладает полной инерционностью дей-
ствия, так как фигурные окна (в сторону
включения второй передачи) не имеют
упора для пальцев 72, в результате чего
включение второй передачи может сопро-
вождаться небольшим ударом.
Механизм переключения служит для
перемещения в осевом направлении под-
вижных муфт. Он состоит из вилок, вали-
ков и рычагов, соединенных с соответ-
ствующими тягами привода переключе-
ния передач.
Привод переключения передач состо-
ит из кулисы, продольных тяг, валиков и
поперечных тяг. Кулиса установлена в от-
делении управления справа от механика-
водителя.
На некоторых быстроходных гусенич-
ных машинах устанавливается двухпоточ-
ная коробка передач.
На рис. 4.20 представлена кинемати-
ческая схема трансмиссии тягача МТ-Л с
двухпоточной, шестиступенчатой, четы-
рехходовой коробкой передач. Коробка
передач двухвальная, с постоянным зацеп-
лением шестерен, подвижными муфтами
включения первой и второй передач, а так-
же передачи заднего хода, с синхрониза-
торами включения третьей и четвертой
передач, а также пятой и шестой передач.
Передаточный вал установлен на трех
опорах-шарикоподшипниках. На переда-
точном валу расположены ведомая кони-
ческая шестерня, ведущие цилиндричес-
кие шестерни (соответственно второй—
шестой передач), двусторонний синхрони-
затор (пятой и шестой передач), ведущая
шестерня передачи заднего хода и детали
маслоподвода.
Шестерни на передаточном валу ус-
тановлены на шлицах (кроме ведущих
шестерен пятой и шестой передач, кото-
рые установлены каждая на двух шарико-
подшипниках).
Главный вал устанавливается на трех
опорах. Опоры — шарикоподшипники.
На главном валу расположены ведо-
мые шестерни (соответственно передачи
заднего хода, второй—шестой передач),
зубчатая муфта включения первой и вто-
рой передач, зубчатая муфта включения
передачи заднего хода, неподвижная муф-
та, эпициклические шестерни планетар-
ных механизмов поворота и синхрониза-
тор третьей и четвертой передач.
Синхронизаторы инерционного типа,
установленные на передаточном и глав-
ном валах на эвольвентных шлицах, слу-
жат для безударного включения третьей—
шестой передач.
Синхронизаторы состоят из муфт, ко-
нусов, пальцев, кареток и фиксаторов с
пружинами. При перемещении каретки
трение между конусами синхронизатора
и шестерни обеспечивает выравнивание
(синхронизацию) частоты вращения вала
и шестерни включаемой передачи, поэто-
му включение передачи происходит безу-
дарно.
Промежуточная шестерня передачи
заднего хода смонтирована на отдельной
оси в крышке картера главной передачи.
Роль шестерен первой передачи вы-
полняют ведущие и ведомые шестерни
планетарно-фрикционных механизмов
поворота при невращающемся главном
вале.
Планетарно-фрикционные механизмы
поворота состоят из планетарных рядов,
фрикционов и тормозов. Они предназна-
чены для поворота транспортера и обес-
печивают фиксированные радиусы пово-
рота на каждой передаче.
Пользуясь планетарными механизма-
ми поворота, можно получить (при уста-
новке рычагов управления в первое поло-
жение) дополнительные передачи — пять
замедленных для движения вперед и одну
ускоренную для заднего хода.
Мощность от двигателя при работе
трансмиссии передается через конические
шестерни и подводится к планетарным ре-
дукторам механизмов поворота двумя по-
токами. Первый поток мощности идет от
передаточного вала через пару шестерен
включенной передачи к эпициклическим
шестерням планетарных редукторов меха-
низмов поворота. Второй поток мощнос-
ти идет от передаточного вала через вклю-
ченные фрикционы и пары шестерен к
солнечным шестерням планетарных ре-
дукторов механизмов поворота. Оба пото-
109
Рис. 4.20. Кинематическая схема трансмиссии:
/ — ведущее колесо; 2 — бортовая передача; 3 — остановочный тормоз;
4 — карданный валик; 5 — главная передача; б — центральный кардан-
ный вал; 7 — привод к водяному насосу; 8 — двигатель; 9 — сцепление;
10 — тормоз поворота
ка мощности суммируются на водилах и
далее передаются через карданные и бор-
товые передачи ведущим колесам гусе-
ничного движителя.
На некоторых гусеничных машинах
применяется двухпоточная трансмиссия,
где второй поток мощности к планетар-
ным редукторам подводится с помощью
гидрообъемной передачи (рис. 4.21), вы-
полняющей функции гидрообъемного ме-
ханизма поворота (ГОМП), принцип дей-
ствия которого подробно рассмотрен в
гл. 6. Планетарная коробка передач с ре-
версом состоит из пяти планетарных ря-
дов и шести фрикционных элементов (два
фрикциона и четыре тормоза). Включая
одновременно два фрикционных элемен-
та в различном сочетании, получим необ-
ходимую передачу:
Передача I II III IV Задний
ход
Включенные
фрикционные
элементы......Г|Фг Т2Ф2 Т3Ф3 Ф\Ф2 1\Т4
Отличительной особенностью короб-
ки передач двухзвенного тягача ДТ-10П
является продольное расположение валов
(рис. 4.22), а также включение передач с
помощью фрикционных элементов
(муфт), причем для получения каждой
передачи необходимо одновременно
включить две муфты в определенном со-
четании:
Передача I II III IV Задний
ход
Включенные
фрикционные
муфты....6 и 11 7 и 11 6и12 7 и 12 8 и 11
На некоторых современных гусенич-
ных машинах (МТ-Т и др.) устанавлива-
ются трансмиссии с планетарными бор-
товыми коробками передач (рис. 4.23).
Трансмиссионная установка тягача МТ-Т
состоит из трансмиссии, объединяющей
цилиндрический редуктор 11 и коничес-
кий редуктор 13 с реверсом, две коробки
15 и 21 передач и два бортовых редукто-
ра 1 и 14\ приводов отбора мощности к
компрессору, генератору, к нагнетающим
и откачивающим насосам и насосу обо-
рудования самоокапывания, к лебедке;
систем управления механизмами; масло-
системы трансмиссии.
Цилиндрический редуктор служит
для передачи мощности от двигателя к ко-
ническому редуктору трансмиссии и дру-
гим механизмам и системам тягача. Редук-
тор включает силовую зубчатую переда-
чу и приводы вспомогательных механиз-
мов и систем (в том числе систему управ-
ления, предназначенную для включения и
выключения вала отбора мощности к ре-
дуктору привода лебедки).
Конический редуктор 13 предназна-
чен для передачи крутящего момента от
цилиндрического редуктора к коробке пе-
редач (КП); отъединения КП от двигате-
ля перед его пуском при низких темпера-
турах; передачи крутящего момента к от-
качивающим насосам КП и редуктора;
реверсирования движения машины.
Редуктор состоит из картера, силовой
передачи и привода откачивающих насо-
сов.
Картер служит для размещения дета-
лей редуктора. Состоит из двух частей:
картера конической зубчатой передачи и
картера реверса, отлитых из алюминиево-
го сплава и соединяемых шпильками.
Силовая передача состоит из коничес-
кой зубчатой передачи и реверса. В свою
очередь коническая зубчатая передача со-
стоит из ведущего и ведомого зубчатых
колес вала и подшипников.
Реверс состоит из фрикциона 17, тор-
моза 18 и комплекта зубчатых колес.
Фрикцион служит для соединения и
разъединения КП с конической зубчатой
передачей. Состоит из наружного и внут-
реннего барабанов, пакета дисков, бусте-
ра с манжетами, упорного диска и отжим-
ных пружин.
Пакет дисков состоит из шести веду-
щих дисков с наружными зубьями и семи
ведомых дисков с внутренними зубьями.
Ведущие диски стальные, гладкие, соеди-
няются с зубьями наружного барабана.
Ведомые диски стальные с металлокера-
мическими накладками на рабочей повер-
хности, соединяются с зубьями внутрен-
него барабана.
Бустер размещается во внутренней
полости упорного диска. Полость бусте-
ра отделена от полости подшипников уп-
лотнением, состоящим из корпуса уплот-
111
6
U 5
Рис. 4.21. Кинематическая схема трансмис-
сии с ГОМП быстроходной гусеничной ма-
шины:
/ — бортовые передачи; II — суммирующие планетар-
ные передачи (СПП); /// — согласующий редуктор;
IV — комплексная гидропередача (КГП); V — плане-
тарная коробка передач (ПКП) с реверсом; VI — дви-
гатель; VII — редуктор привода блока генераторов;
VII! — блок генераторов; IX — детали, передающие
8 9 10 11 12 X 13 /4 15 16
18
7777777
20 19
28
£
м
%
к датчику т
спида ir, 1 т
нетра Т |
# датчику^
тахо-
нетра ?
1
iiii ин
29
30
Откач.
насос
23
22
УТЛ
Гидро-
насос
второй поток мощности; X — привод на ГОМП и ком-
прессор; XI — редуктор привода стартера-генератора;
XII — стартер-генератор; I — привод тахометра и спи-
дометра; 2 — солнечная шестерня суммирующей пла-
нетарной передачи; 3 — водило ПКП; 4 — шестерня
привода от ПКП на эпициклическую шестерню СПП;
5 и 10 — эпициклические шестерни ПКП; 6, 7, 9 и
II — сателлиты ПКП; 8,13, 24 и 25 — солнечные ше-
стерни; 12 — вал ПКП; 14 и 23 — сателлиты ревер-
са; 15 — водило реверса; 16 — вал турбинного коле-
са; 17 — муфта; 18 — ведущее колесо движителя;
19 — остановочный тормоз; 20 — зубчатая муфта; 21 — эпициклическая шестерня СПП; 22 —
ведущий вал КГП; 26 — сателлит СПП; 27 — водило СПП; 28 — гидромуфта привода стартера-
генератора; 29 — зубчатая муфта; 30 — планетарный редуктор привода стартера-генератора; Tlt Т2,
Т3 — тормоза ПКП; Ф) — фрикцион ПКП; Т4 и Ф2 — соответственно тормоз и фрикцион реверса
Гидро-
насос
Рис. 4.22. Кинематическая схема трансмиссии двухзвенного тягача ДТ-10П:
/ — двигатель; 2 — фрикцион блокировки комплексной гидропередачи; 3 — реактор; 4 — турбинное колесо; 5 — насос-
ное колесо; 6 — фрикцион включения первой и третьей передач; 7 — фрикцион включения второй и четвертой передач;
5 — фрикцион передачи заднего хода; 9 — конический редуктор с блокируемым дифференциалом второго звена; 10 —
бортовой редуктор; 11 — фрикцион включения первой и второй передач и передачи заднего хода; 12 — фрикцион включе-
ния третьей и четвертой передач; 13 — конический блокируемый дифференциал; 14 — конический редуктор с блокируе-
мым дифференциалом первого звена; 15 — ленточный тормоз
нительных колец и манжет. Под действи-
ем давления масла, поступающего от кра-
на системы управления реверсом, бустер
перемещается и включает фрикцион. В
исходное положение он возвращается с
помощью отжимных пружин, установлен-
ных на осях.
Тормоз служит для изменения направ-
ления вращения валов привода обеих ко-
робок передач. Состоит из наружного и
внутреннего барабанов, пакета дисков,
бустера с манжетой, упорного диска, от-
жимной пружины и коротких и длинных
сателлитов.
Наружный барабан крепится шпиль-
ками к картеру конического редуктора, а
внутренний барабан к наружному бараба-
ну фрикциона.
Пакет дисков одинаковый с пакетом
дисков фрикциона. Бустер размещается во
внутренней полости наружного барабана
тормоза.
Бустер под действием давления мас-
ла, поступающего от крана системы уп-
равления реверсом, перемещается и вклю-
чает тормоз. В исходное положение он
возвращается с помощью отжимных пру-
жин.
Сателлиты установлены на осях, каж-
дая из которых опирается своими конца-
ми на наружный барабан фрикциона и
внутренний барабан тормоза.
Короткие сателлиты находятся в по-
стоянном зацеплении с зубчатым колесом,
вращающимся вместе с ведомым коничес-
ким колесом и длинными сателлитами.
Длинные сателлиты находятся в по-
стоянном зацеплении с зубчатым колесом,
вращающимся вместе с валами привода
КП.
Привод откачивающих насосов КП и
конического редуктора осуществляется от
ведомого вала конической передачи.
Работа конического редуктора. Вра-
щение от цилиндрического редуктора пе-
редается через соединительный вал на
ведущее зубчатое колесо конического ре-
дуктора и далее через коническую зубча-
тую передачу ведомому валу и откачива-
ющим насосам КП и редуктора.
При включенном фрикционе Ф ревер-
са (тормоз Т реверса выключен) вращение
от ведомого вала конической передачи
передается на зубчатое колесо, постоян-
но связанное с короткими сателлитами. В
связи с тем что фрикцион замкнут, сател-
113
Рис. 4.23. Кинематическая схема трансмиссионной установки тягача МТ-Т:
1 и 14 — бортовые редукторы; 2 — генератор; 3 — редуктор привода лебедки; 4 — нагнетающий
насос маслосистемы оборудования самоокапывания; 5 — лебедка; 6, 16, 19 и 20 — откачивающие
насосы; 7 — двигатель; 8 — стартер; 9 и 10 — нагнетающие насосы маслосистемы трансмиссии;
11 —цилиндрический редуктор; 12 —компрессор; 13 —конический редуктор с реверсом; 15 и
21 — коробки передач; 17 — фрикцион реверса; 18 —тормоз реверса
литы и зубчатые колеса вращаются как
одно целое. Внутренний барабан фрикци-
она передает вращение валам и далее к
обеим КП. Если включены первая—седь-
мая передачи, осуществляется движе-
ние вперед; на передаче ЗХ — движение
назад.
При включенном тормозе Т реверса
вращение от ведомого вала конической
передачи передается на зубчатое колесо,
постоянно связанное с короткими сател-
литами. В связи с тем что тормоз замк-
нут, внутренний барабан не вращается.
Сателлиты, обкатываясь на своих осях,
передают вращение колесу, которое пере-
дает вращение валам и далее к обеим КП
в обратном направлении. Если включена
первая или вторая передача, осуществля-
ется движение назад, на передаче ЗХ —
движение вперед.
Смазывание редуктора осуществляет-
ся под давлением из магистрали смазки
маслосистемы трансмиссии через систе-
му каналов в картере и гнездах, а также
разбрызгиванием масла. Масло из карте-
ра конической зубчатой передачи слива-
ется в картер реверса, откуда откачивает-
ся насосом.
Система управления реверсом обеспе-
чивает работу в трех режимах, изменяя по-
ложение кранов и давление жидкости в
гидросистеме: Н—нейтральный (выклю-
чены фрикцион и тормоз); Ф—фрикцион
реверса включен, тормоз выключен; Т—
тормоз реверса включен, фрикцион вык-
лючен. При этом рычаг управления кони-
ческим редуктором находится в одном из
трех положений: среднее (режим работы
Н) и крайние (режим Ф или режим 7).
Блокировочное устройство (правое)
препятствует переводу рычага управления
из нейтрального (среднего) положения в
положение Ф (или Т) без выжима педали
сцепления.
Другое блокировочное устройство
(левое) препятствует переводу рычага уп-
равления из крайних положений (Ф или
7) в нейтральное (среднее) положение при
выжатой педали сцепления.
Бортовые коробки передач. Ведо-
мые валы конического редуктора соответ-
ственно соединены с ведущим валом пра-
вой и левой бортовых коробок передач
(БКП) с помощью зубчатых муфт. БКП
конструктивно объединены с бортовыми
редукторами.
Коробка передач предназначена: для
изменения тягового усилия на ведущих
колесах при постоянном крутящем момен-
те коленвала двигателя; изменения скоро-
сти движения машины при постоянной
частоте вращения коленвала двигателя;
осуществления заднего хода машины за
счет изменения направления вращения
ведомых частей КП; осуществления пово-
ротов машины, торможения машины в
движении и на стоянке; осуществления
пуска двигателя с буксира; отъединения
двигателя от ведущих колес.
На тягаче МТ-Т установлены две КП
15 и 21 (см. рис. 4.23) — правая и левая,
имеющие незначительные конструктив-
ные отличия. По внешнему виду правая
КП отличается от левой наличием двух
заглушек на переднем фланце.
Каждая БКП имеет четыре планетар-
ных ряда и шесть управляемых фрикци-
онных элементов (рис. 4.24), два из кото-
рых являются блокировочными фрикци-
онами-муфтами (Ф2 и Ф3), а четыре ос-
тальных — фрикционными тормозами
(71, 7*4, Т6), Первый и второй планетар-
ные ряды представляют собой единую
блочную конструкцию, в которой разме-
щены три широких и три узких сателли-
та. Узкий сателлит первого планетарного
ряда связан с первой солнечной шестер-
ней и сателлитом второго ряда.
Широкий сателлит второго планетар-
ного ряда связан со второй солнечной
Рис. 4.24. Кинематическая схема БКП тягача
МТ-Т:
/—*/ — номера планетарных рядов
115
шестерней и с эпициклом. Третий и чет-
вертый планетарные ряды имеют по че-
тыре сателлита, связанных с солнечными
и эпициклическими шестернями своих
рядов.
Корпус БКП состоит из трех частей,
соединенных болтами. В нем имеются
отверстия для устройств, необходимых
для механического включения тормозов Тд
и Т5.
Бортовой редуктор (БР) — односту-
пенчатый, планетарный, с постоянным
передаточным отношением. Он крепится
болтами к корпусу БКП, образуя единый
узел. БР состоит из эпицикла, сателлитов,
водила, изготовленного как единое целое
с ведомым валом. Подшипники ведомого
вала БР смазываются консистентной смаз-
кой, поступающей из полости вала через
отверстие.
Различные сочетания включения
фрикционных элементов БКП (при вклю-
ченном фрикционе реверса конического
редуктора) позволяют получить семь пе-
редач для движения вперед и одну — для
движения назад, режимы поворота и тор-
можения:
Передача I II III IV V VI
Включенные
фрикционные
элементы....Т\Фу Т\7\ 7\Ф$ Ф2Т4
Передача VII Задний Нейтраль Остановочный
ход тормоз
Включенные
фрикционные
элементы Ф2^з ЛФз Л Л Т5
При прямолинейном движении на
первой передаче (см. рис. 4.24) в БКП ра-
ботают 3-й и 4-й планетарные ряды. Мощ-
ность от двигателя через солнечную шес-
терню и водило 3-го планетарного ряда,
которое является одновременно эпицик-
лом 4-го планетарного ряда, передается на
водило этого ряда, являющееся солнечной
шестерней БР.
На второй передаче в БКП работают
2-й и 4-й планетарные ряды. Мощность
от двигателя через солнечную шестерню
второго планетарного ряда, являющуюся
одновременно эпициклом 4-го планетар-
ного ряда, передается на водило 4-го ряда.
На третьей передаче работают три
планетарных ряда: 2, 3 и 4-й. Мощность
116
от двигателя подводится одновременно к
солнечным шестерням 2-го и 3-го плане-
тарных рядов, через общее водило этих
планетарных рядов, являющееся одновре-
менно и эпициклом 4-го ряда, к эпициклу
3-го ряда и через солнечную шестерню
4-го ряда к водилу этого ряда.
На четвертой передаче при включении
тормозов 7\ и Т4 мощность передается
через два планетарных ряда — 2-й и 4-й
солнечной шестерне 2-го планетарного
ряда, затем через общее водило 1, 2, 3-го
рядов и солнечную шестерню 4-го плане-
тарного ряда к водилу этого ряда.
На пятой передаче мощность переда-
ется через солнечную шестерню 2-го
ряда, водило 1, 2, 3-го рядов на водило
4-го ряда.
На шестой передаче 1-й и 2-й плане-
тарные ряды блокируются. Мощность
подводится к солнечной шестерне 2-го
планетарного ряда, затем через общее во-
дило и эпицикл 4-го ряда к водилу этого
же ряда.
На седьмой передаче все планетарные
ряды блокируются и вращаются как еди-
ное целое. Мощность от двигателя подво-
дится к солнечным шестерням 2-го и 3-го
планетарных рядов и снимается с водила
4-го ряда. При этом все планетарные ряды
находятся под нагрузкой.
Задний ход получают включением
тормоза Т5 и муфты Ф3. В этом случае
работают 3-й и 4-й планетарные ряды.
Мощность двигателя подводится к сол-
нечной шестерне 3-го планетарного ряда,
затем через эпицикл этого ряда и солнеч-
ную шестерню 4-го ряда суммируется на
водиле. Изменение направления вращения
выходного вала происходит вследствие
остановки тормозом Т5 водила-эпицикла
4-го планетарного ряда, а так как он и сол-
нечная шестерня 4-го ряда сблокированы
и вращаются в противоположную сторо-
ну, то меняется направление вращения и
водила 4-го ряда.
Управление поворотом тягача на пер-
вой передаче переднего и заднего ходов
осуществляется включением тормозов Т5
и Г4 на отстающем борту при одновремен-
ном отключении выходного вала БКП от
двигателя. При этом тягач поворачивает-
ся вокруг заторможенной гусеницы.
Торможение тягача осуществляется
путем одновременного включения много-
дисковых тормозов и Т4 при помощи
механического привода. При этом БКП
отсоединены от двигателя. При буксиров-
ке тягача путем воздействия на тормоза Т5
и Г4 левой или правой БКП можно управ-
лять направлением его движения.
Тячаг оборудован механогидравли-
ческой системой управления движением,
особенности которой обусловлены приме-
нением в трансмиссии БКП, выполняю-
щих четыре функции: главного фрикцио-
на, коробок передач, механизма поворота
и остановочных тормозов. Место водите-
ля оборудовано избирателем передач, пра-
вым и левым рычагами управления пово-
ротом, педалями управления двигателем,
отключения трансмиссии, остановочными
тормозами. Приводы управления двигате-
лем и остановочными тормозами — меха-
нические, приводы переключения пере-
дач, управления поворотом и отключения
трансмиссии — механогидравлические.
Избиратель передач связан с механиз-
мами распределения и оборудован элект-
ромеханической блокировкой рычага из-
бирателя, исключающей увеличение сверх
допустимой частоты вращения коленчато-
го вала двигателя при несвоевременном
переключении передач с седьмой на шес-
тую, с шестой на пятую, с пятой на чет-
вертую и переключение “вниз” через пе-
редачу. Тахогенератор, расположенный в
направляющем колесе, подает в схему сиг-
нал о скорости движения тягача на вклю-
ченной передаче; при этом автоматичес-
кая блокировка “запирает” проход рыча-
га избирателя в сторону включения низ-
ших передач.
Педаль отключения трансмиссии
связана с механизмами распределения.
Привод по функциональному назначению
аналогичен известному приводу главного
фрикциона. В зависимости от того, выжа-
та или отпущена педаль, одновременно в
обеих БКП давление в бустерах фрикци-
онных элементов изменяется от нулевого
до максимального значения.
Рычаги управления поворотом связа-
ны с механизмами распределения БКП.
При перемещении рычага управления по-
воротом в БКП отстающего борта внача-
ле происходит резкое уменьшение давле-
ния в бустерах фрикционов до нуля, пос-
ле чего возможно переключение на смеж-
ную низшую передачу. Одновременно при
помощи механического привода, связыва-
ющего левый и правый механизмы рас-
пределения, давление в бустерах фрикци-
онных элементов забегающего борта по-
вышается до максимального. Пропорци-
онально дальнейшему отклонению рыча-
га давление в бустерах фрикционных ус-
тройств отстающего борта изменяется от
нуля до максимального. Этим обеспечи-
вается силовое регулирование радиуса
поворота от свободного до расчетного,
определяемого разностью передаточных
отношений и-й передачи забегающего
борта и (и — 1)-й отстающего.
Привод управления остановочного
тормоза имеет сервомеханизмы и урав-
нитель, предназначенные для снижения
усилий в нем, синхронного и одинаково-
го силового воздействия на тормоза БКП.
