Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

Методичні рекомендації до лабораторних робіт для студентів спеціальності Технологічна освіта автоспр

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-13


Полтавський національний педагогічний університет

імені. В.Г. Короленка

факультет технологій та дизайну

кафедра теорії та методики технологічної освіти

ОСНОВИ КОНСТРУКЦІЇ автомобіля

Методичні рекомендації до лабораторних робіт

для студентів спеціальності „Технологічна освіта

(автосправа)”

Полтава 2012


УДК 656.13(07)

ББК39.33р20

        К- 17

Основи конструкції автомобіля /Методичні рекомендації до лабораторних робіт для студентів спеціальності „Технологічна освіта (автосправа)” – ПНПУ.–2012.–с.104.

У методичних вказівках представлений теоретичний, методичний для підготовки та проведення лабораторних робіт з основ теорії конструкції автомобіля.

Укладач: доцент, канд..техн. наук Калязін Ю.В.

Рецензенти: КодельВ.М., канд. техн. наук, доцент кафедри  виробничо-інформаційних технологій та БЖД Полтавського національного педагогічного університету імені В.Г. Короленка.

Іванкова О. В., канд. техн. наук доцент кафедри ремонту машин та технології конструкційних матеріалів Полтавської державної аграрної академії

Відповідальний за випуск: доц.. Титаренко В.П.

Редактор: канд.. філол. наук, доц.. Григор’єва О.О.

Методичні  рекомендації  рекомендовані  до  друку  вченою радою Полтавського національного педагогічного університету

імені В.Г. Короленка  протокол  №    від                      2013 р.

ЗМІСТ

1.Лабораторна робота №1 „Аналіз конструкції кривошипно-шатунного механізму ”............................................................................................................. 4

2.Лабораторна робота №2Анализ конструкції  газорозподільного механизму……………………………………………………………………….12

3. Лабораторна робота №3Дослідження теплового балансу ДВЗ…….20

4. Лабораторна робота №4 Дослідження роботи елементів системи охолодження…………………………………………………………………..29

5. Лабораторна робота №5 „Аналіз будови і роботи системи змащування”..37

6. Лабораторна робота №6 „ Дослідження регулювальних характеристик карбюратора”……………………………………………………….…………..43

7.Лабораторна робота №7„ Аналіз конструкції фрикційного зчеплення”……...................................................................................................57

8. Лабораторна робота №8 „ Дослідження ступінчастих коробок передач”………………………………………………………............................63

9. Лабораторна робота №9 „ Аналіз конструкції карданних передач”…..................................................................................................      ...69

10. Лабораторна робота №10 „ Аналіз конструкції головних передачі і диференціалів”.................................................................................................78

11. Лабораторна робота №11 „ Аналіз конструкцій підвіски автомобіля та ї елементів”..............................................................................................................85

12. Лабораторна робота №12 „Дослідження конструкцій рульового керування”………………………………………………………………………96

13. Лабораторна робота №13 „ Дослідження конструкцій гальмівних механізмів ” ……………….................................................................................101

13.Література…………………………………………..……………………….104

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

Аналіз конструкції кривошипно-шатунного механізму

Мета роботи: закріплення знань з будови кривошипно-шатунного

механізму(КШМ), придбання навичок оцінки кінематики КШМ.

Обладнання і інструменти: набір деталей та вузлів КШМ, вимірювальні інструменти, обчислювальна техніка.

1.1. Загальні відомості

До кривошипно-шатунного механізму багатоциліндрових двигунів належать такі деталі:

  •   картер (блок циліндрів) з головкою й ущільнювальними прокладками;
  •   поршнева група (поршні, поршневі кільця, поршневі пальці);
  •   шатуни;
  •   колінчастий вал;
  •   маховик;
  •   піддон картера.

Іноді циліндри виготовляються разом із картером, тоді ця деталь називається блок-картером.

Блок циліндрів відливають із чавуну або алюмінієвих сплавів. Як показано на рис.1.1, блок циліндрів 7 і головка циліндрів 4 мають складну форму, тому їх виготовляють литтям. Між ними для герметизації стику встановлена прокладка 2. Спереду (а іноді і ззаду) також через прокладку  до блока кріпиться кришка розподільних шестерень. Усі інші деталі кривошипно-шатунного механізму розміщені у блоці циліндрів, їх звичайно об'єднують у кілька груп.

Головка циліндрів. Головка закриває циліндри зверху; у ній розміщені клапани, камери згоряння, свічки або форсунки.

Рис.1.1.Деталі кривошипно-шатунного механізму:

а – V- подібного карбюраторного двигуна;

б – V- подібного дизеля; в - з’єднання головки циліндра і гільзи, головки і блока циліндрів дизеля КамАЗ-740;

1 – кришка блока розподільчих зубчастих коліс; 2 – прокладка головки блока;

3 – камера згорання; 4 – головка блока циліндрів; 5 – гільза циліндрів; 6 і 19 – ущільнюючі кільця; 7 – блок циліндрів; 8 – гумова прокладка; 9 – головка циліндра; 10 – прокладка кришки;11 – кришка головки циліндра; 12 і 13 – болти кріплення кришки і головки циліндра; 14 – патрубок випускного колектора; 15 – болт-стяжка; 16 – кришка корінного підшипника; 17 – блок кріплення кришки корінного підшипника; 18 – стальне опорне кільце; 20 – стальна прокладка головки циліндра.

До поршневої групи входять поршні, поршневі кільця і поршневі пальці. Поршень являє собою металевий стакан, днищем повернутий догори. Він сприймає тиск газів і передає його через поршневий палець і шатун на колінчастий вал. Відлиті поршні з алюмінієвого сплаву (див. рис. 1.2).

Рис.1.2.Шатунно поршнева група:

а – дизелів сімейства ЯМЗ; б і в – двигунів автомобілів ГАЗ-53А і ГАЗ-53-12;

1 – штопорне кільце; 2 – поршневий палець; 3 –оливознімні кільця; 4 – компресійні кільця;  5 – камера згоряння у дні поршня; 6 – дно поршня; 7 – головка поршня; 8 – юбка;

9 – поршень; 10 – розпилювач масла(форсунка); 11 – шатун; 12 – вкладиші; 13 – замкова шайба; 14 – довгий болт; 15 – короткий болт; 16 – кришка шатуна; 17 – втулка в головки шатуна; 18 – надпис на поршні; 19 – номер на шатуні; 20  - мітка на кришці шатуна;

21 – шатунний болт.

Поршень має днище, ущільнювальну і напрямну (юбка) частини. Днище й ущільнювальна частина становлять головку поршня. У головці поршня проточені в канавки встановлені кільця. Під час роботи двигуна на поршень діють великі механічні і теплові навантаження від тиску гарячих газів

Колінчастий вал, що сприймає зусилля від шатунів і перетворює їх в крутний момент, відливається з магнієвого чавуну й складається з таких елементів (рис. 2.9): носка 1, корінних шийок 7, шатунних шийок 3, щік з противагами 4 та фланця 6 для кріплення маховика.

Колінчастий вал штампують із сталі або відливають із магнієвого чавуну (ЗМЗ-24, ЗМЗ-53). Шийки стальних колінчастих валів загартовують струмами високої частоти. Усі шийки колінчастих валів старанно шліфують і полірують.

Рис.1.3.Колінчастий вал(двигун автомобіля ЗІЛ-130):

1 – передній кінець вала-носок; 2 – мулоуловлююча камера; 3 – шатунна шийка; 4 – противаги;5 –оливовідбивачі; 6 – фланець для кріплення маховика; 7 – корінна шийка; 8 – щока; 9 – гайка; 10 і 15 - знімні противаги; 11 – розподільче зубчасте колесо;

12 – установочний штифт; 13 – зубчасте колесо привода оливного насосу; 14 – гвинт;

16 – шпонка; А – величина перекриття шийок.

При розгляді кінематики кривошипно-шатунового механізму нехтують нерівномірністю обертання колінчастого валу, вважаючи, що його кутова швидкість постійна. За початкове приймають положення поршня, таке, що відповідає ст. м. т. Усі величини, що характеризують кінематику механізму, виражають у функції кута повороту колінчастого валу.

Рис.1.4.Розрахункова схема кривошипно-шатунного механізму.

Зі схеми(рис.1.4) слідує, що переміщення поршня від ВМТ, яке відповідає повороту колінчастого валу на кут φ

.                         (1.1)

З рис. 1.4 витікає, що

,                                           (1.2)

позначивши, після перетворень отримаємо

.                            (1.3)

Швидкість поршня визначається після диференціювання вираження (1.5) за часом:

,                        (1.4)

де  - кутова швидкість колінчастого валу.

Для порівняльної оцінки двигунів вводять поняття про середню швидкість поршня

.                                           (1.5)

Чим вище середня швидкість поршня, тим більше здійснювана в одиницю часу робота тертя поршня об стінку циліндра і, як наслідок цього, швидше спрацьовуються направляючі поверхні циліндра і поршня. Для сучасних автомобільних двигунів величина υср коливається в межах 8-15 м/с.

Прискорення поршня. Вираження для прискорення поршня  отримують, диференціюючи вираження(1.5) за часом:

.                                   (1.6)

На рис.1.5 показані криві зміни шляху, швидкості і прискорення поршня залежно від кута повороту колінчастого валу, побудовані по формулах(1.3),(1.4),(1.6) для одного повного оберту кривошипа конкретного кривошипно-шатунового механізму.

З аналізу цих кривих витікає наступне.

1.Однаковим кутам повороту колінчастого валу, тобто однаковим відрізкам часу, відповідають різні шляхи поршня. Біля мертвих точок шляхи малі, а у міру видалення від них шлях поршня збільшується.

Рис.1.5.Діаграми переміщення, швидкості та прискорення поршня.

2. Швидкість поршня не постійна: вона дуже мала поблизу мертвих точок; у цих точках швидкість дорівнює нулю; найбільші значення досягаються при кутах, рівних 750 і 2860, тобто коли вісь шатуна і радіус  кривошипа  утворюють  кут   А'ВО,   що наближається   до 900 (див. рис.1.5).

3. Прискорення поршня досягає найбільших абсолютних значень у ВМТ і НМТ, тобто в ті моменти, коли змінюється напрям руху поршня, при цьому прискорення в ВМТ більше, ніж в НМТ. При υп.max  прискорення дорівнює нулю (змінює знак).

1.2.Хід роботи

1. За завданням викладача розібрати вузол кривошипно-шатунного механізму.

2.Виміряти характерні розміри КШМ.

3.Скласти розрахункову схему КШМ.

4. Провести розрахунки переміщення поршня (1.1), його швидкості (1.2) та прискорення при зміні кута повороту коле частого валу від 0 до 3600. Результати занести до таблиці 1.1.

Результати розрахунків кінематики КШМ

Таблиця1.1

Параметри

Кут повороту колінчастого валу л , град

0

30

75

90

160

180

195

270

285

330

360

Переміщення с ,мм

Швидкість п, м/с

Прискорення а, м/с2

5.Побудувати діаграми переміщення, швидкості та прискорення поршня. Визначити положення екстремумів.

6.Для визначених кутів колінчастого валу, в яких досягаються максимальні швидкості та прискорення, провести розрахунки найбільших швидкостей та прискорень , а також середньої швидкості поршня(1.5) в залежності від частоти обертання колінчастого валу( в межах відповідних для заданого двигуна).

Залежність показників кінематики поршня від частоти обертання колінчастого валу

Таблиця 1.2

Параметри

Частота обертання, об./хв.

600

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

5000

6000

Середня швидкість, м/с

Максимальна швидкість, м/с

Максимальне прискорення, м/с2

7. Побудувати графіки залежностей від частоти обертання колінчастого валу найбільших та середніх швидкостей і максимальних прискорень поршня.

8. Зробити висновки.

1.3. Зміст звіту

1.Принципова схема КШМ.

2.Розрахунки кінематики КШМ.

3. Діаграми та графіки.

4.Висновки.

1.4. Контрольні питання

1.Для чого призначений кривошипно-шатунний механізм, з яких основних деталей він складається?

2.Призначення та особливості конструкції деталей КШМ.

3.Як визначити хід поршня?

4.Опишить, які рухи здійснюються основні деталі КШМ.

5.Як визначаються кінематичні показники руху поршня?

6.В які моменти спостерігаються екстремальні значення швидкості та прискорення поршня?


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦІЇ ГАЗОРОЗПОДІЛЬНОГО МЕХАНИЗМУ

Мета роботи: закріплення знань з будови газорозподільного механізму (ГРМ),  та роботи його основних деталей, придбання навичок побудови профілю кулачка розподільчого валу, визначення показників кінематики ГРМ.

Обладнання і інструменти: набір деталей та вузлів ГРМ, вимірювальні інструменти, обчислювальна техніка.

2.1. Загальні відомості

Механізм газорозподілу складається з таких основних деталей: розподільного вала; його привода; штовхачів; штанги; коромисла; впускних і випускних клапанів.

Залежно від розташування клапанів і розподільного вала можна виділити три типи механізмів газорозподілу:

  •  з нижнім розташуванням вала й клапанів (рис. 2.1), коли останні встановлюються в блоці циліндрів ;
  •  з нижнім розташуванням вала й верхнім — клапанів (рис. 2.2);
  •  з верхнім розташуванням вала й клапанів (рис. 2.3), коли останні встановлюються в головці блока циліндрів .

Більшість сучасних двигунів мають механізм газорозподілу з верхнім розташуванням клапанів, що дає змогу зробити компактну камеру згоряння, забезпечити краще наповнення циліндрів пальною сумішшю, спростити регулювання клапанів і теплових зазорів.

У рядних двигунах і з верхнім розташуванням клапанів (див. рис. 2.2) зусилля від кулачка 21 розподільного вала передається штовхачу 19, а від нього — штанзі 18. Остання через регулювальний гвинт 9 діє на коротке плече коромисла 10, яке, повертаючись на осі 1 , натискує своїм носком на стержень клапана 4. Внаслідок цього пружина 6 стискається, а клапан

 

Рис. 2.1. Механізм газорозподілу двигунів з нижнім розташуванням розподільного вала та клапанів:

1 — сідло клапана; 2 — клапан; 3 — напрямна втулка; 4 — пружина; 5 — сухарики; 6 — тарілка; 7 — регулювальний болт; 8 — контргайка;

9 — штовхач; 10 — розподільний вал

переміщується від сідла 3, що залежно від призначення клапана забезпечує впускання пальної суміші або випускання відпрацьованих газів. Після того як виступ кулачка 21 вийде з-під штовхача 19, клапанний механізм повертається в початкове положення під дією пружини 6

У механізмі газорозподілу з верхнім розташуванням розподільного вала (див. рис. 2.3) немає штовхачів і штанг, завдяки чому зменшуються маса й інерційні сили клапанного механізму, що дає змогу збільшити частоту обертання колінчастого вала й знизити рівень шуму під час роботи двигуна.

Рис2.2.Механізм газорозподілу двигунів з верхнім розташуванням клапанів та нижнім - розподільчого валу :

І клапана група; 1 - вісь коромисел; 2 - розпірна пружина; 3 — сідло клапана; 4 — клапан; 5 — спрямовуюча втулка клапана; 6 — пружина; 7 — тарілка; 8 – втулка;  9 — сухарі; 10 – коромисло;11, 12 – гайки; 13 — регулювальний гвинт; 14 – стійка; 15 – розпірна шайба; 16 – шплінт; 17 – упорна шайба; 18 – штанга;  19 – штовхач; 20 – наконечник штанги; 21 — розподільний вал; 22 – шпилька кріплення стійки.

Рис. 2.12. Механізми газорозподілу двигунів з верхнім розташуванням розподільного вала та клапанів автомобілів:

а — ВАЗ-2105, ВАЗ-2107 б - «Москвич-2140»; в — ВАЗ-2108,ВАЗ-2109;

1 — клапани; 2 — головка блока циліндрів; 3 — важіль; 4 — кулачки розподільного вала; 5 — болт; 6 — контргайка; 7 — шпилькова пружина;

8 — сферичний наконечник; 9— коромисла; 10— корпус; 11 — шайба;

12—ковпачки оливовідбивачів; 13 — напрямна втулка; 14 — чавунне сідло;

15 — штовхач

Вирішальну роль на якість газообміну відіграє площа живого перерізу клапанів( див.рис.2.4).

Площа перерізу клапана в даний момент часу

,                          (2.1)

де d — діаметр горловини сідла клапана;

 d1 — більший діаметр сідла клапана;

 — ширина прохідного перерізу клапана;

hкл висота підйому клапана;

α — кут фаски клапана.

Рис. 2.4. Схема прохідного перерізу клапана

Необхідну найбільшу площу fmах прохідного перерізу клапана визначають з умови рівності об'єму, що звільняється або витісняється поршнем при русі від однієї мертвої точки до іншої, об'єму потоку свіжого заряду або газів, що відпрацювали, часу, що проходить за той же відрізок, через прохідний переріз клапана при роботі двигуна на режимі максимальної потужності :

                                           (2.2)

υср — середня швидкість поршня;

Fп — площа днища поршня;

υг — умовна середня швидкість потоку в найбільшому прохідному перерізу клапана, υг =50 — 120 м/с.

