Автор: Кленников В.М. Кленников Е.В.
Теги: техника средств транспорта машиностроение механика автомобили
Год: 1967
Текст
m cd
•ПЛЕННИКОВ
• ПЛЕННИКОВ
ТЕОРИЯ
И КОНСТРУКЦИЯ
АВТОМОБИЛЯ
УДК 629.113.001.1
В книге рассматриваются основные эксплуа-
тационные свойства автомобиля и конструкции
механизмов трансмиссии, ходовой части и орга-
нов управления на примерах наиболее распро-
страненных отечественных автомобилей.
Книга отвечает учебной программе предмета
«Автомобили» для автомобильно-дорожных тех-
никумов по специальности «Техническое обслу-
живание и ремонт автомобилей». Таблиц 8.
Иллюстраций 217. Литературных источников 22.
Рецензенты: Предметная комиссия «Автомобили» Московского
автомобильно-дорожного техникума
Канд. техн, наук В. А. Иларионов
3—18—3
34—67
ВВЕДЕНИЕ
/л течественные автомобили широко используются во всех обла-
стях народного хозяйства и вследствие высоких эксплуатацион-
ных свойств пользуются большим спросом за рубежом.
Советская автомобильная промышленность, созданная на базе
тяжелой индустрии, прошла славный путь от первого советского
грузового автомобиля АМ0-Ф15, выпущенного в 1924 г., до совре-
менных комфортабельных легковых автомобилей и самосвалов
большой грузоподъемности.
Директивами XXIII съезда КПСС по пятилетнему плану раз-
вития народного хозяйства СССР на 1966—1970 гг. предусматри-
вается довести выпуск в 1970 г. до 600—650 тыс. грузовых и
700—800 тыс. легковых автомобилей. Общий выпуск возрастет
с 616,4 тыс. автомобилей в 1965 г. до 1360—1510 тыс. в 1970 г.
Предусматривается увеличение выпуска автомобилей повышен-
ной проходимости, автобусов большой вместимости, автопоездов
и специализированных автомобилей для перевозки товаров народ-
ного потребления; будет освоено производство автомобилей гру-
зоподъемностью 65 m и выше.
Только в сельское хозяйство за пятилетие (1966—1970 гг.)
будет направлено 1 100 тыс. грузовых автомобилей и 275 тыс.
автомобильных прицепов. Предусматривается значительное уве-
личение выпуска прицепов, самосвалов, специальных автомоби-
лей для перевозки сельскохозяйственных грузов, автокранов,
тракторных погрузчиков и других погрузочно-разгрузочных
средств.
Большое влияние на создание новых конструкций автомобилей,
освоение и совершенствование технологических процессов произ-
водства и улучшение эксплуатации автомобилей оказывают научно-
исследовательские и теоретические работы советских ученых.
Теория автомобиля — это наука, изучающая эксплуатацион-
ные свойства автомобилей, разрабатывающая методы и критерии
оценки этих свойств. Теория автомобиля используется при про-
ектировании новых автомобилей, их испытаниях, а также при
выборе типа автомобилей в соответствии с требованиями эксплуа-
тации.
1
3
Теория автомобиля как самостоятельная наука в нашей стране
стала развиваться после Великой Октябрьской социалистической
революции советскими учеными во главе с создателем отечествен-
ной научной автомобильной школы акад. Е. А, Чудаковым.
Однако некоторые исследования в области колесных экипажей,
в том числе и автомобильной техники, проводились отдельными
учеными как в России, так и за рубежом еще в конце XIX и на-
чале XX вв.
В 1905 г. знаменитый русский ученый Н. Е. Жуковский иссле-
довал движение трехколесной тележки и установил основные
явления, возникающие при качении жестко связанных между
собой колес, имеющих различные диаметры. Эти работы в даль-
нейшем легли в основу исследований дополнительных нагрузок
в жестком приводе к ведущим колесам.
В 1912 г. немецкий ученый проф. Ридлер построил стенд с бе-
говыми барабанами для испытания автомобилей.
К числу первых исследований законов движения автомобиля
относится работа проф. Н. Е. Жуковского «К динамике автомо-
биля», в которой изложена теория движения автомобиля на пово-
роте. Эта работа была опубликована в 1917 г. Также в 1917 г.
было выполнено исследование рулевой трапеции проф. Б. К. Млод-
зеевским.
В 1918 г. при Высшем совете народного хозяйства была создана
научная Автомобильная лаборатория, которая позднее была
реорганизована в Научно-исследовательский автомобильный и
автомоторный институт — НАМИ. Под руководством проф.
И. Р. Брилинга и Е. А. Чудакова в НАМИ были выполнены иссле-
дования, послужившие основой для дальнейшего развития теории
автомобиля. Этот институт явился первым центром формирования
научных кадров в области автомобильной техники, в нем впервые
были начаты плановые работы по конструированию и испытаниям
автомобилей.
Основные работы по теории автомобиля написаны акад.
Е. А. Чудаковым. Своими многочисленными трудами он охватил
широкий комплекс проблем и вопросов динамики, экономики и
устойчивости автомобиля. Глубокая разработка общих научных
положений теории автомобиля позволила широко вести теорети-
ческие и экспериментальные исследования автомобилей.
Дальнейшее развитие теория автомобиля получила в работах
учеников и последователей акад. Е. А. Чудакова — профессоров
Г. В. Зимелева, Б. С. Фалькевича, Н. А. Бухарина, Я. М. Певз-
нера, Д. П. Великанова и др.
Большое влияние на развитие науки об автомобиле оказали
также работы зарубежных ученых, таких как В. Камм, Е. Марк-
вард, П. Хельдт, Р, Эберан, А. Янте и др.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ТЕОРИЯ АВТОМОБИЛЯ
Глава I
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ
И СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА АВТОМОБИЛЬ
§ 1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ
Т? современному автомобилю, состоящему из большого числа
сложных механизмов и узлов, предъявляется много эксплуата-
ционных требований. Поэтому оценка автомобиля, находящегося
в эксплуатации, производится по комплексу эксплуатационных
свойств, которые характеризуют эффективность и удобство его
использования.
Эксплуатационными свойствами автомобиля являются: дина-
мичность, топливная экономичность, управляемость, устойчивость,
проходимость, плавность хода, долговечность, надежность и
приспособленность автомобиля к техническому обслуживанию
и ремонту.
Динамичностью автомобиля называют его способ-
ность перевозить груз с максимально возможной средней ско-
ростью. Динамичность автомобиля зависит от его тяговых и тор-
мозных свойств..
Тяговые свойства автомобиля характеризуются возможностью
его движения с максимальной скоростью, максимальным ускоре-
нием и преодолением максимальных подъемов. Они зависят от
мощности двигателя, передаточного отношения в трансмиссии,
массы автомобиля и ряда других конструктивных особенностей
автомобиля.
Тормозные свойства автомобиля характеризуются длиной
тормозного пути или величиной максимального замедления. Они
зависят от типа и состояния тормозной системы и типа и состоя-
ния протектора шин автомобиля.
Топливная экономичность характеризует свой-
ство автомобиля расходовать определенное количество топлива на
5
каждую единицу выполненной транспортной работы (или про-
бега).
Затраты на топливо составляют значительную часть общей
себестоимости перевозок на автомобиле. Чем меньше расходует
автомобиль топлива, тем меньше себестоимость перевозок.
Топливная экономичность зависит от конструкции автомобиля,
качества топлива и смазочных материалов, условий эксплуата-
ции, технического состояния автомобиля, квалификации во-
дителя.
Под управляемостью автомобиля понимают его свой-
ство сохранять прямолинейное направление движения и направ-
ление движения, заданное рулевым управлением, от чего во мно-
гом зависит безопасность движения автомобиля.
На управляемость автомобиля влияют конструкция рулевого
механизма и рулевого привода, расположение центра тяжести,
автомобиля и конструкция подвески и шин (боковая эластичность
шин).
Устойчивость автомобиля характеризуется его свой-
ством противостоять опрокидыванию, заносу и скольжению.
В связи с возрастающими скоростями движения современных
автомобилей это свойство приобретает все большее значение для
обеспечения безопасности движения.
Устойчивость автомобиля зависит от его конструкции (располо-
жение центра тяжести, колея, база) и боковой эластичности шин.
Проходимость автомобиля — это свойство автомобиля
работать в трудных дорожных условиях и по бездорожью. Чем
лучше проходимость автомобиля, тем выше его средняя скорость
движения и производительность.
Проходимость зависит от числа ведущих осей, величины дорож-
ных просветов под низшими точками автомобиля, переднего и
заднего углов проходимости; распределения массы по осям; раз-
мера и типа шин; габаритных размеров.
Плавность хода автомобиля характеризуется воз-
можностью движения по дорогам различной ровности с минималь-
ными колебаниями кузова.
Плавность хода автомобиля в большой степени влияет на утом-
ляемость водителя и пассажиров, на сохранность грузов. От плав-
ности хода во многом зависит средняя скорость движения авто-
мобиля. В связи с большим разнообразием дорог в нашей стране
плавность хода отечественных автомобилей имеет особенно боль-
шое значение.
Плавность хода зависит от упругости рессор и шин, действия
амортизаторов, распределения массы автомобиля по его длине.
Долговечность автомобиля — это его способность про-
должительное время работать до появления предельно допусти-
мых износов деталей и механизмов, которые вызывают необходи-
мость прекращения его эксплуатации.
6
Общий срок службы автомобиля измеряется в годах работы
или тысячах километров пробега от начала эксплуатации до ка-
питального ремонта.
Основными факторами, влияющими на долговечность автомо-
биля, являются конструкция автомобиля, качество материалов и
технология производства, качество применяемых эксплуатацион-
ных материалов, условия эксплуатации, качество технического
обслуживания и ремонта, мастерство вождения.
Надежность автомобиля характеризуется возможностью
его безотказной работы без поломок и других неисправно-
стей.
Надежность автомобиля в большой степени зависит от пра-
вильного и своевременного технического обслуживания и систе-
матического наблюдения за состоянием и регулировкой механиз-
мов автомобиля, а также от конструкции автомобиля и его узлов,
технологии их изготовления и сборки.
Приспосабливаемость автомобиля к тех-
ническому обслуживанию и ремонту — свой-
ство, которое характеризует простоту и удобство технического
обслуживания и ремонта. Оно определяется доступностью точек
смазки и регулировки, а также возможностью быстрого и легкого
выполнения операций; возможностью быстрого и легкого снятия
и установки агрегатов автомобиля и простотой их разборки и
сборки; унификацией и взаимозаменяемостью деталей и агрегатов;
периодичностью выполнения операций технического обслужива-
ния.
§ 2. СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ
Для движения автомобиля нужна энергия, источником которой
на большинстве автомобилей является двигатель внутреннего сго-
рания.
Величина мощности двигателя может изменяться вследствие
изменения числа оборотов коленчатого вала, количества и каче-
ства горючей смеси, подаваемой в цилиндры двигателя, величины
опережения зажигания и других причин.
Скоростной характеристикой называется зависимость эффек-
тивной мощности и крутящего момента двигателя от скорости
вращения (числа оборотов) коленчатого вала при полной подаче
топлива (дроссельная заслонка карбюратора открыта полностью).
Скоростная характеристика определяется при испытании дви-
гателя на тормозном стенде.
Принцип испытания следующий: вал работающего двигателя
затормаживают при помощи гидравлического или электрического
тормоза и добиваются его вращения с определенным устойчивым
числом оборотов. Момент, необходимый для затормаживания,
замеряют.
7
По результатам замеров строят кривую зависимости эффектив-
ного крутящего момента Ме от числа оборотов пе коленчатого
вала (рис. 1).
Затем для ряда значений пе из соотношения
Д', -fe л. о. (1)
находят величину эффективной мощности Ne и строят график.
На кривых можно отметить четыре характерные точки: точку а,
соответствующую минимально устойчивому числу оборотов Hmin
вала двигателя; точку b с координатами nN и Nmax, соответствую-
щую максимальной мощно-
сти двигателя; точку с с ко-
ординатами пм и NM, соот-
ветствующую величине мак-
симального крутящего мо-
мента ТИщах! точку d, харак-
теризуемую значением Птят,
которое соответствует макси-
мальной скорости движения
автомобиля по горизонталь-
ной дороге с твердым покры-
тием.
Рис. 1. Скоростная характеристика
автомобильного двигателя
§ 3. РАДИУСЫ
АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА
Колеса современных ав-
томобилей снабжаются пнев-
матическими шинами, обеспе-
чивающими колесам большую эластичность во всех направле-
ниях: радиальном, тангенциальном и боковом. Поэтому радиус
автомобильного колеса не является величиной постоянной, а
изменяется под влиянием действующих на него сил. Различают
следующие радиусы колеса автомобиля: статический, динамиче-
ский и радиус качения.
Статическим радиусом колеса гс называется расстояние от
оси неподвижного колеса до опорной поверхности. Колесо при этом
нагружено лишь вертикальной нагрузкой. Величина статиче-
ского радиуса зависит от вертикальной нагрузки и давления
воздуха в шине.
Динамическим радиусом колеса гд называется расстояние от
оси колеса до опорной поверхности, по которой оно катится.
Колесо при этом испытывает вертикальную нагрузку и подвер-
гается воздействию окружной и боковой сил. Поэтому величина
динамического радиуса зависит не только от вертикальной наг-
рузки и давления воздуха в шине, но также от скорости вращения
колеса и передаваемого момента.
8
Радиусом качения колеса гг называется радиус условного
недеформирующегося колеса, которое имеет с действительным оди-
наковую угловую и линейную скорости. Радиус качения колеса
определяется измерением пути SK, пройденного колесом за опре-
деленное число его оборотов пк:
Г
к 2пп.
(2)
При отсутствии проскальзывания гк ~ гд.
Так как радиус качения в процессе движения автомобиля не
является величиной постоянной, то при расчетах для определения
гк пользуются приближенной формулой
гк = 0,0127й + 0,000852?' м,
где d — посадочный диаметр обода колеса в дюймах;
В' — ширина профиля шины в мм.
(3)
§ 4. МЕХАНИЧЕСКИЙ К. И. Д. ТРАНСМИССИИ
Механический к. и. д. трансмиссии т].м определяет потерю
мощности при передаче ее от двигателя к ведущим колесам авто-
мобиля:
N nj ____. iv
= = &
где Ne — мощность двигателя;
NK — мощность на ведущих колесах;
Nr — мощность, потерянная в трансмиссии.
Мощность Nr зависит от конструкции трансмиссии (механиче-
ская, гидромеханическая, электрическая), величины передаваемого
крутящего момента, скорости вращения валов, а также от вяз-
кости и количества масла в агрегатах трансмиссии.
Наиболее высокий к. п. д. имеет механическая трансмиссия,
в которой мощность затрачивается на преодоление трения (ко-
робка передач, карданная передача, ведущий мост) между зубьями
шестерен, в подшипниках и сальниках, а также на преодоление
сопротивлений, обусловленных вращением деталей в масле.
Общий к. п. д. гидромеханической трансмиссии равен произ-
ведению двух к. п. д. — механического и гидравлического цг.
Гидравлические сопротивления существенно растут с увеличе-
нием скорости
Примерные
для различных
вращения деталей и вязкости масла.
значения к. и. д. механических трансмиссий
автомобилей приведены ниже.
Легковые................. 0,88—0,92
Грузовые................. 0,80—0,90
Повышенной проходимости 0,78—0,85
9
§ 5, СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ВЕДУЩИЕ КОЛЕСА АВТОМОБИЛЯ
Развиваемый двигателем автомобиля крутящий момент Ме
передается на ведущие колеса. В передаче крутящего момента от
двигателя к ведущим колесам участвуют сцепление, коробка пере-
дач, карданная передача, главная передача, дифференциал и
полуоси. С полуосей ведущего моста крутящий момент передается
на ведущие колеса. Крутящий
момент Мк на ведущих колесах
зависит от крутящего момента
Мр двигателя, передаточных
чисел в трансмиссии и механи-
ческого к. п. д. трансмиссии Дм:
Мк = Ме1к^\м, (5)
где iK — передаточное число
коробки передач;
?0 — передаточное число
главной передачи.
Крутящий момент Мк (рис. 2)
вызывает в точке контакта коле-
Рис. 2. Схема сил, действующих на
ведущее колесо автомобиля
са с дорогой силу трения Хк (сила противодействия дороги враще-
нию ведущих колес), называемую касательной или тангенциаль-
ной реакцией.
Сила трения — сумма касательных реакций Хк обоих ведущих
колес — равна той тяговой (или толкающей) силе, которая пере-
дается раме автомобиля, заставляя его двигаться вперед.
Тяговая сила Рк равна подведенному к ведущим колесам кру-
тящему моменту Мк, деленному на радиус качения колеса гк:
(6)
или, учитывая выражение (5),
(7)
Кроме момента Мк и силы Рг (реакции Хк), на ведущее колесо
автомобиля действует сила тяжести Ск, приходящаяся на колесо
и вызывающая со стороны дороги вертикальную (нормальную)
реакцию ZK.
При повороте автомобиля, при движении его по дороге с по-
перечным уклоном и действии на него бокового ветра колесо
воспринимает также поперечную силу У, в результате чего воз-
никает боковая реакция Yx дороги.
10
§ 6. ТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМОБИЛЯ
Если число оборотов коленчатого вала равно пе, то число
оборотов ведущих колес
п.
пе
(8)
(9)
Скорость va движения автомобиля определяется в зависимости
от числа оборотов пе коленчатого вала двигателя:
2лг пе
v- = “ббпг м>сек-
Скорость движения автомобиля обычно принято измерять
в км/ч (скорости 1 м/сек соответствует скорость, равная 3,6 км/ч),
следовательно,
3,6 • 2лг п,
V =______________ii-
« 60г г0
К и
г п„
0,377 км/ч.
(10)
Таким образом, пользуясь формулами (7) и (10) и имея графи-
ческую зависимость между мощностью Ne двигателя и числом обо-
ротов пе (скоростная характеристика), можно установить зависи-
мость между тяговой силой Рк
и соответствующей скорос-i ью
движения автомобиля va.
Для этого, задаваясь ве-
личиной скорости на данной
передаче, определяют соот-
ветствующее число оборотов
коленчатого вала двигателя.
По найденному значению чи-
сла оборотов из скоростной
характеристики находят зна-
чение момента Ме или мощ-
ности Ne. Затем по формуле
(7) определяют значение тя-
говой силы Рк.
Для каждой из передач
(I, П, Ш) по найденным зна-
чениям Рк в зависимости от
скорости движения va строят
кривые, которые образуют
тяговую характеристику ав-
томобиля (рис. 3).
Масштаб скорости по оси
вых, тогда как масштаб чисел оборотов коленчатого вала двига-
теля [по формуле (8)] будет различным для каждой из пере-
дач.
Рис. 3. Тяговая характеристика авто-
мобиля с трехстуиенчатой коробкой
передач
абсцисс будет общим для всех кри-
11
§ 7, СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ
При движении автомобиля энергия, подведенная к ведущим
колесам, расходуется на преодоление сил сопротивления движе-
нию, к которым относятся: сила Pf сопротивления качению колес
автомобиля по дороге, сила Ра сопротивления, возникающая при
движении автомобиля на подъем, сила Р$ сопротивления разгону
автомобиля при движении ускоренно, сила Pw сопротивления воз-
духа. В случае движения автомобиля по инерции силы сопротив-
ления движению преодолеваются за счет накопленной в период
разгона кинетической энергии.
Рассмотрим каждую из сил сопротивления движению в отдель-
ности.
При нагружении автомобильного колеса вер-
Сила сопротив- тикалыюй нагрузкой происходит упругая
деформация шины, сопровождаемая затратой
энергии. Для оценки упругих свойств шины нужно сравнить ра-
боту, затраченную на деформацию шины (Л — радиальная дефор-
мация) при нагружении ее вертикальной нагрузкой, с работой при
ее разгрузке. Работа при нагружении шины равна площади
ОаЬ (рис. 4), а работа при разгрузке — плошади cab. Отрезок Ос
характеризует остаточную деформацию шины, а площадь Оас —
ту часть работы, которая была затрачена на механическое и мо-
лекулярное трение в материалах шины.
Площадь Оас принято называть петлей гистерезиса. По петле
гистерезиса может быть определена сила, нужная для преодоле-
ния внутреннего сопротивления при деформации шины.
При качении колеса по твердой опорной поверхности, нагру-
женного вертикальной силой, энергия затрачивается на трение
в материалах шины и на трение скольжения в месте контакта
шины с дорогой.
Опытами установлено, что основная часть энергии затрачи-
вается на внутреннее механическое и молекулярное трение в
материалах шины, т. е. на гистерезис.
Потери энергии на трение — проскальзывание колеса по опор-
ной поверхности — невелики. Главным видом нагружения в эк-
сплуатации является вертикальная нагрузка, которая вызывает
основные деформации и напряжения в элементах шины. Окруж-
ные силы лишь несколько изменяют и усиливают деформацию
шины.
Методы определения потерь на качение по гистерезису шины
представляют большой интерес, однако они еще недостаточно раз-
работаны.
Сопротивление качению автомобильного колеса определяется
в основном опытным путем (см. гл. III).
Схема сил, действующих на ведомое колесо автомобиля, пока-
зана на рис. 5. К колесу приложены вертикальная нагрузка GK,
12
реакция ZK, толкающая сила Т и сила сопротивления качению
Р;, направленная противоположно толкающей силе.
Деформация в передней части контакта шины катящегося
колеса больше, чем в задней части контакта. В результате эпюра
нормальных реакций опорной поверхности, симметричная в слу-
чае неподвижного колеса, в передней части контакта катящегося
колеса имеет большие значения, чем в задней. Равнодействующая
Рис. 4. Зависимость дефор-
мации шины от нагруз-
ки и разгрузки колеса
Рис. 5. Схема сил, дей-
ствующих на ведомое
колесо автомобиля
этих реакций ZK, равная по величине вертикальной нагрузке
GK, при качении сдвигается вперед на некоторое расстояние «с
(плечо сопротивления качению). Это расстояние возрастает по
мере увеличения гистерезисных потерь.
Реакция ZK создает момент ZKac, противодействующий каче-
нию колеса.
Величину силы сопротивления качению Pf (движение равно-
мерное) находят из условия равновесия колеса
ГЪ V J п *
откуда
Pf^Zn^.
J К -р
к
Отношение^ обозначается буквой f и называется Коэффициен-
та
том сопротивления качению, характеризующим потери энергии,
связанные с качением колеса.
В действительности плечо сопротивления качению ас больше
сноса нормальной реакции, так как должно учитываться сопротив-
ление качению, вызванное сносом нормальной реакции из-за по-
терь энергии на трение в контакте.
Силы сопротивления качению ведомых (Pfl) и ведущих (Р/2)
колес различны. Однако для упрощения выводов принято потери
на качение колес относить ко всему автомобилю (РД.