Педаль оснащена защелкой, позволяющей
оставлять привод в рабочем состоянии,
т. е. затормаживать тягач на стоянке. За-
щелка включается и выключается вруч-
ную водителем.
Механизмы распределения, аналогич-
ные по конструкции и функционирова-
нию, устанавливаются непосредственно
на правой и левой БКП. Вал 3 распреде-
лителя (рис. 4.25) жестко связан с рыча-
гом 1 и зубчатым сектором 4\ он имеет
шлицы для жесткой связи с аналогичным
валом механизма распределения БКП дру-
гого борта. Это обеспечивает синхронную
работу механизмов распределения при
переключении передач. Втулки 7, 10, 11
установлены свободно и поворачиваются
независимо от вала 3. Вал 12 жестко свя-
зан с рычагом и профильным кулачком 13.
Вал 9 жестко связан с рычагом и профиль-
ным кулачком 6. Втулка 8 установлена на
вал 9 свободно. Вал-шестерня 2 жестко
связан со шкивом-указателем включенной
передачи (для регулировки привода пере-
ключения передач) и профильным кулач-
117
11
Рис. 4.25. Схема механизма распределения БКП:
/ — рычаг привода переключения передач; 2 — вал-шестерня; 3 — вал, связанный с синхронизирующим валом; 4 —
зубчатый сектор; 5, 6, 13 — профильные кулачки; 7, 8, 10. II, 17 — втулки; 9. 12 — валы; 14 — тарель; 15 — пружина
золотника; 16 —золотник-регулятор давления; 18 —золотник поворота; 19 —золотник-боном; 20 —золотник пере-
ключения передач; А —Г — полости внутри втулки / 7
ком 5, сухарным соединением он связан с
золотником переключения передач 20.
Золотник поворота 18 установлен свобод-
но на золотнике переключения передач.
Золотник-регулятор давления 16 механиз-
ма распределения установлен во втулке 17
и нагружен пружиной 75. Упор пружины
15 через тарель 14 нагружен усилием
предварительно сжатых пружин.
Полость В втулки соединена с систе-
мой управления гидросистемы трансмис-
сии. Полость Б через золотник поворота
соединена с подключенными бустерами
управляемых фрикционных элементов.
Полость А соединена со “сливом”. По-
лость Г— полость обратной связи золот-
ника-регулятора. Масло в полость В по-
ступает под давлением 1,7—1,8 МПа. На-
стройка пружины 15 обеспечивает под-
держание давления в полости Б и соответ-
ственно в бустерах БКП в пределах 1,0—
1,1 МПа.
При перемещении рычага избирателя
передач привод поворачивает рычаг 1 и
118
вал 3 с зубчатым сектором 4, который в
свою очередь поворачивает вал-шестерню
2 с профильным кулачком 6 и золотник
переключения передач 20. Профильный
кулачок 5 на участке, соответствующем
второй—шестой передачам, имеет по-
стоянный радиус и поэтому воздействия
на втулку 7 не оказывает. Золотник пере-
ключения передач подключает на запол-
нение маслом бустеры фрикционных эле-
ментов включаемой передачи и на слив —
бустеры выключаемой. Когда бустеры
опорожнены, давление в них и полостях
Б и Г равно нулю, и следящий золотник
16 под действием пружины 15 опускает-
ся вниз. Масло из магистрали управления
гидросистемы трансмиссии через полос-
ти В и 2> гильзы 17 поступает к золотнику
поворота 18. Через совмещенные отвер-
стия золотника поворота и золотника пе-
реключения передач масло поступает во
внутреннюю полость золотника 20, из ко-
торой через отверстия золотников 18 и 20,
совпадающие только в этом положении,
поступает к заполняемым бустерам. Ос-
тальные бустеры через отверстия золот-
ника поворота и продольные пазы, выве-
денные на торцы золотника переключения
передач, соединены на слив. В заполнен-
ных бустерах и, следовательно, в полос-
тях Б и Г давление повышается. Золотник
поднимается вверх и занимает равновес-
ное положение (под действием пружины
75 и давления в полости Г) на кромках
гильзы 7 7, поддерживая в бустерах вклю-
ченной передачи давление, заданное на-
стройкой пружины 75.
При включении первой передачи и
заднего хода, кулачок 5 через ролик и ры-
чаг поворачивает втулку 7, пружинный
упор ее действует на втулку 10, вилка ко-
торой передает его усилие дополнитель-
но к усилию пружины 75 на золотник, что
обеспечивает повышение давления в бус-
терах фрикционных элементов до 1,6—
1,7 МПа. Этим исключается буксование
фрикционных элементов БКП при высо-
ких нагрузках на первой передаче и зад-
нем ходу. При включении первой переда-
чи и заднего хода золотник-боном 19 за-
падает в лунку профильного кулачка 5,
открывая проход масла к бустеру тормоза
Г5. Так как Т5 работает на первой переда-
че только при повороте тягача, проход
масла остается перекрытым золотником
поворота, который поворачивается лишь
при воздействии водителя на рычаг пово-
рота. При включении заднего хода тормоз
Т5 работает постоянно, поэтому проход
масла к нему открыт.
При воздействии водителя на педаль
отключения трансмиссии привод через
рычаги поворачивает втулки 77 обоих ме-
ханизмов распределителя. Втулка 77 сво-
им упором поворачивает втулку 10, вилка
которой, сжимая блок пружин, поднима-
ет тарель 14 с упором пружины 75. Золот-
ник поднимается вверх, масло из бустеров
через полости Б и А сливается, давление
при этом снижается (при предельном от-
клонении педали — до нуля). При отпус-
кании педали происходит обратный про-
цесс. Давление в бустерах БКП соответ-
ствует положению педали. При выжатой
педали отключения трансмиссии привод
одновременно воздействует на рычаг вала
9, который поворачивает профильный ку-
лачок 6, а через ролик и рычаг — втулку
7. Ролик втулки 7 поднимается над про-
фильным кулачком 5 на высоту, достаточ-
ную для включения первой передачи или
заднего хода.
При отклонении рычага управления
поворотом привод поворачивает вал 12 с
профильным кулачком 73. Ролик, обкаты-
ваясь по профилю, поворачивает втулку
10, вилка которой поднимает тарель 14 и
освобождает пружину 75, что приводит к
пропорциональному снижению давления
в бустерах включенной передачи. Затем
поворачивается вилка втулки 8, ведомая за
шип фигурным пазом кулачка 73, и сво-
им зевом за шип поворачивает золотник
поворота 18 на один шаг, обеспечивая
включение низшей смежной передачи на
отстающем борту. Наружный профиль
кулачка 73 при дальнейшем повороте вала
12 обеспечивает дополнительное нагруже-
ние пружины 75 и, следовательно, регу-
лирование давления в бустерах БКП в со-
ответствии с положением рычага управ-
ления поворотом тягача. Таким образом,
при отклонении водителем рычага управ-
ления поворотом вначале происходит па-
дение давления в бустерах БКП отстаю-
щего борта и включение в ней низшей
смежной передачи; при этом тягач пере-
ходит с режима прямолинейного движе-
ния на поворот со свободным радиусом.
Дальнейшее отклонение рычага управле-
ния поворотом приводит к повышению
давления в бустерах буксующих фрикци-
онных элементов — тячаг движется с ре-
гулируемым радиусом поворота, от сво-
бодного до расчетного, а когда фрикцион-
ные элементы замыкаются — тягач пово-
рачивается с расчетным радиусом. Одно-
временно привод воздействует на меха-
низм распределения БКП забегающего
борта. Поворачивается вал 9 с кулачком
б, что приводит к повороту втулки 7, пру-
жинный упор которой через упор и вилку
втулки 10 догружает пружину 75 золотни-
ка. Это повышает давление в бустерах
119
БКП забегающего борта и исключает бук-
сование фрикционных элементов при уве-
личении нагрузки.
В гидросистеме трансмиссии тячага
МТ-Т (рис. 4.26) через заборный 14 и гид-
роциклонный 6 фильтры масло из бака по-
дается нагнетающим насосом 10 в ме-
ханизмы распределения БКП. Клапан 17
поддерживает в гидросистеме давление
1,6—1,7 МПа. Избыток масла, перепуска-
емый им, попадает в полость клапана
смазки 16, который отрегулирован на дав-
ление 0,20—0,25 МПа, а от него — на
смазывание БКП. Из картеров БКП через
фильтры грубой очистки масло откачива-
ется насосами 9 и 11, через основной
фильтр 15 подается в радиатор 5 и возвра-
щается обратно в бак. Для предотвраще-
ния разрушения шлангов, трубопроводов,
радиатора и т. п., в случаях засорения си-
стемы или загустевания масла имеется
система предохранительных клапанов.
Перед остановкой двигателя водитель
включает электромагнит клапана 18, че-
рез который масло от нагнетающего на-
соса поступает в бак, минуя полость кла-
пана смазки. Это позволяет “осушить”
картеры БКП, что улучшает условия пус-
ка двигателя. В зимнее время масло в баке
разогревается жаровой трубой подогрева-
теля.
Для пуска двигателя с буксира вклю-
чается маслозакачивающий насос 2, кото-
рый через обратный клапан подает масло
из бака в магистраль управления гидро-
системы, что обеспечивает включение
передач в БКП.
Конструкция БКП с бортовым редук-
тором тягача МТ-Т приведена на
рис. 4.27.
Рис. 4.26. Схема гидросистемы трансмиссии тягача МТ-Т:
/ — электромагнит; 2 — маслозакачивающий насос с электроприводом; 3 — клапанное устройство; 4 — маслобак;
5 — радиатор; 6 — гидроциклонный фильтр; 7, 12 — механизм распределения правой и левой БКП; 8, 13 — картеры
БКП; 9, 11 — откачивающие насосы; 10 — нагнетающий насос; 14 — заборный фильтр; 15 — основной фильтр; 16 —
клапан смазки; 17 — клапан давления управления; 18 — клапан откачки масла из БКП
120
Рис. 4.27. Коробка пе-
редач с бортовым ре-
дуктором:
1,2 — зубчатая муфта; 3 —
ведущий вал; 7 — шестер-
ня привода масляных насо-
сов; 5, 6 — солнечные шес-
терни соответственно перво-
го и второго планетарных
рядов; 7, 8 — сателлит и
эпицикл второго планетар-
ного ряда; 9, 10 — сателлит
и эпицикл третьего плане-
тарного ряда; 11 — водило
первого, второго и третьего
планетарных рядов; 12 —
солнечная шестерня четвер-
того планетарного ряда; 13,
14, 15, 16 — эпицикл, са-
теллит, солнечная шестерня
и водило планетарного ряда
бортового редуктора; 17, 18,
19 — сателлит, водило и
эпицикл четвертого плане-
тарного ряда; 20, 21 — зад-
ний фланец в сборе с уст-
ройством для включения
тормоза Г4; 22 — устрой-
ство для включения тормо-
за Т5; 23 — барабан с тор-
мозами Т5, Т6', 24 — солнеч-
ная шестерня третьего пла-
нетарного ряда; 25 — сател-
лит первого планетарного
ряда; 26 — откачивающий
насос; 27 — шестерня при-
вода масляных насосов; Ть
Ф2, Фз» Л, Л. ?б — тормо-
за и фрикционы коробки пе-
редач
4.5. Раздаточная коробка
Назначение и типы. Раздаточная ко-
робка служит для распределения крутяще-
го момента между ведущими мостами.
Кроме того, в раздаточной коробке может
осуществляться также увеличение момен-
та, подводимого к ведущим колесам ТС.
Как правило, в раздаточной коробке пре-
дусматривается устройство для включе-
ния и отключения переднего ведущего
моста, а иногда от раздаточной коробки
обеспечивается привод дополнительных
агрегатов (например, коробки отбора
мощности).
Для увеличения крутящего момента,
подводимого к ведущим колесам (что не-
обходимо в тяжелых условиях движения),
раздаточные коробки обычно выполняют
двухступенчатыми, причем высшая пере-
дача имеет передаточное число, равное
единице (или около единицы), а низшая
(первая) передача — около двух. Наличие
двух передач увеличивает число ступеней
и диапазон изменения передаточного чис-
ла трансмиссии ТС, что повышает воз-
можность подбора выгоднейшей переда-
чи в соответствии с условиями движения.
Применяются раздаточные коробки с
блокированным приводом, когда приводы
всех мостов постоянно жестко связаны
друг с другом и всегда вращаются с оди-
наковыми угловыми скоростями. В таких
раздаточных коробках обычно имеется
устройство для отключения привода пе-
реднего моста, например, при движении
в хороших условиях (по твердому покры-
тию с высоким коэффициентом сцепле-
ния), что позволяет снизить расход топ-
лива, уменьшить нагрузки в трансмиссии
и износ шин.
В некоторых конструкциях раздаточ-
ных коробок установлен специальный
механизм — межосевой дифференциал,
который распределяет крутящий момент,
подводимый от двигателя к раздаточной
коробке, на ведущие мосты в необходи-
мом соотношении пропорционально сцеп-
ному весу, приходящемуся на эти мосты.
Дифференциал также позволяет колесам
разных ведущих мостов вращаться с нео-
динаковыми угловыми скоростями, что
122
устраняет возможность их проскальзыва-
ния, уменьшает нагрузки в трансмиссии
и износ шин. Применяют дифференциа-
лы с коническими и цилиндрическими
шестернями. Для повышения проходимо-
сти ТС межосевые дифференциалы иног-
да выполняют с принудительной блоки-
ровкой или самоблокирующимися.
На некоторых быстроходных гусенич-
ных машинах устанавливают распредели-
тельную коробку, позволяющую получать
различные режимы работы трансмиссии,
например одновременную или раздель-
ную работу гусеничного и водоходного
движителей, раздельный или одновремен-
ный привод других агрегатов (насосов,
лебедки и др.).
Устройство. Устройство раздаточной
коробки рассмотрим на примере автомо-
биля ЗИЛ (рис. 4.28). Данная раздаточная
коробка является двухступенчатой, трех-
вальной, с блокированным приводом. Чу-
гунный картер раздаточной коробки име-
ет заднюю отъемную крышку и сверху люк
для присоединения коробки отбора мощ-
ности. Люк закрыт крышкой, на которой
расположен сапун, предназначенный для
вентиляции раздаточной коробки. На зад-
ней крышке имеются маслозаливное и
сливное отверстия, закрытые пробками. В
стенках картера на подшипниках установ-
лены три вала: ведущий вал 7, вал 7 при-
вода задних ведущих мостов и вал 9 при-
вода переднего ведущего моста.
Ведущий вал 1 установлен задним
концом в выточке вала 7 привода задних
мостов на цилиндрическом роликовом
подшипнике 6, а передним — в стенке
картера на шариковом подшипнике 2, зак-
репленном стопорным кольцом и крыш-
кой с самоподжимным сальником. Веду-
щий вал 1 с помощью промежуточного
карданного вала с двумя карданными шар-
нирами соединен с концом ведомого вала
коробки передач.
На ведущем валу 7 на шпонке закреп-
лена шестерня 3 первой передачи, а за ней
на шлицах вала установлена скользящая
зубчатая муфта 4 включения второй (пря-
мой) передачи, которая может входить в
зацепление с внутренним зубчатым вен-
цом. Последний изготовлен в шестерне 5,
выполненной как одно целое с валом 7
привода задних мостов. Вал 7 установлен
на двух подшипниках, между которыми
закреплена ведущая шестерня привода
спидометра. К крышке заднего подшип-
ника крепятся колодки центрального (сто-
яночного) тормоза. На шлицах наружно-
го конца вала 7 закреплен гайкой фланец
карданного шарнира сквозной карданной
передачи к среднему и заднему ведущим
мостам. К фланцу крепится барабан цен-
трального тормоза.
Нижний вал 9 установлен в картере на
двух подшипниках; передний конец вала
карданным валом с двумя карданными
шарнирами соединяется с валом главной
передачи переднего ведущего моста. На
нижнем валу 9 свободно установлены на
игольчатых подшипниках промежуточные
косозубые шестерни 10 и 12, находящие-
ся в постоянном зацеплении соответствен-
но с шестернями 5 и 3. На зубчатом вен-
це ступицы шестерни 12 установлена пе-
редвижная зубчатая муфта 11 включения
первой передачи, зубья которой могут
входить в зацепление с передним зубча-
тым венцом шестерни 10. На заднем зуб-
чатом венце шестерни 10 установлена зуб-
чатая муфта 8 включения привода пере-
днего моста, которая может надвигаться
на зубчатый венец, изготовленный как
одно целое с валом 9.
Перемещение зубчатых муфт 4 и 11
включения второй и первой передач осу-
ществляется с помощью вилок, закреп-
ленных на стержнях с шариковыми фик-
саторами и шариковым замком, исключа-
ющим одновременное включение обеих
передач. Наружные концы стержней тяга-
ми соединены с рычагом переключения
передач, установленным на подвижной
скобе кронштейна, который закреплен на
картере коробки передач.
Перемещение зубчатой муфты 8
включения переднего моста осуществля-
ется вилкой и стержнем с помощью элек-
тропневматического привода, состоящего
из пневматической камеры с диафрагмой
и пружиной, соединенной со стержнем, и
электропневматического клапана, обеспе-
чивающего при включении переднего мо-
ста подачу сжатого воздуха в пневмати-
Рис. 4.28. Схема раздаточной коробки автомо*
биля ЗИЛ
ческую камеру из системы тормозного
пневматического привода, а также выпуск
сжатого воздуха из пневматической каме-
ры в атмосферу при выключении передне-
го моста.
При включении первой передачи муф-
та 11, сдвигаясь при помощи стержня и
вилки назад, соединяет обе нижние шес-
терни 12 и 10 и обеспечивает передачу
крутящего момента на задние мосты че-
рез шестерни 3, 12, 10 и 5 (передаточное
число 2,08). Одновременно с помощью
микровыключателя, расположенного про-
тив стержня включения первой передачи
(при выключенной первой передаче ша-
рик микровыключателя входит в углубле-
ние стержня и не замыкает контакты), за-
мыкается электрическая цепь электро-
пневматического клапана. Клапан, сраба-
тывая, направляет в пневматическую ка-
меру сжатый воздух, под действием кото-
рого прогибается диафрагма, сжимая пру-
жину и перемещая стержень вместе с вил-
кой и муфтой 8 включения переднего мо-
ста. Зубчатый венец муфты 8 входит в за-
цепление с зубчатым венцом вала 9, чем
обеспечивается включение переднего мо-
123
ста. При выключении первой передачи
передний мост выключается, так как
вследствие выключения электрической
цепи пневматическая камера с помощью
электропневматического клапана отклю-
чается от сжатого воздуха и сообщается с
атмосферой. Под действием пружины
стержень вместе с вилкой и муфтой 8 пе-
ремещается в исходное положение. Авто-
матическое включение переднего ведуще-
го моста при включении первой переда-
чи раздаточной коробки упрощает управ-
2S 25 2k 23 22 21 20 19
Рис. 4.29. Устройство раздаточной коробки автомобиля КамАЗ-4310:
/ — фланец первичного вала; 2 — первичный вал; 3, 4, 8, 13, 15, 17, 29, 40 — подшипники; 5 — ведущая шестерня;
6 — крышка верхнего люка; 7 — шестерня отбора мощности; 9 — муфта включения коробки отбора мощности; 10 —
коробка отбора мощности; 11 — маслосборник; 12 — шестерня понижающей передачи; 14 — штуцер; 16 — сателлит;
18 — вал привода задних мостов; 19 — задняя обойма дифференциала; 20 — эпициклическая шестерня; 21 — ведущая
шестерня межосевого дифференциала; 22 — солнечная шестерня; 23 — передняя обойма; 24 — картер раздаточной
коробки; 25 — шестерня повышающей передачи; 26 — крышка картера раздаточной коробки; 27 — пробка; 28, 30,
41 —муфты; 3/ —ведущая шестерня приводе, датчика электрического спидометра; 32 —вал привода переднего моста;
33 —вилка; 34 —пружина; 35 —шток; 36 —диафрагма; 37 —выключатель; Зв —замок; 39 —промежуточный вал;
42 — промежуточная шестерня
124
Рис. 4.30. Раздаточная коробка автомобиля КЗКТ-7428:
1 — поддон; 2 — дифференциал в сборе; 3 — муфта блокировки дифференциала; 4 — нижний вал; 5 — суппорт
стояночного тормоза; 6 — картер привода передних мостов; 7, 13 — вилки; 8 — пневмопереключатель; 9 — промежу-
точный вал; 10 — верхний вал; 11 — картер раздаточной коробки; 12 — муфта переключения передач; 14 — крышка
картера; 15 ~ шестерня привода коробки отбора мощности; 16 — картер коробкн отбора мощности; 17 — масляный
насос; 18 — ведомая шестерня дифференциала; 19 —крышка привода задних мостов в сборе; 20 — фильтр; 21__
пробка сливного отверстия
125
ление и предохраняет задние ведущие
мосты от перегрузки на данной передаче.
В случае необходимости передний
мост может быть принудительно включен
при движении на второй передаче. Это
осуществляется с помощью замыкания
электрической цепи электропневматичес-
кого клапана вручную переключателем,
расположенным в кабине справа рт щит-
ка приборов. Для включения переднего
моста рычажок переключателя должен
быть перемещен влево, для выключе-
ния — вправо. При включении переднего
моста зажигается сигнальная лампа, рас-
положенная в кабине на щитке приборов.
На автомобилях КамАЗ-4310, Урал-
4320 и их модификациях устанавливает-
ся механическая двухступенчатая разда-
точная коробка с несимметричным цилин-
дрическим межосевым дифференциалом
планетарного типа.
Рассмотрим устройство раздаточной
коробки автомобиля КамАЗ-4310
(рис. 4.29). Поток мощности от ведущего
вала 2 к валу 32 привода переднего веду-
щего моста, к валу 18 привода среднего и
заднего ведущих мостов передается через
шестерни промежуточного вала 39 на во-
дило 21 планетарного ряда, а от него че-
рез сателлиты на солнечную шестерню,
связанную с валом 32, и на эпицикличес-
кую шестерню, соединенную с валом 18.
Все шестерни валов раздаточной короб-
ки постоянного зацепления со спиральны-
ми зубьями.
Низшую передачу включают переме-
щением муфты 41 влево, соединяя шес-
терни промежуточного вала 39. Высшую
передачу включают перемещением муф-
ты 28 вправо. В обоих случаях мощность
передается на водило 21 планетарного
ряда. Одну треть мощности дифференци-
ал передает переднему мосту, а две тре-
ти — среднему и заднему мостам. С по-
мощью муфты 30, установленной на шли-
цах вала 32, блокируют дифференциал,
перемещая ее вправо. Тем самым водило
21 соединяется с солнечной шестерней 22,
которая закреплена на валу 32. Весь диф-
ференциал и валы 32 и 18 вращаются как
одно целое.
Переключение передач в раздаточной
коробке и включение блокировки меж-
126
осевого дифференциала осуществляются
дистанционно-диафрагменными пневма-
тическими камерами.
На автомобилях КЗКТ-7428 устанав-
ливается механическая двухступенчатая
раздаточная коробка с симметричным,
коническим, принудительно блокируемым
дифференциалом, поровну распределяю-
щим мощность между ведущими моста-
ми передней и задней тележек (рис. 4.30).
Раздаточная коробка имеет прямую и
понижающую передачи и выполнена по
схеме с промежуточным валом. Ведущим
является верхний вал, приводимый во вра-
щение от планетарной коробки передач
через карданную передачу. Ведомыми яв-
ляются два нижних выходных вала, меж-
ду которыми установлен дифференциал.
Валы смонтированы в литом картере со
съемной крышкой и установлены на ша-
риковых и роликовых подшипниках. Ше-
стерни раздаточной коробки выполнены
косозубыми и находятся в постоянном за-
цеплении. Передачи включаются диско-
вым синхронизатором (или зубчатой муф-
той), установленным на верхнем валу, а
дифференциал блокируется зубчатой муф-
той с помощью пневматического приво-
да. От верхнего вала раздаточной короб-
ки осуществляется привод коробки отбо-
ра мощности.