Звідси

                                         (2.3)

Решив совместно уравнение(46) и(47) относительно hкл.max получим формулу для определения наибольшей высоты подъема клапана :

                                  (2.4)

У сучасних двигунах величина  hкл.max/d  коливається, в межах 0,18 - 0,3.

Профіль кулачка і кінематика механізму газорозподілу

У сучасних автомобільних двигунах найбільш поширені кулачки двох видів : з опуклим профілем і безударним.

Профіль кулачка з опуклим профілем будують в такому порядку(рис2.5., ліва частина).

Рис.2.5.До побудови профілю кулачка.

  1.  Викреслюють початкове коло кулачка. Приймають радіус кулачка

, мм                                  (2.5)

де dp - діаметр стержня розподільного валу,мм;

, мм                                    (2.6)

hт,max - найбільша висота підйому штовхальника;

 ,мм                                   (2.7)

 1, ℓ2 - розміри плечей коромисла, показані на рис.2.2.

  1.  По обидві сторони від осі ОС (см. рис.2.5) симетрії кулачка відкладають  кут β

β=φ/4,                                                 (2.8)

де φ - тривалість відкриття клапана по куту повороту колінчастого валу

( кут дії клапана);

Кут  визначають із заданих фаз газорозподіли. Для впускного клапана

                                        (2.9)

для випускного

                                       (2.10)

Отримані точки А і А' відповідають початку відкриття (підйому) і кінцю закриття (опускання) клапана.

  1.  Визначають положення вершини кулачка (точка С), яке залежить від найбільшої висоти підйому клапана і кінематичної схеми передавальної частини механізму газорозподілу. Для найбільш поширеної схеми механізму (см. рис. 2.2) положення вершини кулачка знаходять, відкладаючи по осі симетрії кулачка від початкового кола відрізок DC=hт,max.
  2.  З точки О1, що знаходиться на осі, на відстані r1= 3,5 мм від точки С, проводять дугу кола, що проходить через точку С. Потім з точки О2, що лежить на продовженні радіусу АО, радіусом R сполучають початкове коло з дугою радіусу.

, мм                           (2.11)

де,                                       .

Аналогічно будують ділянку В/А/ профілю кулачка.

Переміщення штовхальника його швидкість і прискорення  при підйомі і опусканні залежать від того, з якою частиною профілю кулачка стикається штовхальник (рис.2.2, права частина). При ковзанні штовхальника по ділянці АВ

, мм

,м/с

, м/с2

При ковзанні штовхальника по ділянці ВС

, мм

,м/с

, м/с2

де φр кут повороту розподільчого валу від точки А.

Кути повороту розподільного валу під час ковзання штовхальника по перший ділянці профілю кулачка - φр/ та по другий - φр// визначаються:

;                               (2.18)

.                                             (2.19)

Рис. 2.6.Діаграми підйому, швидкості та прискорення штовхача.

Отримані залежності дозволяють побудувати діаграми підйому, швидкості і прискорення штовхальника(рис.2.6), які з ординатами, що обчислюються в масштабі, зменшеному в 6 разів, є також діаграмами підйому, швидкості і прискорення клапана.

Безударними називають кулачки, профіль яких побудований відповідно до заданого закону підйому штовхальника, що забезпечує найбільшу пропускну спроможність клапана при найменших можливих його прискореннях. Такі кулачки широко застосовують нині для швидкохідних автомобільних двигунів.

Для остаточної оцінки пропускної спроможності клапана введений параметр «час-переріз» клапана(ЧП). Воно є інтегральною площею прохідного перерізу сідла клапана і враховує одночасно величину прохідного перерізу і тривалість відкриття клапана.

Час-переріз клапану

,с м2                                          (2.20)

τ1, τ2 – час початку та закінчення впуску або випуску, с.

Після перетворень отримуємо

.                            (2.21)

Інтеграл визначається графічно, як площа під кривою hкл=f(φp)

,                                (2.22)

де, mhмасштаб переміщення клапана, м/мм;

   mφмасштаб кута повороту розподільчого валу,град/мм;

    Fплоща під кривою hкл = f(φp), мм2.

2.2.Хід роботи

1. За завданням викладача розібрати вузол газорозподільного механізму.

2.Виміряти характерні розміри ГРМ.

3.Побудувати профіль кулачка відповідно до завдання.

4. Провести розрахунки переміщення штовхача , його швидкості  та прискорення(2.12-2.17)  при зміні кута повороту розподільчого валу в діапазоні 2∙β. Результати занести до таблиці 1.1.

5.Побудувати діаграми залежності переміщення, швидкості та прискорення від кута повороту розподільчого валу.

6.Визначити час-переріз клапана(2.20). Для цього визначити площу під кривою залежності переміщення клапана від кута повороту розподільчого валу(2.22).

Результати розрахунків кінематики ГРМ

Таблиця1.1

Параметри

Кут повороту розподільчого валу  , град

0

10

φр/

β

β+ φр/

2∙β

Переміщення s ,мм

Швидкість υ, м/с

Прискорення а, м/с2

7. Зробити висновки.

2.3.Контрольні питання

1.Класифікація газорозподільних механізмів.

2.Наведитьсхему ГРМ з верхнім розміщенням клапанів.

3.Яке співвідношення між переміщенням штовхача та клапану?

4.Яке співвідношення між частотами обертання розподільчого  та колінчастого валів в чотирьохтактному двигуні?

5.Пояснить побудову профілю опуклого кулачка розподільчого валу.

6.Вкажить, в які моменти спостерігаються найбільші швидкості та прискорення деталей ГРМ?


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Дослідження теплового балансу ДВЗ

Мета роботи: закріплення знань зі структури теплового балансу та шляхів покращення характеристик роботи ДВЗ, придбання навичок складання та аналізу теплового балансу.

Обладнання і інструменти: гальмівний стенд для випробування двигунів, обчислювальна техніка.

3.1. Загальні відомості

Розрізняють зовнішній і внутрішній теплові баланси.

Зовнішній тепловий баланс складається або за даними теплового розрахунку (розрахунковий), або за даними експериментального дослідження (дослідний).

Якщо обійти всі джерела теплових потоків по зовнішньому контуру ДВЗ, то одержимо таку залежність, в якій кількість теплоти віднесена до одиниці часу:

Q1= Qe+Qох+Qфг+Qн+Qм+Qз,                                     (3.1)

де, Q1 - загальна теплота, уведена в ДВЗ на розглядуваному режимі роботи;

Qe - теплота відповідно еквівалентна ефективній роботі ДВЗ;

Qох - відведена від ДВЗ в навколишнє середовище з охолоджуючою рідиною;

Qфг - виведена з ДВЗ із відпрацьованими газами;

Qн - втрати теплоти палива через неповноту згоряння;

Qм - виведена з ДВЗ з маслом;

Qз - залишкові втрати теплоти.

Кожну складову відносять до одиниці часу або виражають у процентах від загальної уведеної теплоти. В останньому випадку всі члени рівняння треба поділити на Q1 й помножити на 100. Одержимо рівняння

q1= qe+qох+qфг+qн+qм+qз,                                     (3.2)

Рис. 3.1. Схема зовнішнього теплового балансу ДВЗ.

Приблизні значення складових теплового балансу під час роботи ДВЗ на номінальному і близьких до нього режимах у процентах, наведені в табл. 3.1.

В залежності від режиму роботи двигуна відбувається перерозподіл теплоти за окремими складовими. Для ілюстрації цього на рис.3.2, а, б наведені діаграми розподілення теплоти в залежності від частоти обертання  колінчастого вала для дизеля і навантаження для бензинового двигуна.

Значення складових теплового балансу в автомобільних ДВЗ

                                                                          Таблиця 3.1.

Тип ДВЗ

qe

qох

qфг

qн

qм

qз

Бензинові

21. ..28

12. ..27

30... 55

0...45

3...5

3

Дизелі:без наддуву

29... 42

15.. .35

25... 45

0...5

2...3

3

з наддувом

35.. .45

10.. .25

25... 40

0...5

2...3

3

Рис. 3.2. Складові зовнішнього теплового балансу двигуна та зміна їхнього значення  в залежності від  швидкісних (а) - карбюраторний двигун, (б) – дизельний двигун та навантажувальних (в) – карбюраторний двигун режимів роботи.

Як видно з діаграм, при повному навантаженні (номінальній потужності) найбільшу питому вагу мають складові qe та qфг . На рис. 3.2, а,б втрати теплоти qох  зменшуються, а qфг збільшуються при підвищенні п, що пов'язано із зменшенням часу на теплообмін і згоряння.

На характер зміни qм з частотою п впливає зміна частки індикаторної роботи, яка витрачається на механічні втрати. Значення qз слабо залежить від режиму роботи двигуна. Як видно з рис. 3.2,в істотне зменшення qe відбувається на холостому ході і на ділянці зміни навантаження від 80 до 100%. Це пояснюється примусовим збагаченням суміші на цих режимах. На цих же режимах збільшується qн внаслідок зростання через збагачення суміші неповноти згоряння палива.

Проаналізований характер розподілення теплоти за складовими і зміни його в залежності від режиму роботи двигуна дозволяє встановити такі головні напрямки поліпшення тепловикористання в автомобільних двигунах: подальше удосконалення процесів робочого циклу, від якого залежить qe , застосування газотурбінного наддуву, при якому відкриваються можливості глибокої утилізації qфг , значне зменшення втрат теплоти в систему охолодження qох за рахунок збільшення адіабатності двигуна.

3.2.Хід роботи

1.За даними досліду заповнити журнал спостережень (табл..3.3).

Таблиця 3.3

Ne,

кВт

n,

об/хв..

G

гр./с

α

MCO

кмоль/кг

MH2

кмоль/кг

Gв,

кг/с

tв1

0С

tв2

0С

Tb,

K

Ta,

K

2.Розрахувати статі теплового балансу.

Кількість підведеної теплоти

       кВт                                 (3.3)

де G - витрати пального, гр./с;

    - ніша робоча теплота згорання палива (табл.3.4), кДж\кг.

Корисне тепло еквівалентно ефективної потужності двигуна

Qe = Ne                кВт                               (3.4)

Втрати тепла з охолоджувальної  рідиною

Qох = Gвсв (t2t1 )                       кВт           (3.5)

де Gв – витрати води в системі охолодження(продуктивність насосу),кг/с;

Параметри рідинного палива

Таблиця 3.4.

Параметр

Бензин

Дизпаливо

  1.  Елементарний склад палива (щодо маси)

С – вуглець

Н – водень

О – кисень

0,855

0,145

-

0,87

0,126

0,004

2. Середня молярна маса, μт, кг/кмоль

110…120

180…200

3. Нижча теплота згоряння, Qрн кДж/кг

44000

42500

4. Відношення водню до оксиду вуглецю,

К =

0,45…0,5

0,45…0,5

6. Теоретично необхідна кількість повітря для повного згоряння 1 кг палива

Lо, кмоль/кг

Lо΄, кг/кг

0,512

14,96

0,49

14,45

Характеристики продуктів згоряння бензину

Таблиця 3.5

Показник

Коефіцієнт витрат повітря,α

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

0,95

1,0

1,1

1,15

Мсо.

кмоль/кг

0,044

0,037

0,029

0,022

0,015

0,008

-

-

-

Мн2

кмоль/кг

0,021

0,017

0,014

0,011

0,007

0,004

-

-

-

М2

кмоль/кг

0,427

0,447

0,467

0,488

0,508

0,528

0,548

0,580

0,604

азг

кДж/кмоль

22,28

22,49

22,63

22,88

23,04

23,20

23,34

23,19

23,09

bзг

кДж/кмоль∙0С

0,0027

0,0027

0,0028

0,0028

0,0029

0,0029

0,0029

0,0029

0,0029

Характеристики продуктів згоряння дизельного палива

Таблиця 3.6

Показник

Коефіцієнт витрат повітря,α

1,2

1,25

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

М2

кмоль/кг

0,62

0,645

0,67

0,72

0,77

0,82

0,87

азг

кДж/кмоль

22,96

22,87

22,79

22,64

22,51

22,39

22,29

bзг

кДж/кмоль∙0С

0,0028

0,0028

0,0028

0,0027

0,0027

0,0027

0,00265

   св – теплоємність охолоджувальної рідини, кДж/кг∙К;

  t2 , t1температури охолоджувальної рідини на виході з водяний рубашки двигуна та після радіатора,0С.

Втрати тепла з фізичною теплотою продуктів згоряння

Qфг = G∙(·М2∙іb - М1ia )∙10-3,             кВт             (3.6)

де М2 – сумарний вихід продуктів згоряння(табл.3.5, 3.6), кмоль/кг;

   М1 – витрати повітря на згоряння,кмоль/кг;

М1=αLо,                                 ,          (3.7)

  α – коефіцієнт витрат повітря;

  Lо – теоретичні витрати повітря на згоряння (табл.3.4), кмоль/кг;

іb , iaентальпії, відповідно продуктів згоряння та повітря, яке потрапляє в циліндр, кДж/кмоль.

Ентальпії визначаються:

,                                         (3.8)

,                                  (3.9)

де азг , bзгкоефіцієнти апроксимації залежності молярної теплоємності продуктів згоряння від температури(табл.3.3, 3.4);

tb , ta температури відповідно продуктів згоряння та повітря(суміші), 0С.

Втрати тепла від неповноти згоряння  палива

Qн = G∙(283 ·Мсо + 242 Мн )              кВт        (3.9)

де МсоН2 – кількість окиси вуглецю та водню в продуктах згоряння,кмоль/кг.

Залишкові витрати визначаються як нев’язка балансу

Qз = Q1 – Qе – Qфг – Qн – Qох,          кВт                      (3.10)

Для порівняння окремих частин теплового балансу  звичайно кожна складова визначається в процентах від підведеної теплоти

.                                      %         (3.11)

Результати зводяться до таблиці 3.7.

Тепловий баланс двигуна

                                               Таблиця 3.7

Статі теплового балансу,%

qe

qох

qфг

qн

qм

qз

3.Отримані результати порівнюються зі даними для сучасних ДВЗ(табл.3.1), робляться висновки.

3.3.Контрольні питання

1. Вкажіть види теплових балансів ДВЗ.

2.Наведить структуру зовнішнього теплового балансу ДВЗ.

3.Пояснить витратні статі теплового балансу та методику їх визначення.

4.Вкажить особливості теплових балансів дизельних та карбюраторних ДВЗ.

5.Основні методи покращення ефективності теплової роботи ДВЗ.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4
 

 ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ЕЛЕМЕНТІВ

СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ

Мета роботи: закріплення знань з конструкції елементів рідинної системи охолодження, придбання навичок аналізу конструкцій термостатів, насосів, радіаторів.

Обладнання і інструменти: стенд «Система охолодження автомобіля», зрази обладнання, плакати, набір слюсарного інструменту.

4.1. Загальні відомості

Температура охолодної рідини, що міститься в головці блока циліндрів, має становити 80...95°С. Такий температурний режим найвигідніший, забезпечує нормальну роботу двигуна й не повинен змінюватися залежно від температури навколишнього повітря та навантаження двигуна. Як охолодну рідину використовують воду або антифризи (водяні розчини етиленгліколю, в тому числі «Тосол-А40» і «Тосол-А65» з температурою замерзання не вище ніж — 40 та — 65°С відповідно).

Системи рідинного охолодження складається з таких основних елементів: охолоджувальна сорочка двигуна, насос, радіатор, термостат, розширювальний бачок(рис. 4.1).

Відцентровий насос, який дістає обертання за допомогою паса від шківа колінчастого вала, засмоктує охолодну рідину з нижньої частини радіатора через патрубок і нагнітає її в сорочку охолодження циліндрів. Охолодна рідина обмиває насамперед найбільш нагріті деталі двигуна, відбирає частину теплоти, а потім через верхній патрубок подається у верхній бачок радіатора. Проходячи крізь серцевину радіатора в нижній бачок, нагріта рідина охолоджується й знову спрямовується до відцентрового насоса. Водночас частина нагрітої рідини надходить у сорочку впускного трубопроводу для підігрівання пальної суміші, а також у разі потреби відводиться через спеціальний кран в опалювач салону кузова.

Рис 4.1. Схема системи охолодження двигуна автомобілів «Москвич»:

1,5 — зливальні краники; 2 — гільза циліндра; З — випускний трубопровід; 4 — відвідний шланг до опалювача; 6— вентилятор; 7— жалюзі радіатора; 8 — радіатор; 9 — кришка заливної горловини; 10 — розширювальний бачок; 11 — термостат; 12 — датчик покажчика температури охолодної рідини; 13 — відцентровий насос; 14 — відвідний шланг камери підігрівання впускного трубопроводу; 15 — камера підігрівання впускного трубопроводу; 16 — впускний трубопровід; 17 — кран відбирання рідини в опалювач; 18 — покажчик температури охолодної рідини; 19 — сорочка головки блока циліндрів; 20 — сорочка блока циліндрів

Радіатор призначається для охолодження рідини, що відводить теплоту від двигуна. Він складається з нижнього та верхнього латунних бачків, припаяних до серцевини, патрубків і заливної горловини з пробкою. В автомобілі «Москвич» радіатор пластинчастий, його серцевину виготовлено з латунної стрічки (рис.4.2).