13
Сила сопротивления качению автомобиля, имеющего силу тя-
жести G„,
Pf = Gaf кГ. (И)
Сила сопротивления качению зависит от конструкции и мате-
риала шины, скорости движения, величины приложенных к ко-
лесу внешних сил и дорожных условий.
При движении автомобиля по мягким дорогам шина, углуб-
ляясь в покрытие дороги, спрессовывает частицы опорной поверх-
ности, что требует также затраты энергии.
Мощность Nf, необходимую для преодоления сопротивления
качению, вычисляют по следующей формуле:
]\т _ Pfva _ Ggfva „ с /1 9\
75-3,6“ 270 Л'С'
Приводим некоторые значения коэффициента сопротивления
качению для различных дорог: асфальтобетонное покрытие —
0,012—0,018; гравийное покрытие — 0,004—0,07; грунтовое по-
крытие — 0,03—0,05; песок — 0,1—0,3.
Сила сопротив-
ления воздуха
частью автомобиля
При движении автомобиль преодолевает со-
противление воздуха, которое складывается
из нескольких сопротивлений. Передней
воздух сжимается и раздвигается, в то время
как в задней части автомобиля создается разрежение, которое вы-
зывает образование завихрений (рис. 6).
Рис. 6. Схема обтекания автомобиля воздухом
Наибольшая часть мощности при преодолении сопротивления
воздуха затрачивается на образование воздушных вихрей. Если
все сопротивление воздуха принять за 100%, то на образование
воздушных вихрей будет приходиться примерно 60%. Около 25%
составляет сопротивление, создаваемое выступающими частями
автомобиля (крылья, подножки и т. д.), а также сопротивление,
возникающее при прохождении воздуха через радиатор. Около
15% общего сопротивления воздуха приходится на трение поверх-
ности автомобиля об обтекающие его слои воздуха.
Сопротивление воздуха движению автомобиля тем больше,
чем выше его скорость и чем больше его лобовая площадь.
14
Опытным путем установлено, что сила сопротивления воздуха
Pw = KFvl кГ, (13)
где К — коэффициент сопротивления воздуха, который представ-
ляет собой силу сопротивления воздуха (в kF), прихо-
дящуюся на 1 м2 лобовой площади автомобиля, движу-
щегося со скоростью 1 м/сек. Размерность этого коэф-
фициента кГ -сек2/mF
F — лобовая площадь автомобиля, определяемая его проек-
цией на плоскость, перпендикулярную продольной оси
автомобиля, в м2',
va — скорость движения автомобиля в м/сек.
Произведение KF принято называть фактором обтекаемости
и обозначать W.
Фактор обтекаемости определяет зависимость силы сопротив-
ления воздуха от размеров и формы автомобиля.
Лобовую площадь легкового автомобиля с достаточной сте-
пенью точности можно вычислить по формуле
F—0,78BrHa м2,
а грузового по формуле
F = ВНа м\
т)\.е В} — наибольшая ширина автомобиля в .и;
На — наибольшая высота автомобиля в м\
В — колея автомобиля в м.
Если скорость автомобиля va взята в км/ч, то
KFv/. Wv%
р ______±
W 3 02 13 •
Мощность, необходимая для
Духа,
преодоления сопротивления воз-
N — ^wl’a
75-3,6
Для уменьшения сопро-
тивления воздуха движению
автомобиля необходимо, что-
бы кузов и кабина автомо-
биля имели как можно мень-
ше острых углов, особенно в
задней части, в силу чего
наблюдается значительное
вихреобразование.
Большое значение для
уменьшения сопротивления
воздуха имеет правильно вы-
бранный контур автомобиля.
(14)
(15)
(16)
_ KFV« г
~ 3500 Л
(17)
Таблица 1
Значения коэффициента К
сопротивления воздуха и величия
лобовой площади F
Автомобили К в кГ-сеъ*/м4 F в м2
Легковые с за- крытым ку- зовом ..... Грузовые.... Автобусы . . . 0.015—0,03 0,06 —0,07 0,03 —0,04 1,6—2.8 3,0—5.0 4,5—6,5
15
Так, удлинение хвостовой части благоприятно сказывается на
снижении фактора обтекаемости.
Значительное влияние на сопротивление воздуха оказывают
выступающие из общих контуров автомобиля детали (крылья,
колеса, подножки), крепление запасных колес, форма нижней
части кузова и др.
Некоторые значения коэффициента сопротивления воздуха и
величины лобовой площади приведены в табл. 1.
Сила сопротив-
ления подъему
В процессе движения автомобиль преодоле-
вает дорожные подъемы и спуски. 11ри дви-
жении на подъем автомобиль испытывает
дополнительное сопротивление, которое зависит от угла а наклона
дороги к горизонту, измеряемого в продольной плоскости (рис. 7).
Крутизна подъема дороги может оцениваться как углом а,
в градусах, так и величиной уклона i (в сотых долях или процен-
Рис. 7. Схема сил, действующих иа автомобиль при равномерном движении
на подъеме
тах) дороги, равного отношению превышения дороги Н к заложе-
нию Sa. Так как углы подъема автомобильных дорог сравнительно
невелики и часто не превышают 4—5°, для них можно принять,
что sin а tg а. Это дает право записать, что
sina^« tga^a i.
Сила тяжести автомобиля Ga, преодолевающего подъем, раз-
лагается на две составляющие. Составляющую, действующую
параллельно профилю дороги, называют силой сопротивления
подъему и обозначают Р„.
Pa = Gasina кГ, (18)
16
При движении под уклон эта сила способствует движению авто-
мобиля.
Мощность, которая затрачивается на преодоление подъема,
определяется по формуле
= W = <19>
При движении автомобиля на подъем сила сопротивления ка-
чению
Pf — fGa cos а кГ.
Одновременное действие сил сопротивления подъему и каче-
нию составляет суммарную силу сопротивления дороги.
Суммарная сила сопротивления дороги
P^Pf±Pa кГ.
Знак плюс берется при движении автомобиля на подъем, знак
минус при движении под уклон.
Подставляя в формулу суммарной силы сопротивления дороги
значения Р? и Ра, получим
Р ~G„f cos а ± G„ sin а = G„(f cos а ik sin а) кГ.
Выражение в скобках называют суммарным коэффициентом
сопротивления дороги и обозначают буквой ф:
ф = / cos а ± sin а,
или
Ф^/±Ц (20)
Тогда
= баф кГ. (21)
При поступательном ускоренном движении
Сила сопротив- автомобилю приходится преодолевать силу
ления разгону 1 1
J инерции, которая зависит от массы и ускоре-
ния автомобиля. Сила инерции Р] определяется по формуле
(22)
где та — масса автомобиля в кГ -сек2/м;
j — ускорение автомобиля в м/сек2',
Ga — сила тяжести автомобиля в кГ;
g — ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/сек2).
Часть тяговой силы автомобиля при его разгоне затрачивается
на ускорение вращающихся частей, из которых наибольшую часть
энергии поглощают маховик и колеса автомобиля.
17
Суммарная сила сопротивления разгону
р W
5 g
(23)
где 6 — коэффициент учета вращающихся масс, который показы-
вает, во сколько раз энергия, затраченная на разгон автомобиля,
больше энергии поступательно движущихся масс.
Приближенно этот коэффициент можно вычислить по формуле
б = 1,05 +0,07г£, (24)
где 1К — общее передаточное число в коробке передач.
Мощность, затрачиваемая на ускорение автомобиля,
ДА. — P3Va- — „ р (25)
75 • 3,6 ~ 270g л'с"
§ 8. РАДИАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ НА КОЛЕСАХ НЕПОДВИЖНОГО
АВТОМОБИЛЯ
Для определения радиальных реакций, действующих на колеса
автомобиля, находящегося в горизонтальном положении, примем,
что его сила тяжести Ga сосредоточена в центре тяжести С (рис. 8).
Рис. 8. Радиальные реакции на колеса автомобиля
На переднюю ось автомобиля приходится сила тяжести Gt1
а на заднюю 6’2. Со стороны дороги на каждое из колес в соответ-
ствии с распределением силы тяжести по осям действуют радиаль-
ные реакции: на каждое из передних колес реакция ZKl и на ка-
ждое из задних колес реакция Zk2.
Тогда
Gt = 2ZK1; G2 = 2Z^; Ga = 2Zrf + 2ZkZ. (26)
Обозначим расстояния от центра тяжести до передней оси
через а и до задней оси через Ь.
18
Из условия равновесного состояния автомобиля имеем
G> = 2Z„ =0.^ = 0^ кГ-. (27)
G, = 2Ze = G. = Go „Г, (2S)
где L = а + Ъ — база автомобиля в м.
В общем случае движения в зависимости от компоновки авто-
мобиля, его нагрузки и режимов движения величины реакций,
действующих на колеса автомобиля, значительно отличаются от их
значений при неподвижно стоящем автомобиле.
Для ориентировочного определения величин радиальных реак-
ций, действующих на колеса в различных условиях движения
автомобиля, применяются коэффициенты продольного перераспре-
деления нагрузки тп и т3, которые показывают, как отличаются
величины реакций, действующие на колеса передней и задней осей
автомобиля при его движении, от их значений для неподвижно
стоящего на горизонтальном участке автомобиля.
Коэффициенты продольного перераспределения нагрузки тп
и тд соответственно для передней и задней осей определяются
по следующим формулам:
Значения коэффициентов продольного перераспределения на-
грузки составляют
тп = 0,5 -р-1,5; т3 = 1,5 0,5.
§ 9. СИЛА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕС С ДОРОГОЙ
Величина тяговой силы Рк на ведущих колесах автомобиля,
необходимая для его движения, ограничивается сцеплением шин
с поверхностью дороги.
Сцепление шины с дорогой оценивается коэффициентом сцепле-
ния <р, который равен отношению наибольшей величины реакции
Хк (см. рис. 2) к величине реакции ZK:
Ф = Ь. (30)
к
Под силой сцепления Р? понимают силу, протшюдействутощую
скольжению колес относительно дороги. Она равна силе трения,
возникающей в месте контакта шины с дорогой. Величина силы
сцепления зависит от нормального давления ведущих колес на
дорогу и коэффициента сцепления <р:
Pv = q>2Zff2, (31)
19
где ф — коэффициент сцепления шин ведущих колес автомо-
биля с дорогой;
2ZkS — радиальная реакция ведущих колес.
Для обеспечения движения автомобиля необходимо, чтобы тя-
говая сила Рк на ведущих колесах была меньше силы сцепления
колес с дорогой, или в крайнем случае равна ей, в противном слу-
чае колеса автомобиля будут бук-
Таблица 2 совать:
Значения коэффициента
сцепления
Дорожное покрытие Состояние дороги:
сухое мокрое
Бетой Асфальтобетон . . Грунт Укатанный снег . Лед ровный .... 0,8 0,7 0,6 0,3 0,1 0,5 0,4 0,3 0.2 о;о8
Рк =C Q>2ZK2"
(32)
В зависимости от направления
скольжения колес различают ко-
эффициенты продольного (о;ж) и
поперечного (<р,,) сцепления. Для
упрощения расчетов обычно при-
нимают коэффициент поперечного
сцепления ф^ равным ф^. и обозна-
чают его <р.
Коэффициент сцепления зави-
сит от типа и состояния дорож-
ного покрытия, рисунка протекто-
ра и степени изношенности шины,
давления воздуха в шине, скорости движения автомобиля, вер-
тикальной нагрузки на колесо.
Численное значение коэффициента сцепления ф значительно
уменьшается при движении автомобиля по мокрому асфальтобе-
тонному или обледенелому покрытию, особенно с увеличением
скорости движения автомобиля.
Чаще всего колеса буксуют при резком трогании автомобиля
и при движении по скользкой дороге.
На твердых сухих дорожных покрытиях с увеличением давле-
ния воздуха в шине, вертикальной нагрузки и скорости движения
величина коэффициента сцепления снижается.
Некоторые значения коэффициентов сцепления приведены
в табл. 2.
Глава II
ТЯГОВАЯ ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ
§ 10. ТЯГОВЫЙ БАЛАНС
ГГ яговая сила Рк на ведущих колесах автомобиля (рис. 9) при
его движении затрачивается на преодоление сил сопротивле-
ния движению, т. е.
+ + (33)
где Р* = Pf + Ра.
Это уравнение движения называют тяговым балансом автомо-
биля.
Рис. 9. Схема сил, действующих на автомобиль в общем
случае движения
Подставив в формулу (33) значения сил сопротивлений движе-
нию и тяговой силы, получим
л/ i
оад/
+ лт + пГ‘
(34)
Уравнение (34) решают графически. В системе координат
Р — va наносят ряд кривых, представляющих зависимость тяго-
21
вой силы от скорости на различных передачах (рис. 10), а также
кривую = f (va). Если принять коэффициент сопротивления
качению f независящим от скорости,то графическое изображение
= f (va) будет прямая линия, параллельная оси абсцисс.
Для определения силы сопротивления воздуха Pw задаются
значениями скорости va. Значения силы сопротивления воздуха
Pw на графике силового баланса откладывают вверх от кривой
Р , т. е. значения сил сопротивлений Р^ и Pw суммируются.
Кривая Plil+,„ определяет тяговую силу, необходимую для равно-
мерного движения автомобиля в заданных нагрузочных и дорож-
ных условиях. Эта сила тяги обеспечивается регулированием
Рис. 10. Тяговый баланс автомобиля
с трехступенчатой коробкой передач
подачи топлива или измене-
нием передаточного числа
трансмиссии.
Если сила тяги больше
суммарной силы сопротивле-
ния дороги, то для равно-
мерного движения автомоби-
ля нужно уменьшить подачу
топлива настолько, чтобы тя-
говая кривая для этой пере-
дачи снизилась и пересекла
кривую P,,+w в точке, орди-
ната которой соответствует
этой скорости.
Разность Рк — P,^w (кри-
вая Рк проходит выше кривой
Р,+г..) представляет избыточную тяговую силу Ри, которая может
быть использована на преодоление дополнительного сопротивле-
ния движению или на разгон автомобиля. В последнем случае
она будет определять силу сопротивления разгону Pj. По мере
повышения скорости избыточная тяговая сила уменьшается.
Если кривая Рк расположена ниже кривой P^+w, то автомо-
биль может двигаться только замедленно.
Построив график избыточной тяговой силы, можно решать ряд
задач по определению динамических свойств автомобиля.
Однако ввиду того, что суммарная сила сопротивления дороги
и сила сопротивления разгону зависят от силы тяжести автомо-
биля, при пользовании графиком силового баланса нужно для раз-
личных значений Ga и ф строить каждый раз кривые P^w, что
очень сложно. По тяговому балансу, кроме того, трудно сравни-
вать динамические свойства различных автомобилей, так как
вследствие разной массы сопротивление их движению в одинако-
вых условиях различно.
Для анализа тяговых свойств автомобиля наиболее удобно
пользоваться динамической характеристикой, предложенной ака-
демиком Е. А. Чудаковым.
22
§11. ДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМОБИЛЯ
На основании уравнения (33) тягового баланса автомобиля
можно написать
= + (35)
Вместо и Pj подставим их значения, тогда
PK-Pw = G^ + ^j. (36)
Разделим обе части уравнения на силу тяжести автомобиля Ga:
= ф + (37)
Левая часть уравнения (37) представляет собой отношение
избыточной силы тяги Рп — Pw к
биля Ga. Это отношение называется
динамическим фактором и обозна-
чается буквой D:
Р —Р
D = . (38)
Как видно из формулы, дина-
мический фактор зависит только
от конструктивных параметров ав-
томобиля.
График изменения динамиче-
ского фактора в зависимости от
скорости движения на различных
передачах носит название динами-
ческой характеристики автомоби-
ля (рис. 11).
При максимальной скорости
Ртах динамический фактор Dv оп-
полной силе тяжести автомо-
Рис. 11. Динамическая характе-
ристика автомобиля
ределяет величину силы сопротивления дороги, которая может
быть преодолена при этой скорости.
Максимальное значение динамического фактора 7)rn;ix опреде-
ляет то предельное сопротивление дороги, которое может быть
преодолено данным автомобилем при равномерном движении на
первой передаче.
Из выражений (37) и (38) следует, что
Р = ф + (39)
Максимальные значения динамического фактора Dmax для
большинства современных грузовых автомобилей находятся в пре-
делах 0,35—0,45 кГ/кГ. У автомобилей высокой проходимости
значение -Стах может достигать 0,70—0,80 кГ!кГ', у легковых
23
автомобилей среднего и большого литража обычно не выше
0,50 кПкГ. Минимальное значение динамического фактора для
большинства автомобилей лежит в пределах 0,03—0,09 кПкГ.
§ 12. РЕШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАДАЧ ПРИ ПОМОЩИ
ДИНАМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
При помощи динамической характеристики можно определять
основные параметры динамичности автомобиля — максимальную
скорость движения на заданной дороге, предельную величину коэф-
фициента сопротивления дороги при движении автомобиля на той
или иной передаче и ускорение при разгоне.
При равномерном движении, когда ускорение j — 0, динами-
ческий фактор равен величине суммарного коэффициента сопро-
тивления дороги:
D = ф.
Таким образом, автомобиль может двигаться при условии,
когда D ф.
На графике динамической характеристики величина коэффи-
циента ф сопротивления дороги откладывается в том же масштабе,
что и величина динамического фактора D.
Для определения максимальной скорости движения автомобиля
на динамической характеристике наносят прямую коэффициента ф
(прямые фх, ф2, ф3, ф4 на рис. 11), которая может располагаться
выше кривой динамического фактора, пересечь ее, или быть ниже.
Если прямая ф пересекает кривую динамического фактора
в одной точке (прямая фх), то максимальная скорость будет равна
»x. Если прямая ф пересекает кривую динамического фактора
в двух точках (прямая ф4), то максимальная скорость равна г3,
а равномерное движение возможно как со скоростью г?3, так и со
скоростью г?2.
В случае, когда прямая ф расположится выше кривой (прямая
ф3) динамического фактора, т. е. D ф, движение автомобиля
может быть только замедленным.
Наконец, если прямая ф расположена ниже кривой динамиче-
ского фактора (прямая ф2), равномерное движение возможно
только при прикрытии дроссельной заслонки, так как избыток
динамического фактора ведет к разгону автомобиля.
Для решения обратной задачи, т. е. для определения коэффи-
циента ф сопротивления дороги при движении с заданной ско-
ростью, для данного значения скорости по динамической характе-
ристике определяют значение динамического фактора D = ф.
По определенному ф и при известном значении коэффициента
сопротивления качению можно найти величину максимального
подъема, преодолеваемого автомобилем [см. формулу (20)]:
i = Ф — А
24
Для нахождения Dmax надо провести горизонтальную каса-
тельную к кривой Di динамической характеристики, соответ-
ствующей движению автомобиля на первой передаче.
Точно так же определяют величину максимального коэффи-
циента ф сопротивления дороги для каждой передачи и скорость,
развиваемую при этом автомобилем.
Скорость Vd (рис. 12), соответствующая максимальному зна-
чению динамического фактора на данной передаче, определяет
области устойчивого и неустойчивого движения автомобиля.
При равномерном движении автомобиля со скоростью, большей
vD, например г\, по дороге с коэффициентом фп увеличенье со-
противления дороги (до ф2) вызовет снижение скорости. Динами-
ческий фактор D2 при этом
будет увеличиваться до D
D2 — Фг, после чего автомо-
биль сможет снова двигать- та
ся равномерно со скоростью
v2. При уменьшении сопро-
тивления дороги (от ф2 до
фх) динамический фактор ока-
жется большим коэффициен-
та сопротивления дороги и
скорость движения автомоби-
ля начнет увеличиваться.
Движение вновь станет рав- рпс. 12. Определение критической ско-
номерным, когда фх = D±. рости
Следовательно, устойчивое
движение автомобиля в области скоростей, больших под-
держивается независимо от изменения коэффициента сопротив-
ления дороги.
При движении автомобиля со скоростью, меньшей ?’к>, напри-
мер г3, увеличение коэффициента сопротивления дороги вызовет
снижение скорости, что, в свою очередь, приведет к уменьшению
динамического фактора. Во избежание дальнейшего уменьшения
скорости (до остановки) необходимо включить низшую передачу.
Следовательно, движение автомобиля в области скоростей, мень-
ших vD, при изменении коэффициента сопротивления дороги
является неустойчивым.
Поэтому скорость vD называется критической скоростью
движения автомобиля по условию тяги.
При эксплуатации автомобиля его общая сила тяжести изме-
няется в зависимости от величины перевозимого груза или коли-
чества пассажиров, а динамическая характеристика строится для
полностью груженого автомобиля. Поэтому необходимо установить
влияние изменения нагрузки автомобиля на его динамические
свойства. Из выражения (38) видно, что с увеличением нагрузки
динамический фактор уменьшается. Если принять, что Dx —
25
динамический фактор автомобиля при его новой силе тяжести,
равной Gx, то
Л = Лоо 7g, (40)
где Dloo — динамический фактор автомобиля с полной нагрузкой.
Следовательно, зная силу тяжести и динамический фактор авто-
мобиля с полной нагрузкой и силу тяжести автомобиля с нагруз-
кой, отличающейся от полной, можно определить динамический
фактор для этого состоя-
ния.
Для того чтобы при
изменении степени загруз-
ки автомобиля каждый
раз не пересчитывать зна-
чения динамического фак-
тора, динамическую ха-
рактеристику дополняют
номограммой нагрузок.
Наерузка
_1_______।______।
50 50 vo «’’/ч
Рис. 13. Динамическая характеристика с номограм-
мой нагрузок
Для построения номограммы подсчитывают динамический фак-
тор Do порожнего автомобиля:
Л = Лоо^. (41)
где Go — сила тяжести порожнего автомобиля.
Слева от оси ординат динамической характеристики (рис. 13),
построенной для полностью груженого автомобиля, проводят пря-
мую, на которую наносят шкалу динамического фактора Do. На оси
абсцисс между ординатами DJM и Do наносят шкалу нагрузки
автомобиля от 0 до 100%. Масштаб для шкалы
_ Go
ао — а1оо с/1
где а100 — масштаб шкалы D100.
После этого лучами соединяют одинаковые значения шкал Do
и Лоо-
По динамической характеристике с номограммой нагрузок
можно определить максимальную скорость движения при данном
26
проценте нагрузки автомобиля и данном коэффициенте сопротив-
ления дороги. Для этого из точки а, определяющей процент заг-
рузки автомобиля, проводят вертикаль до пересечения ее в точке b
с лучом, соответствующим заданному коэффициенту сопротивле-
ния дороги. Из точки b нужно провести горизонталь до пересече-
ния ее в точке с с кривой динамического фактора. Вертикаль, про-
веденная через точку с, даст на оси абсцисс значение искомой ско-
рости.