4.6. Главная передача
Назначение и основные типы. Глав-
ная передача служит для преобразования
крутящего момента, передаваемого от
двигателя на ведущие колеса. Для полу-
чения достаточного тягового усилия на
ведущих колесах крутящий момент дви-
гателя даже на высшей передаче необхо-
димо увеличивать. Как правило, ось ко-
ленчатого вала двигателя расположена
под углом 90° к осям ведущих колес.
Передаточное число главных передач
изучаемых ТС обычно находится в преде-
лах 6—10. Устанавливают главную пере-
дачу как можно ближе к ведущим колесам,
чтобы уменьшить нагрузки на агрегаты
трансмиссии, расположенные между дви-
гателем и главной передачей.
В настоящее время наибольшее рас-
пространение получили шестеренчатые
главные передачи, которые в зависимос-
ти от числа пар шестерен, находящихся в
зацеплении, делятся на одинарные
(рис. 4.31, а, б), имеющие одну пару шес-
терен, и двойные (рис. 4.31, в), состоящие
из двух пар шестерен.
Конические шестерни одинарных
главных передач могут быть с прямыми
или со спиральными зубьями. Применя-
ются также одинарные главные передачи
с гипоидным зацеплением, когда оси ве-
дущей 1 и ведомой 2 шестерен не пересе-
каются в отличие от простой конической
передачи, где эти оси пересекаются. Сме-
щение оси ведущей шестерни гипоидной
передачи вверх позволяет увеличить до-
рожный просвет (клиренс) и проходи-
мость машины, а смещение оси вниз по-
зволяет снизить центр тяжести машины и
повысить ее устойчивость.
У конических шестерен со спираль-
ными зубьями прочность зубьев более
высокая по сравнению с шестернями с
прямыми зубьями. Кроме того, увеличе-
ние числа зубьев, одновременно находя-
щихся в зацеплении, делает работу шес-
терен более плавной и бесшумной, повы-
шает их долговечность.
В главной передаче с гипоидным за-
цеплением зубья имеют специальный про-
филь, поэтому при одинаковых диаметрах
ведомых шестерен и одинаковом переда-
точном числе диаметр ведущей шестерни
гипоидной передачи больше, чем у про-
стой конической, а это повышает проч-
ность и долговечность гипоидной переда-
чи, улучшает плавность зацепления ее
шестерен и уменьшает шум при работе.
Однако гипоидная передача более чув-
ствительна к нарушению правильности
зацепления и требует более точной регу-
лировки. Кроме того, в гипоидной пере-
даче при зацеплении происходит скольже-
ние зубьев, сопровождающееся нагрева-
нием. Следствием этого является разжи-
жение и выдавливание смазки, приводя-
щее к повышенному износу зубьев, для
устранения которого необходимо приме-
нять специальную смазку.
Двойные главные передачи обычно
состоят из пары конических 1, 2 и пары
цилиндрических 3, 4 шестерен. На пол-
ноприводных колесных машинах приме-
няются центральные главные передачи,
когда обе пары шестерен располагаются
в одном картере вместе с дифференциа-
лом, и разнесенные главные передачи,
когда коническая пара расположена в од-
ном картере с дифференциалом, а цилин-
дрическая пара (колесная передача) —
внутри ведущего колеса. Применение раз-
несенной главной передачи позволяет
снизить нагрузки на детали дифференци-
ала и полуоси, а также уменьшить разме-
ры средней части ведущего моста, что
способствует увеличению дорожного про-
света и повышению проходимости ма-
шины.
У быстроходных гусеничных машин
коническая пара главной передачи обыч-
но располагается перед коробкой передач
в одном с ней картере, а цилиндрическая
пара (бортовая передача) — около веду-
щего колеса гусеничного движителя. На
Рис. 4.31. Главные передачи:
— одинарная коническая; б — одинарная гипоидная; в — двойная; / — ведущая коническая шестерня; 2 — ведомая
коническая шестерня; 3 — ведущая цилиндрическая шестерня; 4 — ведомая цилиндри-ческая шестерня
127
некоторых транспортных машинах приме-
няются бортовые (колесные) передачи с
двумя парами цилиндрических шестерен
или планетарные.
Устройство двойной центральной
главной передачи. Двойная центральная
главная передача позволяет получить
большое передаточное число при доста-
точно большом дорожном просвете под
картером моста. Такая главная передача
устанавливается, например, в ведущих
мостах автомобиля ЗИЛ-433420. Картер
18 (рис. 4.32) главной передачи вместе с
балкой 7 ведущего моста представляет
собой жесткую конструкцию, что способ-
ствует обеспечению правильного зацепле-
ния шестерен. Главная передача состоит
из пары конических шестерен 13 и 14 со
спиральными зубьями и пары цилиндри-
ческих шестерен 11 и 12 с косыми зубья-
ми. Такая форма зубьев способствует
уменьшению шума при работе главной
передачи, а тщательная обработка зубьев
шестерен повышает к.п.д. главной пере-
дачи. Ведущая коническая шестерня 14
выполнена как одно целое с ведущим ва-
лом главной передачи, установленным на
двух роликовых конических подшипниках
76, корпус которых привернут болтами к
фланцу картера главной передачи, и на
одном роликовом цилиндрическом под-
шипнике 77. На указанном валу между
внутренними кольцами подшипников 16
имеются шайбы для регулировки предва-
рительного натяга подшипников. Между
фланцем корпуса подшипников 16 и кар-
тером 18 главной передачи установлены
регулировочные прокладки для регули-
ровки зацепления пары конических шес-
терен. Ведущая коническая шестерня 14
в зацепление с ведомой коничес-
кой шестерней 73, напрессованной на
Рис. 4.32. Схема механизма привода управляемого ведущего моста
128
шпонке на промежуточный вал, изготов-
ленный заодно с ведущей цилиндрической
шестерней 12. Этот вал установлен во
внутренней перегородке картера на роли-
ковом цилиндрическом подшипнике, а
наружный его конец установлен на двух-
рядном роликовом коническом подшипни-
ке, корпус которого вместе с крышкой
прикреплен болтами к боковому фланцу
картера главной передачи. Под фланцем
корпуса поставлены прокладки для регу-
лировки зацепления конических шесте-
рен, а для регулировки роликового кони-
ческого подшипника между его внутрен-
ними кольцами поставлены регулировоч-
ные шайбы.
Ведущая цилиндрическая шестерня
12 входит в зацепление с ведомой шестер-
ней 77, скрепленной болтами с корпусом
дифференциала 10, установленного в
гнездах картера главной передачи на ро-
ликовых конических подшипниках, для
регулировки которых служат гайки со сто-
порным устройством. В картере главной
передачи имеются отверстия для заливки,
контроля и слива масла, закрытые проб-
ками. Уровень масла проверяется в про-
цессе эксплуатации специальным щупом.
В картере выполнены специальные поло-
сти (карманы), в которые при вращении
шестерен попадает масло, откуда оно по-
ступает по каналам к подшипникам веду-
щей и ведомой конических шестерен,
улучшая их смазывание. Картер главной
передачи сообщается с атмосферой через
сапун.
Главные передачи всех мостов авто-
мобиля имеют одинаковое устройство, но
картеры главных передач среднего и зад-
него мостов отличаются от переднего
формой и расположением относительно
балок своих мостов. Кроме того, ведущий
вал среднего моста сделан сквозным (про-
ходным) для привода главной передачи
заднего моста, поэтому оба конца этого
вала уплотнены самоподжимными саль-
никами и на обоих концах на шлицах зак-
реплены гайками фланцы карданных шар-
ниров 15 карданных передач привода ве-
дущих мостов.
Регулировка роликовых коничес-
ких подшипников и зацепления ко-
нических шестерен главной передачи.
Для обеспечения правильной работы ко-
нических шестерен главной передачи не-
обходимо, чтобы осевое перемещение
шестерен при передаче через них крутя-
щего момента было минимальным, поэто-
му применяется предварительный натяг
конических подшипников. По мере увели-
чения передаваемого крутящего момента
натяг конических подшипников уменьша-
ется, но и при значениях момента, близ-
ких к максимальному, шестерни получа-
ют минимальное осевое перемещение,
следствием чего является уменьшение их
износа. Однако чрезмерный предвари-
тельный натяг может резко сократить дол-
говечность подшипников.
Правильность регулировки подшип-
ников определяется величиной момента,
который должен быть приложен к валам,
установленным на подшипниках, для их
проворачивания. Момент замеряется ди-
намометрическим инструментом. Предва-
рительный натяг конических подшипни-
ков 16 (см. рис. 4.32) ведущего вала глав-
ной передачи регулируют изменением
толщины шайб между внутренними коль-
цами подшипников. При этом внутренние
кольца перемещаются в осевом направле-
нии относительно наружных колец под-
шипников, и расстояние между коничес-
кой поверхностью внутреннего кольца и
конической поверхностью наружного
кольца каждого из подшипников изменя-
ется; изменяется и степень зажатия кони-
ческих роликов между кольцами. Анало-
гично осуществляется регулировка роли-
ковых конических подшипников вала ве-
домой конической шестерни 13. Регули-
ровка роликовых конических подшипни-
ков корпуса дифференциала осуществля-
ется поворачиванием регулировочных
гаек, чем обеспечивается осевое переме-
щение наружных колец подшипников от-
носительно внутренних колец.
После регулировки предварительного
натяга роликовых конических подшипни-
ков регулируют зацепление конических
шестерен по пятну контакта зубьев, для
чего на зубья ведущей конической шес-
терни наносят тонкий слой краски и за-
тем шестерни проворачивают. При пра-
5 Зак. 300
129
вильном зацеплении шестерен пятно кон-
такта у ведомой конической шестерни
составляет около 2/3 длины зуба и сдвига-
ется немного к его узкой части, распола-
гаясь на середине высоты зуба.
В зависимости от расположения пят-
на контакта регулируют положение шес-
терен в соответствии с указаниями завод-
ских инструкций. Положение ведущей
конической шестерни 14 регулируют из-
менением числа прокладок между корпу-
сом подшипников 16 и фланцем картера
18 главной передачи, а положение ведо-
мой конической шестерни 13 — соответ-
ственно прокладками между корпусом
двухрядного роликового конического под-
шипника и боковым фланцем картера 18
главной передачи. Добиваясь необходимо-
го положения пятна контакта на зубьях
ведомой конической шестерни, контроли-
руют боковой зазор между зубьями веду-
щей и ведомой конических шестерен, ко-
торый в среднем равен 0,15—0,3 мм.
4.7. Дифференциал
и полуоси
Назначение и основные типы диф-
ференциалов. Дифференциал служит для
распределения подводимого к нему кру-
тящего момента между выходными вала-
ми и обеспечивает возможность их вра-
щения с неодинаковыми угловыми скоро-
стями.
При движении колесного ТС на пово-
роте внутреннее колесо каждой оси про-
ходит меньшее расстояние, чем ее наруж-
ное колесо, а колеса одной оси проходят
различные пути по сравнению с колеса-
ми других осей. Различные пути проходят
колеса ТС при движении по неровностям
на прямолинейных участках и на поворо-
те, а также при прямолинейном движении
по ровной дороге в случае неодинаковых
радиусов качения колес, например при
неодинаковом давлении воздуха в шинах,
неодинаковом износе шин, при неравно-
мерном распределении груза на ТС.
Если бы все колеса вращались с оди-
наковой скоростью, это неизбежно приво-
дило бы к проскальзыванию и пробуксо-
130
выванию колес относительно опорной
поверхности, следствием чего явились бы
повышенный износ шин, увеличение на-
грузок в механизмах трансмиссии, затра-
ты мощности двигателя на работу сколь-
жения и буксования, повышение расхода
топлива, трудность поворота транспорт-
ной машины. Таким образом, колеса ТС
должны иметь возможность вращаться с
неодинаковыми угловыми скоростями от-
носительно друг друга. У неведущих ко-
лес это обеспечивается тем, что они уста-
новлены свободно на своих осях и каж-
дое из них вращается независимо друг от
друга. У ведущих колес это обеспечива-
ется установкой в их приводе дифферен-
циалов.
По месту расположения дифференци-
алы делят на межколесные (распределя-
ющие крутящий момент между ведущи-
ми колесами одной оси), межосевые (рас-
пределяющие крутящий момент между
главными передачами двух ведущих мос-
тов) и центральные (распределяющие кру-
тящий момент между группой ведущих
мостов).
По соотношению крутящих моментов
на ведомых валах дифференциалы делят
на симметричные (моменты на ведомых
валах всегда равны между собой) и несим-
метричные (моменты на ведомых валах
всегда находятся в определенном соотно-
шении, не равном единице).
Различают также дифференциалы не-
блокируемые, блокируемые принудитель-
но, самоблокирующиеся.
По конструкции дифференциалы бы-
вают шестеренчатые конические, шесте-
ренчатые цилиндрические, кулачковые,
червячные. В некоторых случаях вместо
дифференциалов устанавливают механиз-
мы типа муфт свободного хода.
В настоящее время на колесных ТС
наиболее широкое применение получили
шестеренчатые конические симметрич-
ные неблокируемые дифференциалы.
Конический симметричный небло-
кируемый дифференциал. Вал привода
ведущих колес (см. рис. 4.32) разрезан на
две части — полуоси, на внутренних кон-
цах которых установлены на шлицах оди-
наковые конические полуосевые шестер-
ни 8, расположенные внутри корпуса 10
дифференциала. Эти шестерни постоян-
но соединены друг с другом посредством
нескольких (обычно четырех) конических
шестерен 9 — сателлитов. Сателлиты мо-
гут вращаться на осях крестовины, зак-
репленной в корпусе 10 дифференциала,
который получает вращение от ведомой
шестерни 11 главной передачи и установ-
лен в картере главной передачи на роли-
ковых конических подшипниках. Корпус
дифференциала обычно состоит из двух
половин, скрепленных болтами. В плос-
кости разъема корпуса зажата крестови-
на. Все шестерни дифференциала имеют
прямые зубья. Торцевые поверхности са-
теллитов, как правило, выполнены сфе-
рическими, что обеспечивает центрирова-
ние сателлитов и их правильное зацепле-
ние с полуосевыми шестернями. Для
уменьшения трения между корпусом диф-
ференциала и торцевыми поверхностями
всех его шестерен устанавливаются упор-
ные шайбы, толщина которых подбирает-
ся при сборке дифференциала на заводе.
Смазка к трущимся поверхностям диффе-
ренциала поступает из картера главной
передачи через окна в корпусе дифферен-
циала.
Крутящий момент передается от кор-
пуса дифференциала на крестовину и са-
теллиты. Сателлиты 6 могут рассматри-
ваться как равноплечие рычаги. Они пе-
редают крутящий момент на полуосевые
шестерни и далее через полуоси на веду-
щие колеса.
Дифференциалы относятся к плане-
тарным механизмам и имеют две степени
свободы, что определяет их свойства по
соотношению между угловыми скоростя-
ми и крутящими моментами отдельных
звеньев. У рассматриваемого дифферен-
циала числа зубьев обеих полуосевых
шестерен одинаковы. Поэтому сумма уг-
ловых скоростей левой ©i и правой ©2
полуосевых шестерен равна удвоенной
угловой скорости соо корпуса дифферен-
циала: со! + ©2 = 2©0, а крутящие момен-
ты обеих полуосевых шестерен (как и
моменты ведущих колес) равны при лю-
бых соотношениях их угловых скоростей.
При прямолинейном движении по
ровной поверхности левое и правое веду-
щие колеса вращаются с одинаковой уг-
ловой скоростью. Усилия на зубьях полу-
осевых шестерен одинаковы, сателлиты
неподвижны на своих осях, и весь диф-
ференциал вращается как одно целое.
При повороте наружное колесо про-
ходит больший путь, чем внутреннее, по-
этому скорость его вращения (как и соот-
ветствующей полуосевой шестерни) уве-
личивается по сравнению с угловой ско-
ростью внутреннего колеса. Сателлиты
вращаются относительно своих осей и
вместе с корпусом дифференциала, а сум-
ма угловых скоростей полуосевых шесте-
рен остается равной удвоенной угловой
скорости корпуса дифференциала, т. е.
насколько увеличивается угловая скорость
одной полуосевой шестерни, настолько же
уменьшается угловая скорость другой.
Если одно из колес остановлено, дру-
гое вращается в два раза быстрее корпу-
са дифференциала. Это наблюдается в
случае буксования одного из ведущих ко-
лес при неподвижном ТС. Если при дви-
жении ТС резко остановить корпус диф-
ференциала, например, стояночным
трансмиссионным тормозом, ведущие ко-
леса могут вращаться в разном направле-
нии, что может вызвать занос ТС и поте-
рю устойчивости. Поэтому запрещается
использование стояночного трансмисси-
онного тормоза для остановки движуще-
гося ТС.
Свойство конического симметрично-
го дифференциала распределять крутя-
щий момент поровну между ведущими
колесами является благоприятным при
движении ТС по опорной поверхности с
высоким коэффициентом сцепления и от-
носительно малым сопротивлением дви-
жению, так как оно обеспечивает хоро-
шую управляемость и устойчивость ТС.
Однако если одно из ведущих колес на-
ходится на скользкой поверхности, напри-
мер, при трогании ТС с места, крутящий
момент на нем будет мал, так как он зави-
сит от коэффициента сцепления, который
в этом случае минимален. По свойству
симметричного дифференциала такой
момент будет и на другом колесе, хотя оно
находится на поверхности с высоким ко-
эффициентом сцепления. Если суммарно-
5*
131
го момента будет недостаточно для дви-
жения ТС, оно не тронется с места —
одно колесо будет буксовать, а другое бу-
дет неподвижным.
Для устранения этого недостатка
иногда применяют принудительную бло-
кировку дифференциала, жестко соединяя
одну из полуосей с корпусом дифферен-
циала. В этом случае момент на каждом
ведущем колесе зависит от его сцепления
с опорной поверхностью. Момент, подво-
димый к колесу с лучшим сцеплением,
увеличивается, и этим создается увели-
ченная суммарная сила тяги на обоих ве-
дущих колесах, обеспечивающая трогание
ТС с места и его движение в различных
условиях.
Самоблокирующиеся дифферен-
циалы. Для повышения проходимости на
некоторых ТС применяют самоблокирую-
щиеся дифференциалы, которые обеспе-
чивают передачу большего крутящего
момента на колесо, имеющее лучшее
сцепление с опорной поверхностью и вра-
щающееся с меньшей угловой скоростью
(отстающее колесо), по сравнению с ко-
лесом, находящимся на участке с недоста-
точными сцепными качествами и враща-
ющимся соответственно с большей угло-
вой скоростью (забегающее колесо). Та-
ким образом, суммарная сила тяги обоих
колес увеличивается. Отношение момен-
та на отстающем колесе к моменту на
забегающем колесе называется коэф-
фициентам блокировки'. Кб = А/от/Л/заб-
Оптимальный коэффициент блоки-
ровки определяется отношением макси-
мального и минимального коэффициентов
сцепления, которое для наиболее харак-
терных условий движения находится в
пределах 3—5.
Из большого числа различных по
принципу действия самоблокирующихся
дифференциалов наибольшее распростра-
нение получили дифференциалы повы-
шенного трения — конические и кулачко-
вые, а также механизмы типа муфт сво-
бодного хода. Например, на многоосной
полноприводной колесной машине КЗКТ-
7428 на первом и втором мостах (веду-
щих, с управляемыми колесами) установ-
лены межколесные конические дифферен-
132
циалы повышенного трения, на третьем и
четвертом ведущих мостах — механизмы
типа муфт свободного хода. Последние
могут быть установлены в редукторах
между первым и вторым мостами, а так-
же между третьим и четвертым.
Ниже приведено описание устройств
и работы указанных механизмов.
Дифференциал передних централь-
ных редукторов автомобиля относится к
дифференциалам повышенного трения.
Крутящий момент от ведомой конической
шестерни 1 (рис. 4.33) передается через
корпус 8 дифференциала на крестовину 4.
Работает этот дифференциал так же, как
и обычный конический, однако он дает
большее перераспределение крутящего
момента на полуосях. Происходит это
вследствие значительного увеличения
среднего диаметра опорных шайб 2, са-
теллитов 3 и наличия пружин 7, постоян-
но поджимающих сателлиты к неподвиж-
ным относительно корпуса дифференци-
ала вкладышам 5. Осевое усилие на сател-
лите, возникающее в результате зацепле-
ния его с полуосевыми шестернями б,
суммируется с усилием пружины, и на
поверхностях опорной шайбы возникает
повышенный момент трения. Если одно
колесо попадает на скользкую дорогу или
лед, а второе находится на хорошей доро-
ге, то на последнем колесе будет возни-
кать крутящий момент, равный крутяще-
му моменту колеса, стоящего на скольз-
кой дороге, плюс момент трения, возни-
кающий внутри дифференциала. Это об-
стоятельство способствует повышению
проходимости автомобиля.
Каждая пружина сателлитов сжата
под усилием 170 кгс, поэтому в целях бе-
зопасности разбирать и собирать диффе-
ренциал повышенного трения необходи-
мо в специальном приспособлении.
Дифференциал задних центральных
редукторов автомобиля относится к само-
блокирующимся дифференциалам, рабо-
тающим по принципу муфты свободного
хода.
Крутящий момент от ведомой кони-
ческой шестерни 1 (рис. 4.34) передается
через корпус 4 дифференциала на веду-
щую муфту 3.
Ведущая муфта имеет прямоугольные
зубья, расположенные по наружному ди-
аметру, и трапециевидные зубья, располо-
женные по внутреннему диаметру торца
муфты. Крутящий момент от ведущей
муфты передается на две полумуфты 5, на
торце которых также имеется по два ряда
зубьев — наружный и внутренний. На-
ружный ряд зубьев полумуфты силовой;
зубья этого ряда зацепляются с аналогич-
ными зубьями ведущей муфты. Внутрен-
ний ряд зубьев полумуфты имеет специ-
альный профиль: эти зубья служат для
отключения полумуфты от ведущей муф-
ты. На наружном диаметре внутреннего
ряда зубьев полумуфты установлено раз-
резное кольцо 9, обеспечивающее бес-
шумную работу дифференциала. От каж-
дой полумуфты крутящий момент через
эвольвентные шлицы передается на полу-
осевую шестерню 6 и полуось автомоби-
ля. Внутри ведущей муфты установлено
центральное кольцо 77, которое удержи-
вается от осевого перемещения стопор-
ным кольцом 10.
На обоих торцах центрального коль-
ца имеются расположенные одни против
других зубья специального профиля. Во
впадины между этими зубьями входят зу-
бья внутреннего ряда полумуфт, а также
зубья разрезных колец. Зубья центрально-
го кольца, взаимодействуя с зубьями по-
лумуфты, в определенных условиях спо-
собствуют выведению полумуфты 5 из
зацепления с ведущей муфтой 3.
Шпонка 2, установленная в ведущей
муфте, препятствует проворачиванию раз-
резного кольца 9, которое удерживает по-
лумуфту в отключенном положении.
Полумуфты постоянно поджимаются
к ведущей муфте с помощью спиральных
пружин 7, опирающихся крайними витка-
ми на полуосевые шестерни и на полу-
муфты через стаканы 8. Между полуосе-
выми шестернями установлена дистанци-
онная втулка 12, предохраняющая от сме-
щения полуосевые шестерни при установ-
ке полуосей.
При движении автомобиля по прямой
ровной дороге дифференциал не работа-
Рис. 4.33. Межколесный дифференциал передних центральных редукторов
133
Рис. 4.34. Межколесный дифференциал задних центральных редукторов:
1 — ведомая коническая шестерня; 2 — шпонка; 3 — ведущая муфта; 4 — корпус дифференциала; 5 — полумуфта;
6 — полуосевая шестерня; 7 — пружина; 8 — стакан пружины; 9 — разрезное распорное кольцо; 10 — стопорное
кольцо; 11 — центральное кольцо; 12 — дистанционная втулка
ет: заблокированы все детали дифферен-
циала и полуоси вращаются как одно це-
лое со скоростью ведомой конической
шестерни.