Патрубки бачків через прогумовані шланги сполучають радіатор із сорочкою охолодження блока циліндрів. Заливна горловина радіатора герметично закривається пробкою (рис.4.3), в яку встановлено випускний (паровий) 7 і перепускний (повітряний) 9 клапани.

Рис 4.2. Радіатор:

а — будова; б — трубчаста серцевина; в — пластинчаста серцевина; 1 — верхній бачок із патрубком; 2 — паровідвідна трубка; 3 — заливна горловина з пробкою; 4 — серцевина; 5 — патрубок із зливальним краником; 6 — нижній бачок; 7— трубки; 8 — поперечні пластини

Випускний клапан 7 відкривається, коли тиск у системі охолодження підвищується до 0,15 МПа. При цьому вода, що застосовується як охолодна рідина, закипає за температури 109°С. Якщо клапан стерильний, рідина, яка закипає, або пара відводиться в розширювальний бачок, що запобігає руйнуванню радіатора й патрубків.

Перепускний клапан 9 відкривається, коли тиск у системі знижується до 0,01 МПа внаслідок зменшення об'єму охолодної рідини або конденсації парів рідини під час остигання двигуна.

Рис 4.3. Пробка радіатора:

1 — патрубок для приєднання трубки до розширювального бачка; 2 - горловина радіатора; 3 — кришка пробки; 4 — прокладка кришки; 5, 6 — пружини відповідно випускного клапана та кришки; 7, 9 — відповідно випускний і перепускний клапани; 8, 10 — прокладки відповідно випускного й перепускного клапанів

При цьому в радіатор надходить рідина з розширювального бачка, що запобігає сплющуванню трубок серцевини радіатора атмосферним тиском.

Розширювальний бачок 10 (див. рис.4.1), який виготовляється із пластмаси, містить певний об'єм охолодної рідини й слугує для компенсації зміни об'єму охолодної рідини в системі охолодження під час роботи двигуна.

Відцентровий водяний насос установлюється в передній частині блока циліндрів і забезпечує примусову циркуляцію рідини в системі охолодження. Він складається з алюмінієвого корпусу 16 (рис.4.4), в якому запресований сталевий стакан. У стакані розміщено два підшипники, на яких установлено вал 10. Підшипники заповнюються мастилом (змащувати їх не треба до ремонту). На передньому кінці вала напресовано маточину 11 вентилятора, а на задньому — чавунну крильчатку 5. Ущільнення заднього кінця вала на виході його з корпусу досягається самоущільнювальним сальником з ущільнювальною шайбою 4, розміщеною всередині корпусу сальника, по поверхні якої своїм торцем ковзає крильчатка. Всередині корпусу сальника встановлено також гумову манжету 3 й розтискну пружину 14. Остання через латунні обойми 13 притискає торці манжети до корпусу ущільнювальної шайби 12 сальника. Щоб запобігти прониканню рідини в корпус насоса (в разі несправності сальника), в ньому зроблено дренажний (контрольний) отвір, крізь який рідина витікає назовні. Це запобігає також вимиванню мастила з підшипника. До маточини 11 вентилятора болтами прикріплюється шків привода відцентрового насоса та вентилятора.

Привод здійснюється трапецієподібним пасом від шківа колінчастого вала. Цим самим пасом приводиться в обертання генератор. Під час роботи двигуна крильчатка насоса своїми лопатями захоплює охолодну рідину, що надходить з нижнього бачка радіатора, під дією відцентрової сили відкидає її до стінок корпусу й нагнітає в сорочку блока й головки циліндрів.

Вентилятор чотирилопатевий, пластмасовий, слугує для створення сильного потоку повітря, що просмоктується через серцевину радіатора, для швидшого охолодження в ньому рідини. Лопаті вентилятора разом із приводним шківом кріпляться болтами до маточини вала відцентрового насоса.

Рис 4.4. Водяний насос автомобілів «Москвич»:

1 — стопорне кільце; 2 — корпус ущільнювача; 3 — манжета; 4 — ущільнювальна шайба; 5 — крильчатка;6 — підшипник; 7— контргайка; 8 — стопорний гвинт підшипника; 9 — розпірна втулка; 10 — вал; 11 — маточина; 12 — корпус ущільнювальної шайби; 13 — обойма; 14 — пружина; 15 — стакан підшипників;

16 — корпус насоса

Термостат — призначається для прискорення підігрівання двигуна після пуску й автоматичного підтримання найвигіднішого теплового режиму двигуна під час руху автомобіля. Його встановлюють у корпусі відвідного патрубка головки циліндрів.

                                                                                           к радіатору

                                  к насосу                                        к насосу

                                       а)                                                          б)

Рис.4.5.Схема роботи рідинного термостата:

а– термостат відкритий; б– закритий.

1 – корпус водяного насоса; 2 – гофрований балон; 3 – шток; 4 – прокладка; 5 – клапан термостата: 6 – патрубок для відведення гарячої рідини; 7 – корпус термостата; 8 – кронштейн корпусу.

Термостат призначається для прискорення підігрівання двигуна після пуску й автоматичного підтримання найвигіднішого теплового режиму двигуна під час руху автомобіля. Його встановлюють у корпусі відвідного патрубка головки циліндрів.

За будовою відрізняють термостати з рідинним та твердим наповнювачами. Термостат з рідинним  наповнювачем складається з корпусу 7с вікнами  (рис.4.5), гофрованого балону 2 с рідинним наповнювачем( 70% розчин етилового спирту у воді) і клапана 5. Нижня частина гофрованого балону жорстко зв’язана з кронштейном 8 корпуса. До верхній частини припаяний шток 3 с клапаном. Шток може переміщуватися за спрямовуючої корпусу. У початковому положенні гофрований балон стиснутий та клапан закритий. Охолоджувальна рідина рухається через перепускний клапан безпосередньо до насосу. Після прогріву двигуна до температури близько 73…830С рідина в балоні починає випаровуватися . В балоні підвищується тиск і він починає розширюватися , при цьому піднімається клапан. Охолоджувальна рідина починає потрапляти до радіатору. При температурі  88…940С клапан повністю викритий , а так як переріз його більший за переріз перепускного клапану, то основна частина охолоджувальної  рідини спрямовується до насосу через радіатор.

Термостат з твердим наповнювачем складається з корпусу 2 (рис. 4.6), в якому розміщено рухоме осердя 4 з двома клапанами: перепускним та основним 7. У початковому (верхньому) положенні осердя втримується пружиною 3. Всередині осердя розміщено реактивний штифт 5, гумовий буфер 6, гумову діафрагму 8 і тверду термочутливу речовину — церезин (кристалічний віск) 9, що має великий коефіцієнт об'ємного розширення.

Рис.4.6.Схема роботи двохклапанного термостата з твердим наповнювачем:

а – початок роботи(двигун холодний); б – початкове відкриття термостату;

в – повне відкриття термостату( двигун прогрітий).

1-перепускний клапан; 2 – корпус; 3 – пружина; 4 – рухоме осердя; 6 – гумовий буфер; 7 – основний клапан; 8 – гумова діафрагма; 9 – твердий наповнювач.

Під час прогрівання двигуна після пуску (рис. 4.6, а) основний клапан 7закритий, а перепускний 1 — відкритий, і охолодна рідина циркулює по малому колу, минаючи радіатор: від відцентрового насоса в сорочку охолодження й через перепускний клапан 1 термостата назад до насоса. Таким чином, охолодна рідина, циркулюючи тільки сорочкою охолодження, швидко нагрівається й прогріває двигун. У міру нагрівання охолодної рідини церезин в осерді термостата починає плавитися й, розширюючись, вигинає діафрагму 8, передаючи через буфер 6 зусилля на штифт 5. Останній, упираючись у корпус, переміщує осердя 4 з клапанами вниз, відкриваючи основний клапан і прикриваючи перепускний. При цьому нагріта рідина починає частково надходити через основний клапан 7 у радіатор, а частково – через  перепускний до насоса (рис4.6,б). Коли рідина нагріється до 90..940С, основний клапан повністю відкривається, а перепускний  - закривається. В цей час циркуляція охолодної рідини відбувається по великому колу(рис.4.6,в) через радіатор.

4.2. Хід роботи

1.Вивчити будову та принцип дії термостатів.

2.Зробити схематичний ескіз термостатів.

Рис.4.7. Схема лабораторної установки  по дослідженню роботи термостатів:

1,2 – термостати; 3 – корпус; 4 – електронагрівач; 5 – контрольна лампа; 6 – термометр.

3.Ввимкнути живлення установки та визначити температури початку відчинення клапану термостату та повного відчинення клапану (спрацьовують контрольні лампи).

4.Зробити висновки про працездатність термостатів.

4.3. Зміст звіту

1.Схеми термостатів.

2.Результати вимірів.

3.Висновки.

4.4. Контрольні питання

1.Принцип дії системи охолодження двигуна.

2.Для чого призначений і як побудований радіатор?

3.Яку має будову і як працює термостат?

4.Для чого потрібний і як діє передпусковий підігрівник?


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5

Аналіз конструкцій елементів і  деталей

системи мащення

Мета роботи: закріплення знань з конструкції елементів системи мащення, придбання навичок контролю якості моторної оливи.

Обладнання і інструменти: стенд «Система мащення автомобіля». в'язкозіметр, зразки моторного масла, набір слюсарного інструменту.

5.1. Загальні відомості

Типова змащувальна система легкового автомобіля складається з оливного насосу 3 (рис.5.1), встановленого усередині піддону 22, повнопотокового оливного фільтру 17, оливній магістралі 6 з каналами, радіатора 8, оливозаливної горловини з кришкою 9, покажчика 26 рівня оливи та інших частин.

Оливний насос приводиться в дію від розподільного валу 7 за допомогою двох зубчатих коліс. Шестерня виконана як одне ціле з розподільним валом, а колесо встановлене на проміжному валу приводу насоса. Під час роботи двигуна олива з піддону 22 забирається насосом через нерухомий оливоприймач 2 і нагнітається у фільтр 17. Пройшовши повнопотоковий фільтр, олива по каналу поступає в оливну магістраль. З оливної магістралі по поперечних каналах в блоці циліндрів олива підводиться до корінних підшипників колінчастого валу 5 і підшипникам розподільного валу, а потім до усіх з’єднань, що змащуються. Після проходження шляху мащення олива зливається у піддон.

У змащувальній системі є три клапани: редукційний 4, розташований в кришці оливного насоса; перепускний, встановлений в повнопотоковому фільтрі 17; обмежувальний 20, що знаходиться в штуцері крана оливного радіатора.

Рис.5.1.Схема змащувальної системи двигуна автомобіля ГАЗ-24”ВОЛГА“

1 і 18 – пробка оливозливного отвору; 2 – оливоприймач; 3 – оливний насос; 4 – редукційний клапан; 5 – колінчастий вал; 6 – оливна магістраль; 7 – розподільчий вал; 8 – оливний радіатор; 9 – кришка оливозливної горловини; 10 – коромисло; 11 – кришка головки блока; 12 – головка блока; 13 – клапан; 14 – штанга; 15 – штовхач; 16 – датчик тиску оливи; 17 – повнопотоковий оливний фільтр; 19 – датчик лампи аварійного зниження тиску оливи; 20 – запобіжний клапан; 21 – кран оливного радіатора; 22 – піддон; 23 – отвір в шатуні; 24 і 25 – канали відповідно в головці і блоці циліндрів; 26 – покажчик рівня оливи; 27 – гвинтова канавка; 28 і 32 – канавки для стоку оливи; 29 – пробка; 30 – клапан в колінчастому валу; 31 – мулоуловлююча порожнина; 33 – трубка для змащування зубчастих коліс; 34 – канавки на шийці розподільного вала; 35 – зубчасте колесо розподільного вала; 36 – зубчасте колесо колінчастого вала.

Редукційний клапан необхідний для підтримки відповідного тиску в змащувальній системі за рахунок перепускання частини оливи з нагнітаючої порожнини насосу до всмоктувальної.

Перепускний клапан вступає в роботу при засміченні фільтру 17. Обмежувальний клапан 20 оливного радіатора 8 забезпечує надходження оливи в радіатор при тиску більше 70…90 кПа та включеному радіаторі.

Тиск в змащувальній системі контролює за допомогою покажчика тиску оливи, датчик 16 якого встановлений на корпусі фільтру.

На двигунах застосовують оливні насоси шестерінчастого типу зі шестернями внутрішнього та зовнішнього зачеплення. В насосах  не забезпечується регулювання тиску тому в них встановлюється редукційний клапан відрегульований на тиск 0,45 МПа.

Рис.5.2. Оливний насос двигуна

1 — сітка; 2 — патрубок; 3 — клапан; 4 — пружина; 5 — кришка; 6, 8,11 — шестерні; 7 — корпус; 8 — вісь; 9 —вал.

Оливний насос двигуна з шестернями зовнішнього зачеплення має дві шестерні зовнішнього зачеплення(Рис.5.2;5.3). При підвищенні тиску олії в мастильній системі більше допустимого редукційний клапан 3 відкривається, перепускаючи при цьому частину олії з порожнини нагнітання у вхідний патрубок 2, і тиск в системі не підвищується. Тиск відкриття редукційного клапана забезпечується його пружиною 4. Ведучому валу 10 насоса обертання передається за допомогою шестерні 11 валу приводу оливного насосу від колінчастого валу двигуна.

Рис.5.3. Двох секційний оливний насос (двигун ЗИЛ-130):

а — конструкція; б — схема включення в магістраль; І — верхня секція; ІІ — нижня секція; 1 — корпус нижньої секції; 2 — гвинт, що сполучає корпуси секцій; 3 — прокладки; 4 — колесо верхньої секції; 5 — вал насоса; 6 — корпус верхньої секції; 7 — шестерня верхньої секції; 8 — стопорне кільце; 9 — кришка масляного насоса; 10 — штифт, 11 — шестерня нижньої секції; 12 — колесо нижньої секції; 13 і 15 — перепускні клапани; 14 — місце установки крана включення оливного радіатора.

Рис. 5.4.Оливний насос з шестернями внутрішнього зачеплення

1 – корпус; 2, 3 - шестерні; 4 - клапан; 5 - пружина; 6 - манжета; 7 - кришка;

8 - оливоприймач; 9 - виступ; 10 - вал

Оливний насос з шестернями внутрішнього зачеплення має менші габарити. При обертанні шестерень олія через оливоприймач поступає у всмоктувальну порожнину насоса. Воно заповнює западини між зубами шестерень, переноситься в порожнину нагнітання і під тиском спрямовується в приймальний канал блоку циліндрів.

Рис. 5.5.Схема роторного насосу

1 - всмоктувальна порожнина; 2 - олива; 3 - зовнішній ротор; 4 - нагнітальна порожнина 5 - приводний вал; 6 - внутрішній ротор.

Досконалішою конструкцією є регульований оливний насос роторного типу(рис. 5.5), який забезпечує постійний тиск в усьому діапазоні частоти обертання колінчастого валу.

Для реалізації функції регулювання тиску в конструкцію роторного насоса доданий рухливий статор з регулювальною пружиною. Регулювання робиться шляхом зміни об'єму порожнини між ведучим і веденим роторами за рахунок повороту статора.

Застосування регульованого оливного насоса дозволяє понизити:

  •  величину потужності, яка відбирається  від двигуна(в середньому на 30%);
  •  старіння оливи завдяки меншій оборотності;
  •  зменшення спінювання олії.

Принцип роботи регульованого роторного насосу полягає в наступному. При збільшенні частоти обертання колінчастого валу двигуна збільшується потреба в олії і відповідно відбувається падіння тиску в системі. З падінням тиску регулювальна пружина зрушує статор, який у свою чергу змінює положення веденого ротора. Відповідно збільшується об'єм всмоктувальної порожнини і підвищується продуктивність насоса.

Рис.5.6. Схема регульовоного роторного насосу

1 - нагнітальна порожнина; 2 - зовнішній ротор; 3 - внутрішній ротор;

4 - регулювальна пружина; 5 - всмоктувальна порожнина; 6 - приводний вал;

7 - рухливий статор.

А - сторона нагнітання; Б - сторона всмоктування.

При зменшенні частоти обертання колінчастого валу двигуна, зменшується витрата оливи і підвищується тиск в системі. За рахунок підвищення тиску стискається регулювальна пружина, яка переміщає статор і змінює положення веденого ротора. Це призводить до зменшення об'єму всмоктувальної порожнини і відбувається зниження продуктивності насоса.