Аналогичным методом решаются другие задачи: определение
максимальной величины перевозимого груза при заданных дорож-
ном сопротивлении и скорости движения; определение величины
коэффициента сопротивления дороги при заданных проценте заг-
рузки автомобиля и скорости движения и т. д.
В процессе решения практических задач может получиться так,
что горизонталь, проведенная через точку пересечения кривой D
с вертикалью, пройдет выше или ниже наклонного луча, соответ-
ствующего заданному коэффициенту сопротивления дороги ф.
В первом случае динамический фактор окажется больше коэффи-
циента ф и для обеспечения движения автомобиля с постоянной
скоростью потребуется прикрыть дроссельную заслонку. Во вто-
ром случае динамический фактор окажется меньше заданного
коэффициента ф, что указывает на невозможность равномерного
движения автомобиля.
Как было указано выше, сила сцепления P.f
Динамический пас- колес автомобиля с дорогой зависит от нор-
порт автомобиля г 1
мальиого давления ведущих колес на дорогу
и коэффициента сцепления:
или
Pv --=
Из условия движения автомобиля без буксования имеем
Р ^Р
К <р'
Подставляя предельное значение Рк из условия движения
автомобиля без буксования в формулу (38), получим значение
динамического фактора по сцеплению:
D Ру-Ри~ П13ЧС2~Р№
¥ Ga Ga
Так как при буксовании автомобиля скорость его движения
относительно невелика, можно принять, что Pw = 0. Для упро-
щения принимают т3 — 1. Тогда
D^Ga^
(42)
(43)
27
Следовательно, для возможного движения автомобиля без бук-
сования его ведущих колес должно выполняться условие
D^D. (44)
Как было указано ранее, для обеспечения возможного движе-
ния автомобиля динамический фактор D должен быть больше сум-
марного коэффициента ф сопротивления дороги:
Окончательно имеем следующее условие возможности движе-
ния автомобиля:
(45)
Если на графике динамической характеристики провести гори-
зонталь, определяющую значение для заданного коэффициента
Рис. 14. Динамическая характеристика с номограммой
нагрузок и графиком контроля буксования (динамический
паспорт автомобиля)
<р сцепления, то в зоне ниже этой горизонтали движение автомобиля
будет происходить без буксования, а выше — с буксованием.
Для решения подобных задач при движении автомобиля с раз-
личной нагрузкой строят график контроля буксования. Динами-
ческая характеристика автомобиля с номограммой нагрузок и
графиком контроля буксования называется динамическим паспор-
том автомобиля (рис. 14). График контроля буксования совме-
щается при построении с номограммой нагрузок.
Строят его по следующим формулам:
Dp0 = ^-<p и 2)¥100 = §ф, (46)
28
где D^o — динамический фактор для порожнего автомобиля;
— динамический фактор автомобиля с полной нагрузкой;
(?02 — сила тяжести, приходящаяся на ведущие колеса по-
рожнего автомобиля.
Соответственно значения D 10в откладывают по шкале ПК10,
а значения D,rf} — по шкале Во. Затем точки с одинаковыми зна-
чениями коэффициента сцепления соединяют штриховыми наклон-
ными лучами.
По динамическому паспорту автомобиля можно решать прак-
тические задачи, определяющие его динамические свойства и ос-
новные характеристики дорог.
Рассмотрим два примера решения задач при помощи динами-
ческого паспорта автомобиля.
Пример первый. Заданы процент нагрузки (65%) автомобиля
и скорость (va = 60 км/ч)- требуется найти минимальное значение
коэффициента ср сцепления, при котором возможно движение.
Для решения поставленной задачи проводят через точку а за-
данной скорости вертикаль до пересечения с крпвой динамического
фактора в точке Ъ. Затем через эту точку проводят горизонталь до
пересечения ее в точке с с вертикалью заданного процента заг-
рузки автомобиля. По штриховым наклонным лучам находят зна-
чение ф.
Пример второй. Заданы процент нагрузки автомобиля и сум-
марный коэффициент ф сопротивления дороги; требуется найти ми-
нимальное значение коэффициента ф сцепления.
Для решения задачи через точку d заданной нагрузки авто-
мобиля проводят вертикаль и откладывают на ней от оси вверх
заданное значение ф (точка ё). Затем по наклонным штриховым
лучам (между ф = 0,3 и ф = 0,4) определяют значение коэффи-
циента ф спепления.
При помощи аналогичного построения можно определить ф
и va при заданных ф и проценте нагрузки автомобиля; оа и про-
цент нагрузки автомобиля при заданных ф и ф.
§ 13. МОЩНОСТНОЙ БАЛАНС АВТОМОБИЛЯ
Для решения ряда вопросов теории автомобиля иногда удобно
вместо уравнения тягового баланса пользоваться мощностным ба-
лансом автомобиля, который имеет вид
А^А^ + А^ + А^ + У.. (47)
Уравнение мощностного баланса показывает, как распреде-
ляется мощность, подводимая к ведущим колесам автомобиля для
преодоления различных сопротивлений движению.
Подставим в уравнение (47) значения мощностей Nf, N
Л'а и Nj из формул (12), (17), (19) и (25).
29
Тогда уравнение мощностного баланса примет вид
GqfVg COS д GaiVa_ , KFva , Gabjva
270 270 3500 270g ‘
(48)
Связь между мощностью Ne, развиваемой двигателем, и мощ-
ностью NK на ведущих колесах выражается уравнением
N* = чЛ.
получим кривую МОЩНОСТИ 7Vж на
О max пе Об/мин
Рис. 1:>. Мощностной баланс автомобиля
на высшей передаче
Рассмотрим решение уравнения (48) при движении автомобиля
па одной передаче. Для этого построим кривую мощности Ne
(рис. 15) в зависимости от скорости движения va. Умножая орди-
наты точек этой кривой на величину к. и. д. трансмиссии щ,,
IX колесах. Разность ме-
жду ординатами этих
кривых представляет
мощность трения Nmp,
затрачиваемую на пре-
одоление механических
потерь в трансмиссии:
Nmp = Ne~NK =
=(i-^)/ve.
На том же графике
строятся графические
зависимости мощностей
Nf, Na и Nw от скоро-
сти движения автомо-
биля.
Построенный график
носит название мощно-
стного баланса.
При любой скорости
движения автомобиля
мощность на ведущих
колесах NK равна сумме
мощностей сопротивления. Поэтому отрезок аЪ между кривой Л7К
и суммарной кривой сопротивлений + jN„ + Nw при любой
скорости v'a определяет запас мощности 7Va, который может быть
использован на разгон автомобиля.
Зная значение N3 и величину коэффициента 6 учета вращаю-
щихся масс, можно определить максимальное значение ускорения
/max автомобиля при заданных условиях движения:
270Л'з
/шах — "Г
(49)
30
В точке с пересечения кривой 7УК с суммарной кривом сопро-
тивлений мощность Л’я становится равной нулю, а движение
автомобиля — равномерным. Таким образом, точка с определяет
максимальное значение скорости при заданных сопротивлениях
дороги и полном открытии дроссельной заслонки.
Для равномерного движения на меньшей скорости нужно при-
крыть дроссельную заслонку, уменьшив тем самым мощность, под-
водимую к ведущим колесам. Штриховая кривая 7VK соответствует
частичному прикрытию дроссельной заслонки. При этом точка а
пересечения кривых NK и + Na + Nw определяет максималь-
ную для данных условий скорость.
Пользуясь диаграммой мощностного баланса, можно решать
различные задачи по определению сопротивлений, преодолевае-
мых автомобилем при заданной скорости.
§ 14. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-130
Перед проведением расчета задаются необходимыми техническими пара-
метрами автомобиля:
Вес * автомобиля в снаряженном состоянии без нагрузки в кГ:
общий Go ............................................ 4300
на задний мост С02 ................................. 2050
Грузоподъемность (включая вес трех пассажиров — 75 X 3 =
= 225 кГ) в кГ....................................... 4225
Вес с полной нагрузкой в >;Г:
общий Ga ............................................ 8525
на задний мост 6'2 . ............................. 5950
Колея передних колес В в м ........ . . 1,8
Габаритная высота На в м............................... 2,24
Передаточные числа коробки передач:
первой передачи fj................................ 7,44
второй передачи z2.................................. 4,10
третьей передачи г3........................ . . 2,29
четвертой передачи г4.............................. 1,47
пятой передачи г5.......................... . . 1,00
Передаточное число главной передачи i„. . . . . . . . . 6,45
К. п. д. трансмиссии ............................ . . 0,85
Размер шин............................................ 260—20
Коэффициент сопротивления воздуха К в кГ сек2/м*.... 0,07
Составим расчетные формулы скоростей движения иа различных пере-
дачах.
Скорость движения автомобиля определяется по формуле (10), а радиус
качения, входящий в нее, по формуле (3).
Для шины 260—20 гк = 0,0127-20+0,00085-260 = 0,475 м.
Подставив в формулу (10) полученное значение гк и значение г0 = 6,45,
получим
0,475/ге пР
va = 0,377 -6-;45f 0,0278 у км/ч.
Под весом автомобиля имеется в виду сила тяжести автомобиля.
31
Подставляя в последнее выражение значения iK каждой передачи, по-
лучим расчетные формулы скоростей движения автомобиля на различных
передачах (табл. 3).
Расчет скорости движения производится подстановкой в каждую из фор-
мул наименьшего и наибольшего значений чисел оборотов коленчатого
вада пе. За наименьшее .чи-
сло оборотов коленчатого ва-
ла в минуту принимается чи-
сло оборотов, соответствую-
щее началу кривой крутящего
момента скоростной характери-
стики двигателя (рис. 16), а
за наибольшее — число оборо-
тов, соответствующее точке
перелома (началу действия ог-
раничителя оборотов) этой кри-
вой. Принимаем пе mln = 800
об/мин, пе тах = 3200 об/мин.
Полученные расчетом зна-
чения скоростей движения ав-
томобиля представлены в
табл. 3.
Построение масштаба ско-
ростей. Построение масштаба
скоростей производится на
скоростной характеристике
двигателя. Для этого прово-
дят ниже оси абсцисс пять го-
ризонтальных отрезков, на ко-
<------1------1-----1------1______।______।
3,0 6,0 9,0 12 V, км/ч
'sfi 10 15 20 21,7 v2 км/ч
9,7 15 20 25 30 35 38,8 v3 км/ч
торых отмечают наименьшие и
наибольшие значения скоро-
стей движения на каждой пе-
редаче (см. табл. 3).
Масштаб скоростей движе-
ния (число км/ч в 1 мм шкалы)
15,1 20 30 40 50 60,5i/« км/ч
-----------1------------।-----------1-----1
22,4 40 60 80 90 v5 км/ч
М i'!niax rmln
ат
Рис. 16. Скоростная характеристика дви-
гателя ЗИЛ-130
г>П|Ш и г’шахдля каждой передачи, получим
штабов.
Для первой передачи
где ат — длина горизонталь-
ного отрезка в мм.
Имея ат = 72 мм (см. рис.
16) и подставляя значения
соответствующие значения мас-
11,955 — 2,989
“ 72
= 0,124.
Соответственно = 0,226; Ms — 0,405; М4 = 0,630; М6 = 0,927.
Пользуясь найденными масштабами, построим на каждом из пяти от-
резков шкалы со значениями скоростей (цена деления для каждой шкалы
может быть различной).
32
Расчетные значения скорости автомобиля в км/ч
Таблица 3
Параметры Передача
Первая Вторая Третья Четвертая Пятая
Расчетная формула 0,00374пе 0,00678пе 0,01214пе 0,01891пе 0,02780пе
Скорость: наименьшая при пе = 800 об/мин наибольшая при пе = 3200 об/мин 2,989 11,955 5,424 21,696 9,712 38,848 15,128 60,512 22,240 88,960
I. Динамическая характеристика
Подставим в формулу (38) значения Рк и Pw из выражений (7) и (13).
результате получим
Grv
KFv2
кГ/кГ.
Лобовая площадь определяется по формуле (15):
F = ВНа == 1,8 • 2,24 = 4,03 м2.
Коэффициент К (берется из справочной литературы) для автомобиля
ЗИЛ-130 равен 0,07.
Подставим числовые значения iQ, т]д[, Ga, гк, К, F в выражение динами-
ческого фактора:
Л/егк6,45 0,85 0,07 • 4,03г;*
D = 8525 0,475 13 • 8525 кГ1кГ’
или
D = 0,001447 i — 0,0000025о* кГ/кГ
е'* а •
Подставляя в последнее выражение 1К, получим расчетные формулы ди-
намического фактора для пяти ступеней коробки передач в кГ/кГ'.
= 0,01042217, — 0,0000025г;-;
= 0,0057Ше — 0,0000025г;*;
£>ш = 0,0032Ше — 0,0000025г;*;
DIV = 0,00206Л/е — 0,0000025г;*;
В = 0,00144/ — 0,0000025г;*
v е а'
Расчет динамического фактора по полученным формулам ведем таблич-
ным методом (форма 1). В первой горизонтальной строке таблицы располо-
жим в возрастающем порядке все значения скоростей на каждой передаче.
Для построения кривой динамической характеристики необходимо иметь
не менее пяти значений скорости на каждой передаче. Поэтому для первой и
пятой передач, имеющих по четыре значения скорости, взяты произвольные
2 Пленников и др. 33
34
Форма 1
Передача va в км/ч va 0,0000025с 2,989 8,93 0,000023 5,424 29,42 0,000074 7,o 49,0 0,000123 9,712 94,32 0,000236 11,955 142,92 0,000357 15,128 288,86 0,000572 21,696 470,72 0,00118 22,24 494,62 0,00124 38,848 1509,16 0,00377 50,0 2500,0 0,00625 60,512 3661,7 0,00915 88,96 7894,08 0,01974
Первая Ме В кГм 0,01042Ме Dy в кГ-кГ 36,7 0,382 0,382 40,2 0,419 0,419 40,7 0,424 0,424 39,0 0,406 0,406 34,6 0,36 0,36
Вторая ме 0,00571 Л/е Рп 36,7 0,179 0,179 38,5 0,22 0,22 40,2 0,229 0,229 40,7 0,232 0,232 40,1 0,228 0,228 34,6 0.197 0,196
Третья Ме 0,00321 Ме DI11 36,7 0,118 0,118 38,3 0,123 0,123 39,7 0,127 0,127 40,8 0,131 0,13 40,7 0,130 0,129 34,6 0,081 0,077
Четвер- тая ме Q,W2MMe D1V 36,7 0,076 0,076 39 0,08 0,08 39,3 0,081 0,081 40,5 0,083 0,079 38,7 0,079 0,073 34,6 0,071 0,062
Пятая ме OfXMMe Dy 36,7 0,051 0,05 40 0,056 0,052 40,8 0,057 0,051 40,2 0,056 0,047 34,6 0,048 0,028
дополнительные значения — для первой передачи val = 7 км/ч, для пятой
передачи г’а5 = 50 км/ч.
Значения Ме берутся со скоростной характеристики двигателя ЗИЛ-130
(см. рис. 16) с использо-
ванием соответствующих
каждой передаче масшта-
бов скоростей.
Построение динами-
ческой . характеристики
производится следую-
щим образом: на гори-
зонтальной осн отклады-
ваются значения скоро-
стей в масштабе 1 им»:
1 км/ч-, слева строится
вертикальная ось дина-
мического фактора при
полной нагрузке Р100.
Do
0,8
0,7
0,6
0,5
Ofi
0,3
0,2
01
0 20 40 60 80 °/о 20 40 60 80 Уакм/ч
Нагрузка
Рис. 17. Динамический паспорт автомобиля ЗИЛ-130
Принимаем масштаб динамического фактора при полной нагрузке авто*
мобиля (40 соответствует 0,1 кГ/кГ)-.
^"Юо — 40 лим.
По значениям динамического фактора (см. форму 1) строят кривые дина-
мической характеристики (см. правый график рис. 17).
II. Динамический паспорт
Слева от графика динамической характеристики на продолжении гори-
зонтальной оси наносятся значения процентов нагрузки автомобиля (масштаб
1 мм : 1% нагрузки) — номограмма нагрузки. Из точки, означающей нуле-
вую нагрузку, проводят вертикальную ось, на которой наносят значения
динамического фактора порожнего автомобиля De.
Масштаб а0 для шкалы Do находится по формуле
л4300
Со — с1Оо q- — 40 8525 = 20,2 лш,
2
35
Отложив отрезки на оси Do, соединяют сплошными прямыми линиями
величины шкал Do и 771ОО с одинаковыми числовыми значениями.
Величина динамического фактора по сцеплению при полной нагрузке
автомобиля и коэффициенте сцепления <р = 0,1 определяется по формуле (46).
Масштаб &100 номограммы при полной нагрузке автомобиля (длина
отрезка в мм, соответствующая <р = 0,1) определяется из пропорции:
^1оо — -D^ioo
fiioo 6,1,
откуда
oioo^fioo 0100^2 ____40 • 5950 __ _
6100 = —ОД = ~ """6525 " “ 28 мм'
Таким же образом определяем масштаб Ьо номограммы при порож-
нем автомобиле:
Г) — гг
- Ф G<j ,
, a0Goz 20,2-2050
4300" 9,6 ММ-
Отрезки в масштабе Ъо и Ь100 откладывают соответственно на шкалах Do
и D100 и соединяют однозначные величины штриховыми линиями с указа-
нием на каждой из них значения коэффициента сцепления (см. рис. 17).
§ 15. УСКОРЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ
При эксплуатации автомобилей время их движения с постоян-
ной скоростью невелико. Большую часть времени автомобили дви-
жутся ускоренно или замедленно, а также накатом. Особенно
большая неравномерность движения наблюдается при эксплуата-
ции автомобилей в городских условиях.
Величина ускорения, развиваемого автомобилем, в значительной
мере характеризует его тяговые свойства: чем выше ускорение,
тем выше средняя скорость движения, а следовательно, и тяговые
свойства автомобиля.
Величину ускорения / определяют из уравнения (39):
/ = ~~-ул1/сек2. (50)
График ускорения в зависимости от скорости движения строят
для полностью груженого автомобиля при условии его движения
по горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием в хоро-
шем состоянии, для которой принимают ф = f = 0,015.
Значения динамического фактора D берутся по динамической
характеристике автомобиля.
Коэффициент S учета вращающихся масс определяется для
каждой передачи по формуле (24).
На рис. 18 приведен график ускорений легкового автомобиля.
Точки Ъ и с пересечения кривых ускорений определяют скорости
va 2 и va г 8, при которых следует производить переключение
передач, чтобы интенсивность разгона была максимальной.
36
Величина ускорения на первой передаче грузового автомобиля
может быть меньше, чем на второй передаче, что объясняется боль-
шим значением передаточного числа первой передачи, значительно
увеличивающим коэффициент учета вращающихся масс. Поэтому
разгон целесообразно начинать со второй передачи, а первую
передачу использовать при преодолении автомобилем больших
дорожных сопротивлений.
Время разгона опреде-
ляют, используя график ус-
корений, для чего кривую
ускорений разбивают на ряд
одинаковых участков (см.
рис. 18). При этом предпола-
гается, что на каждом участ-
ке от до г.’2, от г2 до vs и
т. д. автомобиль разгоняется
с постоянным ускорением jcp:
jcp = м1еек\ (51)
где /’ — ускорение в начале ,, .о х
J г Рис. 18. 1 рафик ускорении легкового
участка, автомобиля
]к — ускорение в конце
участка.
При изменении скорости на участке от vH (скорость в начале
участка) до vK (скорость в конце участка) среднее ускорение
равно приращению скорости Лга, деленному на время tn движе-
ния на участке:
= ж; м!сек^
где Kva = vK — vn.
Отсюда
t —
n 3,6/cp •
(52)
(53)
Общее время разгона получается суммированием времени раз-
гона отдельных участков:
t^t. + t, + ...+ tn.
(54)
Путь разгона на участке Sn определяется при помощи графика
времени разгона по формуле
(55)
где vcp — средняя скорость на участке в км1ч.
37
Средняя скорость на участке принимается равномерной и опре-
деляется по формуле
v 4- v
Vep = КМ1Ч- (56)
Путь разгона S от минимальной скорости до заданной опре-
деляется суммированием пути разгона всех предыдущих участков:
•S = ‘S’i + S2 Sn. (57)
Примеры расчета
Расчет графика ускорений автомобиля ЗИЛ-130. Расчет ускорений ве-
дется отдельно для каждой передачи. Значения коэффициента учета вращаю-
щихся масс для каждой передачи получают по формуле (24):
= 1,05 4- 0,07 7,44а = 4,92; 6П = 2,23; 6Ш = 1,35;
6IV = 1,20; 5V = 1,12.
Подставляя в формулу (50) соответствующие значения 6, получим рас-
четные формулы ускорения для каждой передачи, принимая ф = / = 0,015:
. (П - 0,015) , „
= ------б----& м/сек2,
или, принимая g 10 м/сек2,
(£> — 0,015) ,
7 =-----j------10 м сек2.
о
Подставляя в последнее выражение соответствующие значения коэф-
фициента вращающихся масс, получим расчетные формулы ускорений. Так,
(£>т — 0,015)
для первой передачи - = .—----------Ю.
'1 4,92
Как и в случае расчета динамической характеристики, подсчет удобно
вести табличным методом отдельно для каждой передачи. Значения динами-
ческого фактора берут из динамической характеристики. Результаты расчета
ускорения для первой передачи даны ниже (форма 2).
Форма 2
Параметры Скорость V в км/ч
2,989 5,424 7,0 9,712 11,955
Динамический фактор Z>j в кГ/кГ . . . 0,382 0,419 0,424 0,406 0,36
10 (Pj—0,015) Ускорение —— в м/сек2 0,746 0,821 0,831 0,795 0,701
Такие же таблицы составляются для остальных передач. Затем по най-
денным значениям ускорении для каждой передачи строят график зависи-
мости ускорений от скорости автомобиля. График ускорений на всех переда-
чах, построенный таким образом для автомобиля ЗИЛ-130, показан на рис. 19.
38
Расчет времени и построение графика разгона. Разгон автомобиля ве-
дется со второй передачи (первая передача используется для трогания авто-
мобиля с места в тяжелых дорожных условиях). Принимаются следующие
интервалы (участки) скорости (в км/ч) на различных передачах:
второй b.va2 = 2,5;
третьей и четвертой &vaS — Aro4 = 5;
пятой kva-, = 10.
Тогда по формуле (53) определим время разгона (в сек) на различных
передачах:
2,5 0,695
второй /п2 = х-дт— = ------•
5
третьей tns=—
°>О/срЗ
1ср2
_ 1,39,
1срз
5 1,39
четвертой tni = - у......- = -—;
'-’Л/ ср& / cpi
10 2,78
пятой tn5 = —у— = .
°>и/ср5 /СРВ
Рис. 19. График ускорений автомобиля ЗИЛ-130
ностью ее использовать, т. е. разгон вести рационально от скорости 5 до
20 км/ч (округленно). Остальные передачи при разгоне используются не
полностью: третья передача от 20 до 35 км/ч, четвертая от 35 до 60 км/ч и
пятая от 60 до 90 км/ч.