При движении по бездорожью раз-
дельное вращение колес (одного моста)
исключено, оба колеса принудительно
вращаются с одинаковыми оборотами,
чем увеличивается общая тяга и улучша-
ется проходимость автомобиля.
При повороте автомобиля забегающее
колесо стремится вращаться быстрее ве-
домой конической шестерни и ведущей
муфты. При этом полумуфта забегающе-
го колеса, опираясь своими профильны-
ми зубьями на зубья центрального коль-
ца, отходит от ведущей муфты и выклю-
чается. Разрезное распорное кольцо, на-
ходящееся на полумуфте, вращается вме-
сте с ней до тех пор, пока не упрется кра-
ем выреза в шпонку, сидящую в ведущей
муфте. В этот момент торцы зубьев раз-
резного распорного кольца установятся
против торцов зубьев центрального коль-
134
ца и будут удерживать полумуфту от вклю-
чения. На протяжении всего поворота за-
бегающая полумуфта будет выключена и
не будет передавать на полуось крутяще-
го момента. Усилие будет передаваться
только на полумуфту, соединенную с ве-
дущей муфтой.
При повороте на скользких дорогах
полумуфта забегающего колеса может не
отключаться. Поворот при этом происхо-
дит вследствие проскальзывания отстаю-
щего колеса.
При выходе автомобиля из поворота
скорость вращения забегающей полумуф-
ты выравнивается со скоростью отстаю-
щей полумуфты. Разрезное распорное
кольцо при этом несколько отходит назад,
зубья его сходят с зубьев центрального
кольца и полумуфта под действием сжа-
той пружины входит в зацепление с веду-
щей муфтой. При движении автомобиля
по инерции с поворотом отключаться бу-
дет не забегающая муфта, а отстающая,
так как в этом случае ведущим элементом
будет не корпус дифференциала, а забе-
гающее колесо.
При движении автомобиля назад по
прямой дифференциал работает так же,
как и при движении вперед, но в этом слу-
чае прижаты противоположные боковые
стороны ведущих зубьев ведущей муфты
и полу муфты.
Работа дифференциала на поворотах
при движении автомобиля назад не отли-
чается от работы дифференциала на по-
воротах при движении вперед.
Для изготовления шестерен главных
передач, шестерен и крестовин дифферен-
циалов применяются хромистые и хромо-
никелевые стали. Корпуса дифференциа-
лов, картеры главных передач, балки ве-
дущих мостов изготовляют из ковкого
чугуна и углеродистой стали, полуоси —
из хромистой, хромокремнемарган-
цевой и хромоникелевольфрамовой ста-
лей.
Назначение и типы полуосей. Кру-
тящий момент от полуосевых шестерен
дифференциала к ведущим колесам пере-
дается валами, называемыми полуосями.
Помимо крутящего момента, полуоси мо-
гут быть нагружены изгибающими момен-
тами от сил, действующих на ведущее ко-
лесо. Такими силами являются: реакция
дороги F от вертикальной нагрузки, при-
ходящейся на колесо (рис. 4.35, а); сила
тяги Р (или тормозная сила при торможе-
нии); боковая сила Т, возникающая при
повороте, заносе. В зависимости от спо-
соба установки, полуоси могут быть пол-
ностью или частично разгружены от из-
гибающих моментов, возникающих под
действием перечисленных сил на рассто-
яниях а и г соответственно.
Полностью разгруженная полуось
(рис. 4.35, б) внутренним концом установ-
лена на шлицах в полуосевой шестерне
дифференциала, корпус которого опира-
ется на подшипники 7, а наружным при
помощи фланца соединена со ступицей
колеса. Ступица с колесом установлена на
двух подшипниках 3 на балке моста. При
такой установке полуось передает только
крутящий момент, а все изгибающие мо-
менты воспринимаются через подшипни-
ки балкой моста, что облегчает условия
работы полуоси. Полностью разгружен-
ные полуоси применяются на транспорт-
ных колесных машинах средней и боль-
шой грузоподъемности.
В приводе управляемых ведущих ко-
лес к карданному шарниру равных угло-
вых скоростей 79 (см. рис. 4.32) крутящий
момент подводится от дифференциала
внутренней полуосью 6. Наружная полу-
ось 23 имеет фланец, от которого момент
передается на ступицу 2 колеса. Ступица
колеса установлена на поворотной цапфе
22 с помощью двух роликовых коничес-
ких подшипников 7, передающих на цап-
фу все изгибающие моменты от указанных
выше сил. Цапфа со своим корпусом 4
установлена на шкворневых пальцах 27 с
подшипниками 5, жестко закрепленных на
наконечниках балки 7 моста. Полуоси 6 и
23 нагружены только крутящим моментом.
Если полуось наружным концом не-
посредственно опирается на подшипники
2 (см. рис. 4.35, а), установленные в бал-
ке моста, она воспринимает изгибающие
Рис. 4.35. Схема установки полуосей
135
моменты от всех перечисленных выше
сил и, кроме того, передает крутящий мо-
мент на ведущее колесо. Полуоси такого
типа называются полуразгруженными.
Применяются они обычно только на лег-
ковых автомобилях. На полноприводных
колесных машинах применяются почти
исключительно полностью разгруженные
полуоси.
На быстроходных гусеничных маши-
нах механизмы поворота, служащие для
управления движением, включены в
трансмиссию, так как через них переда-
ется крутящий момент от двигателя к ве-
дущим колесам. Устройство и принцип
действия механизмов поворота рассмот-
рены в гл. 6 данного учебника.
4.8. Колесные (бортовые)
передачи
Колесными (бортовыми) передачами
называются агрегаты трансмиссии, уста-
навливаемые по бортам ТС непосред-
ственно перед ведущими колесами (бор-
товые передачи) или в самих ведущих ко-
лесах (колесные передачи). Колесные
(бортовые) передачи предназначены для
увеличения крутящего момента, подводи-
мого к ведущим колесам движителя.
По числу рядов зубчатых зацеплений,
с помощью которых обеспечивается полу-
чение необходимого передаточного числа,
колесные (бортовые) передачи подразде-
ляются на одно- и двухрядные. Одноряд-
ные передачи бывают простые (с непод-
вижными осями) и планетарные. Двухряд-
ные передачи бывают простые, планетар-
ные и комбинированные (один ряд — про-
стой, другой — планетарный).
По расположению осей ведущего и
ведомого валов все передачи разделяют-
ся на соосные (оси ведущего и ведомого
валов расположены на одной прямой) и
несоосные.
На некоторых быстроходных гусенич-
ных машинах устанавливаются одноряд-
ные соосные планетарные бортовые пере-
дачи, у которых ведущим элементом яв-
ляется солнечная шестерня, а ведомым —
водило. Схема такой бортовой передачи
представлена на рис. 4.20. Эпицикличес-
кая шестерня закреплена неподвижно, а
водило соединено с ведущим колесом
движителя. Аналогичного типа колесные
передачи установлены на автомобиле
КЗКТ-7428 и др. Ведущая (солнечная)
шестерня приводит во вращение три са-
теллита, которые обкатываются по непод-
вижной эпициклической шестерне и при-
водят во вращение водило, соединенное
со ступицей колеса. Такие колесные (бор-
товые) передачи имеют малые размеры,
большое передаточное число и обладают
высокой надежностью в работе, однако
конструкция их более сложна по сравне-
нию с простыми однорядными несоосны-
ми передачами.
Шестерни и валы колесных (борто-
вых) передач изготовляют из хромистых,
хромоникелевых сталей, а картеры — из
ковкого чугуна или специальных сталей.
В качестве смазки колесных (бортовых)
передач применяется трансмиссионное
масло.
4.9. Карданная передача
Назначение и принцип действия.
Карданная передача служит для передачи
крутящего момента между агрегатами,
оси валов которых не лежат на одной пря-
мой и могут изменять свое взаимное по-
ложение.
У полноприводных колесных машин
карданная передача обычно соединяет
ведомый вал коробки передач с ведущим
валом раздаточной коробки, а ведомые
валы раздаточной коробки — с ведущими
валами главных передач ведущих мостов.
Агрегаты, закрепленные на раме (в част-
ности, коробка передач и раздаточная ко-
робка), могут перемещаться друг относи-
тельно друга в результате деформации
своих опор и самой рамы, а ведущие мо-
сты присоединены к раме через подвес-
ку, поэтому могут перемещаться относи-
тельно рамы и закрепленных на ней агре-
гатов при деформации упругих элементов
подвески. При этом могут изменяться не
только углы наклона карданных валов,
соединяющих агрегаты, но и расстояние
между агрегатами.
136
В общем случае карданная передача
состоит из карданных шарниров 2 и 5
(рис. 4.36), карданных валов 1,4, би ком-
пенсирующего соединения 3. Иногда кар-
данный вал устанавливается на промежу-
точной опоре, прикрепленной к попере-
чине рамы ТС.
Карданные шарниры обеспечивают
передачу крутящего момента между вала-
ми, оси которых пересекаются под углом.
Различают карданные шарниры неравных
и равных угловых скоростей. Карданные
шарниры неравных угловых скоростей
делят на упругие и жесткие. Карданные
шарниры равных угловых скоростей по
конструкции бывают шариковые с дели-
тельными канавками, шариковые с дели-
тельным рычажком, кулачковые. Они ус-
танавливаются обычно в приводе ведущих
управляемых колес, где угол между вала-
ми может достигать 45°, причем центр
карданного шарнира должен совпадать с
точкой пересечения осей вращения коле-
са и его поворота.
Упругие карданные шарниры переда-
ют крутящий момент между валами с пе-
ресекающимися под углом 2—3° осями в
результате упругой деформации соедини-
тельных элементов.
Жесткий карданный шарнир
(рис. 4.37) неравных угловых скоростей
передает крутящий момент от одного вала
к другому вследствие подвижного соеди-
нения жестких деталей. Он состоит из
двух вилок 3 и 5, в цилиндрические от-
верстия которых установлены на подшип-
никах концы А, Б, В, Г соединительного
элемента — крестовины 4. Вилки жестко
соединены с валами 7 и 2. Вилка 5 может
поворачиваться относительно оси БГ кре-
стовины и в то же время вместе с кресто-
виной поворачиваться относительно оси
АВ9 благодаря чему и обеспечивается воз-
можность передачи вращения от одного
вала к другому при меняющемся угле
между ними.
Если вал 7 повернется вокруг своей
оси на угол а, то вал 2 за это же время
повернется на угол р. Соотношение меж-
ду углами поворота валов 7 и 2 определя-
ется выражением tga = tgpcosy, где у —
угол, под которым расположены оси ва-
Рис. 4.36. Схема карданной передачи
лов. Из этого выражения следует, что угол
Р то меньше угла а, то равен ему. Равен-
ство этих углов наступает через каждые
90° поворота вала 7. Таким образом, при
равномерном вращении вала 7 угловая
скорость вала 2 неравномерна и изменя-
ется по синусоидальному закону. Нерав-
номерность вращения вала 2 будет тем
больше, чем больше угол у между осями
валов. Если неравномерность вращения
вала 2 будет передаваться на валы агрега-
тов, в трансмиссии возникнут дополни-
тельные пульсирующие нагрузки, тем
большие, чем больше угол у. Чтобы нерав-
номерность вращения вала 2 не переда-
валась на валы агрегатов, в карданной
передаче применяют два карданных шар-
нира. Их устанавливают так, чтобы углы
У1 и у2 (см. рис. 4.36) были равны; вилки
карданных шарниров, закрепленные на
неравномерно вращающемся валу 4, дол-
жны быть расположены в одной плоско-
3
Рис. 4.37. Схема жесткого карданного шарнира
неравных угловых скоростей
137
Рис. 4.38. Схема карданного шарнира равных
угловых скоростей
сти. Равномерность вращения ведомого
вала может быть достигнута также при-
менением карданного шарнира равных
угловых скоростей.
Принцип действия карданного шарни-
ра равных угловых скоростей может быть
пояснен с помощью схемы (рис. 4.38). С
ведущим валом 1 cqzjmhqh рычаг 2, а с
ведомым валом 4 — рычаг 3. Рычаги 2 и
3 при вращении валов постоянно контак-
тируют в точке Л, линейная скорость ко-
торой одинакова для обоих рычагов, т. е.
v = соф = ю2а. Равенство угловых скоро-
стей Ш] и <о2 возможно, если Ь = а. Это
условие выполнимо, если угол 0 равен
углу \р, т. е. если точка А контакта рыча-
гов лежит на биссектрисе угла между ва-
лами 1 и 4. При вращении валов точка А
должна находиться в биссекторной плос-
кости. Конструктивно это условие можно
обеспечить различными способами. Наи-
большее распространение получили кар-
данные шарниры равных угловых скоро-
стей шарикового типа. Применяются так-
же другие типы шарниров равных угло-
вых скоростей.
Устройство. Трансмиссия полнопри-
водной колесной машины включает не-
сколько карданных передач с карданными
шарнирами неравных угловых скоростей,
а также карданные передачи с карданны-
ми шарнирами равных угловых скорос-
тей, которые устанавливаются в приводе
управляемых ведущих колес.
Рассмотрим устройство основных ча-
стей карданных передач. Карданный шар-
нир неравных угловых скоростей (рис.
4.39) состоит из двух вилок 1 и 4, соеди-
ненных крестовиной 3. Одна из вилок
иногда имеет фланец, а другая приварена
к трубе карданного вала или имеет шли-
цевой наконечник 6 (или втулку) для со-
единения с карданным валом. Шипы кре-
стовины устанавливаются в проушины
обеих вилок на игольчатых подшипниках
7. Каждый подшипник размещается в кор-
пусе 2 и удерживается в проушине вилки
крышкой, которая присоединена к вилке
двумя болтами, стопорящимися усиками
шайбы. В отдельных случаях подшипни-
ки закрепляются в вилках стопорными
кольцами. Для удержания смазки в под-
шипнике и защиты его от попадания воды
и грязи имеется резиновый самоподжим-
Рнс. 4.39. Карданный шарнир неравных угловых скоростей
138
ной сальник. Внутренняя полость кресто-
вины через масленку заполняется смазкой,
поступающей к подшипникам. В кресто-
вине обычно имеется предохранительный
клапан, защищающий сальник от повреж-
дения под действием давления нагнетае-
мой в крестовину смазки. Шлицевое со-
единение 6 смазывается через масленку 5.
Максимальный угол между осями ва-
лов, соединенных карданными шарнира-
ми неравных угловых скоростей, обычно
не превышает 20°, так как при больших
углах значительно уменьшается к.п.д. кар-
данных передач. Если угол между осями
валов изменяется в пределах 0—2°, то
шипы крестовины деформируются игла-
ми подшипников, и карданный шарнир
быстро разрушается.
В трансмиссиях быстроходных гусе-
ничных машин часто применяются кар-
данные передачи с карданными шарнира-
ми типа зубчатых муфт, допускающими
передачу крутящего момента между вала-
ми, оси которых пересекаются под углом
до 1,5—2°.
Карданные валы выполняются, как
правило, трубчатыми, для чего применя-
ются специальные стальные цельнотяну-
тые или сварные трубы. К трубам прива-
ривают вилки карданных шарниров, шли-
цевые втулки или наконечники. Для умень-
шения поперечных нагрузок, действую-
щих на карданный вал, осуществляют его
динамическую балансировку в сборе с
карданными шарнирами. Дисбаланс уст-
раняют приваркой к карданному валу ба-
лансировочных пластин, а иногда установ-
кой балансировочных пластин под крыш-
ки подшипников карданных шарниров.
Взаимное положение деталей шлицевого
соединения после сборки и балансировки
карданной передачи на заводе обычно от-
мечается специальными метками.
Компенсирующее соединение кардан-
ной передачи выполняют обычно в виде
шлицевого соединения, допускающего
осевое перемещение деталей карданной
передачи и состоящего из шлицевого на-
конечника, который входит в шлицевую
втулку карданной передачи. Смазка в шли-
цевое соединение подводится через мас-
ленку или при сборке закладывают смаз-
ку, которую заменяют после длительного
пробега ТС. Для защиты шлицевого соеди-
нения от вытекания смазки и загрязнения
обычно устанавливают сальник и чехол.
При большой длине карданных валов
в карданных передачах обычно применя-
ют промежуточные опоры. Промежуточ-
ная опора, как правило, представляет со-
бой прикрепленный болтами к поперечи-
не рамы кронштейн, в котором установ-
лен в резиновом упругом кольце шарико-
вый подшипник, закрытый с обеих сторон
крышками с сальниками и устройством
для его смазывания. Наличие упругого
резинового кольца позволяет компенсиро-
вать неточности сборки и перекосы под-
шипника, возможные при деформациях
рамы ТС.
Карданный шарнир равных угловых
скоростей шарикового типа с делительны-
ми канавками состоит из двух вилок, пяти
шариков, штифта и стопорной шпильки.
Ведущая вилка изготавливается как одно
целое с полуосью 6 (см. рис. 4.32), а ве-
домая вилка — с приводным валом 23 ко-
леса. В каждой вилке 3, 4 (рис. 4.40) вы-
полнено по четыре канавки, в них уста-
навливаются четыре ведущих (боковых)
шарика 7, через которые и передается вра-
щение от одной вилки к другой. При лю-
бом угле между валами боковые шарики
в канавках вилок устанавливаются в плос-
кости, делящей этот угол пополам, бла-
Рнс. 4.40. Карданный шарнир равных угловых
скоростей шарикового типа с делительными
канавками:
а — устройство; б — сборка
139
Рнс. 4.41. Кулачковый карданный шарнир равных угловых скоростей
годаря чему вращение от ведущего вала
на ведомый передается равномерно. Цен-
тральный (пятый) шарик 2 помещается
между торцами вилок и обеспечивает их
центрирование. Для возможности уста-
новки ведущих шариков в канавки вилок
центральный шарик имеет лыску с отвер-
стием, которым он при сборке карданно-
го шарнира устанавливается против встав-
ляемого бокового шарика. После сборки
карданного шарнира центральный шарик
фиксируется в определенном положении
штифтом 6, закрепляемым стопорной
шпилькой 5 в отверстии ведомой вилки.
Карданные шарниры такой конструк-
ции могут работать при углах между ва-
лами до 30—35°. Их недостатками явля-
ются необходимость точной фиксации ва-
лов в осевом направлении, а также высо-
кие давления на контактных поверхнос-
тях, что снижается их долговечность и
ограничивает применение таких кардан-
ных шарниров на полноприводных колес-
ных машинах большой грузоподъемнос-
ти. На них в приводе управляемых веду-
щих колес устанавливают карданные шар-
ниры равных угловых скоростей шарико-
вого типа с делительным рычажком или
кулачковые, а также сдвоенные карданные
шарниры неравных угловых скоростей.
На рис. 4.41 показано устройство ку-
лачкового карданного шарнира равных
угловых скоростей, устанавливаемого в
приводе управляемых ведущих колес ав-
томобилей КамАЗ-4310, Урал-4320 и др.
140
В вилках / и 5, связанных с валами (по-
луосями) привода колеса, могут повора-
чиваться кулаки 2 и 4, которые шарнирно
соединяются между собой диском 3, вхо-
дящим в их вырезы (пазы). При передаче
вращения, когда валы привода расположе-
ны под углом (поворот управляемых ко-
лес), каждый из кулаков 2 и 4 поворачи-
вается одновременно относительно вилки
и оси диска. Оси отверстий вилок лежат
в одной плоскости и совпадают со сред-
ней плоскостью диска 5. Эти оси распо-
ложены на равных расстояниях от точки
пересечения осей валов и всегда перпен-
дикулярны валам, поэтому точка их пере-
сечения при любом положении вилок рас-
полагается в биссекторной плоскости. Вал
внутренней вилки 5 шлицами соединяет-
ся с полуосевой шестерней дифференци-
ала, а вал наружной вилки 1 — со ступи-
цей колеса.
Кулачковые карданные шарниры мо-
гут работать при углах поворота до 50°.
Благодаря большой контактной поверхно-
сти деталей, через которые передаются
усилия, кулачковый карданный шарнир
имеет небольшие размеры. Основной их
недостаток — более низкий, чем у кардан-
ных шарниров, КПД и, как следствие,
большой нагрев при работе.
Карданные валы и вилки изготовляют-
ся из углеродистой, а крестовины — из
хромистой и хромоникелевой стали. Для
смазывания карданных передач применя-
ется трансмиссионное масло (нигрол).
Глава 5
ХОДОВАЯ ЧАСТЬ
5.1. Назначение и состав
Под ходовой частью ТС понимается
комплекс устройств, служащих для преоб-
разования вращательного движения ко-
ленчатого вала двигателя и деталей транс-
миссии в поступательное движение ТС и
передающих вес ТС на опорную поверх-
ность.
К ходовой части колесных ТС отно-
сятся: несущая система (рама, корпус, ку-
зов), мосты, подвеска и колесный движи-
тель. Колеса, опираясь на дорогу, поддер-
живают мосты, на которые через подвес-
ку опирается несущая система с располо-
женными на ней двигателем, агрегатами
трансмиссии и дополнительного оборудо-
вания, а также перевозимым грузом.
Ходовая часть гусеничной машины
состоит из несущей системы (корпуса),
подвески и гусеничного движителя. Несу-
щая система через подвеску связана с гу-
сеницей, которая опирается на дорогу.
Ходовая часть ТС должна обеспечи-
вать надежное сцепление движителей с
опорной поверхностью, возможно мень-
шие потери мощности на качение колес
или гусениц при движении и необходи-
мую плавность хода. От правильности
конструктивного исполнения ходовой ча-
сти, ее своевременного технического об-
служивания и качества ремонта зависят
тяговые (тормозные), экономические по-
казатели, устойчивость, управляемость и
плавность хода ТС.
5.2. Несущая система
Несущая система — важнейший эле-
мент любого ТС. Она воспринимает все
нагрузки, действующие на машину. Кро-
ме того, несущая система является осто-
вом машины, к ней крепятся все основ-
ные агрегаты и узлы (двигатель, механиз-
мы трансмиссии, движитель через подвес-
ку и т. д.).
Несущая система любого ТС должна:
быть достаточно прочной и жесткой
при наименьшей массе;
обладать высокой надежностью;
обладать необходимой технологично-
стью в производстве;
быть достаточно коррозионностой-
кой;
способствовать повышению проходи-
мости машины;
позволять наиболее удобно и эконом-
но размещать и закреплять все монтируе-
мые на ней агрегаты и узлы;
способствовать понижению центра
тяжести машины;
допускать значительные ходы подве-
ски.
Несущие системы колесных машин
должны также допускать поворот управ-
ляемых колес на большие углы. Кроме об-
щих требований к несущим системам от-
дельных типов ТС могут предъявляться
дополнительные (специальные) требова-
ния. Например, кузова легковых автомо-
билей должны иметь форму, создающую
минимальное сопротивление воздуха при
движении, способствовать обеспечению
безопасности и комфорта для водителя и
пассажиров; корпуса военных брониро-
ванных машин должны быть пуле- и сна-
рядостойкими и т. д.
Различают следующие типы несущих
систем ТС: рамы, корпуса, кузова, метал-
локонструкции прицепов и полуприцепов.
Рамы в качестве несущих элементов
используются в основном на грузовых
автомобилях общетранспортного и много-
целевого назначения, колесных тягачах и
141
длиннобазных шасси, а также на тракто-
рах и ТС со специальными движителями.
Кроме того, рамы устанавливают на не-
которые автобусы, гусеничные транспор-
теры и тягачи, некоторые легковые авто-
мобили высшего класса.
По конструкции рамы делятся на три
типа: лонжеронные, хребтовые, комбини-
рованные.
Наиболее распространены лонжерон-
ные рамы (рис. 5.1, а—в), состоящие в
основном из двух продольных балок (лон-
жеронов), нескольких поперечных балок
(траверсов) и местных усилителей (там,
где это необходимо).