Оливні фільтри слугують для очищення оливи від частинок металу (продуктів спрацювання), нагару, смол, пилу. Фільтри крізь які проходить уся олива, що подається насосом, називають повнопотоковими. Частіше використовують нерозбірні оливні фільтр із фільтрувальним елементом(рис.5.7) та відцентрові фільтри (рис.5.8).

Рис.5.7. Оливний фільтр зі змінним елементом, що фільтрує:

1 — пробка зливного отвору; 2 — зливна трубка; 3 — корпус фільтру; 4 — датчик покажчика тиску олії; 5 — пружина перепускного клапана; 6 — затвор перепускного клапана; 7 — пружина; 8 — наконечник зливній трубки; 9 — ущільнююче кільце; 10 — кришка; 11 — маслопровід; 12 — елемент, що фільтрує; 13 — датчик лампи аварійного сигналізатора; 14 — привалочна площина корпусу фільтру.

Рис.5.8.Центрифуга двигуна ЗМЗ-53

1гайка-баранчик; 2 — кожух; 3 — сітчастий фільтр; 4 — вісь ротора; 

5 — ковпак ротора; 6 і 7 - прокладки; 8 — корпус ротора; 9 — корпус центрифуги; 10 — жиклер; 11 — упорний шарикопідшипник;

12 — відбивач; 13 —стакан.

5.2. Хід роботи

1.Скласти схему системи мащення двигуна.

2.Вивчити будову та принцип дії вузлу системи(насосів, фільтрів),для чого розібрати  його та скласти схематичний ескіз.

3.Навести опис конструкції, вказати переваги та недоліки.

5.3. Зміст звіту

1.Принципова схема системи мащення.

2.Схема дослідженого елементу системи.

3.Опис конструкції.

4.Висновки.

5.4. Контрольні питання

  1.  Чим викликається потреба змащувати деталі двигуна?
  2.  Як здійснюється мащення деталей багатоциліндрових двигунів?
  3.  Види оливних насосів, їх конструкція , особливості роботи, недоліки та переваги.
  4.   Чому потрібно встановлювати оливні фільтри? Види оливних фільтрів.

5.Будова оливні фільтрів з фільтрувальним елементом.

6.Будова відцентрових оливних фільтрів .

7. Для чого потрібна одночасно заміняти оливний та повітряний фільтри?


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕГУЛЮВАЛЬНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПО СКЛАДУ СУМІШІ

Мета роботи: вивчення конструкцій карбюраторів, методів побудові регулювальних характеристик ДВЗ зі зовнішнім сумішоутворенням по складу суміші, придбання навичок аналізу цих характеристик.

Обладнання і інструменти: стенд по вивченню роботи карбюратора, карбюратори, набір слюсарного інструменту.

6.1. Загальні відомості

Карбюратор призначений для приготування суміші бензину з повітрям - пальної суміші. Процес приготування пальної суміші з палива і повітря називають карбюрацією. Для повного згоряння 1 кг бензину потрібно біля

15 кг повітря. Суміш такого складу називають нормальною. В разі нестачі повітря суміш називається збагаченою (містить від 13 до 15 кг повітря на 1 кг бензину) або багатою (менш як 13 кг повітря), а при надлишку повітря–збідненою (15–16,5 кг повітря) або бідною (понад 16,5 кг повітря).

На рисунках 6.1,6.2, 6.3 наведені конструктивні схеми однокамерного та двохкамерних карбюраторів.

Для подачі палива до системи сумішоутворення( карбюратора або паливного колектора системи впорскування ) використовують бензонасоси різних типів. В системах з карбюратором достатнє використовувати  діафрагмові насоси(Рис. 6.4). В системах впорскування завдяки тому, що його продуктивність і робочий тиск у декілька разів менші необхідних, звичайний бензонасос діафрагмового типу не застосовується. Крім того, такий насос має механічний привід від двигуна і починає подавати паливо лише після вмикання стартера та запуску мотора. У той же час в інжекторних системах робочий тиск у паливній магістралі форсунок повинен бути забезпечений безпосередньо перед моментом запуску двигуна.

Рис. 6.1. Схема карбюратора 35 РО81 (Оре1):

1 — тяга приводу прискорювального насоса з пружиною; 2 — важіль приводу прискорювального насоса; 3 — діафрагмовий прискорювальний насос; 4 — паливний жиклер холостого ходу; 5 — штуцер підведення палива; 6 — замочний голчастий клапан; 7 — поршень вакуумного економайзера з штоком приводу; 8 — повітряний жиклер системи холостого ходу; 9 — канал балансування поплавцевої камери; 10 — повітряний жиклер головної дозуючої системи; 11 — розпилювач прискорювального насоса; 12 — повітряна заслінка; 13 — розпилювач эконостата; 14 — малий дифузор головної дозуючої системи з розпилювачем; 15 — кулачок пускового пристрою; 16 — автоматичний пусковий пристрій; 17 — шток; 18 — дифузор; 19 — емульсивна трубка; 20 — головний паливний жиклер; 21 — важіль дросельної заслінки; 22 — гвинт регулювання положення дросельної заслінки на неодруженому ходу; 23 — канал підведення розрідження для вакуумного регулятора випередження запалення; 24 — канал підведення розрідження до вакуумного діафрагмового механізму пускового пристрою; 25 — отвір вакуумного каналу економайзера; 26 — дросельна заслінка; 27 — гвинт регулювання складу суміші на неодруженому ходу; 28 — регулювальний гвинт на байпасному повітряному каналі; 29 — клапан економайзера; 30 — байпасний повітряний канал; 31 — кулькові клапани.

Рис. 6.2. Схема карбюратора К-88А:

1– головний жиклер; 2 – поплавець; 3 – корпус поплавцевої камери; 4 – голчастий  клапан; 5 – сітчастий фільтр; 6 – канал балансування поплавцевої камери; 7 – жиклер холостого ходу; 8 – повітряний жиклер головної дозуючої системи; 9 – розпилювач головної дозуючої системи; 10 – малий дифузор; 11 – великий дифузор; 12 – нагнітальний клапан; 13 – порожнистий гвинт; 14 – отвір розпилювача прискорювального насоса; 15 – отвір у повітряній заслінці; 16 – повітряна заслінка; 17 – запобіжний клапан; 18 – корпус поплавцевої камери; 19 – кульковий клапан економайзера; 20 – штовхач клапана економайзера; 21 – шток клапана економайзера; 22 – планка; 23 – шток поршня прискорювального насоса; 24 – тяга; 25 – поршень; 26 – зворотний клапан: 27 – серга;

28 – важіль дросельних заслінок; 29 – жиклер повної потужності; 30 – дросельна заслінка; 31 – гвинти регулювання холостого ходу; 32 – регульований круглий отвір системи холостого ходу; 33 – нерегульований прямокутний отвір системи холостого ходу; 34 - . корпус змішувальних камер.

Рис. 6.3.Будова карбюратора моделей 21051-1107010 і 21053-1107010:

1 — регулювальний гвинт пускового пристрою; 2 — діафрагма пускового пристрою; 3 — повітряний канал пускового пристрою; 4 — електромагнітний замочний клапан; 5 —паливний жиклер холостого ходу; 6 — головний повітряний жиклер першої камери; 7— повітряний жиклер холостого ходу; 8 — повітряна заслінка; 9 — проточний канал холостого ходу; 10 — розпилювач головної дозуючої системи першої камери;11 — розпилювач прискорювального насоса; 12 — розпилювач головної дозуючої системи другої камери; 13 — головний повітряний жиклер другої камери; 14 — повітряний жиклер перехідної системи другої камери;15 — канал балансування поплавцевої камери; 16 — поплавцева камера;17 — голчастий клапан; 18— пробка; 19 — паливний фільтр; 20 — патрубок подання палива;21 — діафрагма економайзера потужностних режимів;22 — паливний жиклер економайзера потужнісних режимів; 23 — кульковий клапан економайзера потужнісних режимів; 24 — поплавець; 25— паливний канал; 26 — паливний жиклер перехідної системи другої камери з трубкою; 27 — емульсивна трубка другої камери; 28 — головний паливний жиклер другої камери; 29  — вихідні отвори перехідної системи другої камери; 30  — дросельна заслінка другої камери; 31  — щілина перехідної системи першої камери; 32  — дросельна заслінка першої камери; 33  — вихідний отвір системи холостого ходу; 34 — блок підігрівання карбюратора; 35 — регулювальний гвинт якості(складу) суміші холостого ходу; 36  — патрубок для відсмоктування газів картерів;37 — патрубок для подання розрідження до вакуумного регулятора запалення; 38 — головний паливний жиклер першої камери; 39 — емульсивна трубка першої камери; 40 — кульковий клапан прискорювального насоса; 41  — діафрагма прискорювального насоса;42 — важіль приводу прискорювального насоса.

Рис.6.4. Паливний насос:

А і Б — порожнини; 1 і 2 — важелі; 3 — тяга; 4 — шайби; 5 і 14 — пружини; 6 — корпус насоса; 7 — голівка; 8 і 11 — клапани; 9 — сітчастий фільтр; 10 — кришка голівки; 12 — діафрагма; 13 — кривошипний валик; 15 — вісь; 16 — штанга; 17 — ексцентрик

Сучасний бензонасос (рис.6.5) приводиться в дію електромотором постійного струму, що живиться від бортової електромережі автомобіля – 12–вольтового акумулятора. Якір (ротор), колектор і щітки електричного бензонасоса постійно перебувають у бензині.

Рис.6.5.Підвісний електричний бензонасос:

1 – впускний штуцер;2 – фільтруюча вхідна сітка; 3 – гідравлічна нагнітаюча частина;4 – редукційний клапан; 5–ротор ; 6 – постійний магніт (статор) 7 – графітні щітки; 8 – колектор; 9 – електричний контакт; 10 – випускний штуцер; 11 – зворотний клапан

Бензин, що прокачується, вільно проходить через електродвигун і одночасно охолоджує весь вузол. Таке конструктивне рішення дозволило відмовитися від підшипників кочення: їх замінили підшипники ковзання, змащенням для яких служить бензин. Низьку змащувальну здатність цього виду палива компенсують високою точністю виготовлення деталей електронасоса.

За принципом дії електробензонасоси розподіляються на об’ємні і відцентрові (рис.6.6, 6.7). Відмінності в конструкціях стосуються, в основному, їхніх нагнітаючих вузлів.

Робота насосів об’ємного типу ґрунтується на циклічній зміні обсягів всмоктувальної і нагнітаючої порожнин. У бензонасосів шиберного типу гідронагнітач – роликовий. Він має диск із п’ятьма прорізами, у кожному з яких перебуває циліндричний ролик. Диск розташований на одній осі з електромотором, але зміщений (ексцентричний) стосовно обойми нагнітача, усередині якої він обертається. Ролики відіграють роль рухливих ущільнень між секціями ротора і обоймою. При обертанні кожна секція ротора за рахунок ексцентриcитета збільшує свій об‘єм у зоні забору палива. Створюється розрідження, що сприяє засмоктуванню бензину в насос. Подальше обертання викликає зменшення об‘єму (зона нагнітання палива), і відбувається викид бензину крізь випускний отвір під тиском. Зворотний клапан у вихідному штуцері насоса перешкоджає зливу палива із системи після вимикання запалювання.

Рис.6.6. Бензонасоси об’ємного типу

Рис.6.7. Бензонасоси відцентрового типу

Принцип роботи шестеренчастих об’ємних насосів аналогічний роликовим, тільки замість дискового ротора в нагнітачі використовуються дві шестірні – зовнішня і внутрішня. Роликові насоси здатні розвивати максимальний тиск до 0,6...1 МПа, шестеренчасті – до 0,4 МПа.

Відцентрові насоси розподіляються на турбінні та вихрові. Нагнітаючим елементом у них служить крильчатка з лопатками різної конфігурації. Максимальний тиск, що розвивається цими насосами, не перевищує 0,4 МПа при ККД – 10...15%. Проте вони відрізняються стабільним потоком і працюють практично без пульсацій тиску. Використовуються як перший щабель багатоступінчастих насосних систем розподіленого та центрального впорскування.

Вихровий насос має крильчатку з виїмками сферичної форми, бо саме така конструкція лопаток при обертанні створює додаткові завихрення рідини. За один оберт крильчатки одна й та ж сама кількість палива під дією відцентрової сили багаторазово відкидається від центра до периферії, в наслідок чого послідовно накопичується його кінетична енергія. Вихрові насоси розвивають тиск до 0,6 МПа при ККД – 30...45%.

Для гарантованого прокачування бензину крізь фільтр тонкого очищення бензонасос повинен забезпечувати тиск, в 1,3...2 рази більший необхідного робочого тиску в системі впорскування (при робочому тиску в 200...400 кПа насос повинен розвивати максимальний тиск в 550...650 кПа ). Продуктивність насоса повинна істотно перевищувати потреби двигуна навіть на режимах максимальної потужності і, залежно від об‘єму двигуна, становити 1...2 л/хв. Незалежно від режиму роботи мотора, бензонасос постійно ввімкнений. Тому електродвигун насоса споживає від АКБ машини однакову потужність (близько 60 Вт) і перекачує бензин  при незмінному числі обертів.

Регулювальною характеристикою по складу суміші називається залежність основних показників двигуна від складу суміші, визначувана при постійності швидкісного режиму двигуна і деяких інших чинників, а також при оптимальних за величиною Nе значеннях кута випередження запалення для кожного складу суміші.

Регулювальні характеристики по складу суміші можуть визначатися трьома різними способами;

• при постійному положенні дросельних заслінок(ДЗ) карбюраторадз), що забезпечує добру постійність витрати повітря(Gв =пост.);

• при постійній потужності двигуна(Nе =пост.);

• при постійній витраті палива(Gт =пост.).

При середніх навантаженнях можуть використовуватися усі три способи. Простішим є перший спосіб, принципово правильнішим — другий, оскільки для руху автомобіля в конкретних умовах потрібна постійна потужність, не залежна від складу суміші; поєднання міри відкриття ДЗ і складу суміші повинне забезпечувати реалізацію цієї потужності при мінімальній витраті палива. На режимах повних навантажень придатний тільки перший спосіб, а на режимах холостого ходу — тільки другий. Третій спосіб використовується при випробуванні двигунів з системами впорскування палива, коли циклове подання не залежить від зміни тиску у впускному трубопроводі при зміні положення ДЗ.

Серія регулювальних характеристик по складу суміші, визначена на декількох швидкісних режимах і при декількох положеннях ДЗ, використовується:

• для визначення граничних потужнісних, економічних і токсичних показників двигуна на досліджуваних режимах;

• для вибору регулювань паливної апаратури або для оцінки її якості;

• для оцінки якості робочого процесу по абсолютних значеннях граничних показників двигуна і по складах суміші, що відповідають максимальній потужності, економічності і граничним значенням токсичності ОГ.

Зміна α при знятті регулювальних характеристик по складу суміші здійснюється, як правило, шляхом зміни витрати палива. У карбюраторних двигунах це досягається зміною прохідного перерізу головного паливного жиклера за допомогою конусної голки або зміною тиску в поплавцевій камері карбюратора, а в двигунах з уприскуванням бензину і електронним управлінням — шляхом зміни тривалості імпульсу форсунки, що управляє.

Аналіз регулювальної характеристики по складу суміші, знятої при постійному положенні ДЗ(перший спосіб), показує(рис. 6.8), що максимум потужності(Ne max) і мінімум питомої витрати палива(ge min) досягаються при різних складах суміші, що називаються відповідно до потужностних(αм) і економічних(αек).

Рис. 6.8.Приклад регулювальної характеристики по складу суміші при постійному положенні ДЗ

При ηv = пост величина pi пропорційна відношенню ηі/α. При деякому збагаченні суміші(α=αм) величина ηі/α досягає максимуму і усі енергетичні показники(pi, pe, Ne) також мають максимальне значення. Це пояснюється тим, що величина 1/α пропорційна кількості введеної з паливом теплоти, тому відношення ηі/α характеризує добуток ηі на кількість введеної з паливом теплоти, т. е. кількість теплоти, перетвореної на індикаторну роботу. При α <αм відношення ηі/α починає зменшуватися і відбувається зниження. Крім того, відповідно знижується величина ηі і, як наслідок цих причин, падає значення pе(Nе).

Індикаторний ККД зростає при збідненні суміші до певної межі αηі,max, яка відповідає оптимальному поєднанню повноти і швидкості згорання, а також величини теплоємності продуктів згоряння. Подальше збіднення суміші призводить до погіршення умов займання і зниження швидкості згорання, що виражається в зниженні ηі і збільшенні ge. На останнє також впливає зменшення ηм. З цієї причини αек, що відповідає ge min дещо менше αηі,max. При сильному збідненні суміші робота двигуна стає нестійкою, аж до припинення згорання в окремих циліндрах і циклах.

Таким чином, раціональне регулювання карбюратора повинне знаходитися в межах між αм і αек . На режимах повного навантаження склад суміші доцільно встановлювати дещо бідніше : αм: зменшення при цьому потужності на 1...2% призводить до підвищення економічності приблизно на 10%. На часткових навантаженнях склад суміші прагнуть встановлювати дещо багатіше αек при малому зниженні економічності це забезпечує резерв на випадок збіднення суміші, пониження температури повітря, технологічних відхилень і т. д.