Полученные расчетом значения времени разгона па каждой передаче
помещают в таблицы.
В качестве примера приводится таблица времени разгона на второй пе-
редаче от скорости 5 до 20 км/ч (форма 3).
Таким же образом составляются таблицы для всех последующих передач.
Время разгона автомобиля на всех передачах от i>min до гП|ах получают
суммированием времени разгона на всех передачах (суммарное время разгона
определялось без учета времени на переключение передач) по формуле (54).
На рис. 20 сплошной линией изображена кривая времени разгона I,
вычисленная вышеизложенным методом, а штриховой — кривая времени
разгона /', полученная для автомобиля ЗИЛ-130 опытным путем с нагрузкой
на автомобиль 5,5 т.
39
Форма 3
Параметры Номер участка
1 2 3 4 5 6
Скорость в км)ч: начальная 5 7,5 10 12,5 15 17,5
конечная ик 7,5 10 12,5 15 17,5 20
Ускорение в м/сек2: в начале участка jn. . . . . . 0,74 0,92 0,96 0,97 0,96 0,92
в конце участка /к 0,92 0,96 0,97 0,96 0,92 0,85
Среднее ускорение в м/сек2 7 к 7н 2 0,83 0,94 0,965 0,965 0,94 0,885
Время разгона tn в сек 0,83 0,74 0,72 0,72 0,74 0,8
Суммарное время разгона от v»2 = 5 до vk2 = 20 км/ч — г1 + ^2 + гз + h + С> +16 в сек 0,83 1,57 2,29 3,01 3,75 4,55
Рис. 20. График времени и пути разгона автомобиля
ЗИЛ-130
Расчет и построение графика пути разгона. Пользуясь графиком и рас-
четными таблицами времени разгона, путь разгона Sn на каждом участке
определяют по формуле (55), а среднюю скорость на участке — по фор-
муле (56).
40
При расчете пути разгона берутся те же участки скорости, что и при
расчете времени разгона. Путь разгона от гт1пдо г>тах определяется по фор-
муле (57). Расчетные данные пути разгона на 2-й передаче представлены
ниже (форма 4), а кривые-—на рис. 20.
Форма 4
Параметры Номер участка
1 2 3 4 5 6
Скорость в км/ч: начальная vH . 5 7,5 10 12,5 15 17.5
конечная vK 7,5 10 12,5 15 17,5 20
VH + VK Средняя скорость i>CJJ2 = g в км/ч 6,25 8,75 11,25 13,75 16,25 18,75
Время разгона tn в сек 0,83 0,74 0,72 0,72 0,74 0,8
Путь разгона 8п = в ,w. 1,45 1,79 2,24 2,55 3,35 4,2
Суммарный путь разгона от vn2 — 5 РР v);2 = 20 км/ч 8п в м 1,45 3,24 5,48 8,03 13,38 17,8
§ 16. ДИНАМИЧЕСКОЕ ПРЕОДОЛЕНИЕ ПОДЪЕМОВ
При определении величины преодолеваемого автомобилем мак-
симального подъема по динамической характеристике прини-
мается, что автомобиль на подъеме движется равномерно и пре-
одолевает его только за счет тяговой силы Рк.
В действительности движение автомобиля на подъеме (положе-
ние дроссельной заслонки постоянно) становится замедленным,
так как часть кинетической энергии, накопленной при разгоне,
расходуется на преодоление подъема.
Чем выше скорость автомобиля перед подъемом, т. е. чем
больше накопленная им при разгоне кинетическая энергия, тем
большая часть ее может быть затрачена (помимо тяговой силы)
на преодоление подъема. Следовательно, величина подъема, пре-
одолеваемого автомобилем с разгона, больше величины подъема,
преодолеваемого автомобилем при равномерном движении.
Преодоление подъема с использованием накопленной кинети-
ческой энергии при разгоне называют динамическим.
При динамическом преодолении подъемов возможны два случая:
суммарный коэффициент сопротивления дороги равен тому
максимальному значению коэффициента, при котором автомобиль
может преодолеть сопротивление дороги без разгона на макси-
мальной скорости, двигаясь равномерно (ф =С 2)тах) > или меньше
его;
41
суммарный коэффициент сопротивления дороги больше того
значения коэффициента, при котором автомобиль может пре-
одолеть сопротивление дороги без разгона (ф -Стах)-
В первом случае скорость автомобиля постепенно уменьшается,
и после прохождения автомобилем определенного участка пути
по подъему движение становится равномерным.
Во втором случае скорость автомобиля постепенно уменьша-
ется до такой величины (становится меньше критической), что
требуется переход на низшую передачу. Величина преодолева-
емого подъема тем больше, чем выше скорость автомобиля и чем
меньше длина подъема.
§ 17. ДВИЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ НАКАТОМ
При движении автомобилей на дорогах с чередующимися
подъемами и спусками, при подъезде к остановкам и проезде
одиночных препятствий часто отключают двигатель от ведущих
колес, и автомобиль некоторое время движется накатом.
Преодоление сил сопротивления качению при движении авто-
мобиля накатом на горизонтальной дороге происходит в основном
за счет накопленной ранее кинетической энергии, так как сила
попутного ветра обычно очень невелика и движущей силой быть
не может. Потери мощности на трение в трансмиссии также очень
малы и ими можно пренебречь, так как все агрегаты работают
вхолостую. Следовательно, движение автомобиля накатом на
горизонтальной дороге может быть только замедленным.
При движении автомобиля накатом на спуске на него действует
движущая сила, равная составляющей силы тяжести автомобиля,
параллельной дороге. Эта составляющая тем больше, чем
больше сила тяжести автомобиля и чем круче спуск.
Если составляющая силы тяжести автомобиля, параллельная
дороге, ио величине меньше суммы сил сопротивления качению
и воздуха, то автомобиль будет двигаться замедленно; при равен-
стве составляющей силы тяжести сумме сил сопротивлений дви-
жение автомобиля будет равномерным; если составляющая силы
тяжести больше суммы сил сопротивления, то автомобиль дви-
жется ускоренно.
Следовательно, в зависимости от соотношения сил и Pw
движение автомобиля накатом может быть ускоренным, замед-
ленным или равномерным.
Путь движения автомобиля накатом обычно замеряют до оста-
новки автомобиля (путь выбега), например, от скорости 50 км!ч.
Путь выбега может служить показателем технического состояния
шасси автомобиля, так как даже незначительная неисправность
(неправильно отрегулированные тормоза, снижение давления воз-
духа в шинах и т. д.) вызывает заметное его уменьшение.
Глава HI
ТЯГОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ АВТОМОБИЛЯ
m яговые испытания автомобиля проводят для определения
А эксплуатационных свойств и характеристик автомобиля.
Результаты испытаний используют для сравнительной оценки
конструкции автомобилей как в целом, так и отдельных его агре-
гатов и узлов; для исследования влияния отдельных конструк-
тивных изменений; для выбора типа подвижного состава, наиболее
рационального для соответствующих условий эксплуатации.
Тяговые испытания автомобилей проводят как в стационарных,
так и в дорожных условиях. Стационарные (лабораторные) испы-
тания проводят на специальных стендах, оборудованных соответ-
ствующими приборами. Исследование того или иного явления
в таких условиях возможно с высокой точностью с устранением
влияния факторов, не подвергающихся изучению.
Недостатком лабораторных испытаний является невозможность
создания действительных условий, при которых эксплуатируется
автомобиль. Дорожные испытания проводят на автополигонах или
на выбранных участках дорог общего назначения на соответствую-
щим образом оборудованных автомобилях.
Результаты таких испытаний соответствуют результатам, по-
лученным в действительных условиях эксплуатации, а точность
полученных данных при качественном проведении испытаний мо-
жет быть вполне достаточной.
Определение запаса тяговой силы. В лабораторных условиях
определение запаса тяговой силы производят на стенде с беговыми
барабанами (рис. 21). Исследуемый автомобиль устанавливают
неподвижно ведущими колесами на беговые барабаны стенда.
Вал барабанов соединен с тормозным устройством (механическим,
гидравлическим или электрическим), при помощи которого со-
здается сопротивление вращению колес и регулируется скоро-
стной режим испытаний.
Автомобиль удерживается от смещения на стенде тросом, при-
крепленным к неподвижной опоре. Ведомые колеса автомобиля
устанавливают на весах.
43
Величину тяговой силы на ведущих колесах определяют одним
из следующих трех методов: 1) по крутящему моменту на валу
барабанов (динамометр 7\); 2) по силе, воспринимаемой удержи-
вающим тросом — (динамометр jP2); 3) по изменению нагрузки,
действующей на передние колеса автомобиля (динамометр Ps).
Для определения крутящего момента Мб на валу барабанов
тормозное устройство выполнено балансирным, т. е. с качающимся
в подшипниках корпусом.
Рис. 21. Схема тормозного стенда для испытаний автомобиля
Пренебрегая трением в подшипниках барабанов и сопротив-
лением воздуха вращению барабана и ведущих колес, можно
написать
Мб = РА,
где Р± — величина усилия на динамометре, связанном с тормоз-
ным устройством;
1± — длина рычага тормозного устройства.
Тяговая сила Рк на ведущих колесах автомобиля при качении
их по барабанам определяется по формуле Е. А. Чудакова1:
Рк= в+ 2ZK2f-^-
гб б 'в
где гб — радиус барабанов.
Рудаков Е. А. Теория автомобиля. М., Машгиз, 1950.
44
Определение тяговой силы автомобиля по силе, удерживающей
его на стенде, производится по формуле
PK = P2 + 2ZK2f-rrl~-.
б ~Г д
Для нахождения тяговой силы по третьему методу используют
уравнение моментов всех сил, действующих на автомобиль при
испытании. Это уравнение относительно оси, проходящей через
центры ведущих колес, имеет вид
2zKlL+PKrd-Gab = ot
откуда
или
_(G1-2Z);|)L
у '
д
где Сг = Ga~---сила тяжести автомобиля, приходящаяся на
передние колеса при отсутствии момента на ведущих колесах.
Для повышения точности результатов при замере силы тяже-
сти, действующей на передние колеса при изменении крутящего
момента на ведущих колесах автомобиля, применяют дифферен-
циальные весы.
Непосредственно на ведущих колесах автомобиля крутящий
момент можно замерить при помощи динамометрических валов
и ступиц. При этом часто используются тензометрические датчики.
В дорожных условиях тяговую силу определяют при помощи
прицепной динамометрической тележки (одноосной или двух-
осной), снабженной тормозным устройством, позволяющим из-
менять сопротивление движению автомобиля и определять зави-
симость запаса тяговой силы от скорости.
Тяговая сила на крюке измеряется при помощи механических,
гидравлических или электрических динамометров (рис. 22).
При установившемся движении испытуемого автомобиля по
горизонтальной дороге уравнение тягового баланса имеет вид
Р — Р Р.-Р Р
S' W ' * f I яр’
где Ркр — сила тяги на крюке или сила сопротивления движению
тележки.
Изменяя степень затормаживания тележки, определяют запас
силы тяги на крюке автомобиля в зависимости от скорости дви-
жения при одних и тех же дорожных условиях.
Тяговую силу можно определить буксированием испытуемым
автомобилем другого автомобиля. В этом случае изменение
45
сопротивления движению осуществляется торможением букси-
руемого автомобиля.
Определение ускорения автомобиля. Ускорение автомобиля
определяется в дорожных условиях. Разгон ведется обычно с ми-
нимально-устойчивой скорости на прямой передаче до максималь-
ной скорости резким и полным открытием дроссельной заслонки.
Показатели, оценивающие способность автомобиля к разгону,
определяют с помощью специальных самопишущих приборов. Наи-
более распространенным является самопишущий прибор «путь —
скорость — время», который приводится в движение дополни-
тельным «пятым» колесом. Пятое колесо с пневматической шиной
опирается на дорожное полотно и
крепится к кузову или раме авто-
мобиля рычагами.
При движении автомобиля вра-
щение от катящегося пятого ко-
Рис. 22. Измерение тяговой силы электрическим
динамометром:
1 — динамометр
леса передается гибким валом на самопишущий прибор, рас-
положенный в кузове автомобиля. Так регистрируют пройденный
путь, соответствующее ему время, а также ускорение автомобиля
в процессе разгона. На основании полученных данных строят
график изменения ускорения в функции от скорости.
Ускорение автомобиля можно определять непосредственно при
разгоне автомобиля, пользуясь специальными инерционными при-
борами — акселерометрами.
Тормозные качества автомобиля оцениваются величиной пути
торможения, временем торможения и замедлением при торможе-
нии. Такие испытания проводятся в дорожных условиях и заклю-
чаются в том, что автомобиль при установившемся движении
с определенной скоростью резко тормозится с максимальной ин-
тенсивностью до остановки.
Путь, время и замедление торможения определяют так же,
как и при разгоне автомобиля, однако ввиду значительного умень-
шения абсолютных величин пути и времени торможения по сра-
46
внению с разгоном точность измерений должна быть значительно
выше.
Для непосредственного измерения замедления испытуемого ав-
томобиля при торможении применяют специальные инерционные
приборы — деселерометры.
Механический деселерометр
НИИАТа модели 571 инерцион-
ного действия (рис. 23) состоит
из корпуса 1 с крышкой 3, на
которой размещены сигнальная
лампа 4 и контрольный уровень
5. В верхней части корпуса
имеется чувствительная голов-
ка 2, а в нижней размещена
батарея питания 10. Микромет-
рический винт 6 предназначен
для регулировки прибора на
заданное замедление. Поджим-
ной винт 11 служит для гаше-
ния колебаний подвижной инер-
ционной массы 9, которая ук-
реплена на плоской пружине 7,
установленной на опорах 8. При-
бор устанавливается на пол ка-
бины (микрометрическим винтом
вперед), правильность его уста-
новки контролируется уров-
нем 5.
При резком торможении под-
вижная масса 9 под действием
сил инерции, преодолевая соп-
ротивление пластинчатой пру-
Рис. 23. Механический деселерометр
жины, отклоняется в сторону микрометрического винта, при
контакте с которым загорается сигнальная лампа 4. Это указы-
вает на то, что эффективность торможения автомобиля находит-
ся в допустимых пределах.
Определение коэффициентов сопротивления качению и со-
противления воздуха. Указанные коэффициенты определяют как
совместно, так и раздельно. К общим методам определения этих
коэффициентов относятся: буксирование испытуемого автомобиля,
использование наката, движение автомобиля под уклон посто-
янного профиля.
При испытаниях по первому методу испытуемый автомобиль
буксируют другим автомобилем с различными постоянными ско-
ростями. Буксирующий автомобиль имеет динамометрическое
устройство для регистрации силы, необходимой для буксирова-
ния. Для исключения или уменьшения влияния сопротивлений
47
в трансмиссии буксируемого автомобиля последняя отъединяется
от двигателя.
При движении по горизонтальной дороге с постоянной ско-
ростью сила тяги на крюке будет равна сумме сил сопротивления
качению и воздуха:
Р — Р । Р
л кр f • го'
По данным испытаний строят кривую зависимости силы тяги,
необходимой для буксирования, от скорости движения (рис. 24).
Ркр кГ
va км!ч
Рис. 24. Зависимость силы
сопротивления воздуха и
силы сопротивления каче-
нию от скорости автомо-
биля
Пересечение кривой Ркр с осью орди-
нат дает значение силы сопротивления
качению (так как при скорости автомо-
биля, близкой к нулю, Pw — 0, то
Ркр = Pf), а коэффициент сопротивле-
ния качению
кр
1 Ga‘
Принято считать, что коэффициент
сопротивления качению не зависит от
скорости до va = 60 ч- 80 км/ч. Тогда
для определения коэффициента сопро-
тивления воздуха проводят на графике
через найденное значение Pf горизонталь и находят силу соп-
ротивления воздуха Pw для различных скоростей движения. При
известной лобовой площади F автомобиля коэффициент сопротив-
ления воздуха находят по формуле (16):
3,62PW
Для устранения влияния буксирующего автомобиля на усло-
вия обтекания воздухом испытуемого автомобиля трос между ав-
томобилями должен иметь достаточную длину (10—15 м).
При проведении испытаний по второму методу автомобиль раз-
гоняют на ровном горизонтальном участке до определенной ско-
рости, затем выключают передачу, и автомобиль движется по
инерции — накатом — до остановки. По данным испытаний рас-
четом определяют значения коэффициентов f и К.
Определение этих же коэффициентов методом движения под
уклон отличается от предыдущего тем, что движение осуществ-
ляется не за счет накопленной кинетической, а за счет потен-
циальной энергии.
Коэффициент сопротивления качению может быть определен
независимо от коэффициента сопротивления воздуха как в ла-
бораторных, так и в дорожных условиях соответствующим испы-
танием отдельного колеса на стенде или на динамометрической
48
тележке (одноколесной или двухколесной). Колесо на барабанном
стенде нагружают вертикальной нагрузкой GK. Вал колеса со-
единяют с валом электродвигателя, и колесо, катясь по барабану,
вращает его. Мощность, передаваемая колесом барабану, погло-
щается тормозом — генератором.
Разность мощностей, подведенной к колесу и отведенной от
него, представляет собой мощность, затрачиваемую на потери при
качении колеса по барабану, на вентиляционные потери и потери
в подшипниках.
Для определения вентиляционных потерь и потерь в подшип-
никах проводят отдельные опыты.
При испытаниях на стенде с беговым барабаном колесо ка-
тится не по плоскости, а по окружности, что несколько искажает
результаты испытаний. Этот недостаток отсутствует при испы-
таниях колеса на динамометрической тележке в дорожных усло-
виях. Колесо при этом может нагружаться вертикальной и тор-
мозной силами; замеряется также горизонтальное усилие на оси.
Коэффициент сопротивления воздуха может быть определен
в лабораторных условиях в аэродинамической трубе, когда гео-
метрически подобная модель автомобиля остается неподвижной,
а движется с большой скоростью поток воздуха.
Определение коэффициента сцепления с дорожным покрытием.
Коэффициент сцепления с дорогой можно определить буксиро-
ванием автомобиля или динамометрической тележки, при тор-
можении автомобиля и испытании отдельного колеса на стенде.
При буксировании тележки или автомобиля с равномерной
скоростью, колеса которых катятся с проскальзыванием в зави-
симости от интенсивности торможения, замеряют силу на крюке
или момент трения на заторможенных колесах. Отношение ве-
личины силы на крюке или окружной силы па заторможенных
колесах к силе тяжести, приходящейся на них, дает значение
коэффициента сцепления.
Коэффициент сцепления может быть также определен при из-
мерении тяговой силы буксующего автомобиля, который прикреп-
лен к неподвижному упору или буксирует заторможенный пол-
ностью прицеп.
Расчет коэффициента сцепления при торможении автомобиля
(замеряется путь торможения Sm и скорость vo начала тормо-
жения) ведется на основании равенства кинетической энергии
автомобиля и работы трения колес о дорогу.
В лабораторных условиях для определения коэффициента сцеп-
ления используют стенды, на которых определяется коэффициент
сопротивления качению. При этом находят максимальный кру-
тящий момент AfKrnax, который передается через колесо при его
равномерном буксовании по заторможенному беговому бара-
бану.
49
Коэффициент сцепления в продольном направлении может быть
вычислен по формуле
Л/
„ &тах
д к
Коэффициент f сопротивления качению ввиду его малой ве-
личины по сравнению с коэффициентом сцепления пе учитывается.
При приложении к колесу поперечной силы Рутях коэффи-
циент сцепления
Р
, _ г/тах
К
Подготовка автомобиля и его агрегатов к испытаниям.
Испытанию автомобиля должна предшествовать тщательная
проверка технического состояния двигателя и других агрегатов,
регулировка узлов и приборов, устранение неисправностей.
Неправильная установка угла опережения зажигания, нару-
шение работы систем питания, смазки и охлаждения или их за-
сорение, стуки и другие неисправности приводят к снижению
мощности двигателя, а следовательно, к уменьшению тяговой
силы на ведущих колесах автомобиля. К такому же результату
приводит нарушение эксплуатационных регулировок клапанного
механизма, тормозов, подшипников ступиц колес, неправильная
установка управляемых колес, отклонение от нормы давления
воздуха в шинах, а также износ отдельных деталей и механизмов.
Перед испытанием автомобиля и его агрегатов необходимы
также тщательная проверка и тарировка измерительных приборов.
Глава IV
ТОРМОЗНАЯ ДИНАМИКА
§ 18. ПРОЦЕСС ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
ту ри торможении автомобиля на тормозном барабане возникает
" момент трения Мкт (рис. 25), противодействующий вращению
колеса, а между колесом и дорогой появляется реакция Ркт,
противодействующая движению ав-
томобиля. Эта реакция и будет
тормозной силой.
Так как движущийся автомо-
биль обладает запасом кинетиче-
ской энергии, то при его тормо-
жении кинетическая энергия пре-
образуется в тепло при трении
колодок о тормозные барабаны и
при скольжении заторможенных
колес по дороге.
Величина кинетической энер-
гии движущегося автомобиля
т v*
Ек — ~^, (58)
где та — масса автомобиля.
При торможении автомобиля }
биля совершает работу
Ек =
Рис. 25. Схема сил, действующих
на колесо при торможении
остановки энергия автомо-
(59)
где 8т — путь торможения.
Тогда тормозная сила
р _____-К-______ а а
т S 9SI '
Ю т 4,0 т
(60)
Тормозная сила не должна быть больше силы сцепления колес
с дорогой, в противном случае при торможении колеса начнут
скользить по дороге (начнется юз). Иными словами, максималь-
51
ная тормозная сила на колесе автомобиля равна силе сцепления
колеса с дорогой. Современные автомобили имеют тормоза на всех
колесах, поэтому тормозная сила на всех колесах автомобиля
^шах = ^ф. (61)
Таким образом, тормозная сила при максимальном значении
коэффициента сцепления на твердом сухом дорожном покрытии
(<р = 0,8) может достичь величины, равной 80% силы тяжести
автомобиля.
Для торможения автомобиля могут быть также использованы
сопротивления, возникающие в двигателе, — торможение двига-
телем (см. гл. XIV).
При торможении на скользкой дороге при малом значении
коэффициента сцепления <р более эффективное торможение обес-
печивается, если тормозную педаль нажать несколько раз, не
доводя колеса до скольжения, чем затормозить их резко один раз
(торможение наиболее эффективно, когда колеса близки к сколь-
жению, но еще не скользят).