Лонжероны чаще всего представляют
собой тонкостенные балки открытого по-
перечного сечения. Типичными сечения-
ми являются швеллер (см. рис. 5.1, а),
двутавр (I-образное сечение), Z-образный
профиль (см. рис. 5.1, в). Иногда лонже-
роны имеют замкнутый профиль попереч-
ного сечения (прямоугольник или квад-
рат).У наиболее распространенных лон-
жеронов швеллерного типа отношение
высоты поперечного сечения к ширине
полки равно 2,8—3,5, а толщина стенки
5—10 мм. Балки лонжеронов обычно
штампуют из стального листа, реже вы-
полняют из стандартного проката. Штам-
пованные лонжероны легче и могут иметь
переменный профиль по длине рамы (см.
рис. 5.1, а), чем достигается их большая
равнопрочность. У большинства рам гру-
зовых автомобилей наибольшее сечение
лонжерона находится в средней части, а
наименьшее — по краям.
Поперечины, соединяющие между
собой лонжероны, перпендикулярны к
ним (см. рис. 5.1, а) или имеют в плане
Х-образную форму (см. рис. 5.1, б). Их
сечения могут быть открытыми или зам-
кнутыми. Как и лонжероны, поперечины
обычно штампуют из стального листа и
устанавливают по мере возможности ре-
гулярно в местах крепления кронштейнов
рессор, двигателя, бензобаков, в местах
установки оси балансирной тележки и
т. д. В рамах автомобилей общетранспор-
тного назначения высота профилей попе-
речин близка к высоте лонжеронов, что
приближает эти конструкции к рамам
142
плоского типа. С увеличением грузоподъ-
емности машины высота лонжеронов су-
щественно возрастает. Для установки аг-
регатов используются объемы, заключен-
ные между лонжеронами в пределах их
высоты. Поперечины в этом случае уже не
выполняются равновысокими с лонжеро-
нами. Размеры сечений поперечин суще-
ственно уменьшаются, а их число увели-
чивается (см. рис. 5.1, в).
Лонжероны с поперечинами соединя-
ются преимущественно с помощью клеп-
ки в холодном состоянии, реже — свар-
ки. Сварные рамы более жесткие. Их не-
достатками являются сложность ремонта
и наличие после сварки остаточных на-
пряжений. Поперечины крепятся к полкам
или стенкам лонжеронов. Возможно так-
же их крепление и к полкам, и к стенкам
одновременно.
Хребтовые рамы применяются в ос-
новном на грузовых автомобилях и име-
ют одну центральную продольную балку
обычно трубчатого сечения (рис. 5.1, г).
Эта балка может быть составлена из кар-
теров агрегатов трансмиссии (коробки
передач, главных передач) и патрубков,
соединяющих эти картеры. Патрубки и
картеры соединяются между собой с боль-
шой точностью с помощью призонных
шпилек и болтов. Кроме центральной про-
дольной балки, хребтовая рама имеет по-
перечно расположенные кронштейны с
лапами, служащими опорами для крепле-
ния кабины, грузовой платформы, двига-
теля и других агрегатов.
Хребтовая рама по сравнению с лон-
жеронной имеет следующие преимуще-
ства: меньшая масса и материалоемкость
машины, так как картеры агрегатов транс-
миссии используются в качестве несущих
элементов; более высокая крутильная же-
сткость, что особенно важно для эксплу-
атируемых в тяжелых дорожных услови-
ях полноприводных многоосных автомо-
билей; возможность на основе одних и тех
же агрегатов и узлов создавать автомоби-
ли с различным числом ведущих осей и
различной базой. К недостаткам относят-
ся: трудность доступа к механизмам
трансмиссии при обслуживании и ремон-
те; необходимость использования высо-
Рис. 5.1. Конструкции лонжеронных (а, б, в), хребтовых (г) н комбинированных (д, е) рам
копрочных легированных сталей; повы-
шенная конструктивная сложность транс-
миссии и подвески; высокие требования
к точности изготовления и сборке.
Комбинированные рамы (рис. 5.1, д,
е) содержат элементы как лонжеронных,
так и хребтовых рам, т. е. имеют централь-
ную балку, лонжероны и поперечины.
Центральная балка обычно располагает-
ся в средней части рамы, а лонжероны с
поперечинами — по краям.
Корпуса в качестве несущих систем
применяются чаще всего на гусеничных
транспортерах и тягачах, бронированных
колесных и гусеничных машинах, а так-
же на амфибийных машинах. Существу-
ет большое разнообразие конструкций
корпусов. Они различаются по размерам,
форме, применяемым материалам, спосо-
бам соединения элементов корпуса и дру-
гим параметрам. Конструкция корпуса
зависит от назначения машины, сферы ее
использования, типов сухопутного и во-
доходного (у амфибийных машин) движи-
телей и т. д.
Корпуса могут быть открытыми и зак-
рытыми. У открытых корпусов профиль
поперечного сечения открытый (корыто-
образный), у закрытых — замкнутый. По
конструктивной схеме различают корпу-
са с несущей рамой и несущие.
Корпуса с несущей рамой применяют-
ся на колесных машинах, обладающих
плавучестью. У них все основные нагруз-
ки воспринимаются рамой (к ней крепят-
ся все агрегаты и движители), а сам кор-
пус, обеспечивая машине герметичность,
плавучесть и остойчивость, испытывает
лишь гидростатические и гидродинами-
ческие воздействия при движении по воде.
Несущий корпус представляет собой еди-
ную пространственную несущую конст-
рукцию, воспринимающую все нагрузки.
Несущие корпуса делятся на два типа:
каркасные и бескаркасные. Бескаркасные
корпуса применяются там, где сама об-
шивка обеспечивает необходимые проч-
ность и жесткость. Такие корпуса пред-
ставляют собой сваренные из толстых
стальных листов жесткие коробки. Ими
оборудуют бронированные машины, а
также некоторые небронированные малой
и средней грузоподъемности. Весьма пер-
спективный материал для несущих бес-
каркасных корпусов — трехслойные па-
нели типа “сандвич”. Внешние слои таких
панелей образованы из тонких листов до-
статочно плотного материала (обычно
алюминиевые сплавы или стеклопластик);
внутренний, более широкий слой, сделан
из материала с малой плотностью (пено-
полиуретан). Корпус, выполненный из
143
панелей типа “сандвич”, отличается ма-
лой массой в сочетании с высокой проч-
ностью и жесткостью, способен эффек-
тивно уменьшать вибрацию, стоек к воз-
действию коррозии.
Несущий корпус каркасного типа
включает в себя пространственный стер-
жневой каркас и тонкую листовую обшив-
ку. Каркас состоит из продольных и по-
перечных балок, а также из вертикальных
и наклонных стоек, раскосов и т. д. Эле-
менты каркаса выполняются, как прави-
ло, из тонкостенных гнутых профилей и
труб круглого или прямоугольного сече-
ния. Листы обшивки приваривают снару-
жи к элементам каркаса, обеспечивая кор-
пусу герметичность и необходимое водо-
измещение (у амфибийных машин). Для
увеличения местной жесткости обшивоч-
ные листы могут иметь зиги (выштампы).
Кузова в качестве несущих систем
применяются на легковых автомобилях и
автобусах. Их конструкции весьма сложны
и многообразны. Кузова, как правило, со-
четают в себе пространственный стержне-
вой каркас и обшивку в виде тонкостенных
разнопрофильных оболочек. Соединение
элементов кузова осуществляется чаще
всего с помощью точечной сварки.
По назначению кузова можно разде-
лить на грузовые, пассажирские, грузо-
пассажирские и специальные (для разме-
щения различного мобильного оборудова-
ния). По характеру воспринимаемых на-
грузок кузова делятся на несущие, полу-
несущие и разгруженные. Первые воспри-
нимают все силовые нагрузки, действую-
щие на машину. Их конструкция не имеет
какой-либо выраженной рамы. Полунесу-
щие кузова имеют четко выраженную
раму, к которой непосредственно кузов
жестко крепится при помощи сварки. При
этом и сам кузов, и его рама воспринима-
ют нагрузки, действующие на машину. В
последнем случае соединение между ку-
зовом и его рамой нежесткое, т. е. осуще-
ствляется через упругие прокладки. В
этом случае все основные нагрузки, дей-
ствующие на машину, воспринимаются
только рамой.
144
Металлоконструкции прицепов и по-
луприцепов имеют сходство с рамами. У
прицепов малой и средней грузоподъем-
ности рамы, как правило, плоские. При-
цепы, предназначенные для перевозки тя-
желовесных грузов (трейлеры), имеют
низкую грузовую платформу. Их металло-
конструкции чаще всего выполняются
пространственными. Полуприцепы имеют
рамы глагольного типа (ступенчатые). Это
связано с необходимостью понизить уро-
вень грузовой платформы при относитель-
но высоком расположении тягово-сцепно-
го устройства.
Для изготовления рам используют в
основном углеродистые и низколегиро-
ванные стали. Они относительно дешевы
и более технологичны в производстве, чем
высоколегированные. Кроме того, эти ста-
ли легче поддаются гибке и холодной
штамповке. Низколегированные стали
свариваются хуже, чем углеродистые, и
поэтому применяются главным образом в
клепаных конструкциях*
Корпусные несущие системы изготав-
ливают из разнообразных материалов,
чаще всего из углеродистых сталей. Мо-
гут применяться также легкие сплавы
(например, алюминиевые) и пластмас-
сы, которые уменьшают массу корпу-
са и повышают его коррозионную
стойкость.
Для изготовления кузовов легковых
автомобилей и автобусов массовых моде-
лей применяются в основном низкоугле-
родистые специальные стали. Детали ку-
зова, подверженные сильному воздей-
ствию коррозии (крылья, арки колес, дни-
ще), часто делают из оцинкованной ста-
ли. В последнее время для изготовления
кузовов легковых автомобилей все шире
применяются алюминиевые сплавы и пла-
стмассы.
Металлоконструкции прицепов и по-
луприцепов собирают преимущественно
с помощью сварки, что обусловливает
выбор их материала. В этом случае чаще
всего используют углеродистые стали
обыкновенного качества и высококаче-
ственные.
5.3. Мосты колесных машин
Мостом колесного ТС называется аг-
регат, воспринимающий все виды усилий,
действующих между колесным движите-
лем и несущей системой. Мосты воспри-
нимают вертикальные, продольные и по-
перечные усилия, а также моменты, воз-
никающие при взаимодействии колес с
дорогой, и передают эти усилия и момен-
ты подвеске ТС. Важнейшее требование,
предъявляемое к мостам, — обеспечение
прочности и долговечности при мини-
мальной массе.
Мосты с управляемыми колесами
обеспечивают изменение направления
движения ТС, а в ведущих мостах разме-
щают главную передачу, дифференциал и
другие детали трансмиссии, которые пе-
редают мощность ведущим колесам . Мо-
сты с управляемыми колесами должны
обеспечивать стабилизацию колес, лег-
кость управления и хорошую маневрен-
ность машины. Стабилизация колес и ча-
стично легкость управления достигаются
соответствующим выбором углов уста-
новки колес и шкворней (см. п. 5.7), а хо-
рошая маневренность создается при усло-
вии, когда конструкция моста позволяет
получить максимально возможные углы
поворота колес.
Мост колесной машины представля-
ет собой в общем случае совокупность
несущих элементов, к которым относятся
балки, шкворни, поворотные кулаки, под-
шипники и ступицы колес. Главная пере-
дача, дифференциал и полуоси относятся
к трансмиссии ТС (см. гл. 4).
Ведущими называются мосты с коле-
сами, имеющими привод от силовой ус-
тановки, а ведомыми — с колесами, не
имеющими привода. Управляемые мосты
имеют колеса, которые могут под воздей-
ствием рулевого привода поворачиваться
в вертикальной плоскости относительно
моста, вследствие чего изменяется на-
правление движения машины. У неуправ-
ляемых мостов колеса занимают постоян-
ное положение по отношению к мосту.
Управляемыми мостами на машинах,
как правило, являются передние мосты,
однако на многоосных ТС управляемыми
могут быть и задние мосты. В полнопри-
водных машинах все мосты ведущие, в
неполноприводных — только задние и
промежуточные (средние).
В зависимости от типа применя-
емой подвески мосты подразделяют на не-
разрезные (рис. 5.2, а) и разрезные (рис.
5.2, б). Существует три основных типа не-
разрезных ведущих мостов: разъемные,
неразъемные и банджо.
Разъемный ведущий мост (рис. 5.3)
состоит из литого картера главной пере-
дачи 1 (стального или чугунного), имею-
щего разъем в вертикальной продольной
плоскости, и трубчатых кожухов 2 полу-
осей, запрессованных в половинки карте-
ра главной передачи.
Неразъемный ведущий мост (рис. 5.4)
состоит из целого литого картера главной
передачи 1 (без разъема) и трубчатых ко-
жухов 2 полуосей, запрессованных в этот
картер. К кожухам привариваются рессор-
ные площадки или кронштейны крепле-
ния реактивных штанг. Сборка главной
передачи осуществляется со стороны зад-
ней части картера, закрываемого крыш-
кой 3.
Мост банджо (рис. 5.5) представляет
собой ведущий мост, у которого картер
главной передачи 2 является самостоя-
Рис. 5.2. Схемы мостов:
а — переднего ведомого неразрезного с зависимой подвеской; б — переднего ведомого разрезного с независимой
подвеской
145
Рис. 5.4. Балка неразъемного ведущего моста
тельным узлом, соединенным с цельной
балкой ведущего моста крепежными де-
талями. Кожуха 1 полуосей мостов банд-
жо, являясь составной частью цельной
балки, имеют переменное сечение, увели-
чивающееся при приближении к месту
установки картера главной передачи. В
ведущих мостах с вертикальным банджо
плоскость соединения картера главной
передачи с балкой расположена вертй-
кально или почти вертикально, а с гори-
зонтальным банджо — горизонтально или
под небольшим углом к горизонтали. На
концах ведущих мостов на подшипниках
качения устанавливают ступицы колес.
Кроме того, на балках моста неподвижно
закрепляют тормозные опорные диски.
В разъемных и неразъемных мостах
картер главной передачи воспринимает
одновременно нагрузки, действующие на
балку моста и возникающие в главной
передаче, т. е. картер работает как сило-
вая деталь, входящая и в балку моста, и в
главную передачу. В мостах банджо кар-
тер главной передачи воспринимает толь-
ко нагрузки, возникающие в этой переда-
че, несколько повышая жесткость балки
моста.
Управляемые мосты у неполнопри-
водных колесных машин являются ведо-
Рис. 5.5. Балки ведущих мостов банджо:
а — с вертикальным банджо; б — с горизонтальным банджо
146
Рис. 5.6. Ведомый управляемый мост:
1 — балка моста; 2 — шкворень; 3 — поворотный кулак; 4 — подшипники колеса; 5 — шпилька; 6 — гайка; 7 — ступица;
8 — подшипники шкворня; 9 — штифт; 10 — рулевая тяга; 11 — рессора; 12 — стремянка
мыми, у полноприводных — ведущими.
Ведомые управляемые мосты (рис. 5.6) на
своих концах имеют поворотные устрой-
ства, состоящие из шкворней и поворот-
ных кулаков. На осях поворотных кулаков
(цапфах) на двух подшипниках крепятся
ступицы колес. У ведущих мостов ось
поворотного кулака (цапфа) делается пу-
стотелой для обеспечения прохождения
вала привода колеса. Шкворень является
деталью, соединяющей балку моста с по-
воротным кулаком. Шкворни выполняют-
ся сплошными для ведомых мостов и раз-
резными для ведущих мостов для прохо-
да вала привода колеса. В проушине бал-
ки моста шкворень фиксируется непод-
вижно штифтом, а в поворотном кулаке
устанавливается на подшипниках сколь-
жения или качения. Усилие для поворота
колеса на поворотный кулак передается от
рычагов рулевых тяг. В управляемых мо-
стах тормозные опорные диски крепятся
к поворотному кулаку. Шкворень в балке
моста устанавливается с наклонами в по-
перечной и продольной плоскостях маши-
ны для стабилизации управляемых колес
(см. п. 5.7).
Для ступиц колес в настоящее время
применяют в основном конические под-
шипники. Балка ведомого моста двутав-
рового сечения в средней части изогнута
вниз для более низкой установки агрега-
тов (в частности, двигателя). К балке стре-
мянками крепятся рессоры.
5.4. Подвеска
Общая характеристика. Подвеской
ТС называется совокупность устройств,
связывающих несущую систему с моста-
ми колесной машины или опорными кат-
ками гусеничной машины. Подвеска пред-
назначена для снижения динамических
147
нагрузок, возникающих вследствие неров-
ной поверхности дороги, для передачи
всех видов сил и моментов, действующих
между движителем и несущей системой,
для гашения их колебаний, а также регу-
лирования положения несущей системы
машины.
По назначению детали подвески де-
лятся на упругий элемент, гасящее (дем-
пфирующее) и направляющее устройства.
Упругий элемент обеспечивает умень-
шение динамических нагрузок, действую-
щих на несущую систему (а следователь-
но, и на водителя, пассажиров, агрегаты
трансмиссии и перевозимый груз), и обус-
ловленных главным образом действием
вертикальных сил. В некоторых случаях
упругий элемент может передавать и дру-
гие составляющие сил взаимодействия
движителя с дорогой.
Гасящее устройство (а также трение
в подвеске) обеспечивает затухание коле-
баний несущей системы и движителя за
счет перехода механической энергии ко-
лебаний в тепловую и последующего ее
рассеивания.
Направляющее устройство обеспе-
чивает нужную кинематику перемещения
колес (катков) относительно несущей си-
стемы, ограничивает эти перемещения и
разгружает в большинстве случаев упру-
гие элементы от передачи продольных и
боковых усилий, а также реактивных мо-
ментов, возникающих в результате пере-
дачи на колесные движители крутящего
момента от двигателя и при торможении.
Конструкция подвески и ее характе-
ристики оказывают большое влияние на
основные эксплуатационные свойства ТС:
управляемость, проходимость, плавность
хода. В связи с этим к подвеске ТС
предъявляют следующие требования:
обеспечение высокой плавности хода
машины с заданными скоростями при
движении по грунтовым дорогам и мест-
ности;
обеспечение необходимого распреде-
ления нагрузок на мосты (катки) ТС;
надежная передача от движителей к
несущей системе всех сил и моментов при
минимальной массе всех деталей подве-
ски;
148
обеспечение хорошей устойчивости
движения и малых поперечного и про-
дольного кренов ТС;
малые изменения (по сравнению со
статическими) траекторий качения колес
(катков) при движении по неровной доро-
ге и на повороте;
обеспечение необходимой характе-
ристики и величины затухания колеба-
ний ТС.
В ряде случаев к подвеске предъявля-
ют дополнительные требования: регули-
рование дорожного просвета и положения
несущей системы, изменение характери-
стики подвески с целью улучшения эксп-
луатационных свойств ТС. В некоторых
конструкциях подвесок имеются устрой-
ства для их блокировки, т. е. обеспечения
жесткой связи между несущей системой
и мостами (катками) ТС.
Классификация. Подвески ТС клас-
сифицируются по типам направляющих
устройств, упругих элементов и гасящих
устройств (амортизаторов).
По типу направляющих устройств
различают подвески зависимые, независи-
мые и балансирные.
В зависимой подвеске с поперечной
связью колеса двух бортов одного моста
связаны жесткой балкой (см. рис. 5.2, а).
В этом случае вертикальное перемещение
одного колеса относительно несущей си-
стемы вызывает изменение наклона плос-
кости качения другого колеса. В незави-
симой подвеске каждое колесо (каток) пе-
ремещается относительно несущей систе-
мы независимо от другого. На рис. 5.2, б
показана независимая однорычажная под-
веска с поперечным расположением ры-
чага. Такое направляющее устройство
обеспечивает перемещение колеса в попе-
речной плоскости с изменением угла его
наклона и колеи ТС. В зависимости от
конструктивного исполнения независи-
мые подвески могут быть также одноры-
чажные с продольным расположением
рычага (рис. 5.7, а) и двухрычажные с
поперечными рычагами (рис. 5.7, б).
Однорычажные подвески с продоль-
ным рычагом полностью исключают из-
менение угла наклона колеса и колеи ТС,
а двухрычажные обеспечивают минималь-
ные их изменения при правильном выбо-
ре соотношения длин рычагов и углов их
установки.
В балансирных подвесках (в зависи-
мых подвесках с продольной связью) ко-
леса (катки) одного борта ТС соединены
между собой качающимися балансирами,
роль которых могут выполнять листовые
рессоры или жесткие балки (рис. 5.8, а,
б). В этих подвесках даже при отсутствии
упругого элемента вертикальное переме-
щение одного из колес вызывает вдвое
меньшие перемещения оси качания балан-
сира, закрепленного на несущей системе
ТС, что улучшает плавность хода маши-
ны. Балансирные подвески за счет кача-
ния балансира обеспечивают перераспре-
деление нагрузки, действующей на коле-
са, что существенно уменьшает воздей-
ствие неровностей дороги на ТС в целом.
По типу упругих элементов различа-
ют подвески с металлическими и неметал-
лическими упругими элементами. В каче-
стве металлических упругих элементов
используются листовые рессоры, спираль-
ные пружины (цилиндрические или кони-
ческие) и торсионы. К неметаллическим
упругим элементам относятся пневмати-
ческие, гидравлические, пневмогидравли-
ческие и резиновые упругие элементы.
Свойства упругих элементов подвес-
ки определяются их характеристикой (рис.
5.9) — зависимостью между силой, де-
формирующей упругий элемент Л и его
деформацией (ходом подвески) /
Линейными характеристиками обла-
дают металлические и гидравлические
упругие элементы. Пневматические и
пневмогидравлические упругие элементы
в зависимости от конструктивного испол-
нения могут иметь различную характери-
стику, отличную от линейной. Резиновые
упругие элементы имеют, как правило,
прогрессивную характеристику. Характе-
ристика комбинированной подвески при
наличии двух упругих элементов и более
состоит из нескольких участков (напри-
мер, кусочно-линейная на рис. 5.9).
Листовая рессора состоит из несколь-
ких стальных листов (чаще всего 6—14),
имеющих различные длину и кривизну и
Рис. 5.7. Схемы независимых подвесок
обычно прямоугольное сечение. Длина
листов подбирается из условия приближе-
ния формы рессоры к форме балки рав-
ного сопротивления изгибу, которая при
данном виде нагрузки является наименее
жесткой.
При изготовлении листовых рессор
листам придают различную кривизну, по-
этому при сборке они получают предва-
рительные деформации, знак которых
противоположен знаку рабочих деформа-
ций. Это обеспечивает некоторую разгруз-
ку листов рессоры. Листы собирают в па-
кет с помощью хомутиков, некоторые рес-
соры стягивают центральным болтом и
затем устанавливают между мостом и не-
сущей системой машины. По форме лис-
товые рессоры обычно делают полуэллип-
тическими.
Если листовая рессора используется в
зависимой подвеске с поперечной связью,
она средней частью с помощью стремя-
нок крепится к балке моста, а концами —
шарнирно (с помощью специальных крон-
штейнов) к несущей системе машины.
Передний конец рессоры крепится к крон-
штейну рамы неподвижно с помощью
пальца, задний конец имеет скользящее
соединение во вкладышах кронштейна. В
ряде случаев концы рессор соединяют с
несущей системой с помощью резиновых
подушек, закрепленных в кронштейнах,
обеспечивая таким образом неподвижное
соединение переднего конца и скользящее
соединение заднего конца рессоры. В
данной конструкции подвески рессора
выполняет одновременно роль упруго-
го элемента и направляющего устройства,
т. е. через нее от движителя передаются
на несущую систему силы, действующие
в горизонтальной плоскости, и моменты
от них.
149
Рис. 5.8. Схемы балансирных подвесок:
а — с упругим балансиром в виде листовой рессоры; б — с жестким балансиром; АВ, DC — соответствен-
но реактивные и толкающие штанги
Если рессора используется в балан-
сирной подвеске, ее середина прикрепля-
ется стремянками к ступице, установлен-
ной на опоре рамы, являющейся осью ка-
чания балансира. Рессоры концами опи-
раются на кронштейны — опоры мостов.