При знятті регулювальних характеристик другим способом (Ne=пост) αек, як і в першому випадку, визначається мінімальним значенням gе або Gт(рис. 6.9).

Зі зменшенням навантаження і частоти обертання зона раціонального регулювання звужується, зміщуючись в область багатіших сумішей. Зменшення αек при зниженні частоти обертання пов'язане з погіршенням сумішоутворення у впускному трубопроводі і турбулізації заряду в циліндрі. Зменшення αек при зниженні навантаження викликається погіршенням умов займання і згорання із-за нижчих температур і тисків в циліндрі, а також із-за зменшення концентрації палива і кисню внаслідок збільшення розбавлення заряду залишковими газами.

Рис. 6.9. Регулювальна характеристика по складу суміші при постійній потужності

У сучасних бензинових двигунів αек в широкому діапазоні навантажень лежить в межах 1,1...1,2, зменшуючись у міру прикриття ДЗ до αек = 0,9...1,00. У двигунів з найбільш досконалим робочим процесом  αек досягає 1,35...1,40.

На базі регулювальних характеристик по складу суміші можна отримати характеристики оптимального регулювання(рис. 6.10). В цьому випадку ge min для кожного значення навантаження визначають шляхом проведення такою, що огинає до кривих питомої витрати палива на регулювальних характеристиках. Точки торкання кривій, що огинає залежності gе=f(Ne), визначають оптимальне поєднання α, ηv і φвз для цього навантаження. Величина α, яка при цьому навантаженні забезпечує мінімальну питому витрату палива, називається межею ефективного збіднення  αеф.

Рис. 6.10. Характеристика оптимального регулювання

Рис. 6.11. Регулювальна характеристика по складу суміші при  = пост

При знятті регулювальних характеристик по складу суміші третім способом, т. е. при Gт=пост критерієм оптимального по економічності складу суміші при кожному значенні Gт може служити максимум потужності залежно від витрати повітря або складу суміші(рис. 6.11). Для отримання характеристик в цьому випадку досить з'єднати точки максимумів Ne на кожній гілці таких регулювальних характеристик. При цьому, якщо замість витрати палива використовується пропорційна Gт величина тривалості імпульсу форсунки τ, що управляє, отримувані закони паливоподачі τ =f(Gт),  відразу служать початковим матеріалом для побудови базових матриць для управління уприскуванням бензину.

Норми на викид токсичних речовин можуть розглядатися в якості додаткових обмежень при виборі регулювань системи живлення.

6.2. Хід роботи

1.Розібрати будову карбюратора та скласти принципіальну схему його систем.

2.Розібрати паливний бензонасос, скласти його схему, надати опис його будови та роботи.

3.Побудувати регулювальні характеристики двигуна по складу суміші.

4.Зробити висновки.

6.3. Зміст звіту

1.Принципова схема систем карбюратора.

2. Принципові схеми бензонасосів.

3.Регулювальні характеристики.

4.Висновки.

6.4. Контрольні питання

1.Вкажить основні складові системи живлення карбюраторного двигуну.

2.Системи карбюратора та принцип їх дії.

3.Регулювання якості суміші холостого ходу.

4.Конструкція та принцип дії бензонасосів для карбюраторних ДВЗ.

5.Конструкція та принцип дії бензонасосів для інжекторних ДВЗ.

6.Види регулювальних характеристик по складу суміші та їх призначення.

7.Дайте пояснення визначенням: «потужнісний коефіцієнт витрат повітря(αм)» , «економічний коефіцієнт витрат повітря (αек)».

8. В яких межах встановлюють коефіцієнти витрат на двигунах?


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЇ ФРИКЦІЙНОГО ЗЧЕПЛЕННЯ

Мета роботи: закріплення знань з конструкції фрикційних зчеплень різної конструкції, вивчення роботи зчеплень.

Обладнання і інструменти: зчеплення різної конструкції, стенд для вивчення роботи зчеплення, набір слюсарного інструменту.

7.1. Загальні відомості

Зчеплення служить для короткочасного від'єднання двигуна від трансмісії і плавного їх з'єднання у момент початку руху з місця стоянки автомобіля, а також після перемикання передач у процесі руху Крім того, зчеплення оберігає деталі двигуна і агрегатів трансмісії від перевантаження, які виникають під час різкого гальмування автомобіля з не вимкненим двигуном.

На легкових і вантажних автомобілях найчастіше застосовується одно дискове зчеплення фрикційного типу (мал. 7.1) яке складається з механізму й привода вимикання. Механізм зчеплення розміщений на маховику 1 двигуна, а привод — на нерухомих деталях, установлених на рамі або кузові автомобіля.

Основні деталі механізму зчеплення: ведений диск 2, встановлений на шліци ведучого вала 8 коробки передач; натискний диск 3 з пружинами 4, розміщеними на кожусі 12 зчеплення, який жорстко прикріплений на маховику; відтискні важелі 11, установлені на кульових опорах на кожусі 12 і шарнірно з'єднані з натискним диском 3.

Привод вимикання зчеплення складається з муфти 10 із натискним підшипником, поворотної пружини 9, вилки 5, тяги 6 і педалі 7.

Коли педаль 7 зчеплення відпущена, ведений диск 2 затиснутий пружинами 4 між маховиком і натискним диском. Такий стан зчеплення називається ввімкненим, оскільки під час роботи двигуна крутній момент від маховика й натискного диска передається за допомогою сил тертя на ведений диск і далі на ведучий вал 8 коробки передач. Якщо натиснути на педаль 7

Рис.7.1.Схема фрикційного зчеплення:

1 — маховик; 2 — ведений диск; 3 — натискний диск; 4 — пружини; 5 - вилка; 6 — тяга;

7 — педаль; 8 — ведучий вал; 9 — поворотна пружина; 10 — муфта; 11 — важелі;

12 — кожух 

зчеплення, тяга 6 почне переміщуватися й повертати вилку 5 відносно місця її кріплення. Вільний кінець вилки тисне на муфту 10, унаслідок чого вона переміщується до маховика й натискає на важелі 11, які відсувають натиск ний диск 3. При цьому ведений диск вивільняється від стискального зусилля, відходить від маховика, й зчеплення вимикається.

Для ввімкнення зчеплення треба плавно відпускати педаль 7. При цьому зусилля на веденому диску збільшуватиметься поступово, внаслідок чого диск проковзуватиме відносно маховика й вони плавно з'єднаються до моменту повного ввімкнення. Для відведення теплоти, що виділяється під час умикання зчеплення, на кожусі є отвори, крізь які циркулює повітря.

Розглянутий привод вимикання зчеплення простий за конструкцією, має жорсткі важелі й тяги і називається механічним. На багатьох легкових автомобілях тепер застосовують гідравлічний привод вимикання зчеплення, в якому зусилля від педалі до механізму зчеплення передається рідиною, що міститься в гідроциліндрах і трубопроводах. На вантажних автомобілях (МАЗ, КамАЗ) для полегшення керування зчепленням у приводі вимикання його іноді застосовують пневматичний підсилювач.

Розглянемо найбільш поширені конструкції фрикційних зчеплень: на рисунку 7.2. наведена схема однодискового зчеплення з натискними циліндричними пружинами, а на рис.7.4. – однодисковий механізм зчеплення з центральною діафрагмовою натискною пружиною.

Рис.7.2.Механізм і привод зчеплення автомобіля ГАЗ-24 «Волга»:

1 — картер зчеплення; 2— маховик; 3 — колінчастий вал двигуна; 4 — ведений диск; 5— натискний диск; 6 — натискні циліндричні пружини; 7— муфта; 8 — ведучий вал коробки передач; 9 — вилка вимикання зчеплення; 10 — важіль; 11 — кожух;

12— штовхач; 13— клапан випускання повітря; 14— робочий циліндр; 15— головний циліндр; 16 — педаль

В цьому випадку зчеплення має тільки одну натискну пружину у формі зрізаного конуса. У виштампувані пружини розташовано 18 пелюсток, які водночас правлять за пружні елементи й відтискні важелі. Головна перевага діафрагмової пружини полягає в тому, що вона забезпечує практично стале зусилля незалежно від ступеня натискання. В циліндричних пружин зусилля прямо пропорційне їхньому стисканню. Застосування діафрагмової пружини підвищує стійкість зчеплення проти спрацювання, робить неможливим пробуксовування й дає змогу зменшити габаритні розміри та масу механізму зчеплення.

Діафрагмова пружина 18 кріпиться заклепками й двома опорними кільцями на кожусі 17 зчеплення. Зовнішній край пружини передає стискальне зусилля на натискний диск 16.

Коли зчеплення вимикається, підшипник муфти вимикання 19 через упорний фланець діє на пелюстки пружини й переміщує її в бік маховика. Зовнішній край пружини відгинається у зворотний бік і фіксаторами відводить натискний диск 16 від веденого диска 15 — зчеплення вимикається. Ведений диск 15 має гаситель крутильних коливань.

Рис.7.3.Ведений диск зчеплення:

1 — пружина гасителя; 2, 8 — диски; 3 — фрикційні накладки; 4 — пружинні пластини; 5 — демпферні пружини; 6 — маточина; 7 — пальці

Рис.7.4. Зчеплення автомобіля ВАЗ – 2101:

а – у складеному вигляді; б – основні деталі

1 — маховик; 2 – ведений диск; 3 — натискний диск; 4 — кожух зчеплення; 5 діафрагмова натискна пружина; 6 — заклепки; 7 — фрикційне кільце; 8 — підшипник;9 – опорне кільце; 10 – фіксатори.

7.2. Хід роботи

1.Скласти принципову схему зчеплення для певного автомобіля ( за завданням викладача).

2.Вивчити будову основних складових:

- веденого диску;

- привода зчеплення

3.Визначити силу потрібну для вимкнення зчеплення:

,                                    Н,    (7.1)

де Мe,maxмаксимальний момент, що розвиває двигун, Н м;

β – коефіцієнт запасу (β=1,25…1,75 - для легкових автомобілів, β=1,5…3,0- для вантажівок);

μ – коефіцієнт третя, μ=0,3…0,35;

R1, R2радіуси фрикційних накладок, м.

4. Визначити значення коефіцієнта трансформації зусилля в приводі зчеплення

,                                                      (7.2)

де, F0 , F1відповідно сила натискання людиною на педаль зчеплення (F0=50Н) та сила потрібна для вимкнення зчеплення.

5.Визначити питомий тиск на фрикційні накладки

,                                 МПа.  (7.3)

Допустимий тиск складає 0,15…0,2 МПа. 

6. Зробити висновки.

7.3. Зміст звіту.

1.Схеми зчеплення, веденого диску та приводу зчеплення.

2.Пояснення до схем та принципу роботи  пристроїв.

3.Результати розрахунків.

4.Висновки.

7.4. Контрольні питання

1.Назовіть призначення та основні види зчеплення.

2.Будова та принцип дії фрикційного зчеплення.

3 Будова веденого диску зчеплення.

4. Приводи зчеплення: поясніть принцип дії механічного та гідравлічного приводів.

5. Призначення та принцип дії підсилювачів приводу зчеплення.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8

ДОСЛІДЖЕННЯ СТУПІНЧАСТИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ

Мета роботи: закріплення знань з конструкції трансмісії автомобіля, вивчення конструкції та принципу дії коробок передач.

Обладнання і інструменти: коробка передач, синхронізатор, набір слюсарного інструменту.

8.1. Загальні відомості

Коробка передач призначається для зміни в широкому діапазоні крутного моменту, що передається від двигуна на ведучі колеса автомобіля при рушанні з місця та розганянні. Крім цього, коробка передач забезпечує рух автомобіля заднім ходом і дає змогу на тривалий час роз'єднувати двигун і ведучі колеса, що потрібно, коли двигун працює на холостому ходу під час руху автомобіля або на стоянці.

На сучасних вітчизняних автомобілях застосовують переважно механічні ступінчасті коробки передач із зубчастими шестернями. Кількість передач переднього ходу звичайно дорівнює чотирьом або п'яти (без урахування передач заднього ходу).

Передачі перемикаються пересуванням шестерень, які по черзі входять у зачеплення з іншими шестернями, або блокуванням шестерень на валу за допомогою синхронізаторів. Синхронізатори вирівнюють частоту обертання шестерень, що вмикаються, і блокують одну з них із веденим валом. Пересуванням шестерень або синхронізаторів керує водій при вимкненому зчепленні.

Залежно від кількості передач переднього ходу коробки передач бувають триступінчастими, чотириступінчастими і т. д.

По конструкції коробки поділяються на трьохвальні, двохвальні та багатовальні. В перших - крутний момент передається від веденого валу передається на ведучий за допомогою зубчастих пар з різними передавальними відношеннями через проміжний вал. В других – зубчасті пари розміщуються безпосередньо на ведучим та веденим валах, що дозволяє роботи коробки більш компактними. В багатовальних використовують додатковий редуктор(подільник передач), частіше двох ступеневий, розміщений послідовно до звичайної коробки, це дозволяє збільшить кількість передач вдвічі.

Рис.8.1.Трьохвальна чотирьохступенева коробка передач:

1 — сальник первинного валу;2—задній підшипник первинного валу;3—картер зчеплення;4—настановне кільце підшипника;5 — голчастий підшипник вторинного валу;6 — наполеглива шайба пружини синхронізатора IV передачі;7 — зубчастий вінець синхронізатора IV передачі;8—сапун;9 - муфта синхронізатора II і IV передач;10—маточина муфти синхронізатора; 11 - стопорне кільце блокуючого кільця синхронізатора; 12 — блокуюче кільце синхронізатора;13—пружина синхронізатора;14 — ведена шестерня III передачі; 15-ведена шестерня II передачі;16— вторинний вал; 17—ведена шестерня I передачі; 18—втулка шестерні I передачі; 19—проміжний підшипник вторинного валу;20 — стопорна пластина;21 — ведена шестерня заднього ходу;22 — стержень важеля;23 — наполеглива подушка;24 — пружна подушка;25 — дистанційна втулка;26 — замочна втулка;27 — провідна шестерня приводу спідометра;28 — сальник вторинного валу;29 — фланець еластичної муфти;30 — гайка;31  — ущільнювач центрувальне кільця;32 — стопорне кільце;33 — центрувальне кільце;34 — задній підшипник вторинного валу;35 — муловідбивач;36 — ведена шестерня приводу спідометра;37 — задня кришка коробки передач;38 — привід спідометра;39 — вилка включення заднього ходу;40 — провідна шестерня заднього ходу;41  — проміжна шестерня заднього ходу;42 — вісь проміжної шестерні;43 — задній підшипник проміжного валу;44 — провідна шестерня I передачі;45 — муфта синхронізатора I і II передач;46 — картер коробки передач;47 — провідна шестерня II передачі;48 — провідна шестерня III передачі;49  — пробка заливного і контрольного отвору;50 — нижня кришка коробки передач; 51 — проміжний вал;52 — шестерня постійного зачеплення проміжного валу;53 — передній підшипник проміжного валу;54 — затискна шайба підшипника;55 — болт;56 — шестерня постійного зачеплення первинного валу;57 — пружинна шайба; 58 — стопорне кільце;59 — передня кришка коробки передач; 60 — первинний вал

Рис. 8.2. Двохвальна коробка передач

1 - підшипник виключення зчеплення; 2 - втулка напрямної муфти підшипника виключення зчеплення; 3 - шестерня ведуча головної передачі; 4 - роликовий підшипник вторинного валу; 5 – маслозбірник; 6 - вісь сателітів; 7 - провідна шестерня приводу спідометра; 8 - шестерня півосі; 9 - коробка диференціала; 10 - сателіт; 11 - картер зчеплення; 12 - ведена шестерня головної передачі; 13 - регулювальне кільце; 14 - роликовий конічний підшипник диференціала; 15 - сальник півосі; 16 - ведена шестерня I передачі вторинного валу; 17 - синхронізатор I і II передач; 18 - ведена шестерня II передачі вторинного валу; 19 - ведена шестерня III передачі вторинного валу; 20 - синхронізатор III і IV передач; 21 - ведена шестерня IV передачі вторинного валу; 22 - кульковий підшипник вторинного валу; 23 - ведена шестерня V передачі вторинного валу; 24 - синхронізатор V передачі; 25 - вторинний вал; 26 - задня кришка картера коробки передач; 27 - провідна шестерня V передачі; 28 - кульковий підшипник первинного валу; 29 - первинний вал; 30 - картер коробки передач; 31 - роликовий підшипник первинного валу; 32 - сальник первинного валу; 33 - сапун.

Рис. 8.3.Десятиступенева коробка передач КамАЗ:

1- картер подільника; 2 – ведучий вал; 3 – шестерня; 4 – первиний вал базової коробки передач.