§ 19. УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ ПРИ ТОРМОЖЕНИИ
Для исследования процесса торможения удобно использовать
уравнение тягового баланса. При этом движущей силой будет
сила инерции тяговая сила Рк равна нулю, а к силам сопро-
тивления прибавится тормозная сила Р,п. Уравнение движения
автомобиля при торможении только тормозной системой примет
вид
Рт + Р^ + Рш + Р^0. (62)
Так как при торможении скорость автомобиля резко умень-
шается, можно принять Pw = 0. Тогда
^ + ^ + ^ = 0,
или с учетом выражений (61), (23) и (21)
GaT + ^+y/6 = °,
откуда
+ + = (63)
При торможении с отключенным двигателем коэффициентом 6
учитывается кинетическая энергия только вращающихся масс
колес. Поэтому 6 = 1+6! = 1,05.
§ 20. ИЗМЕРИТЕЛИ ТОРМОЗНЫХ СВОЙСТВ
Тормозные свойства автомобиля оценивают величиной отри-
цательного ускорения, т. е. замедлением при торможении, вре-
менем и путем торможения. Рассмотрим процесс торможения на
52
горизонтальной дороге (а = 0) с твердым покрытием в хорошем
состоянии. В этом случае коэффициент f сопротивления качению
(0,012 — 0,018) значительно меньше коэффициента <р сцепления
и им можно пренебречь, т. е. ф будет равно нулю. Тогда, исполь-
зуя уравнение (63), получим:
- 7 = -| g- (64)
При 6 = 1 приближенно можно принять замедление автомо-
биля при торможении постоянным и зависящим только от коэф-
фициента сцепления колес с дорогой, т. е.
— 7 = <Pg- (65)
По величине замедления торможение может быть:
экстренным (или аварийным), при котором замедление дости-
гает 8—8,5 м/сек2', такое торможение крайне неприятно для пас-
сажиров и опасно при транспортировании автомобилями неза-
крепленных и высокога-
баритных грузов;
служебным, при ко-
тором замедление ко-
леблется от 1,5 до
4 м/сек2', такое тормо-
жение составляет 95—
97% от общего числа
торможений.
Время и путь тормо-
жения. Исследованиями
установлено, что общее
Рис. 26. Процесс торможения автомобиля
время, затрачиваемое на
процесс торможения, складывается из
нескольких величин.
На рис. 26 показана
зависимость замедления автомобиля от
времени торможения. Точка 0 обозначает момент восприятия
водителем сигнала о необходимости начать торможение.
Время /х реакции водителя зависит от его субъективных
психологических качеств и от степени натренированности в вож-
дении автомобиля. Среднее значение tr составляет 0,6—0,8 сек,
а для отдельных водителей может колебаться от 0,3 до 1,5 сек.
Время срабатывания тормозного привода определяет мо-
мент времени, который проходит от начала нажатия на тормозную
педаль до начала торможения. Это время зависит от типа тор-
мозного привода. Наибольшее значение (от 0,2 до 0,5 сек) оно
имеет на автомобилях с пневматическим приводом. При гидра-
влическом приводе тормозов время А/х значительно меньше и
составляет 0,03—0,05 сек.
Время /2 нарастания замедления с момента действия тормо-
зов до начала постоянного максимального торможения для авто-
53
мобилей с пневматическим приводом тормозов колеблется в пре-
делах до 1 сек (для автопоездов до 2—2,5 сек), для автомобилей
с гидравлическим приводом тормозов — в пределах 0,15—0,2 сек.
Время ts — время полного (интенсивного) торможения.
Время /4 — время спада замедления. После прекращения
торможения (педаль тормоза отпущена) замедление автомобиля
снижается не мгновенно. Его следует учитывать, когда торможе-
ние ведется не до остановки. Для гидравлического привода тор-
мозов это время составляет 0,2—0,3 сек, а для пневматического
1,5—2 сек.
Таким образом, общее время торможения автомобиля до его
остановки
1вг = + А#! + <2 + is-
Время tt, A/t и t2 определяется экспериментально. При
торможении до остановки время ts можно вычислять по формуле
(6^1) t3 = или, когда va — в км/ч, t3 =
Для оценки тормозных свойств автомобиля более наглядно
использовать не время, а тормозной путь.
Общий тормозной путь автомобиля определяется суммой тор-
мозных путей, пройденных за соответствующие отрезки времени:
$т = -J- Sm2 Sm3, (66)
где 5?nl — путь, пройденный автомобилем за время реакции во-
дителя;
А5)п1 — путь, пройденный автомобилем за время срабатывания
тормозного привода;
5м2 — путь, пройденный автомобилем за время нарастания
замедления;
Sm3 — путь, пройденный автомобилем при торможении с мак-
симальной интенсивностью.
Имея в виду уравнения (58) и (59), можем написать:
В последней формуле va — скорость автомобиля в начале тор-
можения.
Заменив т„ на , получим
G г®
PmSmS = -^. (67)
Подставим в последнюю формулу вместо силы Рт ее макси-
мальное значение <рСа и определим величину минимального тор-
мозного пути;
гг;
= <68)
54
(69)
ml
Если выразить скорость в км/ч, то
г“
SmS '2F3W = 254q> •
Тормозные пути 8т1 и 88т1 соответственно равны
С __________________ г’оА п Д V ___ vg8ti
° 3 6 11 3 6
За время t2 скорость движения автомобиля уменьшается,
однако это время очень мало и поэтому с небольшой погрешностью
можно допустить, что va не меняется за время t2.
Тогда _ Vah
чг2 3,6 •
Величина тормозного пути 8та, пройденного автомобилем при
торможении с максимальной интенсивностью, прямо пропорцио-
нальна квадрату скорости начала торможения.
В действительных условиях эксплуатации тормозной путь
автомобиля может быть больше расчетного на 20—40%, так как
при выводе формул пути и времени торможения не учитывалось
техническое состояние тормозных механизмов автомобиля, а также
неравномерность распределения тормозных сил на колесах.
Поэтому Д. П. Великановым для расчета тормозного пути
в эксплуатационных условиях было предложено ввести коэффи-
циент эффективности торможения К3 = 1,2 4- 1,4.
Тогда тормозной путь
К
С _____ Э а
— 254<р’
Опытным путем и расчетами установлено, что при торможении
автомобиля в обычных условиях эксплуатации за время подго-
товительного периода к торможению автомобиль может пройти
50—70% полного пути торможения.
Значения установленных в СССР нормативов тормозного пути
и замедления на ровной дороге при движении автомобилей со
скоростью 30 км/ч без нагрузки (с водителем) приведены в табл. 4.
Таблица 4
Нормативные значения тормозного пути и замедления
Автомобили Наибольший тормозной ггуть в м Наименьшее допустимое замедление в м/сек2
Легковые 7,2 5,8
Грузовые грузоподъемностью до 4,5 т и автобусы длиной до 7,5 м 9,5 5,0
Грузовые грузоподъемностью свыше 4,5 т и автобусы длиной более 7,5 м 11,0 4,2
55
Глава V
ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
гк дним из важнейших эксплуатационных свойств автомобиля
является топливная экономичность. Она оценивается рас-
ходом топлива, отнесенного к длине пройденного пути, или, что
более правильно, к величине выполненной транспортной работы
[в тонно-километрах (ткм) или пассажиро-километрах (пасс-км)].
Так как расход топлива в условиях эксплуатации автомоби-
лей зависит от многих факторов, то расчетным путем он может
быть определен только для некоторых частных случаев движения
(при движении на установившихся режимах, при разгоне).
Расход топлива для автомобилей устанавливается обычно при
пробеговых испытаниях с учетом расхода топлива при эксплу-
атации большого числа автомобилей.
§ 21. ИЗМЕРИТЕЛИ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ
В общем случае установившегося движения наиболее легко
замерить расход топлива Qt в килограммах эа один час работы
(кг/ч). Если при этом известна величина эффективной мощности Ne
(в л. с.), то можно определить удельный расход топлива ge, пред-
ставляющий отношение часового расхода топлива к развиваемой
при том же режиме мощности двигателя:
& = 1000^ гЦл.с.ч), (70)
При скорости движения автомобиля va расход топлива на
100 км пробега
(Х = 100 — кг/100 км, (71)
Иэ формулы (70)
= кг/ч'
Подставив последнее выражение в формулу (71), получим
= W = ®h/1(»“' (72)
56
Если мощность двигателя выразить через сумму мощностей,
необходимых для преодоления сопротивлений движению, то
Q* = Л/100 <73)
‘м аУ
где р — плотность топлива в г!см3.
Подставляя соответствующие значения мощностей, находим
о — &е w ~Ь ~Ь =
Vs 2700W
=jafc (Svi+G-*+т8') “ <’4>
При установившемся движении, когда j — 0, уравнение при-
мет вид
«.=ж?(?’г+Мл'10““' <’=’
Формула (75) устанавливает зависимость расхода топлива на
100 км пробега автомобиля от нагрузочных, дорожных и ско-
ростных условий, обтекаемости автомобиля и экономичности дви-
гателя.
§ 22. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМОБИЛЯ
Для того чтобы иметь полное представление об экономичности
автомобиля, необходимо построить графическую зависимость из-
мерителя экономичности Qs от скорости движения при различных
значениях суммарного коэффициента сопротивления дороги. Та-
кая зависимость носит название экономической характеристики
автомобиля.
На рис. 27 представлен примерный вид экономических харак-
теристик при установившемся движении автомобиля. По гори-
зонтальной оси отложена скорость установившегося движения
автомобиля, а по вертикальной — расход топлива. Каждая кри-
вая построена для определенного коэффициента ф суммарного
сопротивления дороги (ф1 ф2 <С Фз <С Фа Фз Фе)-
График экономической характеристики позволяет выявить рас-
ходы топлива при различных скоростях движения. Например,
при скорости на дороге с коэффициентом ф( расход топлива
соответствует QSl, а при той же скорости на дороге с коэффи-
циентом ф2 — Qse- Также легко решаются и обратные задачи.
Экономическая характеристика используется для определения
экономичного режима движения автомобилей на различных до-
рогах. Кривая af, ограничивающая кривые экономической харак-
теристики, представляет зависимость расхода топлива при пол-
ностью открытой дроссельной заслонке. Точки а, b, с, rf, е, f опре-
деляют значения максимальных скоростей движения автомобиля
при данных значениях ф.
67
Низшая точка 1 кривых экономической характеристики (пере-
гиб кривой) характеризует наивыгоднейшую, с точки зрения рас-
хода топлива, скорость ve.
При увеличении и уменьшении скорости движения автомобиля
от значения v3 расход топлива увеличивается.
Расход топлива в случае увеличения скорости движения авто-
мобиля повышается вследствие увеличения расхода мощности на
преодоление сопротивлений движению, особенно сопротивления
воздуха, величина которого растет пропорционально квадрату
скорости. Расход топлива повышается значительно быстрее, чем
происходит его снижение из-за повышения экономичной работы
двигателя при увеличении расхода мощности.
С!^/Ю0км
Рис. 27. Экономическая характеристика автомобиля
Расход топлива в случае уменьшения скорости движения авто-
мобиля увеличивается вследствие недоиспользования мощности
двигателя, т. е. двигатель начинает работать менее экономично.
При этом экономичность работы двигателя снижается значительно
быстрее, чем уменьшается расход топлива из-за уменьшения за-
трат мощности, необходимых на преодоление сопротивлений дви-
жению.
Экономические характеристики автомобиля могут быть полу-
чены при испытаниях автомобиля или автомобильного двигателя.
Рассмотрим построение экономической характеристики автомо-
биля по данным стендовых испытаний двигателя. При испытаниях
двигатель, установленный на стенде, приводит во вращение вал
тормозимо устройства (обычно генератора). В процессе стендовых
испытаний по показаниям тормозимо устройства определяют
мощность N двигателя, а по показаниям прибора для замера
расхода топлива — часовой расход топлива Qt в зависимости от
числа оборотов при различных степенях открытия дроссельной
заслонки.
58
Результаты испытаний на рис. 28 представлены в виде зави-
симостей мощности и часового расхода топлива от скорости вра-
щения коленчатого вала двигателя и от его нагрузки. В верхней
части графика построена зависимость мощности N от числа обо-
ротов п коленчатого вала двигателя. Каждая из кривых со-
ответствует определен-
ной степени открытия N'
дроссельной заслонки
в процентах. Верхняя
кривая называется внеш-
ней скоростной харак-
теристикой двигателя.
Средний график пред-
ставляет зависимость ча-
сового расхода Qt топ-
лива от числа оборотов
коленчатого вала двига-
теля при том же откры- 0
тии дроссельной заслон-
ки.
Мощность, развивае-
мая двигателем при рав-
номерном движении ав-
томобиля (при задан-
ном ф),
Л'__4~
е “ Пл»
Кривую мощности
Ne в зависимости от
скорости движения ав-
томобиля строим на
верхнем графике. Точки
пересечения этой кри-
вой с кривыми мощно-
сти N двигателя опре-
деляют значения максимальных
при определенных (в
сольной заслонки.
УаКМ/ч
Рис. 28. Построение экономической характе-
ристики автомобиля по результатам стендо-
вых испытаний двигателя
скоростей движения автомобиля
процентном отношении) открытиях дрос-
Для определения часового расхода топлива при заданном до-
рожном сопротивлении в зависимости от скорости через точки
пересечения кривых N и Ne проводят вертикальные прямые до
их пересечения с соответствующими кривыми среднего графика.
Ординаты этих точек и определяют значения часового расхода
топлива Qt.
Расход топлива Qa на 100 км пробега автомобиля определяется
по формуле (71).
59
По найденным значениям Qs строят экономическую характе-
ристику автомобиля при равномерном движении.
Экономическая характеристика при заданном дорожном со-
противлении для одной передачи автомобиля представлена на
нижнем графике рисунка. Экономическая характеристика при раз-
личных значениях суммарного коэффициента сопротивления дви-
Рис. 29. Экономическая характеристика авто-
мобилей ЗИЛ-130 и ЗИЛ-164:
1 —• автомобиль ЗИЛ-180 с грузом 4 т; 2 — автомо-
биль ЗИЛ-164 с грузом 4 т; з — автопоезд в составе
автомобиля ЗНЛ-1 ЗОВ и полуприцепа с грузом 8 т;
4 — автопоезд в составе автомобиля ЗИЛ-164Н и по-
луприцепа с грузом 7 ш
жению и других пере-
дачах автомобиля по-
лучается таким же по-
строением. Обычно при-
нято строить экономиче-
скую характеристику
для полностью груже-
ного автомобиля, дви-
жущегося по дороге без
уклонов (i = 0) с усо-
вершенствованным по-
крытием (f = 0,015 4-
4-0,02) на прямой пере-
даче, или для несколь-
ких значений коэффи-
циента сопротивления
дороги: ф = f + i.
При построении эко-
номической характери-
стики по результатам
дорожных испытаний расход топлива определяется специаль-
ным прибором с мерными цилиндрами, имеющими цену деления
не более 2,5 см3. Прибор устанавливается в системе питания дви-
гателя между баком и топливным насосом.
Испытания проводятся при полной нагрузке автомобиля на
прямолинейном горизонтальном участке дороги с твердым покры-
тием (асфальт, бетон) в сухую безветренную погоду.
Все замеры производятся при заездах автомобиля в двух вза-
имно противоположных направлениях (длина участка заездов не
менее 1 км с известным значением коэффициента ф) на высшей
передаче автомобиля при скоростях движения 20, 30, 40... км/ч
до максимальной скорости.
Питание двигателя через прибор для замера расхода топлива
включается в момент въезда автомобиля на мерный участок и вы-
ключается при выезде с него. Значение фактической средней ско-
рости va автомобиля определяется по времени t прохождения
мерного участка протяженностью S км:
3,65
va = км/ч.
60
По данным испытаний (замеренный расход топлива gs см3)
строят зависимость расхода топлива Qs — л/100 км от
скорости автомобиля при постоянном режиме движения на каж-
дой передаче.
На рис. 29 представлены дорожные экономические характе-
ристики автомобилей ЗИЛ-164 и ЗИЛ-130.
§ 23. РАСХОД ТОПЛИВА ПРИ НЕУСТАНОВИВШЕМСЯ ДВИЖЕНИИ
АВТОМОБИЛЯ
В эксплуатационных условиях автомобиль большую часть
времени работает на неустановившихся режимах (разгон, тормо-
жение, накат), наибольшее значение из которых на топливную
экономичность оказывает разгон.
При разгоне автомобиля от скорости до v2 энергия сгораю-
щего топлива расходуется на преодоление сил сопротивления
движению и увеличение кинетической энергии движущегося авто-
мобиля, т. е. на увеличение ско-
рости его движения.
Если автомобиль после раз-
гона будет двигаться накатом,
постепенно замедляясь до зна-
чения той скорости, с которой
был начат разгон (от v2 до гх),
то преодоление сил сопротив-
лений движения будет происхо-
дить за счет кинетической энер-
гии, накопленной при раз-
гоне.
Таким образом, экономич-
ность автомобиля при разгоне
Рис. 30. Экономическая характери-
стика автомобиля при разгоне
можно оценить расходом топлива, отнесенного к суммарному
пути разгона Sp и наката SH.
Испытания ведутся при постоянном открытии дроссельной за-
слонки в нескольких интервалах скоростей (v2 — rx, v2 —
и т. д.) при одинаковой разности скоростей конца и начала раз-
гона, т. е. и2 — vr = v2 — v't и т. д.
По полученным данным расходов топлива и средних скоростей
движения автомобиля в выбранных интервалах строят кривую
экономической характеристики автомобиля при разгоне.
На рис. 30 показан примерный вид кривых экономической
характеристики автомобиля при разгоне для различных положе-
ний дроссельной заслонки (60, 80 и 100%). Из графика видно,
что наиболее выгодно вести разгон при открытии дроссельной
заслонки на 80%.
61
§ 24. ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ
НА ЭКОНОМИЧНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Расход топлива при движении автомобиля в основном зависит
от его нагрузки, скорости движения, дорожных условий и усло-
вий движения.
Рассмотрим в первую очередь, как влияет на экономичность
автомобиля измерение его силы тяжести. Для этого перестроим
экономическую характеристику так, чтобы расход топлива Qa
находился в зависимости от суммарного коэффициента ф сопро-
тивления дороги при различных скоростях (рис. 31).
Рис. 31. Влияние нагрузки на экономичность
Для этого сначала построим экономическую характеристику
для нескольких значений суммарного коэффициента ф сопротив-
ления дороги (рисунок слева) и отдельно ось абсцисс со значени-
ями ф (рисунок справа). Перенося с экономической характери-
стики значения расхода топлива при постоянных скоростях на
вертикали с соответствующим значением коэффициента ф сопро-
тивления дороги на оси абсцисс ф (рисунок справа), получим
зависимость Q,. от значений ф.
Несложно установить, что правомерно построить ниже оси
со значениями ф вторую ось абсцисс, отложив на ней значения
силы тяжести автомобиля, и получить тем самым зависимость
расхода топлива от силы тяжести автомобиля для данных скоро-
стей движения.
Из графика видно, что увеличение силы тяжести автомобиля
ведет к увеличению расхода топлива на единицу пройденного пути.
Однако это увеличение расхода топлива не пропорционально уве-
личению силы тяжести. Известно, что расход топлива на единицу
пути на автомобилях различной грузоподъемности уменьшается
с увеличением грузоподъемности. Рациональное применение при-
цепов, как правило, при некотором увеличении расхода топлива
62
Рис. 32. Нагрузочная характе-
ристика двигателя
на единицу пути дает снижение расхода топлива на единицу
массы перевозимого груза.
Большое влияние на топливную экономичность автомобиля
оказывают скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя.
На рис. 32 приведена нагрузочная характеристика двигателя,
представляющая зависимость удельного расхода топлива при раз-
личных числах оборотов коленчатого вала п2 пэ) от сте-
пени использования мощности, т. е. от отношения мощности, не-
обходимой для равномерного движения, к максимальному ее зна-
чению при полном открытии дроссельной заслонки и тех же числах
оборотов коленчатого вала (в процентах). Из графика видно, что
чем ниже число оборотов и чем
больше нагрузка, тем экономич-
нее работает двигатель.
Однако в области больших на-
грузок карбюраторных двигателей
удельный расход топлива несколь-
ко увеличивается вследствие про-
исходящего обогащения рабочей
смеси.
При исследовании влияния фак-
тора обтекаемости автомобиля на
его топливную экономичность
строят кривые экономической ха-
рактеристики для ряда значений
фактора обтекаемости. Большое влияние на топливную эконо-
мичность фактор обтекаемости приобретает при высоких скоро-
стях движения автомобиля.
Если внешние формы кузовов легковых автомобилей приобре-
тают такие очертания, что конструктивным улучшением формы
сопротивление воздуха снизить уже невозможно, то на грузовых
автомобилях улучшение фактора обтекаемости приобретает боль-
шое значение. Это становится особенно важным в связи с быстрым
ростом грузового парка, улучшением сети дорог и ростом средних
скоростей движения.
Существенное влияние оказывает на расход топлива количе-
ство остановок автомобиля в процессе движения. Так, если из-
мерить расход топлива при движении одного и того же автомобиля
по шоссе, но в одном случае заставить его двигаться без остановок,
а в другом с остановками через каждый километр того же участка
пути, то окажется, что расход топлива во втором случае на
10—25% выше.
Аналогичное влияние на расход топлива оказывает и частое
торможение автомобиля. Повышенный расход топлива при этом
обусловливается непроизводительными затратами энергии на тор-
можение автомобиля и на раскручивание маховика двигателя при
разгоне.
63
§ 25. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ экономичности
АВТОМОБИЛЯ
Топливную экономичность автомобилей нельзя рассматривать
отдельно от общей проблемы рационального использования энерге-
тических ресурсов страны. По этой причине большое значение
имеет применение на автомобилях вместо сравнительно дорогого
топлива, каким является бензин, более дешевых топлив, в осо-
бенности сжиженных и сжатых газов.
Более экономичными являются и автомобили, снабженные ди-
зелями. Помимо того, что дизельное топливо дешевле, чем бензин,
расход его на 25—30% меньше.
Повышение топливной экономичности автомобильного двига-
теля может быть также достигнуто улучшением конструкции как
самого двигателя, так и автомобиля в целом; лучшим использо-
ванием двигателя; содержанием автомобиля в должном техниче-
ском состоянии; применением рациональных режимов движения.
Экономичность автомобиля может быть повышена улучшением
его конструкции: снижением силы тяжести автомобиля, улучше-
нием его обтекаемости и уменьшением потерь на трение. Влияние
силы тяжести автомобиля и фактора обтекаемости на расход топ-
лива было рассмотрено выше.
Потери на трение в двигателе и трансмиссии автомобиля обус-
ловливаются в большей степени вязкостью масла. Поэтому для
повышения экономичности автомобиля очень важно применять
такие масла, вязкость которых не повышается с понижением тем-
пературы воздуха.
Для повышения экономичности автомобилей большое значение
имеет снижение потерь на преодоление сопротивления качению,
что может быть достигнуто применением шин новой конструкции
(например, шин типа «Р»). Улучшение конструкции шин снижает
внутренние потери на трение в шине и трение шин о дорогу.