Конструкция кронштейнов обеспечивает
скольжение концов рессоры в продольном
направлении и жесткую связь с мостом в
поперечном направлении.
Связь в продольном направлении, а
также передача реактивных моментов осу-
ществляются с помощью толкающих и
реактивных штанг, связывающих балки
мостов с несущей системой. С целью
обеспечения свободного перемещения
балок мостов в вертикальном направле-
нии и допущения некоторых перекосов
концы штанг соединены с мостами и ра-
мой шаровыми шарнирами. Для того что-
бы усилия, действующие от реактивных
моментов вдоль реактивных штанг, не
достигали больших значений, точки креп-
Рис. 5.9. Характеристики упругих элементов
подвесок:
/ линейная; 2 — прогрессивная; 3 — кусочно-линей-
ная; 4 — выпукло-вогнутая; 5 — регрессивная
150
ления концов этих штанг к балкам мос-
тов выносятся возможно выше от оси вра-
щения колес установкой на балках мостов
специальных кронштейнов.
При работе листовых рессор возника-
ет относительное перемещение листов в
продольном направлении и создается
межлистовое трение, которое, с одной сто-
роны, играет роль гасящего устройства, а
с другой, неблагоприятно сказывается на
плавности хода ТС вследствие блокиров-
ки подвески при больших силах трения.
Для уменьшения трения листы рессоры
при сборке смазывают графитной смазкой
или применяют неметаллические анти-
фрикционные прокладки между листами.
Снижение силы трения достигается так-
же уменьшением числа листов в рессоре
и применением рессоры, состоящей из
одного листа, с переменным сечением по
его длине. Применение одно- или мало-
листовых рессор позволяет снизить рас-
ход металла, что в свою очередь умень-
шает массу подвески.
Спиральные пружины в качестве ос-
новных упругих элементов обычно при-
меняют на легковых автомобилях в неза-
висимых рычажных подвесках. В ТС
большой грузоподъемности пружины
применяют в качестве вспомогательных
упругих элементов, например в качестве
ограничителей хода торсионных подвесок
гусеничных машин. Чаще всего исполь-
зуются цилиндрические и конические
пружины круглого или прямоугольного
сечений.
Торсионные упругие элементы, или
просто торсионы, представляют собой
стержни из высококачественной стали,
работающие на кручение. Они применя-
ются в независимых подвесках и по срав-
нению с листовыми рессорами требуют
обязательных направляющих устройств.
Торсионы обычно имеют на концах голов-
ки со шлицами. Один конец торсиона зак-
реплен в специальном кронштейне на не-
сущей системе машины, а другой связан
через рычаг направляющего устройства с
колесом (катком). При перемещении ко-
леса в вертикальном направлении торси-
он закручивается на угол до 30—45°, тем
самым обеспечивая упругость подвески.
Различают торсионы одиночные, ког-
да имеется один стержень, и составные
(пучковые), когда упругий элемент состо-
ит из нескольких стержней, соединенных
последовательно или параллельно. По
форме поперечного сечения торсионы
бывают круглые, трубчатые, прямоуголь-
ные (рис. 5.10). По расположению на ТС
торсионы классифицируют на продоль-
ные и поперечные.
В пневматических подвесках в каче-
стве упругого элемента используется сжа-
тый воздух или азот, заключенный в
жесткую или упругую оболочку. При пе-
ремещении колеса относительно несущей
системы происходит изменение объема
газа, характер которого определяет упру-
гую характеристику подвески.
Пневматические упругие элементы, в
которых газ заключен в упругую оболоч-
ку (рис. 5.11), представляют собой рези-
но-кордные оболочки, уплотненные по
торцам и заполненные воздухом под дав-
лением. В ТС используются три типа этих
элементов: пневмобаллоны, рукавные и
диафрагменные упругие элементы.
Пневмобаллоны изготавливаются
одно-, двух- и трехсекционными. Двухсек-
ционный пневмобаллон (см. рис. 5.11, а)
состоит из оболочки 1 толщиной 3—5 мм,
усиленной стальными проволочными
кольцами 2 для крепления к опорным
фланцам 4 с помощью колец 3. В средней
части оболочка стянута кольцом 5. Герме-
тизация оболочки 1 рукавного упругого
элемента (см. рис. 5.11,6) осуществляет-
ся с помощью прижимных фланцев 6 или
под действием давления воздуха. Диаф-
рагменный упругий элемент отличается от
рукавного наличием жесткой боковой
оболочки. Нижняя торцевая часть его обо-
лочки представляет собой упругую диаф-
рагму. Кордная ткань оболочки изготавли-
вается из полиамидных нитей (нейлон,
капрон).
Пневматические упругие элементы с
газом, заключенным в жесткую оболочку,
подразделяются на три типа: с одной сту-
Рис. 5.10. Конструкция торсионов:
а — одиночный круглого или трубчатого сечения; б — пучковый; в — пластинчатый; г — трубчато-стержневой с последо-
вательным соединением
151
6)
Рис. 5.11. Пневматические упругие элементы с газом, заключенным в упругую оболочку:
а — двухсекционный пневмобаллон; б — элемент рукавного типа; в — принципиальная схема регулирования положения
кузова
пенью давления (рис. 5.12, а), когда сжа-
тый газ расположен над поршнем 1 в од-
ном объеме (камера А); с противодавле-
нием (рис. 5.12,6), когда газ находится как
в надпоршневом пространстве (камера Л),
так и под поршнем 7 (камера Б), причем
давление газа больше в камере Л; с двумя
ступенями давления (рис. 5.12, в), когда
две камеры А и В расположены над пор-
шнем 1. В последнем случае давление за-
рядки газовых камер различно. В камере
А газ сжимается в течение всего хода под-
вески, а в камере В газ начинает сжимать-
ся по достижении давления большего, чем
зарядное давление этой камеры.
Передача усилий от поршня к газу
осуществляется через жидкость, которой
заполнен цилиндр. В ряде случаев жид-
кость имеет непосредственный контакт с
газом (камера Б над рис. 5.12, б), но чаще
всего она отделена от газа или плавающим
поршнем (рис. 5.13), или гибким раздели-
телем (диафрагмой) 3 (см. рис. 5.12). При
непосредственном контакте жидкости с
газом в ходе работы подвески происходит
ее вспенивание, что отрицательно сказы-
вается на характеристике упругого эле-
мента.
Применение жидкости в таких упру-
гих элементах обеспечивает демпфирова-
ние колебаний масс ТС при перетекании
ее через калиброванные отверстия и кла-
паны 2. Таким образом получается агре-
гат, в котором размещены и упругий эле-
мент, и амортизатор.
На рис. 5.13 показано устройство
пневматического упругого элемента с од-
ной ступенью давления, не обладающего
Рис. 5.12. Схемы пневматических упругих элементов с газом, заключенным в жесткую оболочку
152
Рис. 5.13. Пневматический упругий элемент с дополнительными упругими элементами:
/ — серьга; 2 — шарнирный подшипник; 3, 15, 17 — уплотнения; 4, 8 — стаканы; 5 — чехол; 6, 11, 14 — шайбы; 7 —
дополнительные упругие элементы; 9 — поршень; 10 — цилиндр; 12 — манжета; 13 — разделительный поршень; 16 —
крышка; 18 — втулка; 19, 20 — зарядные клапаны; 21 — перепускной клапан
демпфирующими свойствами, но имею-
щего дополнительные резиновые упругие
элементы 7. Заправка газом и жидкостью
осуществляется соответственно через кла-
паны 19 и 20. Резиновые элементы 7 ра-
ботают в начале и в конце хода подвески,
в результате чего упругая характеристика
получается выпукло-вогнутой. Газ от жид-
кости отделен плавающим поршнем 13.
Упругий элемент через серьгу 1 и подшип-
ник 2 одним концом крепится к направ-
ляющему устройству подвески, а дру-
гим — к несущей системе машины.
Применение пневматических упругих
элементов дает возможность регулировать
положение кузова, дорожный просвет, а
также изменять упругую характеристику
подвески.
Принципиальная схема регулирова-
ния высоты кузова ТС по массе газа в уп-
ругом элементе показана на рис. 5.11, в.
При возрастании нагрузки кузов машины
опускается, и расстояние между ним и
мостом уменьшается. Рычажный привод,
воздействуя на регулятор 5, сообщает уп-
ругий элемент 7 с ресивером. Воздух под
давлением поступает в упругий элемент
до тех пор, пока кузов не поднимется до
прежнего уровня. При уменьшении на-
грузки расстояние между кузовом и мос-
том также останется неизменным, так как
с помощью регулятора 8 воздух выпуска-
ется из упругого элемента 7 в атмосферу.
Применение гидравлического замедлите-
ля, встроенного в регулятор, исключает
работу регулятора при колебаниях ТС на
подвеске.
Регулирование высоты кузова может
осуществляться за счет изменения объе-
ма жидкости, находящейся между газом
и поршнем (см. рис. 5.12). В этих систе-
мах для поднятия кузова ТС жидкость на-
гнетается в упругий элемент, а для опус-
кания удаляется.
На ряде ТС имеется система регули-
рования положения кузова, с помощью
которой можно не только регулировать
дорожный просвет всей машины, но и
придать кузову дифферент на нос, на кор-
му или на борт за счет изменения пара-
метров соответствующих подвесок.
В гидравлических подвесках упругим
элементом является жидкость, обладаю-
щая свойством сжимаемости при высоком
153
давлении (250—300 МПа). В гидропнев-
матических подвесках в качестве упругих
элементов используют жидкость и газ.
Такие типы элементов не нашли в насто-
ящее время широкого распространения в
первую очередь из-за высоких требований
к уплотнениям гидравлической системы,
работающей под большим давлением.
Резиновые упругие элементы приме-
няют в подвесках ТС в качестве ограни-
чителей хода подвески и в узлах крепле-
ния амортизаторов, снижая динамичес-
кую нагруженность деталей подвески и
несущей системы.
В качестве гасящих устройств в ТС
используют гидравлические амортизато-
ры, в которых механическая энергия ко-
лебаний ТС преобразуется в тепловую
путем жидкостного трения при прохожде-
нии вязкой жидкости через отверстия
малого сечения. Жидкость нагревается, и
тепло рассеивается в окружающем про-
странстве.
Конструктивно гидравлические амор-
тизаторы исполняют телескопическими и
рычажными. Телескопические работают
при давлении жидкости до 8 МПа, рычаж-
ные — до 30 МПа. Телескопические амор-
тизаторы подразделяются на двухтрубные
и однотрубные. Рычажные могут быть
поршневыми и лопастными.
В качестве рабочих жидкостей для
амортизаторов применяют минеральные
масла — веретенное или смесь турбинно-
го и трансформаторного масел.
При работе амортизатора различают
ход сжатия и ход отбоя. При ходе сжатия
Рис. 5.14. Характеристика гидравлического
амортизатора двустороннего действия с разгру-
зочными клапанами:
Ир — скорость перемещения поршня, при которой откры-
ваются разгрузочные клапаны
колесо (каток) приближается к несущей
системе ТС, а при ходе отбоя, наоборот,
отдаляется.
Свойства гасящих устройств опреде-
ляются их характеристикой — зависимо-
стью между силой на поршне амортиза-
тора Яа и скоростью его перемещения Ир.
На рис. 5.14 показана упрощенная харак-
теристика гидравлического амортизатора
двустороннего действия, работающего как
на ходе сжатия, так и на ходе отбоя.
Для улучшения плавности хода харак-
теристика амортизатора должна быть не-
симметричной, т. е. при одинаковых ско-
ростях Ир сила Яа на ходе отбоя больше,
чем на ходе сжатия. Кроме того, ограни-
чивают силу Яд на обоих ходах амортиза-
тора с целью улучшения плавности хода
и устойчивости движения. Достигается
это открытием разгрузочных клапанов
при определенных скоростях движения
поршня.
Рассмотрим устройство и работу
амортизатора (рис. 5.15). Амортизатор
проушиной 6 крепится к несущей систе-
ме машины, а проушиной 1 — к направ-
ляющему устройству. Амортизатор состо-
ит из штока 5, на нижнем конце которого
укреплен поршень 8 с клапанами и калиб-
рованными по сечению каналами. Пор-
шень располагается внутри рабочего ци-
линдра 12, который заключен в наружную
трубу 13 и скреплен с ней. Между наруж-
ной полостью цилиндра и внутренней
поверхностью трубы имеется зазор, обра-
зующий компенсационную камеру 3 амор-
тизатора. В верхней части цилиндра рас-
положено уплотнение, через которое про-
ходит шток. Нижняя часть цилиндра со-
единяется с компенсационной камерой
клапанами и калиброванными каналами.
На поршне расположены калиброван-
ные отверстия хода отбоя 4, перепускной
клапан сжатия 7 и разгрузочный клапан
отбоя 9. В нижней части цилиндра нахо-
дятся перепускной клапан отбоя 10, ка-
либрованный канал сжатия 2 и разгрузоч-
ный клапан сжатия 11. При ходе сжатия,
когда шток вдвигается в цилиндр, давле-
ние под поршнем повышается, и жидкость
перетекает через клапаны 4 и 7 в про-
странство над поршнем. Вследствие того
154
что объемы полостей под поршнем и над
ним неодинаковы (часть объема над пор-
шнем занимает шток), избыток жидкости
перетекает через канал 2 в компенсацион-
ную камеру, сжимая имеющийся там воз-
дух. При большой скорости перемещения
поршня в цилиндре давление под порш-
нем поднимается настолько, что сжимает
пружину разгрузочного клапана //, кото-
рый открывается, и нарастание давления
уменьшается, что ограничивает силу со-
противления амортизатора на ходе сжа-
тия. При ходе отбоя, когда поршень выд-
вигается из цилиндра, давление над пор-
шнем увеличивается и жидкость через
калиброванные отверстия 4 перетекает в
пространство над поршнем. Дефицит
жидкости под поршнем будет покрывать-
ся перетеканием ее из компенсационной
камеры в цилиндр через клапаны 10 и ка-
нал 2. При большой скорости движения
поршня на ходе отбоя давление над пор-
шнем возрастает, что вызывает открытие
разгрузочного клапана отбоя 9 в поршне
и тем самым ограничивает силу сопротив-
ления амортизатора на ходе отбоя.
Нормальным условием работы амор-
тизатора является отсутствие в жидкости
воздушных включений. В рассмотренном
амортизаторе воздушное включение мо-
жет произойти вследствие взбалтывания
жидкости в компенсационной камере, где
жидкость контактирует с воздухом.
Такого недостатка нет у гидравличес-
кого телескопического однотрубного
амортизатора (рис. 5.16), у которого два
клапана (отбоя 3 и сжатия 2) расположе-
ны в поршне, а роль компенсационной
камеры выполняет полость Л, отделенная
от подпоршневого пространства плаваю-
щим поршнем 1. В полости А находится
сжатый газ, объем которого при ходе сжа-
тия уменьшается, а при ходе отбоя уве-
личивается.
В рычажных амортизаторах рычаг
одним концом связан с направляющим
устройством подвески, а другим — с пор-
шнем или лопастью. При перемещении
последних внутри корпуса амортизатора
жидкость из одной полости перетекает в
Рис. 5.15. Схема гидравлического телескопичес-
кого двухтрубного амортизатора двустороннего
действия
другую через клапаны и отверстия, сече-
ния которых определяют характеристики
отбоя и сжатия.
Подвески колесных машин. В ко-
лесных машинах в настоящее время наи-
большее распространение получили сле-
дующие типы подвесок:
зависимые с поперечной связью с ли-
стовой рессорой и гидравлическим теле-
скопическим амортизатором двусторонне-
го действия;
зависимые с поперечной связью с дву-
мя листовыми рессорами (основной и до-
полнительной);
балансирные с упругим балансиром в
виде листовой рессоры;
независимые двухрычажные торсион-
ные с гидравлическим амортизатором
двустороннего действия.
155
Рис. 5.16. Схема гидравлического телескопичес-
кого однотрубного амортизатора двусторонне*
го действия
Пневматические упругие элементы
применяются на ряде машин большой гру-
зоподъемности, на некоторых моделях
автобусов и легковых автомобилей.
В состав зависимой рессорной под-
вески с одним упругим элементом (рис.
5.17) входит многолистовая полуэллипти-
ческая рессора 77, расположенная вдоль
рамы 2 ТС. Рессора собрана из стальных
листов разной длины, стянутых вместе
хомутами 7 и прикрепленных к балке мо-
ста 8 стремянками 10. С помощью этих
же стремянок к верхней части рессоры
крепится верхний ограничитель хода 9,
выполненный в виде резинового буфера.
Концы сдвоенного коренного листа зак-
реплены при помощи резиновых опор в
прикрепленных к лонжерону кронштей-
нах 7 и б. Концы одного коренного листа
отогнуты вверх, а другого — вниз, вслед-
ствие чего образуется торцевая упорная
поверхность. Концы листов охвачены
обоймами, увеличивающими площадь
давления рессоры на резиновые опоры,
что уменьшает их износ. Для смены ре-
зиновых опор и демонтажа рессор крон-
штейны 7 и 6 имеют установленные на
Рис. 5.17. Зависимая рессорная подвеска ведомого моста
156
болтах съемные крышки. Крепление в
кронштейне 6 дает возможность рессоре
при ее прогибе перемещаться в продоль-
ном направлении.
В подвеску включен гидравлический
телескопический амортизатор 5, который
нижним концом при помощи резиновых
шарниров 4 крепится к балке моста 5, а
верхним концом при помощи аналогич-
ных шарниров 4 фиксируется в кронштей-
не 3, установленном на раме 2.
Зависимая рессорная подвеска с дву-
мя упругими элементами (рис. 5.18) со-
стоит из двух полуэллиптических рессор:
основной 6 и дополнительной 5, располо-
женных вдоль рамы 3 машины. На пере-
днем конце основной рессоры при помо-
щи болтов и стремянки крепится съемное
ушко 72, которым рессора закреплена в
кронштейне 1 пальцем 77. Задний конец
рессоры может свободно перемещаться в
продольном направлении между опорным
сухарем 9 и втулкой 8 в кронштейне 7.
Дополнительная рессора 5 расположена
над основной и стремянками 4 вместе с
основной рессорой 6 крепится к балке
моста 10. Она включается в работу после
определенного прогиба основной рессо-
ры, и нагрузка на нее передается через
кронштейны 2, закрепленные на раме про-
тив концов рессоры.
В балансирной подвеске (рис. 5.19)
листовая полуэллиптическая рессора 2
своими скользящими концами опирается
на кронштейны 5, приваренные к балкам
мостов 4. На приклепанном к раме крон-
штейне 13 закреплен кронштейн 77, в ко-
торый запрессована ось 72. На оси в двух
подшипниках скольжения 9 может пово-
рачиваться ступица 8> к которой стремян-
ками 3 прикреплена в средней части рес-
сора 2. Мосты соединяются с кронштей-
ном рамы толкающими б и реактивными
7 штангами. Головки штанг соединяются
с кронштейнами шаровыми пальцами 7,
размещенными между сферическими
вкладышами 10.
В ряде конструкций балансирных ли-
стовых подвесок современных колесных
машин толкающие и реактивные штанги
отсутствуют, а передачу тяговых и тормоз-
ных сил осуществляет сама рессора, кон-
цы которой не просто опираются на бал-
ки мостов, а плотно прижаты к ним с по-
мощью специальных кронштейнов.
Независимая подвеска (рис. 5.20) име-
ет два упругих элемента в виде торсион-
Рис. 5.18. Зависимая рессорная подвеска ведущего моста
157
ных валов круглого сечения 1. В отличие
от подвески, представленной на рис. 5.18,
в которой дополнительный упругий эле-
мент работает лишь при определенных
значениях хода колеса, в независимой
подвеске два торсиона работают парал-
лельно на всем ходе колеса, в результате
чего упругая характеристика подвески
линейная. Применение в данной подвес-
ке двух торсионов вызвано компоновоч-
ными соображениями.
Торсионы одним концом с помощью
шлицевой головки закреплены в кронш-
тейнах 5, установленных на раме 10 ТС.
Другим концом также с помощью шлице-
вой головки торсионы через переходные
шлицевые втулки 9 соединены с осями
торсионов 5, смонтированными на под-
шипниках скольжения (бронзовых втул-
ках) 6 в кронштейне 7 подвески. На оси
торсионов на шлицах надеты концы вер-
хнего 2 и нижнего 13 рычагов (по два на
узел) направляющего устройства подвес-
ки. Другими концами рычаги шарнирно
соединены с колесом; здесь применяют-
ся или упругие резиновые шарниры, или
подшипники скольжения (стальные паль-
цы в бронзовых втулках).
С нижним рычагом связан также те-
лескопический гидравлический амортиза-
тор 5, верхняя проушина которого соеди-
нена упругим шарниром с кронштейном
4 верхнего ограничителя хода, закреплен-
ного на раме машины. В качестве верх-
158
Рис. 5.20. Независимая подвеска с двумя торсионами
него ограничителя хода 11 используется
резиновый упругий элемент, установлен-
ный в кронштейне 4. Нижним ограничи-
телем хода является кронштейн 12.
Рассмотрим устройства независимой
двухрычажной подвески с одним упругим
элементом в виде торсиона круглого се-
чения (рис. 5.21). Торсион 1 закреплен
одним концом в кронштейне 10 рамы 9
ТС, а другим связан с нижними рычага-
ми 4 направляющего устройства подвес-
ки. Верхние рычаги 5 шарнирно на под-
шипниках скольжения закреплены в крон-
штейне 2 подвески. На верхних рычагах
установлен резиновый упругий элемент 7,
служащий верхним ограничителем хода,
который в конце хода колеса упирается в
прилив 6 кронштейна 2. На нижних ры-
чагах закреплена тяга 3 гидравлического
рычажно-поршневого амортизатора дву-
стороннего действия <5, закрепленного на
раме 9.
В подвесках колесных машин роль
упругого элемента играет также пневма-
тическая шина, входящая в состав колес-
ного движителя (см. п. 5.5). Она частич-
но снижает нагрузку, передаваемую от
неровностей дороги на основные упругие
элементы подвески. В конструкциях неко-
торых многоосных колесных ТС не все
подвески имеют упругие элементы. В та-
ких подвесках единственным упругим эле-
ментом является шина. В этом случае ось
колеса жестко связана с несущей систе-
мой ТС.
В балансирной подвеске без упругого
элемента (рис. 5.22) колеса с помощью
двухрычажного направляющего устрой-
ства 1 (аналогично конструкции на рис.
5.20) шарнирно связаны со стойкой 6. В
свою очередь стойка шарниром 5 присое-
динена к коробке 4, а последняя через рези-
новые подушки 3 подвешена к балансиру 2,
связывающему два колеса по борту ТС.
159
6
7
Рис. 5.21. Независимая двухрычажная подвеска с одним упругим элементом
Балансир на подшипнике скольжения
установлен на оси, жестко прикрепленной
к несущей системе. Таким образом, при
наезде на неровность колесо, перемеща-
ясь на рычагах относительно рамы, при-
поднимает стойку и поворачивает балан-
сир, через который и передаются на раму
вертикальные нагрузки.
Кинематическое несоответствие меж-
ду балансиром и стойкой компенсируется
резиновым упругим элементом.
Подвески гусеничных машин. На
современных транспортных гусеничных
машинах преимущественное распростра-
нение получили торсионные подвески
(рис. 5.23). Объясняется это сравнитель-
но простой конструкцией, удобной ком-
поновкой ходовой части, высокими тех-
ническими показателями и надежностью,
достигнутыми в процессе длительных ра-
бот по их совершенствованию. Наибо-
лее распространенными схемами явля-
Рис. 5.22. Балансирная подвеска без упругого элемента
160
ются схемы, приведенные на рис. 5.23, а
и б.