Рис.8.4. Восьмиступенева коробка передач Volvo:

1- картер; 2 - шестерня першої передачі; 3 і 9 - проміжні вали; 4 - ведена шестерня першої пари редуктора; 5 - муфта включення заднього ходу; 6 - вільно встановлена шестерня; 7 - вал заднього ходу; 8 - ведена шестерня заднього ходу.

Риc.8.5.Синхронізатор коробки передач

а – загальна конструкція; б – нейтральне положення муфти синхронізатора;

в – початок вмикання муфти( зрівнювання кутових швидкостей); г – муфта ввімкнута;

1 — муфта синхронізатора; 2 — конусне кільце; 3 — блокувальний палець; 4 — пружина; 5 — палець фіксатора; 6 — зубчатий вінець муфти; 7—зубчате колесо; 8 — внутрішній зубчатий вінець зубчатого колеса; 9 — обойма вилки перемикання; 10 — прорізи корпусу; 11 — корпус; 12 — штифт; 13 — виступ муфти; 14 — фіксатор

Рис.8.6. Зубчаста муфта з синхронізатором коробки передач:

а — загальний вигляд; б — деталі; 1 — шестерня приводу проміжного валу; 2 — бічний зубчастий вінець первинного валу; 3 — стопорна гайка; 4 — вилка; 5 — муфта; 6 — колесо третьої передачі; 7 — втулка розпору; 8 — вторинний вал; 9 — блокуюче кільце; 10 — сухар; 11 — кільцева пружина; 12 — маточина; 13 — подовжні пази в маточині

8.2. Хід роботи

1.Скласти принципові кінематичні схеми коробок передач.

2.Визначити передаточні відношення коробки передач на різних передачах. Для цього провернути ведучий вал на один оберт та визначити за допомогою кругового транспортиру кут повороту веденого  валу φ. Передаточне відношення визначиться: i=360/φ.

3.Розібрати синхронізатор та скласти його принципіальну схему.

8.3. Зміст звіту

1.Кінематичні схеми коробок передач.

2.Результати визначення передаточних відношень.

3.Схема роботи синхронізатору.

4.Висновки.

8.4. Контрольні питання

1.Основні складові трансмісії автомобіля.

2. Призначення та види коробок передач.

3. Конструкція та принцип дії трьох вальних коробок передач.

4.Конструкція та принцип дії двох вальних коробок передач.

5. Конструкція та принцип дії багато вальних коробок передач.

6.Конструкції синхронізаторів.?


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9

АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЇ КАРДАННИХ ПЕРЕДАЧ

Мета роботи: закріплення знань з конструкції трансмісії автомобіля, вивчення конструкції та принципу дії карданної передачі.

Обладнання і інструменти:зразки карданних шарнірів, карданна передача, набір слюсарного інструменту.

9.1. Загальні відомості

Карданна передача служить для передачі крутного моменту між агрегатами трансмісії, вали яких неспіввісні. Наприклад, завжди її застосовують для з'єднання вторинного валу коробки передач з провідним валом головної передачі(рис.9.1).

Рис.9.1.Схема карданної передачі автомобіля :

1 - коробка передач; 2 - карданний шарнір; 3 - карданний вал; 4 - головна передача; 5 - ресора; 6 - рама автомобіля

Основним елементом карданної передачі, що забезпечує можливість передачі крутного моменту між неспіввісними валами, є карданні шарніри 2. Найпоширенішим є шарнір з хрестовиною.

У простому випадку він складається(рис.9.2, а) з двох однакових вилок 2, насаджених на кінці валів, що сполучаються, 1 і 4, і жорсткої хрестовини 3.. Циліндричні кінці - шпильки хрестовини входять в отвори вилок, сполучаючи їх між собою шарнірно так, що осі валів і шпильок перетинаються в одній точці О.

Згідно з схемою(рис.9.2, б) окружна швидкість загальної точки З валів 1 і 4

                                             (9.1)

де r1 і r4 — відстані від точки З до осей валів; (ω1 і ω4 — кутові швидкості цих валів, які, як випливає з рівняння (88), будуть рівні між собою тільки за умови r1=r4, т. е. якщо

                                         (9.2)

Так як конструктивне АО = ОВ, то для виконання цієї умови необхідно, щоб точка С завжди лежала у бісекторної площині 00 кута АОВ між валами(рис.9.2, б). Якщо ця неодмінна умова рівності кутових швидкостей виконується, карданний шарнір називається синхронним(шарніром рівних кутових швидкостей). У разі невиконання вказаної умови шарнір називається несинхронним(шарніром нерівних кутових швидкостей).

Рис.9.2.Основні деталі і схема карданного шарніра з хрестовиною:

а - основні деталі; б і в - схеми положення вилок і хрестовини при по-вороті ведучого валу на півоберта; I - ведучий вал; 2 - вилка; 3 - хрестовина; 4 - карданний вал

Карданний шарнір з хрестовиною є несинхронним. Дійсно, з рис.9.2, би і у видно, що при кожному повороті валу 1 на 90° площину хрестовини відхиляється від бісекторноЇ площини то в одну, то в інший бік на кут γ/2, точка З у бісекторної площині не лежить, внаслідок чого при рівномірному обертанні валу 1 вал 4 обертається нерівномірно(в межах одного обороту). Різниця між кутовими швидкостями валів тим більше, чим більше кут γ і є періодичною функцією кута повороту валу 1.

Для положення шарніра (рис 9.2,а) співвідношення між радіусами обертання визначається залежністю

                                      (9.3)

де r0радіус обертання вилки шарніра.

Після повороту шарніра на 900(рис9.2,б), співвідношення матимуть  вигляд

                                      (9.4)

Підставив отримані вираз в 9.1отримуємо наступні співвідношення між кутовими швидкостями при різних положеннях шарніра

                                    (9.5)

Таким чином, під час обертання шарніра кутова швидкість відомого валу циклічно змінюється від ω1cosγ до ω1/cosγ.

Для равенства угловых скоростей соединяемых валов в карданной передаче устанавливают два одинаковых шарнира, обеспечивают равенство углов γi и γ2 и расположение вилок на карданном валу в одной плоскости (см. рис.9.2).

Шарніри рівних кутових швидкостей

Ці шарніри застосовують для приводу провідного колеса, що являється одночасно і що направляє. Існують різні типи цих шарнірів. На вітчизняних автомобілях з передніми ведучими колесами найчастіше встановлюють здвоєні шарніри(МАЗ-501 і МАЗ-502), кулачкові(КрАЗ-255Б і «Урал-375»), кулькові з ділильними канавками(УАЗ-469, ГАЗ-66, ЗИЛ-131 та ін.).

Здвоєний шарнір(мал. 138) є карданною передачею з двома несинхронними шарнірами і завдовжки валу, рівною нулю. Для рівності кутів нахилу валів(γ12). що є умовою синхронності, служить центрувальний пристрій, який складається з сферичної обойми 6, вставленою в розширення на кінці валу 1, сферичного сухаря 7, встановленого на кінці валу 4 і гумового захисного чохла 5.

Рис.9.3. Здвоєний карданний шарнір:

1,4 – вали; 2 – вісь; 3 – хрестовина; 5 – гумовий чохол; 6 – обойма; 7 – сухар;  8 – корпус.

Рис.9.4. Кулачковий шарнір:

1,6 – вали; 2,5 – вилки; 3 – диск; 4 – напівциліндричні кулачки 

Кулачковий шарнір(рис9.4.) має дві вилки 2 і 5, які насаджені на вали 1 і 6 або викувані з ними як одне ціле; два напівциліндричні кулачка 4, охоплюваних вилками; диск 3, що входить в циліндричні пази кулачків. Вісь паза кулачка перпендикулярна осі його зовнішньої циліндричної поверхні. Тому такий шарнір працює подібно до здвоєного, але відрізняється від нього простотою конструкції і здатністю передавати більший момент, що крутить, із-за наявності розвинених передавальних поверхонь.

Рис.9.5. Кульковий шарнір з ділильними канавками:

1,6 – вали; 2,4 – канавки; 3 – кульки; 5- кулаки; 7 - центрувальна кулька.

Кульковий шарнір з ділильними канавками(рис.9.5) влаштований і працює таким чином. Вали, що сполучаються, закінчуються вилками — кулаками 5 особливої форми, які кують як одне ціле з валами. Окружне зусилля передається від однієї вилки до іншої двома(для кожного напряму обертання) ведучими кульками 3. Вони поміщені між вилками, кожен у своїй парі канавок 2 і 4, що визначають в просторі положення кульки. У шарніра у зборі при співвісному розташуванні валів(див.рис.9.5,б) середні лінії спарених канавок лівої і правої вилок лежать в одній площині, що проходить через загальну вісь валів. Вони є колами рівного радіусу, центри О1 і О2 яких лежать на осях валів на рівній відстані від центру О шарніра. В результаті при будь-якому вугіллі між валами провідні кульки утримуються в площині, що проходить через точки перетину середніх ліній канавок і ділить навпіл кут між осями валів. Для того, щоб при роботі шарніра осі валів завжди перетиналися в одній і тій же точці О, що для цього типу шарніра має важливе значення, між вилками встановлена центрувальна кулька 7, який, окрім цього, не дає ведучим кулькам викотитися зі своїх канавок.

В общем случае карданная передача состоит из четырех элементов (рис.9.6): карданных шарниров I, валов ІІ, подвижного соединения ІІІ и промежуточной опоры IV.

Рис.9.6. Карданна передача:

І - карданні шарніри; ІІ - карданні вали; ІІІ – рухливе з’єднання; IV - проміжна опора; 1 і 6 - повстяні ущільнення; 2 - кришка опори; 3 - підшипник; 4 - кронштейн; 5 - гайка; 7 – захисний гумовий чохол; 8 - масельничка; 9 - запобіжний клапан; 10 - стопорна пластина; 11 - голки; 12 - хрестовина; 13 - опорна пластина; 14 - ковзаюча вилка середнього шарніра; 15 - відбивач; 16 - втулка розпору; 17 - замковий хомутнк; 18 - гумова подушка; 19 - втулка; 20 - заглушка; 21 - пластинка балансування; 22 - стопорний проріз; 23 - склянка голчастого підшипника; 24 - ущільнюючий пристрій підшипника; 25 - вилка шарніра з фланцем; 26 - вилка шарніра з маточиною.

9.2. Хід роботи

1.Скласти принципову схему карданної передачі, що досліджується.

2.Розібрати карданний шарнір з хрестовиною та скласти його принципіальну схему. Вимірити основні розміри шарніра.

3.За залежністю 9.5 визначити межі змінення частоти обертання ведомого валу прирізних кутах між висями валів.

4.Побудувати графік зміни відносній кутовий швидкості ведомого валу(ω2/ω1)  від кута повороту карданного шарніру.

5. Розібрати карданний рівних кутових швидкостей та скласти його принципіальну схему.

9.3. Зміст звіту

1.Принципова схема карданної передачі.

2.Схеми карданних шарнірів з поясненнями.

3.Розрахунки кінематики шарніра з хрестовиною. Графіки.

4.Висновки.

9.4. Контрольні питання

1. Призначення карданної передачі. Основні складові.

2. Будова та принцип дії карданних шарнірів нерівних кутових швидкостей.

3.Будова та принцип дії карданних шарнірів рівних кутових швидкостей.

4.Яке призначення центрувальної кульки в кульковому карданному шарнірі?

5.Поясніть, для чого потрібне рухливе з’єднання в карданної передачі?


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 10

АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЇ ГОЛОВНИХ ПЕРЕДАЧІ І ДИФЕРЕНЦІАЛІВ

Мета роботи: закріплення знань з конструкції трансмісії автомобіля, вивчення конструкції та принципу дії карданної передачі.

Обладнання і інструменти:зразки карданних шарнірів, карданна передача, набір слюсарного інструменту.

10.1.Загальні відомості

Мости автомобіля виконують функції осей, на які встановлюються колеса. Залежно від схеми трансмісії мости можуть бути: • ведучими; • веденими; • керованими; • підтримувальними. На автомобілях найчастіше встановлюють два або три мости. Якщо автомобіль має два мости, то за ведучий, як звичайно, править задній міст, рідше передній. У двовісних автомобілів підвищеної прохідності ведучі обидва мости. Якщо на автомобілі три мости, ведучими є два задніх мости або всі три. Найпростішу конструкцію має задній ведучий міст автомобілів із колісною формулою 4x2.

Ведучий міст, як правило, об'єднує в одному агрегаті такі механізми: ♦ головну передачу; ♦ диференціал; ♦ півосі. Зазначені механізми конструктивно розміщуються в спільному картері ведучого моста й призначені для передавання крутного моменту на колеса. Механізми моста збільшують крутний момент і розподіляють його на колеса відповідно до умов контакту кожного колеса з дорогою. Під час передавання крутного моменту картер моста навантажується реактивним моментом, який намагається повернути його проти напряму обертання коліс. Від такого повороту міст утримується підвіскою або її напрямними елементами. Підвіска передає на картер моста також вертикальні, горизонтальні й бокові зусилля, що виникають під час руху автомобіля.

Механізми переднього ведучого моста відрізняються від механізмів заднього ведучого моста складнішим приводом до коліс. На вантажних автомобілях півосі до кожного колеса роблять розрізними й з'єднують одним карданним шарніром однакових кутових швидкостей. На передньоприводних легкових автомобілях піввісь з'єднується з колесом і диференціалом двома кульковими шарнірами однакових кутових швидкостей. На автомобілях підвищеної прохідності для збільшення тягового зусилля в приводі до ведучого й керованого коліс іноді роблять колісну передачу планетарного типу. Головну передачу й диференціал у передньому й задньому ведучих мостах виконують однаковими.

Головна передача слугує для збільшення крутного моменту та зміни його напряму під прямим кутом до поздовжньої осі автомобіля й виконується з конічних шестерень. Залежно від кількості шестерень головні передачі поділяють на: • одинарні конічні, що складаються з однієї пари шестерень і, в свою чергу, поділяються на прості й гепоїдні; • подвійні, які складаються з пари конічних і пари циліндричних шестерень.

Одинарні конічні прості передачі (рис.10.2, а) застосовують переважно на легкових автомобілях і вантажних автомобілях малої й середньої вантажопідйомності. В цих передачах ведучу конічну шестірню 1 з'єднано з карданною передачею, а ведену 2 — з коробкою диференціала й через механізм диференціала з півосями.

У більшості автомобілів одинарні конічні передачі мають зубчасті колеса з гепоїдним зачепленням (рис.10.2, б). Гепоїдні передачі порівняно з простими мають низку переваг: у них є вісь ведучого колеса, розташована нижче від осі веденого, що дає змогу опустити нижче карданну передачу, а отже, знизити підлогу кузова легкового автомобіля. Внаслідок цього опускається центр ваги й підвищується стійкість автомобіля. Крім того, гепоїдна передача має потовщену форму основи зубів шестерень, що істотно підвищує їхню навантажувальну здатність і стійкість проти спрацювання. Проте для мащення шестерень необхідно застосовувати спеціальну оливу (гепоїдну), розраховану для роботи в умовах передавання великих зусиль, що виникають у місці контакту зубів шестерень.

Рис.10.2.Головні передачі:

а — одинарна конічна проста; б — гепоїдна; в — подвійна головна; 1, 2 — відповідно ведуча й ведена конічні шестерні; 3, 4 — відповідно ведена й ведуча циліндричні шестерні

Подвійні головні передачі (рис.10.2, в) установлюють на автомобілях великої вантажопідйомності для збільшення загального передаточного числа трансмісії й підвищення крутного моменту. В цьому разі передаточне число головної передачі обчислюють як добуток передаточних чисел конічної (1, 2) і циліндричної (3, 4) пар.

Подвійна головна передача автомобіля ЗИЛ-130 є частиною механізмів ведучого заднього моста (рис.10.3), розміщених у його балці 8, Ведучий вал головної,передачі виконано як одне ціле з ведучою конічною шестірнею 7. Його встановлено на конічних роликових підшипниках у стакані, закріпленому на картері 9 головної передачі. Тут же в картері на роликових конічних підшипниках установлено проміжний вал із ведучою циліндричною шестірнею 12. На фланці вала жорстко закріплено ведену конічну шестірню 2, що перебуває в зачепленні з шестірнею 1. Ведену циліндричну шестірню 5 з'єднано з лівою 3 та правою 6 чашками диференціала, які утворюють його коробку. В коробці встановлено деталі диференціала: хрестовину 4 з сателітами 11 і півосьовими шестернями 10.

Рис.10.3.Механізми ведучого заднього моста:

1, 2 — відповідно ведуча й ведена конічні шестерні; 3, 6 — відповідно ліва та права чашки диференціала; 4 — хрестовина; 5, 12 — відповідно ведена й ведуча циліндричні шестерні; 7 — піввісь; 8 — балка; 9 — картер; 10 — півосьові шестерні; 11 — сателіти

Під час роботи головної передачі крутний момент передається від карданної передачі на фланець ведучого вала та його шестірню 1, далі на ведену конічну шестірню 2, проміжний вал і його шестірню 12, ведену циліндричну шестірню 5 і через Деталі диференціала на півосі 7, зв'язані з маточинами коліс автомобіля.