Экономичность карбюраторного двигателя повышается при по-
вышении степени сжатия, которая ограничивается детонацией
топлива. Следовательно, нужно стремиться применять топлива
с высокой детонационной стойкостью.
Из практики эксплуатации известно, что автомобили довольно
часто работают с неполной загрузкой и порожняком и, как след-
ствие, крайне не экономично. Для повышения топливной эконо-
мичности желательно увеличивать процент использования мощ-
ности двигателя, применяя бесступенчатые коробки передач, ко-
торые для любых условий движения обеспечивают наивыгодней-
шее передаточное отношение. Но из-за сложности изготовления
и сравнительно высокой стоимости такие передачи пока не полу-
чили широкого распространения.
Большое влияние на топливную экономичность автомобиля
оказывают неисправности, нарушающие протекание рабочего про-
64
цесса двигателя и увеличивающие непроизводительные затраты
анергии на трение и сопротивление движению автомобиля; неис-
правности, затрудняющие управление автомобилем.
К первой группе неисправностей относятся:
1) недостаточная герметичность поршней в цилиндрах, приго-
рание колец, нарушение герметичности прокладки головки ци-
линдров, неплотное прилегание клапанов к седлам (следствием
этих неисправностей является утечка газов из цилиндров);
2) неправильная регулировка карбюратора — состав смеси ста-
новится или обедненным или переобогащенным;
3) засорение воздушного фильтра, повышенное сопротивление
впускного и выпускного трубопроводов, карбюратора, глушителя,
а также износ деталей клапанного механизма, что вызывает пло-
хое наполнение цилиндров горючей смесью;
4) неисправности в системе зажигания.
Из-за неисправностей, возникающих в агрегатах и узлах авто-
мобиля (вторая группа неисправностей), увеличиваются затраты
энергии на трение и повышается сопротивление движению. К этой
группе неисправностей относятся чрезмерная затяжка подшип-
ников механизмов трансмиссии, колес, неправильная установка
передних колес, неправильная регулировка тормозов, недоста-
точное давление воздуха в шинах и др.
Неисправности автомобиля, ухудшающие условия работы во-
дителя (неправильно установлены фары, отсутствуют зеркало
и стеклоочиститель), могут привести также к увеличению рас-
хода топлива, так как в этом случае водитель чаще пользуется
тормозами и понижающими передачами, разгоняет автомобиль на
неэкономичном режиме работы двигателя.
§ 26. НОРМЫ РАСХОДА ТОПЛИВА
Для легковых автомобилей и автобусов норма расхода топ-
лива устанавливается в литрах на 100 км пробега. Так, для авто-
мобиля «Москвич-407» норма равна 10 л, а для автомобиля ГАЗ-21
«Волга» — 13,0 л.
Для грузовых автомобилей нормы расхода топлива устанав-
ливаются разные (табл. 5):
а) при выполнении транспортной работы, учитываемой в
тонно-километрах;
б) при работе автомобилей с почасовой оплатой.
Для бортовых автомобилей и автопоездов установлены над-
бавки на каждые 100 ткм выполненной работы: 2,5 л для авто-
мобилей с карбюраторными двигателями и 1,5 л для автомобилей
с дизелями. Для автомобилей-самосвалов надбавка к норме рас-
хода топлива за выполненную работу установлена 0,3 л на каждую
ездку с грузом. В зимнее время нормы расхода топлива увеличи-
ваются до 5% в южных районах, до 10% в районах с умеренным
3 Пленников и др.
65
Таблица 5
Норма расхода топлива в л на 100 км пробега
Работа автомобиля Автомобиль
ГАЗ-51А ГАЗ-53 с£ Е IS сс ЗИЛ-130 ЗИЛ-ММЗ-555 МАЗ-200 МАЗ-500
Транспортная в ткм .... С почасовой оплатой .... 23 26 25 29 31 36 33 38 41 27,5 25
климатом, до 15% в северных районах, до 20% на Крайнем Се-
вере. Нормы расхода топлива повышаются также при тяжелых
дорожных условиях (распутица, снежные заносы), при работе
на горных дорогах и на маршрутах с частыми остановками.
Глава VI
АВТОПОЕЗДА
тт аиболыпий экономический эффект использование прицепов дает
в хороших дорожных условиях при движении автопоезда
с наибольшей скоростью.
Для каждого определенного автомобиля и конкретных условий
эксплуатации можно установить наиболее выгодный вес букси-
руемых прицепов, при котором будут достигнуты наибольшая
производительность, наименьшие расход топлива и износ по-
движного состава.
§ 27. ТЯГОВЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ-ТЯГАЧА
Тяговые свойства автопоезда хуже, чем одиночного автомо-
биля, так как мощность двигателя расходуется на перемещение
как самого автомобиля, так и прицепов. Чем больше количество
буксируемых прицепов и их вес, тем большая дополнительная
мощность требуется для их перемещения, так как при наличии
прицепов увеличиваются сопротивления качению, подъему и раз-
гону, а также сопротивление воздуха.
В соответствии с этим уравнение тягового баланса для авто-
поезда примет вид
Рк = Р< 4“ Pw 4“ Р$ 4“ Р<п Р-ит 4“ Pin' (7о)
где /).,1 и Р^п, Pw и Pwn, Pj и Р^ — соответственно силы сопро-
тивления движению автомобиля и прицепов.
На рис. 33 представлен мощностной баланс на высшей передаче
одиночного автомобиля ЗИЛ-164 (кривая Nа) и того же автомо-
биля с прицепом грузоподъемностью 4 т (кривая 7Уап). Заштри-
хованный участок между кривыми Na и Nan представляет собой
запас мощности, используемый на буксирование прицепа. Сни-
жение тяговых свойств автопоезда по сравнению с тяговыми свой-
ствами одного автомобиля выражается в уменьшении максималь-
ной и технической скорости, ухудшении проходимости, услож-
нении работы водителя (так как приходится чаще пользоваться
3*
67
второй и третьей передачами), ухудшении динамики раз-
гона.
Загрузка автопоезда может быть охарактеризована коэффици-
ентом нагрузки Кап, который представляет собой отношение пол-
ного веса автопоезда к полному весу автомобиля-тягача:
rs ___ Ga -j- n.npGn _Gan /77\
Л<1П fl л > V >
где Gn — полный вес каждого прицепа;
Gan — полный вес всего автопоезда;
ппр — число прицепов.
Если автомобиль не имеет прицепов, то Кап = 1.
Динамический фактор автопоезда Dan представляет собой от-
ношение избыточной тяговой силы к общему весу автопоезда Gan:
ап
Рк Ру)
Gan
Между динамическими факторами автопоезда и автомобиля
Рис. 33. Мощностной ба-
ланс одиночного автомоби-
ля и автопоезда
без прицепов получается следующая
зависимость:
Г) Рк Pw Р^а
^ап Jf Л
допиа лап
Из уравнения видно, что динами-
ческий фактор автомобиля уменьшает-
ся пропорционально увеличению ко-
эффициента нагрузки.
При движении грузовых автомоби-
лей на прямой передаче со скоростью
20—30 км/ч динамический фактор ко-
леблется от 0,045 до 0,055 кГ!кГ. При
этом автомобиль имеет хорошие тяго-
вые свойства.
При наличии одного прицепа коэф-
фициент нагрузки автопоезда состав-
ляет Кап = 1,5-т- 1,75, а величина ди-
намического фактора на прямой пере-
даче снижается до величины 0,028—0,03 кГ/кГ. При этом ав-
топоезд обладает достаточной приемистостью и способен преодо-
левать подъемы.
При увеличении количества прицепов до двух-трех значительно
снижаются величина динамического фактора, способность авто-
поезда преодолевать подъемы; падает средняя скорость движения
и ухудшается приемистость. Минимальное значение динамиче-
ского фактора автопоезда не должно быть меньше коэффициента /
сопротивления качению при движении по ровной дороге с асфаль-
тобетонным покрытием.
68
Зная, что для этих условий / = 0,015 -5- 0,018, получим
Д’ _____ Pg _______ Pg __ _____0,05______
ап Van / (0,015 0,018)
= 2,78 4-3,33.
Отсюда следует, что вес автопоезда не должен превышать вес
автомобиля более чем в 3 раза.
Другим оценочным параметром тяговых свойств автопоезда
является удельная мощность двигателя Л'уй, которая представ-
ляет собой отношение максимальной мощности Лгетах двигателя
к общему весу автопоезда:
/V
пт •‘’emax Л Л
Nve = ~G-------’ Л-С-1Т-
v иап
(79)
Удельная мощность двигателя изменяется в широких пре-
делах в зависимости от общего веса автопоезда; она на 25—35%
ниже, чем удельная мощность одиночного автомобиля.
Удельная мощность двигателя автомобиля-тягача может быть
определена по полуэмпирической формуле
Ny8 = 4,3фг?тах 4- 0,0001 . (80)
v иап
Для автопоездов с общим весом 10—35 Т удельная мощность
двигателя должна быть не менее 6—7 л. с./Т. Это значение удель-
ной мощности является тем пределом, при котором автопоезд
еще может «вписаться» в общий транспортный поток средней ин-
тенсивности.
Более низкие значения удельной мощности возможны для
автомобилей-тягачей с многоступенчатыми коробками передач и
двухступенчатыми задними мостами, что позволяет в различных
дорожных условиях получать достаточно высокие скорости дви-
жения.
§ 28. ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ АВТОПОЕЗДА
Расход топлива на 1 км пройденного пути у автопоезда больше,
а удельный расход на 1 m или 1 ткм меньше, чем у одиночного
автомобиля.
Согласно формуле (73) расход топлива автопоезда при устано-
вившемся движении
Qan = ^+--wge л/100 км, (81)
Va" lOrutw бе '
где vcn — скорость движения автопоезда в км/ч’,
ge — удельный расход топлива двигателем в г/(л. с. ч);
N'w — мощность сопротивления воздуха движению автопоезда;
Nq> — мощность суммарного сопротивления дороги движению
автопоезда.
69
Qcin л/100км
Рис. 34. Зависимость расхода
топлива автопоезда от коэффи-
циента нагрузки:
1 - van = 30 Ы1/Ч’
= 40 г;л1,'ч; 3 — van— 5(J «лоч
них и тех же условиях
Мощность 7V4 возрастает пропорционально весу автопоезда,
а мощность N'w при заданной скорости движения практически
неизменна, поэтому, как следует из формулы (81), расход топлива
на единицу пройденного пути увеличивается с увеличением об-
щего веса автопоезда.
Так как удельный расход топлива ge уменьшается с ростом
использования мощности двигателя автомобиля-тягача в составе
автопоезда, то расход топлива на единицу пройденного пути растет
не пропорционально увеличению ве-
са автопоезда.
На рис. 34 показана зависимость
расхода топлива Qan автопоезда от
коэффициента нагрузки Кап.
В себестоимость перевозок важ-
ной составной частью входит удель-
ный расход топлива, т. е. расход
топлива, затраченный на 1 ткм тран-
спортной работы. Этот расход топ-
лива составляет 15—18% от себе-
стоимости 1 ткм.
Применение автопоездов позво-
ляет снизить удельный расход топ-
лива на 1 ткм по сравнению с оди-
ночным автомобилем на 28—37%.
Практика эксплуатации автопоез-
дов и одиночных автомобилей в од-
показывает, что производительность
автопоезда в среднем в 1,5 раза выше, а себестоимость перевозок
на 25—30% ниже, чем одиночных автомобилей. При городских
перевозках наибольшая производительность достигается, когда
грузоподъемность прицепов примерно равна грузоподъемности
автомобиля-тягача; при междугородных перевозках по равнинным
дорогам в хорошем состоянии — когда грузоподъемность прице-
пов равна удвоенной грузоподъемности автомобиля-тягача.
§ 29. ВЕС ПРИЦЕПОВ АВТОПОЕЗДА
При равномерном движении автопоезда силы сопротивления
разгону равны нулю (Р.; = 0; = 0). С небольшой погреш-
ностью можно также считать, что нагрузка от сил Pwn сопротивле-
ния воздуха прицепов также равна нулю, так как основную на-
грузку от сил сопротивления воздуха несет автомобиль-тягач.
Тогда согласно уравнению (76) уравнение тягового баланса
автопоезда примет вид
Рк = Л. + р* + Л»
или
Р - Р = Р, р р
Л to Ф 1
(82)
70
Разделив обе части последнего уравнения на полный вес авто-
мобиля-тягача и принимая, что Р^ = tyGa, Р^п — фС„, получим
иа
Так как ~к ~ — = £>юо, то
^га
-Djoo = ф + $7?,
откуда максимальный вес прицепа
С1 = &lJ)G С
ua"
(83)
§ 30. ТИПЫ АВТОПОЕЗДОВ
Существующие типы автопоездов различаются по распределе-
нию тяговых усилий и вертикальных нагрузок. В зависимости
от распределения тяговых усилий автопоезда бывают с пассивными
(отсутствует привод на оси) и активными (с приводом на оси) при-
цепными звеньями. По характеру распределения вертикальных
нагрузок в зависимости от типа тягового автомобиля и соответст-
вующего прицепного состава автопоезда можно разделить на
опорно-сцепные и прицепные. Вертикальные нагрузки от собствен-
ного веса и полезного груза в первом случае лишь частично пере-
даются на колеса прицепного звена, основная часть веса пере-
дается на колеса тягача. К таким автопоездам относятся авто-
поезда, состоящие из седельного автомобиля-тягача и полупри-
цепа и автопоезда с прицепами-роспусками.
У прицепных автопоездов вес прицепного звена и полезного
груза полностью передается на дорогу через его колеса. Часто
используются также автопоезда, составленные по смешанному
принципу.
Прицепы, буксируемые автомобилями, могут быть одно-, двух-
и многоосные.
Прицепы-роспуски применяются при перевозках длинномерных
грузов (бревна, металлические балки, фермы и т. д.).
Полуприцепы могут иметь одну или две оси. Нод передней
частью полуприцепа имеется шкворень для соединении с опорно-
сцепным устройством автомобиля-тягача. Для поддержания отцеп-
ленного полуприцепа в горизонтальном положении на его раме
имеются специальные опорные устройства, состоящие из откиды-
вающихся или выдвигающихся стоек с катками или плоскими
опорами на концах.
Установка стоек производится вручную или автоматически.
При помощи стоек можно изменять высоту подъема передней части
полуприцепа, что необходимо для сцепки с автомобилем-тягачом.
71
Схемы некоторых типов автопоездов показаны на рис. 35.
Наибольшее распространение имеют прицепные автопоезда,
состоящие из грузового автомобиля (бортового, с самосвальным
кузовом, с кузовом-фургоном, цистерной) и одного или несколь-
ких прицепов.
Прицепные автопоезда с одним прицепом надежно работают
в различных условиях эксплуатации, обладают достаточно высо-
кой скоростью движения, хорошей маневренностью и устой-
чивостью.
Важным преимуществом применения автопоездов с прицепами
является то обстоятельство, что автомобиль-тягач может работать
самостоятельно без прицепов, если это необходимо при изменении
Рис. 35. Автомобильные поезда:
а — автомобиль с одноосным прицепом; б — автомобиль с двухосным прицепом;
в — седельный тягач с полуприцепом (фургоном); е — автомобиль, специально обору-
дованный для работы с прицепом-роспуском; д — седельный тягач с полуприцепом (па-
нелевозом); е — седельный тягач с бортовым полуприцепом и двухосным прицепом;
ж — тягач с прицепом-тяжеловозом
условий эксплуатации. В отличие от таких поездов седельный
тягач всегда работает в сцепке с полуприцепом, и как самостоя-
тельная транспортная единица использован быть не может.
Однако автопоезда с опорно-сцепным устройством со сменными
полуприцепами позволяют организовать перевозки по системе тя-
говых плеч, что, в свою очередь, повышает эффективность исполь-
зования подвижного состава.
Тормозные свойства седельного тягача с полуприцепами не-
сколько лучше (тормозной путь на 11—20% меньше), чем у авто-
мобилей с прицепами, что является следствием более коротких
трубопроводов, идущих к тормозам полуприцепов, а также пере-
распределения веса при торможении. Габаритная длина такого
автопоезда меньше, а ширина полосы движения больше на 15%.
С увеличением числа прицепных звеньев и увеличением длины
базы как самого автомобиля, так и прицепов, маневренные свой-
ства автопоездов снижаются. Необходимо также отметить, что
72
подача многозвенных автопоездов задним ходом представляет
большие трудности.
При движении автомобиля с несколькими прицепами на не-
которой определенной скорости возникают горизонтальные коле-
бания прицепов — виляния, которые могут возникнуть при v —
= 25 -s- 30 км!ч, что нарушает безопасность движения, заставляя
снижать скорость и ухудшая эффективность использования много-
звенных автопоездов. Скорость движения, при которой движение
автопоезда по причине возникновения колебаний прицепов угро-
жает безопасности движения и потерей устойчивости, называют
критической. Для обычных автопоездов можно считать, что vKP =
— 75 -ь 85 км/ч.
Автомобиль с прицепом имеет тем меньшую проходимость, чем
выше коэффициент нагрузки Кап автопоезда, что влечет за собой
снижение средней скорости движения. Основной причиной ухуд-
шения проходимости является низкое значение коэффициента
сцепления, которое не позволяет реализовать имеющиеся тяговые
ресурсы автопоезда.
Повышение проходимости автопоезда может быть достигнуто
применением автомобиля-тягача со всеми ведущими колесами.
Однако наиболее эффективным методом повышения проходимости
автопоездов является применение активных (с ведущими осями)
прицепов и полуприцепов. По зарубежным данным и данным оте-
чественных испытаний увеличение преодолеваемого подъема авто-
поездами с активными прицепами, по сравнению с теми же авто-
поездами с пассивными прицепами, достигает 300—600%.
Глава VII
УПРАВЛЯЕМОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
§31. УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
тг лохая управляемость автомобиля характеризуется стремлени-
ем автомобиля самопроизвольно изменять направление дви-
жения (виляние автомобиля) и продолжать движение по кривой,
не соответствующей точно повороту управляемых колес.
Внешними причинами, вызывающими отклонение направления
движения автомобиля от заданного, могут быть закругления,
неровности и поперечный уклон дороги, боковой ветер, различие
коэффициентов сцепления или сопротивления качению правых
и левых колес.
На управляемость автомобиля оказывают большое влияние
конструктивные параметры автомобиля (кинематическая схема
подвески передних колес и привод к ним от рулевого механизма),
его техническое состояние, а также боковая эластичность шин.
Различное давление воздуха в шинах, неправильная установка
управляемых колес, наличие зазоров в рулевом механизме и при-
воде, дисбаланс колес и шин, перекосы осей переднего и заднего
мостов также существенно ухудшают управляемость автомобиля.
Под действием боковой силы (силы ветра, центробежной силы
на повороте) жесткое колесо будет катиться в направлении перво-
начального движения (в своей плоскости) при всех значениях
боковой силы, меньших, чем сила сцепления колеса с Дорогой.
Когда значение боковой силы станет больше значения силы сцеп-
ления, жесткое колесо начнет скользить вбок.
Совершенно иначе под действием боковой силы движется колесо
с эластичной шиной. Вследствие того что пневматическая шина
обладает значительной эластичностью в боковом направлении,
под действием боковой силы происходит ее боковая деформация
(прогиб) и колесо автомобиля катится под некоторым углом к
своей средней плоскости (рис. 36).
Если отметить на протекторе катящейся шины точки 1, 2,
3 и 4, которые при прямолинейном движении и отсутствии дейст-
74
вия боковой силы находились бы на линии следа в продольной
средней плоскости колеса, то под действием боковой силы Рб
отпечатки этих точек на следе в каждый момент времени смещаются
вправо. В результате колесо автомобиля при действии боковой
силы движется под некоторым углом относительно своей средней
продольной плоскости, т. е. по ли-
нии, отмеченной на следе точками
Г, 2, 3 и 4'.
Угол Ьуе между первоначальным
и измененным направлениями движе-
ния шины называется углом бокового
увода. Величина этого угла тем боль-
ше, чем больше величина боковой си-
лы и чем больше боковая эластич-
Рис. 36. Качение колеса с
уводом
Рис. 37. Зависимость между боко-
вой силой и углом увода шипы
Зависимость между боковой силой и углом увода шипы пока-
зана на рис. 37. Угол бокового увода по мере увеличения боковой
силы растет прямо пропорционально до некоторого значения
(точка а). При дальнейшем увеличении боковой силы (до точки Ь)
угол увода растет быстрее, что свидетельствует о начале частич-
ного проскальзывания шины. Еще большее значение боковой силы
(за точкой Ъ) вызывает скольжение колеса вбок.
Боковая сила на участке Оа прямо пропорциональна углу
увода
Рб-КувЪув, (84)
где б — угол бокового увода в град',
Кув — коэффициент сопротивления боковому уводу шины, по-
казывающий, какую боковую силу нужно приложить
к колесу, чтобы вызвать его увод на 1°, в кПград.
Коэффициент сопротивления боковому уводу может изменяться
в широких пределах в зависимости от конструкции шины, даже
75
для шин одного и того же размера. Численное значение коэффи-
циента сопротивления боковому уводу шин легковых автомобилей
значительно меньше, чем шин грузовых автомобилей. Так, для
автомобиля ГАЗ-21 «Волга» с шинами 6,70—15 коэффициент со-
противления боковому уводу равен 47 кПград, тогда как для
грузового автомобиля ЗИЛ-164 с шинами 9,00—20 этот коэффи-
циент равен 165 кПград. Чем меньше Кув, тем раньше начинается
скольжение шины вбок.
уводом
Боковой увод шин оказывает большое влияние на управляе-
мость автомобиля. Так, при действии боковой силы на автомобиль,
движущийся на повороте, боковая деформация (упругость) шин
вызывает явление бокового увода всего автомобиля. При повороте
и отсутствии бокового увода автомобиль совершал бы поворот
радиусом R = ОБ (рис. 38) около мгновенного центра О, опре-
деляемого как точка пересечения перпендикуляров ВО и АО.
Задняя ось перемещалась бы в направлении продольной оси авто-
мобиля. Перпендикуляр ВО к продольной оси совпадает при этом
с осью заднего моста, т. е. центр поворота находится на ее про-
должении. Направление движения передней оси, а следовательно,
76
и положение центра О на продолжении задней оси зависит от угла
поворота а.л управляемых колес.
Вследствие бокового увода (действия боковой силы Рб, прило-
женной в центре тяжести автомобиля С) задней оси на угол б3
и передней оси на угол направление их движения изменяется,
и новым центром поворота будет точка определяемая перпен-
дикулярами OtB и OtA к действительным направлениям движения
передней и задней осей с учетом бокового увода. Радиус по-
ворота 7?! равен расстоянию от точки Os до продольной оси авто-
мобиля.