На рис. 5.23, а торсионы 1 располо-
жены поперек корпуса машины на всю его
ширину. Торсионы обоих бортов несоос-
ны, что приводит к некоторому смещению
опорных катков разных бортов по длине
машины. Однако это смещение практи-
чески не оказывает влияния на характери-
стики ТС. На рис. 5.23, б торсионы 1 обо-
их бортов соосны. На схемах рис. 5.23, в
и г упругие элементы представлены в виде
двух стержней. На схеме в торсион круг-
лого сечения размещен внутри торсиона
трубчатого сечения, и торсионы обоих
бортов соосны, на схеме г оба торсиона
круглого сечения соединены между собой
через зубчатую или кулачковую передачу.
Торсионы каждой подвески соединены
между собой последовательно, что суще-
ственно увеличивает эффективную д лину
торсиона и снижает тем самым жесткость
подвески. Однако эти схемы значительно
сложнее.
В рассмотренных выше схемах торси-
оны располагались поперек корпуса ма-
шины. В ряде случаев в подвесках неко-
торых катков машины с целью частично-
го улучшения компоновки ТС торсионы
располагают вдоль корпуса (рис. 5.23, д).
На схеме рис. 5.23, е торсион вынесен из
внутреннего объема корпуса машины и
размещен в балансире вдоль корпуса. На
этих схемах передача закручивающих мо-
ментов на торсионы от опорных катков
осуществляется через зубчатые передачи.
На рис. 5.24 показана конструкция
наиболее распространенной однорычаж-
ной торсионной независимой подвески.
Рычаг (балансир) подвески 5 расположен
вдоль корпуса машины и выполнен заод-
но с осью катка и осью торсиона. На оси
катка на двух подшипниках качения уста-
новлен опорный каток 7. На балансирах
имеются кронштейны 2 для упора в верх-
ний ограничитель хода 3, выполненный в
виде спиральной конической пружины
прямоугольного сечения. В некоторых
Рис. 5.23. Схемы торсионных подвесок гусеничных машин:
1 — торсионы; 2 — опорные катки; 3 — балансиры
6 Зак. 300
161
Рис. 5.24. Одиорычажиая торсионная независимая подвеска гусеничной машины
Рис. 5.25. Механизм блокировки подвески
162
конструкциях верхний ограничитель хода
выполняется в виде резинового упругого
элемента. Балансир осью торсиона уста-
новлен в кронштейне 7 корпуса машины
на двух подшипниках скольжения 8. В
торец кронштейна установлено уплотне-
ние 6.
Торсион 9 круглого сечения одним
шлицованным концом соединяется с ры-
чагом 5, а другим закрепляется в кронш-
тейне 7 корпуса противоположного бор-
та. На балансирах крайних катков имеют-
ся проушины 4, к которым нижним кон-
цом прикрепляется амортизатор. Верхним
концом амортизатор закрепляется с помо-
щью кронштейна к корпусу машины. В
подвесках гусеничных машин чаще всего
используют гидравлические телескопи-
ческие амортизаторы двустороннего дей-
ствия, которые устанавливают в подвес-
ках крайних катков машины.
Механизмы блокировки подвесок.
Они предназначены для выключения под-
весок, т. е. для исключения возможного
перемещения колеса (катка) относитель-
но несущей системы ТС. Выключение
подвески применяется при выполнении
различных работ на оборудовании, име-
ющемся на ТС (к примеру при самоока-
пывании). Кроме того, оно используется
при транспортировании ТС. Механизмы
блокировки различают двух типов: исклю-
чающие перемещение колеса (катка)
вверх относительно его статического по-
ложения и не допускающие его перемеще-
ния вверх и вниз.
На рис. 5.25 представлен механизм
блокировки подвески гусеничной маши-
ны, не допускающей перемещения катка
вверх. Он состоит из упора /, винта б,
уплотнения 5, крышек 3, 4 и стопорной
шайбы 2.
Упор ограничивает ход балансира. Он
приваривается к корпусу машины. В нем
предусмотрены соосные резьбовые отвер-
стия а и б, в которых перемещается винт
6. На винте имеются шестигранники в для
вращения ключом. Упор закрывается
крышками 3 и 4. Уплотнение 5 состоит из
шести колец-чистильщиков, резинового и
стального колец, укладываемых в крыш-
ку 4 в указанном порядке.
Выключение подвески осуществляет-
ся вывинчиванием из отверстия а и ввин-
чиванием в отверстие б винта 6 до упора
в балансир 7.
В некоторых подвесках ТС для их бло-
кировок осуществляется перекрытие в
амортизаторе каналов, по которым пере-
текает жидкость. В таком состоянии амор-
тизатор препятствует перемещению кат-
ка, обеспечивая тем самым выключение
подвески.
6*
5.5. Колесный движитель
Колесный движитель состоит из веду-
щих и ведомых колес, с помощью кото-
рых осуществляется движение ТС и уп-
равление им. Ведущими колесами называ-
ются колеса, к которым через трансмис-
сию подводится крутящий момент от си-
ловой установки. Ведущие колеса преоб-
разуют этот момент в тяговое усилие, а
вращательное движение колеса — в по-
ступательное движение ТС. К ведомым
колесам крутящий момент не подводится.
Их назначение (так же как и ведущих ко-
лес) состоит в: передаче нагрузки от веса
ТС на дорогу; создании на поверхности
дороги внешних реактивных продольных
сил, вызывающих уменьшение скорости
движения или остановку ТС; уменьшении
передаваемых машине динамических на-
грузок, возникающих при движении по
неровной дороге; создании на поверхно-
сти дороги внешних реактивных боковых
сил, заставляющих ТС двигаться по кри-
волинейной траектории.
Конструкция трансмиссий колесных
машин позволяет при движении в хоро-
ших дорожных условиях часть колес от-
ключать от силовой установки и ведущие
колеса использовать в качестве ведомых
(см. гл. 4).
Колеса состоят из наружной (упругой)
и внутренней (жесткой) частей. К наруж-
ной части относится эластичная шина, к
внутренней — обод, соединительная
часть с деталями крепления, ступица и
подшипники. Соединительной частью
могут быть диск, присоединенный к обо-
ду с помощью неразъемного соединения
(дисковое колесо) (рис. 5.26), или спи-
цы, представляющие собой часть ступи-
цы (бездисковое или спицевое колесо)
(рис. 5.27).
Ступицей называется центральная
часть колеса, устанавливаемая на подшип-
никах на концах балок мостов или цапфах
(см. рис. 5.6). Подшипники способны вос-
принимать как радиальные, так и осевые
нагрузки для того, чтобы через ступицу на
направляющее устройство подвески и не-
сущую систему передавались действую-
щие на колесо поперечные усилия, а плос-
163
Рис. 5.26. Дисковое колесо с глубоким неразбор-
ным ободом:
1 — монтажный ручей; 2 — обод; 3 — диск колеса
кость качения колеса сохраняла неизмен-
ное положение. Для этого ступицу уста-
навливают на двух роликовых конических
подшипниках качения, обеспечивающих
вращение ступицы с минимальными по-
терями на трение и возможность регули-
ровки осевого зазора гайкой, удерживаю-
щей ступицу на оси.
Внутренний (больший по размеру)
подшипник обычно расположен в плоско-
сти диска колеса и воспринимает основ-
ную часть радиальной нагрузки. Меньший
наружный подшипник является поддер-
живающим и обеспечивает правильное
положение ступицы на оси. Внутреннее
пространство ступицы заполняется конси-
стентной смазкой и защищается от попа-
дания грязи с внутренней стороны уплот-
нительным элементом, а с наружной —
колпаком или фланцем полуоси (на ве-
дущих колесах). Ступицы бывают флан-
цевые (см. рис. 5.6) и спицевые (см.
рис. 5.27).
Ободом называется часть колеса, на
которой монтируется шина. По конструк-
ции ободья бывают: глубокие неразбор-
ные и плоские разборные, которые в свою
очередь подразделяются на ободья со
съемным разрезным бортом, с цельным
съемным бортом и разрезным замочным
кольцом; разъемные (в поперечной плос-
кости), а также с отъемным бортом.
Глубокие неразборные ободья (см.
рис. 5.26) имеют в средней части кольце-
вое углубление, называемое монтажным
ручьем, облегчающее монтаж и демонтаж
шины. Размеры ручья зависят от парамет-
ров шины. Обод может быть симметрич-
ным и несимметричным. Такой тип обо-
да применяется для шин с относительно
эластичными бортами. У плоских разбор-
ных ободов один из бортов при монтаже
шины может отделяться от обода, а затем
снова закрепляться на нем.
Дисковое колесо (рис. 5.28, а) имеет
цельный съемный борт 2 и разрезное
кольцо 7. Профиль основания обода 3
выполнен с конической посадочной пол-
кой. Одна закраина сделана с ним как
одно целое, роль другой выполняет борт
2, удерживаемый кольцом 7. Шину сво-
бодно надевают на плоский обод, затем
устанавливают детали 7 и 2, причем за-
мочное кольцо 7 закладывается в канавку
основания обода 3. От выпадания кольцо
7 удерживает давление сжатого воздуха в
шине. Конические посадочные полки ос-
нования обода и борта 2 обеспечивают
плотную посадку шины на обод и исклю-
чают возможность их относительного
провертывания. В конструкции колеса с
разрезным съемным бортом (рис. 5.28, б)
Рис. 5.27. Бездисковое колесо с разъемным ободом:
1 — секторы обода; 2 — спицевая ступица; 3 — гайка; 4 — прижим; 5 — шпилька
164
функции замочного кольца выполняет сам
разрезной борт 5.
В колесах с отъемными бортами (рис.
5.29) при монтаже шины один борт 1 обо-
да отводится от диска 2, а затем притяги-
вается с помощью большого числа болтов
2, расположенных по окружности диска.
В конструкции данного обода предусмот-
рена металлическая кольцевая вставка
(распорное кольцо 4), которая при затяги-
вании болтов обода зажимает борта шины,
предотвращая возможность ее проворачи-
вания на ободе. Такая конструкция облег-
чает монтаж и демонтаж шин, так как для
этого необходимо лишь отвернуть и завер-
нуть гайки болтов 3. Ее применяют на
машинах высокой проходимости с систе-
мой регулирования давления воздуха в
шинах.
В конструкциях бездисковых колес
(см. рис. 5.27) используют разъемные (со-
ставные) ободья, состоящие из отдельных
секторов, образующих при установке
сплошной обод с бортами. Для центриро-
вания и закрепления на ступице ободья с
внутренней стороны имеют коническую
поверхность. Соединение обода со ступи-
цей обеспечивается с помощью прижи-
мов 4.
В дисковых колесах крепление дисков
к ступице колеса осуществляется с помо-
щью гаек и шпилек (см. рис. 5.6, поз. 5,
6). Гайки имеют сферические опорные
поверхности для центрирования. Чтобы
избежать самоотвертывания гаек при дви-
жении ТС, для левых колес гайки имеют
левую резьбу, а для правых — правую.
Шины. Шина является упругим эле-
ментом колеса и взаимодействует с опор-
ной поверхностью дороги. Шины оказы-
вают большое влияние на тяговые и тор-
мозные качества, топливную экономич-
ность, проходимость, устойчивость, уп-
равляемость, плавность хода и другие эк-
сплуатационные свойства колесных ТС.
Шины должны удовлетворять следу-
ющим требованиям:
обеспечивать минимальное сопротив-
ление качению и удельное давление на
опорную поверхность;
обладать малой радиальной и боль-
шой боковой жесткостями;
Рис. 5.28. Дисковые колеса с плоскими разбор-
ными ободьями:
а — с цельным съемным бортом и разрезным замочным
кольцом; б — со съемным разрезным бортом; / — разрез-
ное замочное кольцо; 2 — цельный съемный борт; 3 —
основание обода; 4 — диск; 5 — разрезной съемный борт
обеспечивать хорошее сцепление с
дорогой в продольном и поперечном на-
правлениях;
быть износостойкими и противосто-
ять проколам и другим видам поврежде-
ний;
не создавать шума при движении ТС;
удерживать сжатый воздух и быть
удобными для монтажа и демонтажа;
иметь минимальные массу и момент
инерции.
На современных машинах применя-
ются пневматические шины, т. е. шины,
наполненные воздухом под давлением
выше атмосферного. Под воздействием
массы, передаваемой через колесо, шина
в месте контакта с дорогой деформирует-
ся и образует площадь контакта. Удельное
давление колеса на опорную поверхность
зависит от веса, приходящегося на коле-
со, и площади контакта.
Рис. 5.29. Колесо с отъемным бортом:
1 — отъемный борт; 2 — диск; 3 — болт; 4 — рас порное
кольцо
165
При одной и той же нагрузке на коле-
со давление зависит от площади контак-
та, которая в свою очередь определяется
формой профиля шины, жесткостью ее
каркаса и давлением воздуха в шине. Чем
меньше давление воздуха, тем больше
площадь контакта и тем меньше удельное
давление.
Шины классифицируются по назначе-
нию, способу герметизации, форме про-
филя, габаритным размерам и конструк-
ции. По назначению шины подразделяют
на шины легковых и грузовых автомоби-
лей, по способу герметизации — на ка-
мерные и бескамерные.
Камерная шина состоит из камеры,
покрышки и ободной ленты. Камера пред-
ставляет собой тонкостенную резиновую
оболочку в виде тора, в которую накачи-
вается воздух. Для впуска и выпуска воз-
духа на камере имеется вентиль, снабжен-
ный обратным клапаном. Вентиль (рис.
5.30, а) состоит из металлического корпу-
са 8, золотника с ниппелем 2, клапана 4 с
пружиной 6 и колпачка 7. Корпус 8 пред-
ставляет собой прямую или изогнутую
латунную трубку, закрепленную на каме-
ре 10 гайкой 9. Внутри корпуса на резьбе
ввернут золотник с ниппелем 2, соединен-
ным с втулкой 3, имеющей резиновую уп-
лотняющую манжету. Через ниппель про-
ходит шпилька 5 с клапаном 4, состоящим
из прижимной чашечки с резиновым коль-
цом. При ввертывании ниппеля 2 золотни-
ка втулка 3 манжетой прижимается к внут-
ренней выточке корпуса вентиля. Клапан
4 резиновым кольцом прилегает к краю
втулки под действием пружины б, надетой
на шпильке 5 и упирающейся в направля-
ющий колпачок 7 шпильки.
При накачивании шины йаконечник
шланга воздушного насоса присоединяет-
ся по резьбе к корпусу вентиля. Клапан
под давлением воздуха открывается, про-
пуская его внутрь камеры. В накаченной
камере клапан плотно прижат к своему
седлу под действием давления пружины
и воздуха. Усилие пружины регулируется
ниппелем золотника ввертыванием его
колпачком 1 с выступами. После накачи-
вания шины на корпус вентиля наверты-
вается колпачок 1 с резиновой уплотняю-
щей вставкой. Для выпуска воздуха из
камеры необходимо нажать шпильку и
открыть клапан.
Различают вентили для колесных шин
с металлическим корпусом (см. рис. 5.30,
а), с обрезиненным корпусом (рис. 5.30,
б) и для бескамерных шин (рис. 5.30, в).
Вентиль с обрезиненным корпусом
имеет прочно присоединенную к камере
резиновую оболочку с заделанной в ней
металлической втулкой (корпусом), в ко-
торую ввернут золотник. Вентиль беска-
мерной шины закреплен герметично гай-
кой 9 с шайбой на двух резиновых уплот-
няющих шайбах /7 в вентильном отвер-
стии обода 72.
Рнс. 5.30. Вентили пневматических шии:
а — металлический; б — резинометаллический; в — бескамерной шины
166
Ободная лента, имеющая вид кольца
плоского сечения, устанавливается меж-
ду камерой и ободом колеса для предох-
ранения камеры от защемления между
покрышкой и ободом. В некоторых слу-
чаях ободную ленту не применяют.
Покрышка воспринимает усилия, пе-
редаваемые сжатым воздухом стенкам ка-
меры, защищает камеру от повреждений
и обеспечивает сцепление шины с опор-
ной поверхностью.
Покрышка представляет собой слож-
ную резинотканевую конструкцию (рис.
5.31), состоящую из следующих основных
частей: каркаса, протектора, подушечно-
го слоя (брекера), боковины и борта.
Каркас является основной силовой
частью покрышки и состоит из несколь-
ких слоев (2—14) прорезиненной ткани
(корда). Кордные слои каркаса закрепля-
ются на проволочных бортовых кольцах.
Нити корда в каркасе могут располагать-
ся или под углом 45—60° к меридиальной
плоскости шины, или радиально. В зави-
симости от этого шины по конструкции
подразделяют на диагональные и радиаль-
ные. Радиальные шины обладают повы-
шенной износостойкостью, меньшей спо-
собностью сопротивления боковому уво-
ду и меньшей радиальной жесткостью.
В качестве материала для кордной
ткани используют хлопчатую бумагу, вис-
козу, полиамидные смолы и стальную про-
волоку. Иногда металлический корд ком-
бинируется с неметаллическим. При ис-
пользовании металлического корда число
слоев в шинах меньше. Такие шины име-
ют большие грузоподъемность и износо-
стойкость и большую способность проти-
востоять проколам.
Протектором называют толстый слой
резины, расположенный в верхней части
покрышки и контактирующий с поверхно-
стью дороги. Протектор состоит из тонко-
го подканавочного слоя и толстой расчле-
ненной части — рельефного рисунка.
В зависимости от назначения шины
имеют следующие типы рисунка протек-
тора:
с дорожным рисунком для работы на
дорогах с твердым усовершенствованным
покрытием (рис. 5.32, а);
Рис. 5.31. Шины:
а — диагональная; б — радиальная; в — радиальный срез
покрышки; / — каркас; 2 — подушечный слой (брекер);
3 — протектор; 4 — боковина; 5 — борт; 6 — бортовое
проволочное кольцо; 7 — наполнительный резиновый
шнур; 8 — текстильная обертка; 9 — бортовая лента; Н —
высота профиля; В — ширина профиля; D — наружный
диаметр; d — посадочный диаметр; b — ширина обода
с универсальным рисунком для рабо-
ты на дорогах с твердым покрытием и по
грунту (рис. 5.32, б);
с рисунком повышенной проходимо-
сти для работы преимущественно по мяг-
кому грунту (рис. 5.32, в);
с карьерным рисунком для работы
в карьерах, на лесозаготовках и т. п.
(рис. 5.32, г);
с зимним рисунком без шипов и с
шипами для работы на заснеженных и
обледенелых дорогах (рис. 5.32, Э).
Существуют конструкции шин, вы-
полненные со съемным протектором, ар-
мированным металлическим кордом
(рис. 5.33). Съемный протектор состоит из
одного—трех колец. Протекторные коль-
ца с резиновыми герметизирующими бур-
тиками монтируют на посадочную часть
167
Рис. 5.32. Типы рисунков протектора:
а — дорожный; б — универсальный; в — повы-
шенной проходимости; г — карьерный; д — зим-
ний
корпуса шины между направляющими ре-
бордами. При накачивании шины возду-
хом происходит увеличение наружного
диаметра каркаса, вследствие чего обес-
печивается плотная посадка протектор-
ных колец.
Подушечным слоем (брекером) назы-
вается резиновый или резинокордный
слой, расположенный между каркасом и
протектором. Он служит для усиления
Рис. 5.33. Разрез шины со съемным протекто-
ром:
1 — каркас; 2 — направляющие; 3 — кольца протектора;
4 — металлокорд
каркаса, смягчает воздействие ударных
нагрузок и содействует более равномер-
ному распределению усилий, действую-
щих на шину в продольном и поперечном
направлениях.
Боковиной называют резиновый слой,
покрывающий боковые стенки каркаса и
предохраняющий его от влаги и механи-
ческих повреждений. В зависимости от
типа и размера шин боковину делают тол-
щиной 1,5—3,5 мм, а у арочных шин —
до 10 мм. Боковину изготавливают как
одно целое с протектором и на нее обыч-
но наносят размер покрышки, номер, дату
изготовления и другие обозначения.
Бортом называется жесткая часть
покрышки, служащая для крепления ее на
ободе колеса. Борт образуется из крыль-
ев, обернутых концами слоев корда. В за-
висимости от числа слоев корда в борте
применяют одно, два или даже три кры-
ла. Крыло изготавливают из бортового
кольца, выполненного из стальной прово-
локи, твердого профильного резинового
шнура, обертки и усилительных ленточек.
Металлическое кольцо придает борту не-
обходимые жесткость и прочность, а ре-
зиновый шнур — монолитность и способ-
ствует оформлению борта. Бортовое коль-
цо вместе с резиновым шнуром обматы-
вается тонкой текстильной прорезиненной
168
оберткой и усилительными ленточками,
служащими для укрепления крыла в по-
крышке.
В бескамерной шине роль покрышки
и камеры выполняет покрышка, на внут-
реннюю поверхность которой нанесен га-
зонепроницаемый слой толщиной 1,5—
3,0 мм. По внешнему виду бескамерная
шина близка к обычной камерной. Для
обеспечения плотной посадки шины на
обод колеса бескамерные шины имеют
специальную форму и конструкцию бор-
тов. В бескамерных шинах вентиль мон-
тируется непосредственно на ободе (см.
рис. 5.30, в).
По форме профиля шины подразделя-
ются в зависимости от отношения высо-
ты профиля Н к его ширине В. Разли-
чают шины (рис. 5.34): обычного про-
филя (Я/В = 0,9+1); широкопрофильные
(Н/В = 0,75+0,85); арочные (Н/В = 0,4+
0,6); пневмокатки (Н/В - 0,1+0,4).
Пропорции поперечного сечения
шины оказывают большое влияние на ее
свойства. Чем меньше Н/В, тем меньше
износ шины, сопротивление качению и
уровень шума. Кроме того, снижение это-
го показателя дает возможность увеличе-
ния диаметра обода и улучшения условий
для размещения в колесе тормозного ме-
ханизма.
Тороидные камерные и бескамерные
шины применяют на большинстве колес-
ных машин различных типов.
Широкопрофильные шины применя-
ют на машинах повышенной и высокой
проходимости с системой регулирования
давления воздуха в шинах.
Арочные шины предназначены для
повышения проходимости колесных ма-
шин в условиях бездорожья. Они изготав-
ливаются бескамерными и устанавлива-
ются на ведущих колесах. Увеличение
проходимости достигается за счет боль-
шой площади контакта шины с дорогой.
Давление воздуха в этих шинах 0,07—
0,25 МПа.
Пневмокатки изготавливают преиму-
щественно бескамерные и используют на
вездеходах при движении по опорной по-
верхности с малой несущей способнос-
тью (болото, снег и т. п.). Площадь кон-
такта у них еще больше, чем у арочных
шин, а давление на опорную поверхность
меньше (давление воздуха в них 0,01—
0,1 МПа).
По габаритным размерам шины под-
разделяют на:
крупногабаритные с шириной профи-
ля 350 мм и более независимо от посадоч-
ного диаметра;
среднегабаритные с шириной профи-
ля 200—350 мм и посадочным диаметром
не менее 457 мм;
малогабаритные с шириной профиля
не более 260 мм и посадочным диамет-
ром не более 457 мм.
Рис. 5.34. Геометрические формы профиля шин и их отпечатки:
а — обычного профиля (тороидная); б — широкопрофильная; в — арочная; г — пневмокаток
169
На каждой покрышке (бескамерной
шине) на ее боковине дается обозначение
(размер) шины. Тороидные шины обозна-
чаются двумя числами, первое из которых
указывает размер ширины профиля шины,
второе — посадочный диаметр обода. Раз-
меры могут быть выражены в дюймах
(18.00—24) или в миллиметрах (260—
508). Для обозначения широкопрофиль-
ной шины применяют три числа, обозна-
чающие соответственно наружный диа-
метр, ширину профиля и посадочный ди-
аметр в миллиметрах (1500x600x635).
Арочные шины обозначают двумя числа-
ми, выражающими наружный диаметр и
ширину профиля в миллиметрах (1500х
х840). Для обозначения пневмокатков ис-
пользуют три числа, обозначающие те же
параметры, что и для широкопрофильных,
в миллиметрах (1000x1000x250).