Диференціал призначається для передавання крутного моменту від головної передачі до півосей і дав їм змогу обертатися з різною швидкістю під час повороту автомобіля й на нерівностях дороги.

На автомобілях застосовують шестеренчасті конічні диференціали (рис. 10.4, а), які складаються з півосьових шестерень 3, сателітів 4 та корпусу, що об'єднує їх і кріпиться до веденої шестірні головної передачі.

Диференціали такого типу використовують як міжколісні (між колесами ведучих мостів). Вони різняться конструкцією корпусу и кількістю сателітів. Конічні диференціали використовують також і як міжосьові. В цьому разі вони розподіляють крутний момент між головними передачами ведучих мостів.

Рис 10.4.Будова та принцип дії диференціал:

а — рух автомобіля по прямій; б — поворот автомобіля; 1 – вісь сателітів; 2, 5 — відповідно ведена й ведуча шестерні; 3 — півосьові шестерні; 4 — сателіти, 6 — півосі

На рис. 10.4 для спрощення не показано корпус диференціала, тому для розгляду принципу дії вважатимемо, що вісь 1сателітів установлено в корпусі. Під час обертання ведучої шестірні 5 і веденої шестірні 2 головної передачі крутний момент передається на вісь 1 сателітів, далі через сателіти 4 на півосьові шестерні 3 й на півосі 6.

Під час руху автомобіля по прямій і рівній дорозі (рис.10.4, а) задні колеса зустрічають однаковий опір і обертаються з однаковою частотою. Сателіти навколо своєї осі не обертаються, й на обидва колеса передаються однакові крутні моменти. Як тільки умови руху змінюються, наприклад на повороті (рис. 4.20, б), ліва піввісь починає обертатися повільніше, оскільки колесо, з яким вона зв'язана, зустрічає великий опір. Сателіти починають обертатися навколо своєї осі, обкочуючись по півосьовій шестерні (лівій), що сповільнюється, й збільшуючи частоту обертання правої півосі. В результаті праве колесо прискорює своє обертання й проходить більший шлях по дузі зовнішнього радіуса.

Водночас зі зміною швидкостей півосьових шестерень змінюється крутний момент на колесах — на колесі, яке прискорюється, момент зменшується. Оскільки диференціал розподіляє моменти на колеса порівну, то в цьому разі на колесі, що сповільнюється, також і монтується момент. У результаті сумарний момент на колесах і монтується й тягові властивості автомобіля погіршуються. Це негативно впливає на прохідність автомобіля під час руху по бездоріжжю й на слизьких дорогах. Проте на дорогах із добрим зчепленням шестеренчастий конічний диференціал забезпечує кращі стійкість і керованість.

Для підвищення прохідності автомобіля під час руху по бездоріжжю застосовують диференціали з примусовим блокуванням або самоблоківні.

Примусове блокування полягає в тому, що ведучий елемент (корпус) диференціала в момент умикання блокування жорстко з'єднується з півосьовою шестірнею. Для цього передбачено спеціальний дистанційний пристрій із зубчастою муфтою.

Самоблоківний диференціал підвищеного тертя (кулачковий), що застосовується на автомобілі ГАЗ-66 (рис. 4.21), складається з внутрішньої 5 і зовнішньої 6 зірочок, між кулачками яких закладено сухарі 3 сепаратора 2, 4. Сепаратор виконано як одне ціле з лівою чашкою диференціала й з'єднано з веденою шестірнею головної передачі. Права чашка (на рисунку не показано) вільно охоплює зовнішню зірочку й разом із лівою чашкою утворює корпус диференціала. Зірочки диференціала своїми внутрішніми шліцами з'єднуються з півосями 7.

Рис. 10.5.Самоблоківний диференціал:

1 — півосі; 2, 4 — сепаратор; 3 — сухарі; 5, 6 — відповідно внутрішня й зовнішня зірочки

Під час обертання веденої шестірні головної передачі й руху автомобіля по прямій сухарі з однаковою силою тиснуть на кулачки обох зірочок і змушують їх обертатися з однаковою швидкістю.

Якщо одне з коліс потрапляє на поверхню дороги з великим опором рухові, то зв'язана з ним зірочка починає обертатися з меншою частотою, ніж сепаратор. Сухарі, перебуваючи в сепараторі, з більшою силою тиснуть на кулачки зірочки, що сповільнюється, й прискорюють її обертання.

Отже, в місцях контакту сухарів із кулачками зірочок виникає підвищене тертя, що перешкоджає істотній зміні відносних швидкостей обох зірочок, і колеса обертаються з приблизно однаковими кутовими швидкостями. Через сили тертя сухарів по кулачках перерозподіляються моменти. На зірочці, що прискорюється, сили тертя спрямовані проти напряму обертання, на зірочці, що відстає, — в напрямі обертання. Крутний момент на зірочці, що відстає, зростає, а на тій, що прискорюється, зменшується на момент сил тертя, й у результаті пробуксовування коліс не відбувається.

10.2. Хід роботи

1.Розібрати ведучий міст автомобіля , скласти кінематичну схему головної передачі, визначити передавальне число.

2.На стенді розглянути будову конічного диференціалу, скласти кінематичну схему.

3.Розглянути конструкцію кулачкового диференціалу. Скласти схему диференціалу.

4.На прикладі роздавальної коробки розглянути конструкцію несіметрічног диференціалу.

5.Зробити висновки.

10.3. Контрольні питання

1.Основні види головних передач.

2. Призначення та види диференціалів.

3. Конструкція та принцип конічних диференціалів.

4.Конструкція та принцип дії самоблокувальних диференціалів.

5. Конструкція та принцип дії несиметричних диференціалів.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 11

АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЙ ПІДВІСКИ АВТОМОБІЛЯ

ТА ІЇ ЕЛЕМЕНТІВ

Мета роботи: закріплення знань з конструкції підвіски автомобіля, вивчення конструкції та принципу різних типів підвісок та ії складових елементів.

Обладнання і інструменти:стенд з конструкціями підвісок, амортизатори, пружини, ресори, стойки, набір слюсарного інструменту.

11.1.Загальні відомості

Підвіска автомобіля забезпечує пружний зв'язок рами або кузова з мостами й колесами, пом'якшує удари, що сприймаються ними, а також поштовхи під час їзди по нерівностях дороги. Пружні властивості підвіски зумовлені застосуванням пружного елемента. Робота підвіски ґрунтується на перетворенні енергії удару в разі наїзду колеса на нерівність дороги в переміщення пружного елемента підвіски, внаслідок чого сила удару, що передається на кузов, зменшується й підвищується плавність ходу автомобіля.

За характером взаємодії коліс і кузова під час руху автомобіля всі підвіски поділяють на: • залежні; • незалежні.

Залежна підвіска (рис.11.1, а) забезпечує жорсткий зв'язок між лівим і правим колесом, у результаті чого переміщення одного з них у поперечній площині передається іншому й спричинює нахил кузова.

Рис.11.1.Схеми підвісок автомобілів:

а — залежної; б — незалежної

Незалежна підвіска (рис. 5.3, б) характеризується відсутністю жорсткого зв'язку між колесами одного моста. Кожне колесо підвішене до кузова незалежно від іншого колеса. В результаті при наїзді одним колесом на нерівності дороги коливання його не передаються іншому колесу, зменшується нахил кузова й підвищується в цілому стійкість автомобіля під час руху.

Підвіска автомобіля має наступний загальний пристрій:

  •  направляючий елемент;
  •  пружний елемент;
  •  пристрій, що гасить;
  •  стабілізатор поперечної стійкості;
  •  опора колеса.

Направляючі елементи забезпечують з'єднання і передачу сил на кузов автомобіля. Направляючі елементи визначають характер переміщення коліс відносно кузова автомобіля. Як направляючі елементи використовуються всілякі важелі: подовжні, поперечні, здвоєні та ін.

Пружний елемент сприймає навантаження від нерівності дороги, накопичує отриману енергію і передає її кузову автомобіля. Розрізняють металеві і неметалічні пружні елементи. Металеві пружні елементи представлені пружиною, ресорою і торсионом.

У підвісках легкових автомобілів широко використовуються виті пружини, виготовлені із сталевого стержня круглого перерізу. Пружина може мати постійну і змінну жорсткість. Циліндрична пружина, як правило, постійній жорсткості. Зміна форми пружини(застосування металевого прутка змінного перерізу) дозволяє досягти змінної жорсткості.

Листова ресора застосовується на вантажних автомобілях.

Торсион є металевим пружним елементом, працюючим на скручування.

До неметалічних відносяться гумові, пневматичні і гідропневматичні пружні елементи. Гумові пружні елементи(буфери, відбійники) використовуються додатково до металевих пружних елементів.

Робота пневматичних пружних елементів заснована на пружних властивостях стислого повітря. Вони забезпечують високу плавність ходу і можливість підтримки певної величини дорожнього просвіту.

Гідропневматичний пружний елемент представлений спеціальною камерою, заповненою газом і робочою рідиною, розділених еластичною перегородкою. 

Стабілізатор поперечної стійкості. Стабілізатор поперечної стійкості протидіє збільшенню крену при повороті за рахунок перерозподілу ваги по колесах автомобіля. Стабілізатор є пружною штангою, сполученою через стійки з елементами підвіски. Стабілізатор може встановлюватися на передню і задню вісь.

Опора колеса(для передньої осі - поворотний кулак) сприймає зусилля від колеса і розподіляє їх на інші елементи підвіски(важелі, амортизатор).

Елементи підвіски з'єднуються між собою і з кузовом автомобіля за допомогою елементів кріплення. У підвісці використовуються, в основному, три види кріплень :

  •  жорстке болтове з'єднання;
  •  з'єднання за допомогою еластичних елементів(гумометалеві втулки, сайлент блоки);

кульовий шарнір(кульова опора). McPherson

Підвіска МакФерсон (McPherson) є найпоширенішим видом незалежної підвіски, який застосовується на передній осі автомобіля. По своїй конструкції підвіска МакФерсон є розвитком підвіски на подвійних поперечних важелях, в якій верхній поперечний важіль замінений на амортизаторну стійку. Завдяки компактності конструкції підвіска широко використовується на передньопривідних легкових автомобілях, оскільки дозволяє поперечно розмістити двигун і коробку передач в підкапотному просторі. До інших переваг цього типу підвіски відносяться простота конструкції, а також великий хід підвіски, що перешкоджає пробоям.

В той же час, конструктивні особливості підвіски(шарнірне кріплення амортизаторної стійки, великий хід) призводять до значної зміни розвалу коліс(кута нахилу колеса до вертикальної площини). З цієї причини цей тип підвіски не застосовується на спортивних автомобілях і автомобілях преміум класу.

Підвіска МакФерсон має наступну будову:

Рис.11.2.Загальний вигляд підвіски МакФерсон:

1 - підрамник; 2 - поперечний важіль; 3 - поворотний кулак; 4 - амортизаторна стійка;

5 - стабілізатор поперечної стійкості.

Підрамник є елементом підвіски, що несе. Він кріпиться до кузова автомобіля за допомогою гумометалевих опор - сайлентблоків. Застосування гумометалевих елементів в конструкції підвіски дозволяють зменшити вібрації і понизити шум. На деяких автомобілях передбачено жорстке кріплення підрамника до кузова. До підрамника кріпляться опори поперечного важеля, стабілізатор поперечної стійкості, встановлюється рульовий механізм.

На підрамник з двох сторін кріпляться поперечні важелі(важіль правого і лівого коліс). Кожен поперечний важіль з'єднується з підрамником в двох місцях за допомогою гумових втулок. Подвійне кріплення важеля забезпечує необхідну жорсткість в подовжньому напрямі. Іншим кінцем поперечний важіль через кульову опору сполучений з поворотним кулаком.

Рис.11.3.Схема підвіски МакФерсон:

1 - кульова опора;2 - маточина; 3 - гальмівний диск; 4 - захисний кожух; 5 - поворотний важіль; 6- нижня опорна чашка; 7 - пружина підвіски; 8- захисний чохол телескопічної стійки; 9- буфер стискування; 10 - верхня опорна чашка; 11 - підшипник верхньої опори; 12 - верхня опора стійки;13 - гайка штока; 14 - шток; 15 - опора буфера стискування; 16 - телескопічна стійка; 17 - гайка; 18 - ексцентриковий болт; 19 - поворотний кулак; 20 - вал приводу переднього колеса; 21 - захисний чохол шарніра; 22 - зовнішній шарнір валу; 23 - нижній важіль.

Поворотний кулак забезпечує поворот колеса за рахунок шарнірного з'єднання з рульовою тягою. У верхній частині поворотний кулак поворотний кулак закріплений на амортизаторної стійці за допомогою клемового з'єднання. У нижній частині кулак сполучений з поперечним важелем. Додатковим важелем виступає наконечник рульового механізму, сполучений з поворотним кулаком кульовою опорою. У поворотному кулаці розміщені підшипниковий вузол і гальмівний супорт. Підшипниковий вузол включає маточину колеса і маточинний підшипник.

Амортизаторна стійка об'єднує пружний елемент(пружину) і амортизатор. Металева пружина розташована співвісний з амортизатором і закріплена на стійці. Для зміни лінійної характеристики пружності пружини співвісний з нею встановлюється буфер стискування. У нижній частині стійка сполучена з поворотним кулаком. У верхній частині вона кріпиться до бризковика крила за допомогою гумової втулки.

Стабілізатор поперечної стійкості. Стабілізатор поперечної стійкості забезпечує зниження бічного крену автомобіля. Стабілізатор встановлюється в підрамнику за допомогою двох опор. Кінці стабілізатора сполучені з амортизаторними стійками за допомогою сполучних штанг(стійок) з шарнірними наконечниками.

Як пружні елементи залежної підвіски автомобілів використовуються поздовжні напівеліптичні ресори. Ресора може виконувати одночасно функції спрямуючої, пружного елементу та гасячого пристрою. При необхідності ресори доповнюють гідравлічними амортизаторами. Звичайно підвіска передніх коліс має дві ресори, а задню підвіску  вантажних автомобілів обладнують ще додатковими ресорами, встановленими на основних ресорах у верхній частині.

Ресора передньої підвіски (рис. 11.4, а) складається з пакета пружних сталевих штаб (листів) різної довжини, стягнутих хомутами й прикріплених до балки переднього моста двома стрем'янками. До лонжерона рами кінці здвоєного корінного листа 2 ресори прикріплено за допомогою переднього 1 і заднього 3 кронштейнів. Усередині кронштейнів затиснуті гумові подушки, які охоплюють кінці ресор. Передній кінець ресори має торцеве потовщення в передньому кронштейні, а задній кінець її в разі прогинання може переміщуватися в поздовжньому напрямі в гумовій подушці кронштейна. Цим забезпечується вертикальний хід підвіски.

Рис.11.4.Залежні підвіски вантажних автомобілів:

а — передня; б — задня; 1, 5 — відповідно передній та задній кронштейни; 2 — лист ресори; 4 — знімне вушко; 5 — палець; 6 — стрем'янки; 7 — додаткова ресора; 8 — сухарі

Ресора задньої підвіски (рис. 11.4, б) також кріпиться до лонжерона рами за допомогою переднього й заднього кронштейнів. Проте з'єднання кінців ресори з кронштейнами може бути виконано інакше.. Передній кінець ресори болтом і стрем'янкою з'єднано зі знімним вушком 4 яке за допомогою пальця 5 прикріплено до переднього кронштейна. Таким чином забезпечується шарнірне з'єднання ресори з рамою, потрібне для передавання поздовжніх зусиль. У разі прогинання ресори її задній кінець може вільно переміщуватися в поздовжньому напрямі між опорними сухарями 8 і втулками в кронштейні 3.

На верхню частину основної ресори за допомогою двох стрем'янок 6 закріплено додаткову ресору 7, кінці якої розміщено біля опорних кронштейнів. У навантаженому стані кінці додаткової ресори впираються в опорні кронштейни, й вона сприймає навантаження разом з основною ресорою (без навантаження додаткові ресори не працюють).

Для гасіння коливань у конструкції підвіски передбачають амортизатори (переважно рідинні телескопічного типу).

Робота телескопічного амортизатора ґрунтується на опорі перетіканню спеціальної рідини, яка міститься в його внутрішніх порожнинах й перетікає з однієї порожнини в іншу в разі зміни їхніх обємів. Телескопічні амортизатори мають двосторонню дію, тобто гасять коливання підвіски під час ходів стискання й віддачі.

Рис. 11.5.Телескопічний амортизатор:

1 — днище циліндра; 2 — циліндр; 3 — поршень; 4 – напрямна втулка; 5 — шток; 6 — перепускний клапан; 7 — клапан віддачі; 8 — пружина; 9 — випускний клапан; 10 — клапан стискання

Телескопічний амортизатор (рис.11.5) складається з трьох частин: циліндра 2 з днищем 1, поршня 3 зі штоком 5 і напрямної втулки 4 з ущільненнями. Циліндр амортизатора з'єднано з важелем підвіски або з кожухом моста, а шток — із кузовом автомобіля, в результаті чого поршень амортизатора переміщується всередині циліндра при коливаннях підвіски відносно кузова.