Из рисунка видно, что R. Величина радиуса Rr поворота
автомобиля с учетом бокового увода зависит от угла ап — по-
ворота управляемых колес и соотношения углов увода передней
и задней осей.
Рассмотрим два примера:
а) передние колеса автомобиля при его повороте не подвер-
гаются боковому уводу, являясь как бы абсолютно жесткими,
а задняя ось движется с углом бокового увода ба;
б) задняя ось автомобиля при его повороте не подвергается
боковому уводу, а передняя движется с углом бокового увода.
В первом случае центр поворота автомобиля расположится
в точке О2 и радиус поворота Т?2 будет меньше радиуса Rr. Во
втором случае центр поворота автомобиля расположится в
точке (?8, а радиус поворота Rs будет больше радиуса Вг. Таким
образом, сопоставляя случаи возможного движения автомобиля
на повороте с различным боковым уводом передней и задней осей,
можно сделать вывод, что при одном и том же угле ап поворота
передних колес тот автомобиль, у которого угол увода задней
оси больше угла увода передней оси, будет двигаться по кругу
меньшего радиуса чем тот, у которого угол увода задней оси
меньше угла увода передней.
В первом случае автомобиль будет обладать излишней посо-
рачиваемостъю, во втором — недостаточной поворачиваемостью.
Рассмотрим движение автомобиля при излишней и недоста-
точной поворачиваемости. Если на автомобиль с излишней пово-
рачиваемостью, движущийся прямолинейно, начнет действовать
боковая сила Рб (например, сила ветра), то характер движения
из-за различных углов увода передней и задней осей изменится.
Так как задняя ось, обладая большим углом увода, стремится
отклониться в сторону больше, чем передняя, то прямолинейное
движение автомобиля нарушится и он начнет двигаться по кругу
с центром в точке О (рис. 39). В силу этого возникает центро-
бежная сила Рс, которая будет направлена в ту же сторону, что
и боковая сила Рб.
В результате углы увода осей увеличатся, радиус поворота
уменьшится, центробежная сила еще больше увеличится, что,
в свою очередь, приведет к увеличению углов увода. Если
77
водитель своевременно не изменит положения управляемых колес,
то вследствие нарастания центробежной силы может произойти
потеря устойчивости (занос автомобиля). В силу того что вели-
чина центробежной силы зависит от скорости, при движении авто-
мобиля с излишней поворачиваемостью на большой скорости даже
незначительная боковая сила может нарушить его прямолиней-
ное движение.
Автомобиль с недостаточной поворачиваемостью при действии
на него боковой силы вследствие бокового увода стремится пово-
рачиваться в сторону действия боковой силы Рб (рис. 40). Воз-
никшая при этом центробежная сила Рс направлена в сторону,
противоположную боковой силе. Она стремится уменьшить углы
увода осей, т. е. тем самым выравнивает направление движения
автомобиля.
Чем выше скорость автомобиля, тем больше величина центро-
бежной силы, противодействующей боковой силе.
Таким образом, автомобиль с недостаточной поворачиваемо-
стью автоматически сохраняет прямолинейное движение, что об-
легчает управление и улучшает устойчивость.
В силу сказанного выше следует, что при проектировании
новых автомобилей нужно придать им свойство недостаточной
поворачиваемости. С этой целью центр тяжести автомобиля стре-
мятся расположить ближе к передней оси, чтобы большая часть
центробежной силы приходилась на переднюю ось. В шинах пе-
редних колес автомобилей давление воздуха устанавливается мень-
шим, чем в задних. Этим увеличивают склонность передних колес
к боковому уводу по сравнению с задними. Недостаточная по-
ворачиваемость достигается также выбором конструкции подвески
автомобиля.
Автомобиль с излишней поворачиваемостью на повороте стре-
мится двигаться по кругу меньшего радиуса, чем это соответствует
положению управляемых колес, а, как отмечалось выше, это
ведет к увеличению центробежной силы и возрастанию увода.
Скорость движения автомобиля, при которой начавшийся по-
ворот будет непрерывно возрастать за счет бокового увода шин
при неизменном положении управляемых колес, называется кри-
тической скоростью vKP по условию бокового увода. Она опре-
деляется по формуле
где KSy(ji и KSye* — коэффициенты сопротивления боковому уводу
передней и задней осей.
Следовательно, для обеспечения управляемости и устойчивости
автомобиля с излишней поворачиваемостью необходимо, чтобы
его максимальная скорость была меньше критической.
78
79
о
Pec. 39. Схема движения автомобиля с излишней
поворачиваемостью
Рис. 40. Схема движения автомобиля с недостаточ-
ной поворачиваемостью
Из выражения (85) следует, что увеличение базы автомобиля
увеличивает критическую скорость и что г,..р изменяется в зави-
симости от распределения веса по осям и коэффициентов сопро-
тивления уводу передней и задней осей.
ТТ Gi
При этом если—----------------> то vnp — со, т. е. практически
может быть очень высокой.
„ G1 \
Если ~~g---, то критическая скорость является мни-
був, бу(?2
мой величиной, и автомобиль, как и в предыдущем случае, при
любой скорости сохраняет управляемость.
тт G* G'
Наконец, при ---- критическая скорость имеет
був! бува
вполне определенное значение, при котором весьма незначитель-
ная боковая сила вызовет потерю управляемости.
§ 32. КОЛЕБАНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС
Управляемые колеса автомобиля могут в определенных усло-
виях колебаться («вилять») вокруг шкворней. В результате этих
колебаний автомобиль будет отклоняться от заданного направ-
ления движения то в одну, то в другую сторону, чТо при больших
скоростях движения может при-
вести к потере автомобилем управ-
ляемости и устойчивости. Кроме
того, значительно возрастает износ
шин и деталей рулевого привода, а
также сопротивление качению.
Колебания управляемых колес
могут возникнуть при движении
по неровной дороге вследствие не-
уравновешенности и эксцентрич-
ности колес, а также особенностей
рулевого привода.
При движении автомобиля,
Рис. 41. Наклон колес автомо-
биля с зависимой подвеской
имеющего зависимую подвеску
колес, по неровной дороге наезд одного из управляемых колес
на препятствие вызывает боковой наклон обоих колес (рис. 41).
Перекатывание колес через выступы и впадины дороги сопровож-
дается изменением деформации шин и упругих злементов под-
вески. Возникающие при этом восстанавливающие моменты сил
упругости вызывают угловые колебания колес в поперечной вер-
тикальной плоскости.
Наклон переднего колеса вбок (угол у,) вызывает стремление
колеса повернуться вокруг шкворня. При частых наездах колеса
на неровности происходят частые повороты колеса вокруг
80
шкворня, т. е. виляния. Моменты управляемых колес, действую-
щие перпендикулярно плоскости вращения и поворачивающие их
вокруг шкворней, носят название гироскопических моментов. Та-
ким образом, колебания колес в поперечной плоскости вызывают
их колебания вокруг шкворней.
У неуравновешенного колеса, т. е. у колеса, имеющего уча-
сток А (рис. 42), масса которого больше массы других таких же
Рис. 42. Центробежная сила:
а — неуравновешенного колеса; б — неуравновешенных
управляемых колес
участков, центробежная сила Р^, создаваемая этим неуравнове-
шенным участком, создает относительно шкворня поворачиваю-
щий момент, равный Р^ха^. Если второе управляемое колесо
будет также неуравновешено, то в зависимости от взаимного
положения колес и неуравновешенных масс в процессе движения
поворачивающие моменты будут действовать в одном или разных
направлениях. Эти моменты будут иметь максимальное значение
в том случае, когда неуравновешенные участки направлены в про-
тивоположные стороны.
Вертикальные составляющие Piz центробежных сил вызовут
колебания колес в поперечной плоскости. Действие указанных
моментов будет меняться по направлению при каждом обороте
колеса.
Точно такое же действие на колебание колес оказывает экс-
центричность колес.
81
При малых скоростях движения центробежные силы малы
и их действие на колебание управляемых колес не ощущается.
Однако при движении на скоростях, близких к 100 км/ч и выше,
неуравновешенные силы возрастают настолько, что могут вызвать
виляние управляемых колес.
При зависимой подвеске передних колес причиной колебания
управляемых колес может быть также неблагоприятное сочета-
ние способов крепления рессор с расположением рулевого меха-
низма.
Применение независимой подвески, стабилизаторов поперечной
устойчивости, амортизаторов, усовершенствование конструкции
рулевого привода, тщательная балансировка колес, а также по-
стоянный контроль за состоянием подвески и рулевого привода
(колебания особенно вероятны при повышенных износах в шар-
нирных соединениях этих узлов) ведут к устранению колебаний
управляемых колес автомобиля.
§ 33. СТАБИЛИЗАЦИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС
И УГЛЫ ИХ УСТАНОВКИ
Стабилизацией управляемых колес называется их способность
автоматически сохранять положение, соответствующее прямоли-
нейному движению автомобиля и автоматически в него возвра-
щаться.
Стабилизация управляемых колес обеспечивается поперечным
и продольным наклоном шкворня и боковой эластичностью шин.
При поперечном наклоне шкворней управляемых колес авто-
мобиля (угол р на рис. 43) их поворот в ту или другую сторону
от нейтрального положения сопровождается приподниманием
балки передней оси (или рычагов подвески). Этому препятствует
вес автомобиля.
Таким образом, появление стабилизирующего эффекта зави-
сит от веса, приходящегося на переднюю ось автомобиля, вели-
чины угла р и расстояния I от оси колеса до оси шкворня. Эти
факторы определяют ту работу, которую нужно затратить для
подъема передней части автомобиля, вызванного поворотом управ-
ляемых колес.
При продольном наклоне шкворня (угол у на рис. 44) между
его осью и точкой О приложения боковой реакции образуется
плечо Ъс. Возникающий при отклонении колеса от нейтрального
положения стабилизирующий момент зависит от плеча Ъс и вели-
чины боковой реакции.
Угол у продольного наклона шкворня считается положитель-
ным, если верхний конец шкворня наклонен назад.
Значения углов Р и у для некоторых отечественных автомоби-
лей даны в табл. 6.
82
Таблица 6
Параметры установки управляемых колес
Параметры Автомобили
«Москвич-408» ГАЗ-21 «Волга» ГАЗ-53А ЗИЛ-130 МАЗ-500
Угол Р 6°40' 30' 6° 8° 8° 8°
Угол у 0°50' 1° о° Г 2°30' 2°30' 2°30'
Угол ар Схождение колес 0°45' dt 30' 0” it 30' 1° 1° Г
В мм ....... 1,0—2,0 1,0—2,5 1,5—3,0 5,0—8,0 3,0—5,0
Современные шины вследствие большой их эластичности обла-
дают значительным стабилизирующим свойством. Поэтому в не-
которых случаях на легковых автомобилях, чтобы не затруднять
поворот управляемых колес, можно отказаться от продольного
наклона шкворня.
Рис. 43. Схема попереч-
ного наклона шкворня
Рис. 44. Схема продольного на-
клона шкворня
Угол развала (ар на рис. 45) предотвращает наклон управ-
ляемых колес в случае износа поворотных цапф и позволяет
уменьшить плечо обкатки а0, не увеличивая при этом попереч-
ного наклона шкворня. Уменьшение плеча обкатки ао снижает
величину усилия, необходимого для поворота рулевого колеса,
но значение его должно быть оптимальным для каждого авто-
мобиля, так как чрезмерное уменьшение плеча ао снижает стаби-
лизирующий эффект.
83
В результате развала управляемых колес создаются допол-
нительные боковые силы и моменты, действие которых увеличи-
вает нагрузки в рулевом приводе, а также сопротивление каче-
нию и износ шин.
Для уменьшения боковых сил, действующих в контакте колеса
с опорной поверхностью, управляемые колеса устанавливаются
в вертикальной плоскости под некоторым углом 6 к плоскости
симметрии автомобиля (рис. 46). Этот
угол называется углом схода.
Схождением колес называется установ-
ка управляемых колес с углами схода.
Для определения схождения колес приня-
то пользоваться разностью расстояний
между плоскостями колес одной оси спе-
реди и сзади, замеренных в горизонталь-
ной плоскости на высоте центров колес
на заданном расстоянии от центров.
В результате установки с углом схо-
Рис. 45. Схема развала Да управляемые колеса катятся с уводом,
управляемых колес При этом возникают силы Рс, действую-
щие перпендикулярно плоскости колес,
и соответствующие моменты Л/с, стремящиеся повернуть колеса
в сторону, противоположную схождению. Вследствие этого ней-
трализуются боковые реакции, вызываемые развалом колес.
Рис. 46. Схема схождения колес
Каждому углу развала соответствует оптимальный угол схода,
при котором напряженность в плоскости контакта шины с дорогой
будет наименьшей. В табл. 6 приведены значения углов развала
и схождения колес отечественных автомобилей.
84
§ 34. УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
Различают устойчивость продольную и поперечную. Потеря
продольной устойчивости выражается в опрокидывании автомо-
биля вокруг оси передних или задних колес, потеря поперечной
устойчивости — в заносе или боковом опрокидывании автомо-
биля.
Рассмотрим сначала случай потери автомобилем продольной
устойчивости и опрокидывания его вокруг задней оси (рис. 47),
которое может произойти при движении автомобиля на подъем,
Рис. 47. Устойчивость автомобиля в продольной плоскости
Если пренебречь силами сопротивления воздуха и сопротив-
ления качению и учесть, что в момент опрокидывания вертикаль-
ные реакции передних колес будут равны нулю, то условие опро-
кидывания автомобиля относительно оси О, проходящей через
точки опоры задних колес, будет
Ga sin a hc Ga cos a b,
(86)
где hc — высота центра тяжести автомобиля;
b — расстояние от центра тяжести до задней оси автомобиля.
Из этого соотношения получим, что угол подъема, при кото-
ром возможно опрокидывание автомобиля, определится из фор-
мулы
*«“>£• (87)
Практически до начала опрокидывания наступает буксование
колес на подъеме, и автомобиль сползает назад вследствие не-
достаточного сцепления колес с дорогой. Следовательно, макси-
мальный подъем будет ограничиваться буксованием ведущих
85
колес и опрокидывания быть не может, т. е. в этом случае можно
написать
(88)
макси-
ь
где <р — коэффициент сцепления.
Если коэффициент сцепления больше отношения Л, то
мальный подъем будет ограничиваться опрокидыванием.
Опрокидывание современных автомобилей вокруг передней
оси почти полностью исключается, так как расстояние b всегда
больше к, т. е. центр тяжести расположен ближе к передней осн,
а расстояние hc сравнительно мало.
Более вероятным в процессе движения автомобиля является
случай потерн поперечной устойчивости вследствие действия бо-
ковых сил, которые возникают при движении автомобиля по до-
роге с поперечным уклоном и на повороте.
Рис. 48. Устойчивость автомобиля в поперечной
плоскости
Рассмотрим движение автомобиля по дороге с поперечным
уклоном Pj (рис. 48). Из условия равновесия автомобиля относи-
тельно оси, проходящей через точки О опоры правых колес,
получим
Z'B -|- Gahc sin — Ga cos [Д = 0, (89)
где Z' — суммарная вертикальная реакция на левых колесах.
Для момента опрокидывания Z' = 0. Тогда
sin = Ga ~ cos Pi.
tg Pi - 2hc
(90)
или
86
Следовательно, чем больше В и меньше hc, тем устойчивее
автомобиль.
Величина , т. е. отношение половины колеи автомобиля
к высоте расположения центра тяжести, называется коэффициен-
том поперечной устойчивости автомобиля.
До опрокидывания может начаться боковое скольжение авто-
мобиля. При этом сила Ga sin 0Г стремится вызвать скольжение
автомобиля, а противодействует ей сила сцепления колес с доро-
гой Ga cos Pjtp.
Условие начала скольжения автомобиля вбок
Ga sin pj => ф£а cos 0,
ИЛИ
tg0i=>q>. (91)
Для того чтобы скольжение колес автомобиля начиналось
раньше его опрокидывания, необходимо, чтобы
<92>
При раньше начинается опрокидывание.
При движении автомобиля на повороте радиуса Вс боковой
силой, опрокидывающей автомобиль, является центробежная сила
Р,. (рис. 49). Через Y' и Z' обозначены суммарные реакции, дейст-
вующие на левые колеса автомобиля, а через Y" и Z" — на пра-
вые. Центробежная сила
Нели опрокидывающий момент силы Рс равен восстанавли-
вающему моменту силы тяжести, т. е. если
87
то наступает состояние неустойчивого равновесия. В этот момент
достаточно даже незначительного увеличения боковой силы, чтобы
автомобиль опрокинулся.
Исходя из выражения (94), условием, при котором начинается
опрокидывание автомобиля на повороте, будет
РС = ^2ГС- <95>
Следовательно, поперечная устойчивость автомобиля при дви-
жении на повороте зависит от силы тяжести автомобиля и отно-
шения — коэффициента поперечной устойчивости.
Некоторые значения коэффициента поперечной устойчивости
для различных автомобилей приведены ниже.
«Москвич-407» . . 0,99 ЗИЛ-164.... 0,71
ГАЗ-21 «Волга» . 1.09 МАЗ-200 .... 0,69
ГАЗ-51....... 0,57
Поперечная сила стремится не только опрокинуть автомобиль,
но и сдвинуть его по поверхности дороги. Боковое скольжение
автомобиля в результате действия по-
перечной силы называется заносом.
При рассмотрении поперечной ус-
тойчивости автомобиля предполага-
лось, что скольжение колес обеих
его осей происходит одновременно.
В действительности этого не происхо-
дит. Ведущая ось автомобиля более
подвержена боковому скольжению,
так как приложение крутящего мо-
мента к колесам существенно сни-
жает сцепление колес с дорогой в
Рис. 50. Поперечная устойчи- поперечном направлении.
вость колеса На рис. 50 показано ведущее ко-
лесо, на которое действуют верти-
кальная нагрузка GK, боковая сила Рб и крутящий моментЛ/,.
В площади контакта колеса с дорогой возникают реакции X.,.,
Yr, ZK. Сложив геометрически силы Хк и Ув, получим равнодей-
ствующую, расположенную в плоскости дороги:
R„=VX‘K+Y*K. (96)
Чтобы не было скольжения колес, сила сцепления колес с до-
рогой должна быть больше равнодействующей:
ZKq^RK
+у2,
или
88
или
21Ф2 Ss -У L
Из этого условия можно определить максимально допустимую
по условию скольжения величину боковой реакции Ув:
Y^VZ^-X*. (97)
Следовательно, боковая сила, которая может быть приложена
к колесу, не вызывая его скольжения, тем больше, чем больше
сила сцепления ZKtp и чем меньше касательная реакция Хк. Отсюда
вытекает также, что устойчивость колеса находится в большой
зависимости от величины тяговой или тормозной силы, и в том
случае, когда эта величина достигает своего максимального зна-
чения ZBq>, устойчивость колеса может быть потеряна при прило-
жении сколь угодно малой боковой силы. Поэтому на практике
более часто наблюдается занос ведущей оси автомобиля.
Внутренние и внешние колеса автомобиля при действии на него
боковой силы находятся не в одинаковых условиях и поэтому пер-
вым начинает проскальзывать или пробуксовывать внутреннее
колесо задней оси, так как на него действует меньшая вертикаль-
ная сила, чем на наружное.
В момент начала буксования одного из колес (обычно внутрен-
него заднего) большая величина боковой силы воспринимается
одним колесом (наружным задним), нагруженным также тяговой
силой. Так как оно оказывается не в состоянии преодолеть эту
боковую силу, происходит занос ведущей оси автомобиля.
Устойчивость передней не ведущей оси автомобиля против
скольжения значительно выше задней, так как через нее не пере-
дается тяговая сила. Занос передней оси может возникнуть при
торможении и на автомобилях, имеющих ведущие передние колеса,
нагруженные тяговой силой.
При заносе передней оси автомобиля (рис. 51) изменяется
направление ее движения. Оно не совпадает с направлением дви-
жения задней оси. Автомобиль, следовательно, будет поворачи-
ваться. Мгновенный центр поворота б?, как было указано выше,
лежит на продолжении задней оси. Из рис. 51 видно, что центр
поворота расположится в стороне по направлению действия боко-
вой силы Р6. Поперечная составляющая центробежной силы Рс
окажется направленной в сторону, противоположную боковой
силе, и автоматически будет устранять занос.
Если начнут скользить колеса задней оси (рис. 52), то попе-
речная составляющая центробежной силы Рс будет направлена
в ту же сторону, что и боковая сила Рб, вызвавшая занос. В этом
случае занос будет возрастать. Таким образом, занос задней оси
значительно опаснее, чем занос передней оси.
Из формулы (97) видим, что уменьшение величины тяговой
или тормозной силы ведет к увеличению устойчивости автомобиля.
89
Следовательно, чтобы устранить начавшийся занос задней оси,
необходимо в первую очередь освободить колеса автомобиля
от продольной силы, т. е. прекратить торможение или отпустить
педаль управления дроссельной заслонкой.
Если боковая сила в сумме с поперечной составляющей центро-
бежной силы больше величины силы сцепления, то устранение
заноса прекращением торможения или разгона достигнуто быть
не может. В этом случае нужно уменьшить величину центробеж-
ной силы, что возможно при снижении скорости движения авто-
мобиля или увеличении радиуса поворота. Но снижение скорости
автомобиля связано с необходимостью торможения. Следова-
тельно, для уменьшения центробежной силы при заносе нужно
увеличить радиус поворота. Для этого поворачивают управляе-
мые колеса в сторону, противоположную повороту, т. е. в сторону
заноса задней оси автомобиля. Чем быстрее производится поворот
управляемых колес в сторону заноса, тем интенсивнее прекра-
щается занос. После прекращения заноса необходимо повернуть
управляемые колеса в обратном направлении, чтобы избежать
заноса в другую сторону.
Большое значение для улучшения устойчивости автомобиля
при движении по обледенелым дорогам и повышения безопасности
движения имеет применение шин с шипами противоскольжения
(металлические шипы вмонтированы в протектор шины).
Глава VIII
ПРОХОДИМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
т» эксплуатации автомобилям приходится работать в различных
дорожных условиях: на дорогах с гладким усовершенство-
ванным покрытием, на грунтовых дорогах, на заснеженных и обле-
денелых дорогах, в заболоченной местности, на горных дорогах,
в условиях бездорожья, а также преодолевать при своем пере-
движении различные препятствия.
Проходимость автомобиля зависит главным образом от ряда
конструктивных особенностей автомобиля — тяговых свойств,
опорно-сцепных характеристик и геометрических параметров.
На проходимость автомобиля влияют маневренность и устой-
чивость, а также качество вождения автомобиля. Более квалифи-
цированный водитель может добиться лучшей проходимости од-
ного и того же автомобиля в равных условиях, чем менее квали-
фицированный .