Система регулирования давления
воздуха в шинах. На колесных ТС, пред-
назначенных для эксплуатации по доро-
гам с твердым покрытием, грунтовым до-
рогам различного состояния и местности,
применяют систему регулирования давле-
ния воздуха в шинах. При движении по
дорогам с ровным твердым покрытием
целесообразно высокое давление воздуха
(0,35—0,4 МПа и выше). В этом случае
имеют место меньшее сопротивление ка-
чению колес и наименьший расход топли-
ва. При движении по мягкому деформи-
рованному грунту для уменьшения давле-
ния на грунт необходимо низкое давление
воздуха в шинах (0,05—0,08 МПа).
Система регулирования давления по-
зволяет постоянно поддерживать в шинах
необходимое давление воздуха и в случае
прокола камеры продолжать движение без
смены колеса благодаря непрерывной по-
даче воздуха в поврежденную шину.
Система регулирования давления
(рис. 5.35) использует, как правило, сжа-
тый воздух от системы пневматического
привода тормозов ТС.
Кран управления размещен в кабине
и бывает двух типов: клапанный и золот-
никовый. На рис. 5.36 показана конструк-
ция золотникового крана управления, вы-
полненная в комплекте с клапаном-огра-
ничителем. Кран управления соединяет-
Рис. 5.35. Схема системы регулирования давления воздуха в шинах:
/ _ компрессор; 2 — ресивер; 3 — запорный кран; 4 — воздухоподводящее устройство; 5 — шинный манометр; 6 —
кран управления; 7 — клапан-ограничитель понижения давления; 8 — магистраль выпуска воздуха в атмосферу; 9 —
блок шинных кранов
170
1
2
3
Рис. 5.36. Конструкция золотникового крана управления с клапаном-ограничителем:
А — от ресивера; Б — к блоку шинных кранов; В — в атмосферу; / — клапан-ограничитель; 2 — корпус; 3 — сальники;
4 — золотник; 5 — кольцо; 6 — регулировочный винт
ся с ресивером, в котором имеется запас
сжатого воздуха, с шинами через блок
шинных кранов и с атмосферой. Золот-
ник, соединенный тягой с рычагом управ-
ления, может перемещаться в осевом на-
правлении; он имеет кольцевую проточку
и уплотняется двумя сальниками.
Золотник может занимать три положе-
ния в зависимости от режима работы си-
стемы. В крайнем левом положении про-
точка находится против левого сальника,
и сжатый воздух поступает из ресивера в
шины (накачка шин). В правом положе-
нии проточка золотника размещается про-
тив правого сальника, и сжатый воздух из
шин выпускается в атмосферу. В среднем
положении золотника все магистрали ра-
зобщены. Ход золотника из среднего по-
ложения в крайние ограничивается коль-
цом.
Клапан-ограничитель понижения дав-
ления позволяет поддерживать необходи-
мое давление воздуха в ресивере для обес-
печения достаточного запаса сжатого воз-
духа во время торможения. Шины можно
накачивать, если в ресиверах давление
более 0,45—0,55 МПа.
По шинному манометру контролиру-
ется давление воздуха в шинах. Он снаб-
жен шкалой с рекомендуемыми давлени-
ями в шинах для основных типов дорог.
Блок шинных кранов имеет несколь-
ко вентилей по числу колес или числу
осей ТС. Поскольку при всех открытых
вентилях давление воздуха во всех шинах
одинаковое, можно осуществлять одно-
временную их накачку или выпуск из всех
шин воздуха в атмосферу. Кроме того,
можно изменять давление воздуха в ши-
нах отдельно для каждого колеса или оси.
Воздухоподводящее устройство, обес-
печивающее подачу воздуха к вращаю-
щейся шине, представляет собой двусто-
ронние резиновые сальники (рис. 5.37),
расположенные между неподвижными
деталями балок мостов и вращающимися
ступицами колес. За счет повышенного
7
Рис. 5.37. Конструкция системы подвода возду-
ха к шние:
I — канал полуоси; 2 — запорный кран; 3 — шланг; 4 —
штуцер; 5 — сальники
171
давления воздуха, поступающего в каме-
ру сальника из ресивера, кромки сальни-
ка прижимаются к цилиндрической повер-
хности вращающейся детали и этим обес-
печивают необходимую герметизацию
соединения.
Запорные краны колес размещаются
в дисках или ступицах колес. Они пред-
назначены для отключения шин от систе-
мы в случае их повреждения или при дли-
тельных стоянках для предотвращения
утечки воздуха из них. При эксплуатации
ТС запорные краны колес открыты и обес-
печивают сообщение шин через блок
шинных кранов с краном управления.
5.6. Гусеничный движитель
Гусеничный движитель служит для
преобразования крутящего момента, под-
водимого к ведущим колесам через транс-
миссию от силовой установки, в тяговое
усилие, движущее ТС.
Движитель гусеничных машин (рис.
5.38) состоит из гусеничных цепей или
лент, ведущих и направляющих колес,
опорных и поддерживающих катков. Вес
ТС передается через подвеску на опорные
катки и гусеницы, а через них — на опор-
ную поверхность.
Под действием крутящего момента
Л/вк ведущие колеса перематывают гусе-
ничные цепи, которые расстилаются по
дороге и являются как бы рельсовым пу-
тем, по которому на опорных катках пе-
ремещается несущая система машины. По
мере перекатывания опорных катков зад-
ние звенья (траки) гусеничной цепи пере-
ходят на верхнюю ветвь гусеницы, а за-
тем снова вступают в контакт с поверх-
ностью грунта под передней частью ма-
шины.
По конструкции гусеничные движите-
ли современных машин могут быть:
с несущими или приподнятыми на-
правляющими колесами, с передним или
задним расположением ведущих колес, с
поддерживающими катками или без них;
с различным типом шарниров гусе-
ниц— с открытыми металлическими, ре-
зинометаллическими шарнирами или
шарнирами в виде игольчатых подшипни-
ков.
На рис. 5.38, айв ведущие колеса
расположены в кормовой части машины.
В этих схемах потери на трение в шарни-
рах меньше, чем при носовом расположе-
нии ведущих колес, так как число шарни-
ров гусеницы, нагруженных тяговым уси-
лием, и точек перегиба уменьшается. В
схемах на рис. 5.38, виг отсутствуют под-
держивающие катки, опорные катки боль-
шого диаметра, и сам движитель имеет
меньшую высоту. Однако при движении
с большими скоростями верхняя ветвь
гусеницы начинает совершать значитель-
ные вертикальные колебания, сопровож-
Рис. 5.38. Схемы гусеничных движителей:
/ — гусеничная цепь; 2 — ведущее колесо; 3 — опорные катки; 4 — поддерживающие катки; 5 — направ-ляющее колесо
172
даемые ударами по опорным каткам. Схе-
ма на рис. 5.38, г содержит большое чис-
ло опорных катков, расположенных в шах-
матном порядке, что улучшает проходи-
мость машины.
В схеме на рис. 5.38, б направляющее
колесо является несущим, т. е. оно опу-
щено на опорную поверхность и одновре-
менно выполняет роль опорного катка. В
этом случае направляющее колесо обяза-
тельно подрессорено.
Гусеницы транспортных машин могут
быть выполнены в виде замкнутых рези-
нокордных или резинометаллических
лент. Однако эти ленты вследствие недол-
говечности и малой несущей способнос-
ти используются на самых легких маши-
нах, например на снегоходах. Наибольшее
распространение получили металличес-
кие многозвенные гусеничные цепи, со-
стоящие из звеньев (траков), шарнирно
соединенных между собой (рис. 5.39).
Траки представляют собой литые или
штампованные звенья из износостойкой
стали, имеющие на наружной поверхнос-
ти грунтозацепы, на внутренней поверх-
ности — направляющие гребни, а также
отверстия (цевки), в которые входят зубья
ведущих колес, и ушки, в которые входят
соединительные пальцы, шарнирно со-
единяющие траки между собой.
Направляющие гребни препятствуют
спаданию гусениц с катков. Если опорные
катки одинарные, гребни делаются двой-
ными и располагаются по обе стороны
катков, если катки сдвоенные, гребни вы-
полняются одинарными и проходят меж-
ду катками.
В гусеницах с открытыми металли-
ческими шарнирами соединительный па-
лец 6 в виде длинного стального стержня
круглого сечения (см. рис. 5.39) вставля-
ется в ушки сближенных друг с другом
траков и закрепляется от выскакивания
шплинтом, стопорным кольцом или рас-
клепыванием. Гусеницы с такими шарни-
рами подвержены ускоренному износу,
так как в шарниры легко попадает грязь
и особенно песок, обладающий абразив-
ными свойствами. В результате износа
увеличивается длина гусеницы, а также
уменьшается прочность пальцев. Измене-
Рис. 5.39. Элементы металлической многозвен-
ной гусеницы с открытым металлическим шар-
ниром:
1 — цевка; 2 — ушки; 3 — направляющий гребень;
7, 5 — траки; б — соединительный палец
ние длины гусеницы требует частых ре-
гулировок ее натяжения, а с уменьшени-
ем прочности пальцев происходит их по-
ломка, ведущая к разрыву гусениц.
Применение резинометаллических
шарниров, в которых исключено трение,
значительно увеличивает надежность и
срок службы гусениц. В таких шарнирах
(рис. 5.40) палец впрессован в резиновую
втулку, которая в свою очередь запрессо-
вана в ушки трака. При изгибе гусенич-
ной цепи происходит лишь закручивание
резиновых втулок. Трение скольжения
между поверхностями отсутствует, поэто-
му нет износа траков и пальцев. Однако
здесь имеются потери при изгибе гусени-
цы за счет гистерезисных явлений в ре-
зине. Для их уменьшения используется
предварительное закручивание втулок в
Рис. 5.40. Соединение траков резинометалличес-
кнм шарниром:
/ — резиновая втулка; 2 — палец; 3 — ушко трака
173
сторону, обратную их закручиванию при
работе.
Шарниры на игольчатых подшип-
никах содержат запас смазки и закрыты
сальниками. В настоящее время такие
шарниры широкого распространения не
получили.
Ведущие колеса гусеничного движи-
теля предназначены для перематывания
гусеничной цепи и представляют собой
стальные венцы, прикрепленные к ступи-
цам бортовых передач.
По типу зацепления ведущих колес с
гусеничной цепью различают ведущие
колеса с цевочным и гребневым зацепле-
ниями.
При цевочном зацеплении (рис. 5.41,
а) зубья венцов входят в отверстия (цев-
ки) траков гусениц и при вращении веду-
щих колес перематывают гусеницу.
При гребневом зацеплении (рис. 5.41,
б) на наружной поверхности ведущего
колеса имеются углубления, по форме и
размерам соответствующие гребню гусе-
ницы, или специальные ролики, укреплен-
ные между гладкими ободами колеса, ко-
торые, взаимодействуя с гребнями траков,
перематывают гусеницу.
Конструкция элементов зацепления
ведущих колес с гусеницей должна обес-
печивать безударную передачу усилий,
свободный вход и выход элементов гусе-
ницы из зацепления, хорошее самоочище-
ние от грязи, снега и попадающих в за-
цепление крупных предметов.
Направляющие колеса располагаются
на противоположном от ведущих колес
Рис. 5.41. Виды зацепления ведущего колеса
с гусеницей
конце машины и служат для направления
движения гусеницы и (совместно с меха-
низмом натяжения) для регулирования
натяжения гусеницы. Кроме того, они дол-
жны обеспечивать самоочистку от грязи,
снега и удаление с беговой дорожки гусе-
ницы грязи, льда (скалывание его) и сне-
га. В зависимости от конструкции гусе-
ниц, ведущих колес и опорных катков на-
правляющие колеса могут быть двойны-
ми или одинарными.
Натяжение гусениц необходимо для
предотвращения их спадания, уменьше-
ния потерь при перематывании гусениц и
облегчения их монтажа и демонтажа.
Среди натяжных механизмов с меха-
ническим приводом различают:
винтовые — с поступательным пере-
мещением оси направляющего колеса
(рис. 5.42, а);
кривошипные — с перемещением оси
направляющего колеса по дуге окружно-
сти. Поворот кривошипа может осуще-
ствляться с помощью червячной пары
(рис. 5.42, б) или винтовой стяжки (рис.
5.42, в).
В механизме натяжения (см. рис. 5.42,
а) при вращении винта корпус механизма
с прикрепленным к нему направляющим
колесом перемещается вдоль корпуса ма-
шины и изменяет натяжение гусеницы. В
схеме на рис. 5.42, б направляющее коле-
со устанавливается в соответствующее
заданному натяжению гусеницы положе-
ние при помощи червячной пары 5. Фик-
сация этого положения обеспечивается с
помощью гребенок на кривошипе и кор-
пусе машины. Ввод и вывод гребенки кри-
вошипа из зацепления с корпусом осуще-
ствляются в одном механизме с помощью
червячной пары 6 и винтового механиз-
ма. В схеме на рис. 5.42, в установка на-
правляющего колеса в нужное положение
достигается за счет изменения длины вин-
товой стяжки. В некоторых подобных кон-
струкциях вместо винтовой стяжки уста-
новлен гидравлический цилиндр.
Опорные катки передают вес маши-
ны на гусеничные цепи и на них проис-
ходит перемещение несущей части по гу-
сенице. Число их — в пределах пяти—
семи по борту.
174
Рис. 5.42. Типы механизмов натяжения гусениц:
1 — направляющее колесо; 2 — винтовой механизм; 3 — корпус машины; 4 — фиксирующие гребенки; 5,6 — червячные
пары; 7 — кривошип; 8 — винтовая стяжка
Опорные катки современных гусенич-
ных машин можно разделить на три типа:
с наружной резиновой шиной (см. рис.
5.24); с внутренней амортизацией (рис.
5.43, а); жесткие цельнометаллические
(рис. 5.43, б). Каток каждого из трех ти-
пов может быть одинарным (см. рис.
5.24), двойным (см. рис. 5.43, а, б) и при
очень больших нагрузках на катки —
тройным.
В некоторых гусеничных движителях
опорные катки выполнены с пневматичес-
кими шинами или шинами с эластичным
наполнителем (рис. 5.43, в).
В зависимости от диаметра опорные
катки бывают малого (500—600 мм) и
большого (700—800 мм и более) диамет-
ров. Гусеничные движители с опорными
катками малого диаметра включают в себя
поддерживающие катки.
Рис. 5.43. Типы опорных катков
175
Рис. 5.44. Поддерживающий каток:
1 — ступица; 2 — подшипники; 3 — крышка; 4 — втулка;
5 — стопорный палец; б — пробка; 7 — грибок; 8 — болт;
9 — прокладки; 10 и 14 — гайки; 11 — крышка лабирин-
та; 12 — кольцо; 13 и 18 — шайбы; 15 — шплинт; 16 —
кронштейн; 17 — ось; 19 — манжеты; 20 — шина
Жесткие опорные катки используют-
ся на тихоходных гусеничных машинах.
Катки с наружной резиновой шиной сни-
жают динамические нагрузки на гусени-
цу и на каток, снижают шум от движения
машины. Однако в резине из-за большо-
го внутреннего трения при ее деформации
выделяется большое количество тепла,
что приводит к расслаиванию шины или
отслаиванию ее от обода катка. При слиш-
ком больших нагрузках на каток и скоро-
стях движения применяются катки с внут-
ренней амортизацией. Резина в этих кат-
ках работает главным образом на сдвиг, и
работающая поверхность значительно
больше, чем в наружных шинах.
Поддерживающие катки служат для
поддержания верхней свободной ветви
гусеничной цепи. Условия работы поддер-
живающих катков значительно легче, чем
опорных, так как они нагружены лишь
частью веса гусениц. На рис. 5.44 пред-
ставлена конструкция поддерживающего
катка вместе с кронштейном крепления
его к корпусу машины.
176
5.7. Установка
управляемых колес
Изменение направления движения
колесных ТС происходит вследствие по-
ворота управляемых колес на тот или иной
угол относительно продольной вертикаль-
ной плоскости. Поворот управляемых ко-
лес осуществляется за счет воздействия
водителя на рулевое управление, но мо-
жет быть и произвольным в результате
наезда колес на неровности дороги, что
может привести к нарушению устойчиво-
сти движения. Чтобы избежать этого, а
также обеспечить во всех случаях автома-
тическое возвращение управляемых колес
в положение прямолинейного движения,
необходима хорошая стабилизация управ-
ляемых колес, достигаемая определенной
их установкой, а также упругими свой-
ствами шин.
Стабилизация колес обеспечивается
наклоном их шкворней в поперечной и
продольной плоскостях.
Угол Р (рис. 5.45, а) поперечного на-
клона шкворня обеспечивает автоматичес-
кий самовозврат колес к прямолинейно-
му движению после поворота. При пово-
роте колеса относительно шкворня оно
стремится опуститься ниже плоскости
дороги на величину Л. Так как это невоз-
можно, происходит подъем передней ча-
сти машины, а под действием веса маши-
ны колесо возвращается в исходное поло-
жение, соответствующее прямолинейно-
му движению. Стабилизирующий момент
зависит от угла наклона шкворня (у совре-
менных машин р = 6*г8°), веса машины,
приходящегося на управляемые колеса, и
не зависит от скорости движения.
Наклон шкворня в продольной плос-
кости (угол у на рис. 5.45, б) выполняют
таким образом, чтобы продолжение его
оси пересекало опорную поверхность не-
много впереди центра площади контакта
шины с дорогой, образуя плечо В. Назна-
чение угла у — сохранение прямолиней-
ности движения при значительных скоро-
стях. При криволинейном движении воз-
никающая центробежная сила Рц (рис.
5.45, в), пропорциональная скорости дви-
жения, вызывает действие боковых сил Ry
Рис. 5.45. Схемы установки управляемых колес:
а — наклон шкворня в поперечной плоскости; б — наклон шкворня в продольной плоскости; в — развал колес; г — схема
сил, действующих на колесное транспортное средство на повороте; д — схождение колес
со стороны дороги на колеса. Действие
этих сил в центрах контактов шин с до-
рогой на плече В создает стабилизирую-
щий момент, стремящийся повернуть ко-
леса в положение прямолинейного движе-
ния. Угол у у современных машины нахо-
дится в пределах 1—3,5°.
Кроме углов наклона шкворней, уп-
равляемые колеса имеют развал и схож-
дение. Угол развала колес а (рис. 5.45, г)
представляет собой угол между верти-
кальной плоскостью и плоскостью коле-
са. Это достигается наклоном оси цапфы
колеса вниз. Назначение угла а — обес-
печение вертикального положения колеса
при движении независимо от возможных
деформаций деталей переднего моста,
наличия зазоров в подшипниках ступицы
и втулках шкворней. Наличие угла разва-
ла управляемых колес облегчает их пово-
рот (так как уменьшается расстояние меж-
ду точкой пересечения продолжения оси
шкворня и центром площади контакта
шины с дорогой) и уменьшает нагрузку
на внешний малый подшипник вследствие
возникновения при развале колес осевой
силы, прижимающей ступицу к внутрен-
нему большому подшипнику. Угол а не-
велик и составляет 1—2°.
В результате установки колес с накло-
ном плоскости качения появляются силы,
вызывающие движение колес с разверты-
ванием в стороны от направления движе-
ния машины по прямой. Однако колеса,
связанные с машиной, будут двигаться по
прямой, но с некоторым боковым сколь-
жением, вызывающим ускоренный износ
шин и увеличение расхода горючего. Для
устранения этого явления применяют
схождение колес в горизонтальной плос-
кости. Схождение колес (рис. 5.45, д) оце-
нивают как разность расстояний А и Б
между колесами, измеряемую на высоте
их осей между краями ободьев. Эта раз-
ность составляет 2—12 мм, что соответ-
ствует углам схождения, не превышаю-
щим 1°. Схождение колес обычно регули-
руется изменением длины поперечной
рулевой тяги.
Соблюдение заданных углов установ-
ки шкворней оказывает большое влияние
на безопасность движения. Недостаточ-
ные углы наклона шкворней вызывают
неустойчивость движения и требуют до-
полнительных усилий от рулевого приво-
да. Слишком большие углы затрудняют
ввод машины в криволинейное движение.
177
Глава 6
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
6.1. Назначение
систем управления.
Основные требования
Под системой управления ТС в широ-
ком смысле будем понимать совокупность
устройств, предназначенных для управле-
ния движением ТС и обеспечения функ-
ционирования его узлов и агрегатов.
Современные ТС в зависимости от
целевого назначения снабжены множе-
ством систем управления, значительно
облегчающих труд водителя. Широко при-
меняются усилители, способствующие
уменьшению физической и нервной на-
грузок при управлении ТС. В настоящее
время на ТС широкое распространение
получают электронные автоматизирован-
ные системы управления в виде микро-
процессоров, микроЭВМ или аналоговых
вычислительных устройств, на которые
возлагается часть операций по управле-
нию машиной, контролю за работой раз-
личных узлов и агрегатов. В первую оче-
редь автоматизируются операции, связан-
ные с повышением безопасности движе-
ния, защитой экипажа, поддержанием
комфортабельных условий работы води-
теля, а также монотонные операции по
управлению, существенно утомляющие
водителя. Однако автоматизация процес-
сов движения машин затруднена из-за
невозможности учета всех факторов в ал-
горитмах управления различными его си-
стемами и агрегатами.
Примером частичной автоматизации
управления ТС может служить система
поддержания заданной скорости его дви-
жения (рис. 6.1). Эта система обеспечива-
ет поддержание стабильной скорости дви-
жения или его регулирование по заданной
программе с помощью бортовой микро-
ЭВМ. Подобные системы используются в
основном при движении ТС на свободном
L- МикроЗВН
Пульт
Восстанов-
ление
скорости
Установка скоро-
сти (ускорение -
движение накатом)
Контактные оД Педаль тормоза
датчики “
блок ин-
дикации
Педаль сцепления
Рис. 6.1. Блок-схема системы поддержания заданной скорости движения ТС
178
Рис. 6.2. Структурная схема системы
управления автомобилем с использо-
ванием электроники:
ЕР — блок управления
участке местности. Блок индикации позво-
ляет водителю контролировать работу си-
стемы и при необходимости вносить кор-
ректировку в ее работу. Сервоклапан, уп-
равляющий положением топливной зас-
лонки по заданной программе и приводи-
мый в движение от мощного модуля, по-
стоянно подает сигнал на бортовую мик-
роЭВМ. Последняя в соответствии с сиг-
налом, поступающим от датчика скорос-
ти, обеспечивает ее постоянство или ре-
гулирование в заданном диапазоне.
Как известно, электронные приборы
работают быстрее и точнее, чем механи-
ческие регулирующие устройства. Поэто-
му при различных процессах регулирова-
ния коробок передач, двигателя, тормоз-
ных механизмов с помощью электроники
(в том числе, бортовой, ведущей ЭВМ)
обеспечивается точность дозировки уп-
равляющего сигнала и высокая надеж-
ность управления. Примером таких сис-
тем управления автомобилем может слу-
жить блок-схема, показанная на рис. 6.2.
Электроника применяется и для уп-
равления антиблокировочными система-
ми (АБС) на тягачах большой грузоподъ-
емности, в частности выпускаемых Мин-
ским автозаводом (Белоруссия).
Применение электроники и микро-
процессорной техники существенно
уменьшает утомляемость водителей, по-
зволяет (при использовании их диагнос-
тической возможности) более рациональ-
но производить затраты на техническое
обслуживание.
Массовое применение на ТС элект-
ронных автоматизированных систем уп-
равления ограничено в основном из-за их
высокой стоимости и недостаточной на-
дежности, что заставляет конструкторов
в настоящее время модернизировать уже
существующие системы управления и од-
новременно вести поиск новых решений.
При помощи автоматических систем
управления уже сейчас на транспорте ус-
пешно решаются задачи, связанные с уве-
личением средней скорости движения ТС,
с сокращением расхода топлива, улучше-
нием управляемости, проходимости, плав-
ности хода, повышением тормозных ка-
честв и др.