У поршні 3 влаштовано два ряди наскрізних отворів, закритих зверху перепускним клапаном 6, а знизу — клапаном 7 віддачі з сильною пружиною 8. У днищі 1 циліндра є клапан стискання 10 й випускний клапан 9. Внутрішню порожнину циліндра заповнено амортизаторною рідиною.

Особливість телескопічного амортизатора полягає в тому, що в ньому є компенсаційна камера у вигляді другого циліндра, який охоплює робочий циліндр 2. Додатковий простір цієї камери призначається для компенсації зміни об'єму рідини в робочому циліндрі з обох боків поршня. Ця зміна відбувається внаслідок того що частку об’єму над поршнем займає шток.

Під час плавного ходу стискання підвіски поршень 3 амортизатора переміщується вниз, і рідина з нижньої порожнини перетікає через перепускний клапан 6 в простір над поршнем. Оскільки в цьому просторі розміщено шток 5, що займає певний об'єм, уся рідина з нижньої порожнини робочого циліндра 2 не може вміститися у верхній порожнині. Тому частина рідини з нижньої порожнини перетікає через калібрований отвір клапана стискання 10 у компенсаційну камеру. При цьому клапан стискання залишається закритим і амортизатор чинить необхідний опір переміщенню підвіски в разі її стискання.

Під час різкого ходу стискання поршень 3 переміщується дуже швидко вниз, тиск рідини під ним миттєво зростає, в результаті чого відкривається клапан стискання 10 і рідина перетікає через відкритий великий переріз клапана в камеру. Опір амортизатора різко зменшується. Цим амортизатор і деталі підвіски захищаються від великих зусиль, які виникають у разі різкого стискання підвіски під час руху по поганій дорозі.

Коли віддача підвіски плавна, амортизатор розтягується, оскільки його поршень 3 переміщується вгору. При цьому тиск рідини над поршнем зростає, перепускний клапан 6 закривається, а рідина починає перетікати крізь внутрішній ряд отворів у поршень 3 й через кільцевий зазор між закритим клапаном віддачі 7 і його напрямною втулкою у простір над поршнем. Водночас відкривається клапан 9, і рідина з компенсаційної камери перетікає в циліндр.

За різкої віддачі швидкість руху поршня 3 зростає, що створює досить великий тиск рідини над поршнем. Під дією цього тиску клапан віддачі відкривається, й рідина з меншим опором перетікає в надпоршневий простір. Другий потік надходження рідини в циліндр через впускний клапан 9 за різкої віддачі зберігається.

Отже, клапан віддачі розвантажує підвіску й амортизатор від великих зусиль під час різких ходів віддачі, а також у разі зростання в'язкості рідини внаслідок зниження температури.

Характеристика телескопічного амортизатора має бути такою, щоб зусилля переміщення підвіски під час ходу віддачі було в 2...3 рази більше, ніж під час ходу стискання. Цього досягають, добираючи переріз отворів клапанів і силу стискання їхніх пружин.

11.2. Хід роботи

1.Озгайомитися з підвіскою автомобіля на стенді.

2. Скласти кінематичні схеми підвіски переднього та заднього мостів.

3.Розібрати частину підвіски.

4.Визначить працездатність амортизаторів за силою стиску та віддачі.

5.Скласти принципову схему амортизатора.

11.3. Контрольні питання

1.Призначення та види підвісок.

2.Назовіть основні елементи підвіски автомобілів.

3.Які пружні елементи використовуються на автомобілях?.

4.Вкажить, які вузли звичайно складають конструкцію залежну підвіску вантажних, легкових автомобілів.

5.Поясніть конструкцію підвіски МакФерсон. В яких випадках вона використовується?

6. Пояснить конструкцію ресори, особливості ії використання.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №12

ДОСЛІДЖЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ РУЛЬОВОГО КЕРУВАННЯ

Мета роботи: закріплення знань з конструкції рульового керування, придбання навичок аналізу конструкції елементів рульового керування.

Обладнання і інструменти: модель системи  рульового керування, рульова колонка, стенд « Механізм рульового керування», набір слюсарного інструменту.

12.1. Загальні відомості

Конструкція рульового керування визначається типом підвіски керованих коліс: коли підвіска передніх коліс залежна, в принципі зберігається схема рульового керування, наведена на рис. 11.1, а; в разі незалежної підвіски (рис. 11.1, б) рульовий привод дещо ускладнюється.

Рульові механізми залежно від типу рульової передачі бувають: • черв'ячні; • гвинтові; • шестеренчасті.

У черв'ячному рульовому механізмі (з передачею типу черв'як—ролик) за ведучу ланку править черв'як, який закріплено на рульовому валу, а ролик установлено на роликовому підшипнику на одному валу із сошкою. Щоб у разі великого кута повороту черв'яка зачеплення було повним, нарізку черв'яка виконують по дузі кола — глобоїду. Такий черв'як називають глобоїдним.

Рис.12.1.Схеми рульового керування:

а — залежна підвіска (1 — рульова передача; 2 — рульовий вал; 3 — рульове колесо; 4 — поворотна цапфа; 5 — нижній  важел1 лівої та правої  поворотних цапф; 6 — поперечна тяга; 7 — верхній важіль лівої поворотної цапфи; 8 — поздовжня тяга; 9— сошка рульового привода); б — незалежна підвіска (1 — сошка; 2 — поворотні важелі 3,  6 —відповідно ліва й права бічні тяги;  4 — основна поперечна тяга; 5 — маятниковий важіль).

У гвинтовому рульовому механізмі обертання гвинта, зв'язаного І рульовим валом, передається гайці, яка закінчується рейкою, зачепленою із зубчастим сектором. Сектор установлено на одному валу із сошкою. Такий рульовий механізм утворений рульовою передачею; типу гвинт—гайка—сектор.

У шестеренчастих рульових механізмах рульова передача утворюється циліндричними або конічними шестернями. До них належить також передача типу шестірня—рейка, в якій циліндрична шестірня зв'язана з рульовим валом, а рейка, зачеплена із зуб'ями шестірні, править за поперечну тягу.

Рейкові передачі й передачі типу черв'як — ролик як такі, що забезпечують порівняно невелике передаточне число, застосовують переважно на легкових автомобілях. Для вантажних автомобілів використовують рульові передачі типу черв'як — сектор і гвинт—гайка—сектор, обладнані або вмонтованими в механізм підсилювачами, або підсилювачами, винесеними в рульовий привод.

Рис.12.2.Рульове керування автомобіля ЗИЛ-130:

1 – насос гідропідсилювача; 2 – бачок насоса; 3 – шланг низького тиску; 4 – шланг високого тиску; 5 – колонка; 6 – контактний пристрій сигналу; 7 – перемикач показників поворотів; 8 – карданний шарнір; 9 – карданний вал; 10 – рульовий механізм; 11 – сошка.

Рульовий механізм з передачею типу гвинт—гайка—рейка—сектор із підсилювачем застосовують у рульовому керуванні автомобіль ЗИЛ-130 (рис. 11.2). Підсилювач рульового керування конструктивно об'єднаний із рульовою передачею в один агрегат і має гідропривід від насоса 2, що приводиться в дію клиновим пасом від шківа коліні частого вала. Рульову колонку 4 з'єднано з рульовим механізмом 1 через короткий карданний вал 3, оскільки осі рульового вала й рульового механізму не збігаються. Це зроблено для зменшення габаритних розмірів рульового керування.

Рис.12.3.Будова рульового механізму автомобіля ЗИЛ-130із вбудованим гідропідсилювачем:

1 - картер; 2— гвинт; З — гайка; 4— кульки; 5— рульовий вал; 6— корпус клапана; 7— золотник; 8 — вал сошки; 9 — зубчастий сектор; 10— поршень-рейка

Основну частину рульового механізму (рис. 11.3) становить картер 1, що має форму циліндра. Всередині циліндра розміщено поршень-рейку 10 із жорстко закріпленою в ньому гайкою 3. Гайка має внутрішню різьбу у вигляді півкруглої канавки, куди закладено кульки 4. За допомогою кульок гайка входить у зачеплення з гвинтом 2, який, своєю чергою, з'єднується з рульовим валом 5. У верхній частині картера до нього кріпиться корпус 6 клапана керування гідропідсилювачем. За керуючий елемент у клапані править золотник 7. виконавчим механізмом гідропідсилювача слугує поршень-рейка 10, ущільнений у циліндрі картера за допомогою поршневих кілець, рейку поршня з'єднано різьбою із зубчастим сектором 9 вала 8 сошки.

Обертання рульового вала перетворюється передачею рульового механізму на переміщення гайки-поршня по гвинту. При цьому зуб'я рейки повертають сектор і вал із закріпленою на ньому сошкою, завдяки чому повертаються керовані колеса.

Коли двигун працює, насос гідропідсилювача подає оливу під тиском у гідропідсилювач, унаслідок чого під час повертання підсилювач розвиває додаткове зусилля, що прикладається до рульового привода. Принцип дії підсилювача ґрунтується на використанні тиску оливи на торці поршня-рейки, який створює додаткову силу, що пересуває поршень і полегшує повертання керованих коліс.

12.2. Хід роботи

1.Скласти схему рульового керування .

2.Вивчити будову рульової колонки. Розібрати колонку та скласти схематичний ескіз механізму.

3.Визначити передаточне відношення рульової колонки

і=φ12 ,

             де φ12 кути повороту відповідно рульового колесу та валу рульової колонки.

4. Визначити збільшення зусилля прикладеного до рульового колесі  рульовим механізмом.

12.3. Зміст звіту

1.Схема рульового керування.

2. Схематичний ескіз рульової колонки.

3.Розрахунки .

4.Висновки.

12.4. Контрольні питання

1.Основнні складові системи рульового керування.

2. Будова та принцип дії рульової колонки.

3.Основні регулювання рульової колонки.

4.Система підсилення в механізмах рульового керування.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №13

вивчення конструкції елементів

гальмівних механизмів

Мета роботи: закріплення знань з будови рідинних гальмівних систем, вивчення основних елементів гальмівних систем, придбання навичок розбірно - складальних робіт вузлів механізму.

Обладнання і інструменти: стенд «Гальмівна система автомобілю»., вузли системи, набір слюсарного інструменту.

13.1.  Загальні відомості

Гальмівна система складається з гальмівних механізмів та їх приводу. Гальмівні механізми затримують обертання коліс, а гальмівний привод передає керуючи зусилля від водія до механізму гальм.

Рис.13.1.Барабаний гальмовий механізм:

1 – колісний циліндр; 2 – колодки; 3 – опорний диск; 4 – гальмовий барабан; 5 – шарнірні опори; 6 – пружина.

Барабанний гальмівний  механізм складається з двох колодок 2 з фрикційними накладками, встановлених на опорному диску 3 . Нижні кінці колодок закріплені шарнірно на опорах 5, а верхні впираються через стальні сухарі у поршні розтискного колісного циліндра 1. Стяжна пружина 6 притискує колодки до поршнів циліндра 1, забезпечуючи зазор між колодками і гальмовим барабаном 4 в неробочому положенні гальма. При надходженні рідини з привода в колісний циліндр 1 його поршні розходяться і розсувають колодки до стикання з гальмовим барабаном, який обертається разом із маточиною колеса. Виникаюча сила тертя колодок об барабан загальмовує колеса. Після припинення тиску рідини на поршні колісного циліндра стяжна пружина 6 повертає колодки у вихідне положення і гальмування припиняється. Розглянута конструкція барабанного гальма сприяє нерівномірному спрацюванню передньої і задньої за ходом руху колодок. Це є наслідком того, що під час руху вперед в момент гальмування передня колодка працює проти обертання колеса і притискується до барабана з більшою силою, ніж задня.

Рис.13.2.Колісний дисковий гальмовий механізм:

а — у складеному вигляді; б — розріз по осі колісних гальмових циліндрів; 1 — гальмовий диск;: 2 — шланги; 3 — поворотний важіль; 4 — стояк передньої підвіски; 5 —мулозахисний диск; 6 — клапан випуску повітря; 7 — шпилька кріплення колодок; 8, 9 — половини скоби; 10.— гальмова колодка; 11 — канал підведення рідини; 12 — малий поршень; 13 — великий поршень

Колісний дисковий гальмовий механізм (рис.13.2) з гідроприводом складається з гальмового диска 1, закріпленого на маточині колеса. Гальмовий диск обертається між половинками 8 і 9 скоби, прикріпленої до стояка 4 передньої підвіски. У кожній половинці скоби уставлені колісні циліндри з великим 13 і малим 12 поршнями.

При натисненні на гальмову педаль рідина з головного гальмового циліндра перетікає по шлангах 2 у порожнини колісних циліндрів і передає тиск на поршні, які, переміщуючись із двох боків, притискують гальмові колодки 10 до диска 1, завдяки чому й настає гальмування.

Відпускання педалі спричинює спад тиску рідини у приводі, поршнях 13 і 12 під дією пружності ущільнювальних манжет і осьового биття диска відходять від нього, і гальмування  припиняється.

13.2. Хід роботи

1.Скласти схему рідинної гальмівної системи.

2.Розібрати робочі та головний циліндри системи .

3.Скласти схематичні ескізи механізмів та вимірити діаметри поршнів.

4. Визначити коефіцієнт трансформації зусиль в гальмівної системі

k=(d1/d2)2,

де d1,d2діаметри поршнів, відповідно робочого циліндру та головного гальмівного.

13.3. Зміст звіту

1.Схема гальмівної системи.

2. Схематичні ескізи механізмів.

3.Розрахунки.

4.Висновки.

13.4. Контрольні питання

1.Назовіть основні елементи рідинних гальмівних систем .

2.Будова головного гальмівного циліндру.

3.Будова барабанного та дискового тормозного механізму.

4.Контроль стану рідинних гальмівних систем.

Література

1.Боровський Ю.У. «Будова автомобіля» , К. Вища школа, 1991.

2. Кисликов В.Ф, Лущик В.В. «Будова і експлуатація автомобіля» К, Либідь 2002.

3.Михайловский Е.В. «Устройство автомобіля» М,Машиностроение,1985.

4.Автомобільні двигуни /за ред. І.І. Тимченко.- Харків.: “Основа”, 1995.

5.Автомобильный справочник /Б.с, Васильев и др., под ред. В.М. Приходько.-М.: ОАО «Издательство «Машиностроение», 2004.

6.Казедорф Ю. Карбюраторы зарубежных  автомобилей. Пер. с нем. Под ред.А.С. 7.Тюфякова.- М.: Издательство «За рулем», 1998.

7.Райпель Й. Шасси автомобиля/ Пер. с нем.В.П. Агапова; под ред. И.Н Зверева.- М.: Машиностроение, 1983.

8.Райпель Й. Шасси автомобиля: Амортизаторы, шины и колеса/ Пер. с нем.В.П. Агапова; под ред.О.Д. Златовратского.- М.: Машиностроение, 1986.

9.Росс Твег Системы впрыска бензина. Устройство, обслуживание, ремонт. М.: «КЖИ «За рулем», 2004.

10.Косенков А. Устройство тормозных систем иномарок и отечественных автомобилей /Серия «Библиотека автомобилиста» - Ростов н/ Д: Феникс, 2003.

11.Передерий В.П. Устройство автомобиля : учебное пособие – М.:ИД «ФОРУМ» :ИНФРА - М.,2008.


q1

~

5

1

2

7

6

3

4

5

2

4

3

1




1. Основи проектного аналізу
2. Історії педагогіки для студентів ІІІ курсу Екзаменатор- доц
3. Грипп вирус и заболевание
4. 1940 Frncis Scott Key Fitzgerld one of the most outstnding mericn writers of the lost genertion ws born in St
5. тема и организации подготовки населения России в области защиты от ЧС
6. уютная мягкая как пух
7. варианты ответов
8. Тема 1 Системный анализ Содержание системных исследований в экономике
9. Брусника и ее использование в медицине
10. статья написана в 1907 году для сборника
11. рулонного покрытия6мм ц-п стяжки20мм; 2000 от утеплителябазальтоволокнистые плиты 120мм; 250
12. Вариант 12 1 Кейнсианская теория ~ это теоретическое обоснование- а свободной конкуренции б рыночной эк
13. и никто иной наряду с ним достоин всякой хвалы и искреннего поклонения
14. отрасль криминалистической техники изучающая закономерности возникновения различных видов следов отража
15. Модуль 4MO Модуль 4МО Акушерские кровотечения Задачи обучения-
16. Примітка
17. Конспект лекций МОСКВА 2004 3 Вопрос 1
18. Техніка виготовлення знімних протезів та Техніка виготовлення незнімних протезів студентатк
19. Советский человек
20. Социальная реабилитация наркозависимых которые проводились под руководством доктора социологических.