§ 35. ТЯГОВЫЕ И ОПОРНО-СЦЕПНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ПРОХОДИМОСТИ
Движение автомобиля по плохим дорогам и бездорожью харак-
теризуется повышенным сопротивлением качению, в то время
как сцепление колес с опорной поверхностью ниже, чем при дви-
жении по твердым дорогам. Чтобы преодолеть большее сопротив-
ление движению, автомобиль должен обладать лучшими дина-
мическими свойствами, т. е. большей тяговой силой и большим
динамическим фактором. Условие возможности движения авто-
мобиля имеет вид
(98)
Максимальная величина динамического фактора редко огра-
ничивает проходимость автомобиля. Это может быть, например,
в случае преодоления крутых подъемов, для чего необходимо
иметь Z)max более 0,30—0,40.
В большинстве случаев при эксплуатации автомобилей про-
ходимость ограничивается недостаточной силой сцепления веду-
91
щих иолес с опорной поверхностью и невозможностью в этом
случае использовать максимальную тяговую силу.
Динамический фактор по сцеплению колес с дорогой опреде-
ляется как
D = ф cos а, (99)
где а — угол наклона дороги;
Ссц — вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля.
Повышение сцепного веса может быть достигнуто путем уве-
личения числа ведущих колес. Соотношение общего числа колес
автомобиля и числа ведущих его колес называется колесной фор-
мулой, в которой первая цифра означает общее число колес,
вторая, через знак умножения, число ведущих колес. Например,
двухосные грузовые и легковые автомобили с одной задней веду-
щей осью имеют колесную формулу 4x2.
Отношение веса, приходящегося на ведущие колеса автомо-
G
биля, к его полному весу носит название коэффициента сцеп-
кого веса. Для легковых автомобилей 4 X 2 он равен 0,5; для
грузовых 4 x 2 0,6—0,75; для грузовых автомобилей со всеми
ведущими колесами (4x4, 6x6) — 1. Следовательно, авто-
мобили со всеми ведущими колесами, имеющие больший коэф-
фициент сцепного веса, обладают лучшей проходимостью (для
этих автомобилей 7?тах = 0,6 4- 0,8).
Применение прицепов, которые увеличивают общий вес авто-
поезда, но не изменяют сцепной вес автомобиля, существенно
снижает проходимость.
На повышение коэффициента сцепления шин с дорогой боль-
шое влияние оказывает рисунок протектора и давление шин
на дорогу.
Давление шины на дорогу определяется отношением дейст-
вующей на колесо нагрузки GK к площади отпечатка шины
на дороге:
<100)
Значения давления шин на твердую дорогу приведены в табл. 7.
Повышение нагрузки на колеса при неизменном давлении
воздуха в шинах углубляет колею и тем самым увеличивает со-
противление качению. Чем мягче (податливее) грунт, тем глубже
погружаются в него колеса автомобиля и тем большее усилие
затрачивается на образование колеи. Сила сопротивления дороги
может возрасти настолько, что автомобиль не сможет продолжать
движение, т. е. не сможет преодолеть силу сопротивления дороги
по условиям сцепления, и колеса начнут буксовать. При буксо-
вании происходит срезание грунта выступами протектора шины.
Увеличение тяговой силы на ведущих колесах приводит к еще
92
более интенсивному буксованию и «зарыванию» колес в грунт.
На мягких и влажных грунтах при этом происходит также заса-
ливание рисунка протектора ши-
ны, что снижает сцепление шины
с опорной поверхностью.
Глубина колеи автомобиля
уменьшается при снижении дав-
ления шин на дорогу, которое до-
стигается снижением внутреннего
давления воздуха в шине, увели-
чением профиля и диаметра шин,
числа осей и колес автомобиля.
Т аблица 1
Давление шин на дорогу в кГ/сл
Автомобили Шины
передние задние
Легковые . Грузовые. . 2,0—2,8 3,0—6,0 2,2—3,3 3,5—8,0
При этом необходимо отметить,
что для лучшей проходимости автомобилей по различным доро-
гам имеется некоторое оптимальное значение давления воздуха
в шинах. Автомобили, предназначенные для работы в различных
дорожных условиях, оборудуются централизованной системой
Рис. 53. Шины: сплошная линия — арочные; штрих-пунктир-
ная линия — обычные
регулирования давления воздуха в шинах (давление воздуха
может изменяться от 0,5 до 3,5 кПсмг).
Для увеличения проходимости автомобилей на стандартных
шинах по мягким и скользким грунтам применяют цепи противо-
скольжения.
Для лучшей проходимости применяют специальные шины
увеличенного диаметра и широкопрофильные шины, причем эти
93
шаны, как правило, имеют протектор с большими выступами
(грунтозацепами).
Повышение проходимости достигается также применением
арочных шин (рис. 53). Поперечное сечение такой шины имеет
форму арки. Ширина профиля арочной шины в 2—3 раза, а пло-
щадь контакта в 6—8 раз больше, чем у стандартной шины того же
автомобиля.
Стандартный автомобиль, снабженный арочными шинами
только на ведущих колесах, преодолевает значительно более слож-
ные участки дорог, чем на обычных шинах. Испытания показали,
что автомобили ГАЗ-53А и ЗИЛ-130 на арочных шинах легко
преодолевают снежную целину с глубиной снежного покрова
450—500 мм.
§ 36. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОХОДИМОСТИ
Большое влияние на проходимость автомобиля при его дви-
жении по поврежденным (с выбоинами), проселочным (при нали-
чии ухабов, пней) и холмистым дорогам оказывают следующие
геометрические измерители.
Рис. 54. Геометрические параметры прохо-
димости автомобиля
1. Продольный рг и поперечный р2 радиусы проходимости
автомобиля (рис. 54). Эти радиусы определяют величину выпук-
лостей препятствий, которые автомобиль может преодолеть при
движении. Радиус рг находится по окружности, касательной
к передним и задним колесам автомобиля и проходящей через
его низшую точку в средней части. Радиус р2 находится по окруж-
ности, касательной к правому и левому передним или внутренним
задним колесам и проходящей через низшую точку соответствую-
щей оси.
2. Передний уг и задний у2 углы проходимости, которые харак-
теризуют величины максимально возможных углов въезда
и съезда автомобиля с наклонных дорог в продольной плоскости.
94
Угол — это угол между касательной, проведенной к переднему
колесу автомобиля через крайнюю нижнюю выступающую точ-
ку передней части автомобиля, и касательной к тому же колесу гори-
зонталью. Угол — угол между касательной, проведенной к
заднему колесу автомобиля через крайнюю выступающую точку
задней части автомобиля, и касательной горизонталью к зад-
нему колесу.
3. Наименьшее расстояние между низшей точкой автомобиля
и опорной горизонтальной поверхностью — дорожный просвет,
который характеризует возможность проезда автомобиля над раз-
личными препятствиями (пни, камни) и его движение по глубокой
колее без задевания об них.
У легковых автомо-
билей 4x2 дорожный
просвет составляет обыч-
но 185—210 мм, у гру-
зовых 4x2 245—265 мм,
у специальных автомо-
билей — 500 мм и бо-
лее.
4. Радиус поворота
определяет способность
автомобиля поворачи-
ваться на минимальной
площади, т. е. его ма-
невренность, а также
ширину и кривизну до-
роги на повороте.
Маневренность ав-
томобиля характеризу-
Рис. 55. Радиусы поворота автомобиля
с тся радиусами (рис. 55): R'i — траекторией движения перед-
него внешнего колеса; 7?^ — траекторией движения заднего внут-
реннего (по отношению центра вращения) колеса; — траек-
торией движения наиболее удаленной (внешней) от центра
вращения точки автомобиля; R't — траекторией движения, на-
иболее близкой (внутренней) к центру вращения точки автомо-
биля.
Разность Rg — Ri определяет ширину полосы движения Л.
При движении автомобиля с прицепом (прицепами) или полу-
прицепом ширина полосы движения увеличивается. Это происхо-
дит потому, что колеи колес автомобиля и прицепа при повороте
не совпадают: прицеп движется ближе к центру поворота, чем
крайняя внутренняя точка автомобиля.
5. Габаритные размеры автомобиля (длина, ширина, высота)
определяют минимальное пространство для возможного движения
и маневрирования автомобиля. Габаритные размеры определяются
непосредственным измерением на автомобиле.
95
§ 37. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЯ
НА ЕГО ПРОХОДИМОСТЬ
При движении по мягким грунтам передние колеса автомо-
биля первыми прокладывают колею, уплотняя грунт. Поэтому
целесообразно для повышения проходимости иметь совпадение
колеи передних и задних колес. Тогда задние колеса, двигаясь
по уплотненной передними колесами колее, затрачивают на даль-
нейшее уплотнение грунта меньше энергии. Если колея передних
Рис. 56. Влияние на проходимость автомоби-
ля размеров колеи передних и задних колес
имеющего одинаковую колею передних
на дороге не совпадают, и автомобиль
и задних колес у авто-
мобиля различна (на-
пример, у автомобилей,
имеющих впереди одно-
скатные, а сзади дву-
скатные колеса), то зад-
ние колеса будут расши-
рять колею передних
колес, испытывая при
этом дополнительное со-
противление движению
(рис. 56, в). Поэтому на
автомобилях, имеющих
односкатные передние и
задние колеса, как пра-
вило, имеет место не-
значительное отклоне-
ние колеи передних и
задних колес или их
полное совпадение (рис.
56, «и б). У автомоби-
лей повышенной прохо-
димости колеи передних
и задних колес обычно
совпадают.
При движении на
повороте автомобиля,
и задних колес, их следы
испытывает большее соп-
ротивление.
Весьма большое влияние на проходимость автомобиля оказы-
вает конструкция трансмиссии. При движении по мягким грунтам
на проходимость благоприятно влияет плавное трогание авто-
мобиля с места и движение с малыми скоростями (0,5—1,5 км/ч),
так как в этом случае уменьшается вероятность срезания грунта
выступами протектора шины, что предотвращает буксование колес.
Обычное фрикционное сцепление не обеспечивает требуемой
плавности увеличения тяговой силы, поэтому для увеличения
96
проходимости большое значение имеет применение на автомоби-
лях гидромуфт и гидромеханических передач, резко увеличиваю-
щих плавность хода автомобиля.
Другим механизмом трансмиссии, оказывающим большое влия-
ние на проходимость автомобиля, является дифференциал. Диф-
ференциал ухудшает проходимость, так как он распределяет кру-
тящий момент между ведущими колесами автомобиля поровну,
тогда как силы их сцепления могут быть различными. Этим и
объясняется то, что при различном сцеплении колес с грунтом
колесо, имеющее меньшее сцепление, буксует и вследствие зтого
может быть реализована небольшая тяговая сила. Из-за свойства
дифференциала на другом колесе будет реализована такая же
небольшая тяговая сила. В этом случае величина тягового усилия
на ведущих колесах определяется буксующим колесом, что может
оказаться недостаточным для преодоления сопротивления дви-
жению. Поэтому на автомобилях, предназначенных для эксплуа-
тации в трудных условиях, могут устанавливаться дифференци-
алы с принудительной блокировкой (выключение дифференциала
из работы) или дифференциалы повышенного трения. При блоки-
ровке дифференциала сила тяги на ведущих колесах увеличивается
на 20—25%, так как разница коэффициентов сцепления левых
и правых колес сравнительно невелика.
Весьма существенное влияние на проходимость автомобиля
оказывает конструкция подвески и амортизаторов. Подвеска
должна обеспечивать максимально возможные углы относитель-
ного перекоса осей колес при движении по неровностям, вслед-
ствие чего колеса не теряют сцепления с дорогой. Чем лучше
подвеска приспособлена для движения автомобиля по неровно-
стям, тем меньше будут изменяться вертикальные реакции на ко-
лесах, тем выше будет тяговая сила, а следовательно, ц про-
ходимость.
Хорошие амортизирующие свойства подвески позволяют авто-
мобилю двигаться по дорогам с неровностями без раскачивания
кузова, тогда как колебания кузова приводят к периодическому
перераспределению вертикальных реакций на колесах, что может
в большей мере снизить проходимость.
4 Клеиников и др.
Глава IX
ПЛАВНОСТЬ ХОДА АВТОМОБИЛЯ
§ 38. КОЛЕБАНИЯ АВТОМОБИЛЯ
д втомобильная дорога даже с твердым покрытием имеет незна-
чительное количество ровных участков, и они бывают неболь-
шой протяженности. В основном дороги состоят из беспрерывно
чередующихся впадин и выступов. Взаимодействие колес движу-
щегося автомобиля с неровностями дороги вызывает его колеба-
ния и вибрации, которыми и характеризуется плавность хода
автомобиля. Колебания становятся особенно ощутимыми на про-
селочных, поврежденных (трещины, выбоины и т. д.) дорогах
и дорогах с булыжным покрытием. Эти колебания создают боль-
шие неудобства, вызывая повышенную утомляемость, голово-
кружение и другие неприятные физиологические ощущения у во-
дителя и пассажиров, оказывают вредное влияние на сохранность
перевозимых грузов, а также на техническое состояние автомо-
биля и его эксплуатационные свойства. Колебания и вибрации
сопровождаются возникновением дополнительных динамических
нагрузок на различные агрегаты автомобиля, вызывающих повы-
шенный износ и поломки деталей.
Неровности дороги и связанные с ними колебания автомобиля
приводят к значительному снижению скоростей движения и про-
изводительности автомобилей, ухудшению тяговых свойств, уве-
личению расхода топлива и снижению межремонтных пробе-
гов.
Поэтому одним из основных эксплуатационных требований,
предъявляемых к современному автомобилю, является максималь-
ное улучшение плавности его хода, которое имеет большое зна-
чение как для улучшения комфортабельности, так и для повыше-
ния эффективности использования автомобиля.
Условно можно считать вибрациями колебания с технической
частотой свыше 1000 кол!мин. Вибрации отличаются от колебаний
кузова и колес очень малой амплитудой (редко превышающей
доли миллиметра).
98
Непосредственное воздействие вибраций на человека незначи-
тельно, однако они нарушают комфортабельность автомобиля
и работу отдельных приборов.
Для уменьшения вибраций производят балансировку деталей,
повышают точность их обработки, увеличивают жесткость.
Весьма эффективным средством борьбы с вибрациями являются
прокладки и покрытия.
Плавность хода автомобиля, представляющего собой много-
массовую колебательную систему, оценивается следующими изме-
рителями: периодом или частотой, амплитудой, скоростью и уско-
рением колебаний.
Период колебаний Т — это промежуток времени, за которое
колеблющееся тело (кузов) проходит ближайшие одинаковые поло-
жения (полное колебательное движение). О повторяемости коле-
баний судят по периоду Т, измеряемому в секундах, или по частоте
пт, измеряемой числом полных колебаний в секунду или минуту:
пт = ™ кол! мин. (101)
Амплитуда колебаний z — это наибольшее отклонение кузова
от положения равновесия (мм или см).
Одной из простейших колебательных систем является груз
весом Ся, связанный с пружиной (рис. 57). В статическом состоя-
нии система находится в равновесии. Если груз поднять на неко-
торую высоту, а затем резко отпустить, он будет совершать коле-
бания.
Частоту колебаний груза на пружине можно определить из
выражения
пт = ? кол/мин, (102)
где с — жесткость пружины, равная отношению силы тяжости
груза Сг к осадке /с (деформации) пружины;
с = ™ к1 /см;
Jc
тг — масса груза, равная™ в кГ -секЧсм.
Из приведенного выражения видно, что частота колебаний
зависит только от параметров самой системы, т. е. жесткости
пружины и массы груза, поэтому она называется собственной
частотой колебаний.
Если в выражение (102) подставить значения с и тг, то
или (g — 980 см/сек2)
(103)
4
99
Таким образом, для определения собственной частоты колеба-
ний груза достаточно знать только величину статического про-
I
Рис. 57. Простейшая
колебательная си-
стема
гиба /с пружины. Следовательно, чем боль-
ше статический прогиб пружины (рессоры),
тем меньше частота собственных колебаний.
После проезда дорожных неровностей
возникают свободные колебания автомоби-
ля. Эти колебания являются затухающими,
так как всегда сопровождаются рассеиванием
механической энергии и переходом ее в теп-
ловую энергию. Характеристика свободных
затухающих колебаний рессорной подвески
грузового автомобиля показана на рис. 58.
Обеспечить высокую плавность хода мож-
но двумя способами: улучшением качества
дороги и совершенствованием конструкции
автомобиля. Создание повсеместно сети до-
рог с твердым покрытием требует больших
затрат и сопряжено с большим сроком вре-
мени. Поэтому для обеспечения высокой плав-
ности хода автомобиля одновременно со строительством дорог
постоянно совершенствуют его конструкцию, особенно подвеску.
Рис. 58. Характеристика свободных затухающих колебаний:
I — ход сжатия; II — ход отдачи; zQ — z4 — амплитуды
При рассмотрении колебаний автомобиль представляют в виде
системы, состоящей из трех взаимосвязанных частей (рис. 59):
подрессоренных, неподрессоренных и элементов их соединения.
100
Подрессоренную часть автомобиля составляют кузов с кабиной,
рама, двигатель, коробка передач и другие узлы и агрегаты, вес
которых передается на рессоры. Те элементы, вес которых не пере-
дается через рессоры, называют неподрессоренной частью авто-
мобиля. Это передний и задний мосты с колесами и шинами.
Вес упругих элементов (рессор), амортизаторов и других де-
талей автомобиля, которые крепятся одновременно и к подрес-
соренным и неподрессоренным его частям (карданные валы, рычаги
подвески, реактивные штанги), условно делят между подрессорен-
ными и неподрессоренными частями поровну.
Моста автомобиля опираются на дорогу через шины, которые
также представляют собой упругие элементы, хотя они и не от-
носятся непосредственно к подвеске.
Рис. 59. Колебательная система автомобиля:
1 — подрессоренная часть; 2 и 8 — упругий элемент;
з и 7—амортизатор; 4 и 6—•неподрессор.енная часть; 5—шина
Частоту собственных колебаний автомобиля разделяют на низ-
кую и высокую.
Колебания кузова на рессорах — это низкие (основные) соб-
ственные колебания автомобиля. Для современных легковых авто-
мобилей частота колебаний составляет 60—9U, для грузовых
90—150 кол/мин. Низкочастотные колебания оказывают наиболее
сильное влияние на организм человека. Наиболее выгодная час-
тота колебаний, с точки зрения легкости восприятия, опреде-
ляется из условия движения человека при ходьбе, когда число
его вертикальных колебаний составляет 60—120 кол/мин. Уста-
новлено, что уменьшение частоты колебаний ниже 50 кол/мин
может вызвать у человека явление «морской болезни», а превы-
шение 130 кол/мин также может привести к ряду неприятных
физиологических ощущений.
Колебания осей между рессорами и шинами носят название
высокочастотных, их величина составляет для легковых авто-
мобилей 500—700, а для грузовых 350—500 кол/мин.
Изменение амплитуды z колебаний оказывает меньшее влияние
на организм человека, чем частота. Для обеспечения нормальной
работы водителя и хорошего самочувствия пассажиров амплитуда
101
ускорения ]'к
1
С-щ
Рис. 60. Схема ito-
лебательной си-
стемы колеса
колебаний не должна превышать 35—40 мм. Большие величины
амплитуд могут привести к неприятным ощущениям и повышен-
ной утомляемости.
Увеличение скорости колебаний ухудшает плавность хода
автомобиля. Наиболее благоприятные скорости колебаний лежат
в пределах 0,03—0,1 м/сек.
Большое влияние на организм человека оказывает величина
колебаний, так как в этом случае на тело дейст-
вуют силы инерции. Влияние ускорений коле-
баний связано с частотой. Чем больше частота
колебаний, тем меньше должно быть их уско-
рение. Так, при частоте 60 кол/мин неприятные
ощущения появляются при /к = 2,3 м/сек2, а
при частоте 120 кол/мин при /к — 1,9 м/сек2.
При рассмотрении колебаний автомобиля
для упрощения расчетов упругие элементы под-
вески и шины (рис. 60) изображают в виде
пружин.
Упругие элементы подвесок значительно
мягче шин. Жесткость подвесок колеблется
от 20 до 60, а жесткость шин от 200 до
450 кГ/см (меньшие значения жесткости от-
носятся к легковым автомобилям, большие —
к грузовым). Масса неподрессоренных частей
автомобиля составляет 12—20% от массы под-
рессоренных частей. В результате частота сво-
бодных колебаний неподрессоренных частей
значительно выше, чем подрессоренных. По этой
причине колебания осей и колес сравнительно
на перемещениях подрессоренных частей (коле-
мало отражаются
баниях кузова), и с небольшой погрешностью могут не учитываться.
На рис. 60 условно изображен груз весом Сг на двух упругих
элементах: подвеске и шине с соответствующими жесткостями
Под действием веса груза Ge система будет деформироваться
на величину суммарного прогиба обеих пружин (подвески и шины)
/ /п Ь /ш»
где /п — прогиб подвески;
/ — прогиб шины.
6,
Так как с = _ , то можно написать
у _______Gs .
С'п-р Сп Сш
отсюда приведенная жесткость подвески и шины
____ -'псш
nv~ Сп + Сш'
(104)
(105)
(106)
102
Упрощенная схема колебательной системы автомобиля (без
учета сопротивления амортизаторов) может быть представлена,
Рис. 61. Упрощенная схема колебания автомобиля
как показано на рис. 61, где
передней и задней подвесок.
Кузов автомобиля обла-
дает тремя линейными и тре-
мя угловыми степенями сво-
боды, т. е. может совершать
шесть различных колебаний
вдоль и вокруг взаимно пер-
пендикулярных осей хх, уу и
zz. На плавность хода авто-
мобиля в основном оказы-
вают влияние линейные ко-
лебания вдоль оси zz и уг-
ловые колебания вокруг оси
УУ-
При движении автомоби-
ля неровности дороги в за-
висимости от их формы, раз-
меров и чередования могут
вызвать увеличение колеба-
ний автомобилей. Это про-
исходит вследствие возник-
новения резонанса, т. е. при-
ближения (или совпадания)
частот колебаний, вызван-
ных внешними воздействия-
ми, к частоте свободных ко-
лебаний кузова. В резуль-
сх и с2 — приведенные жесткости
Рис. 62. Схема определения центра уп-
ругости:
а — балки; б — автомобиля; В и —
а о
реакции опор
колебаний
тате появления резонанса амплитуды и ускорения
резко увеличиваются.
103
Уменьшение величины вертикальных колебаний, называемых
подпрыгиванием, достигается уменьшением жесткости подвески
и шины, а также установкой амортизаторов, гасящих колебания
за счет внутреннего сопротивления.
На угловые колебания кузова в продольной плоскости (гало-
пирование) основное влияние оказывают абсолютные значения
отклонений при вертикальных колебаниях передней и задней
частей кузова. Для выяснения причин возникновения угловых
колебаний вокруг оси уу и возможностей их уменьшения необхо-
димо в первую очередь иметь представление о центре упругости
подрессоренных частей автомобиля.
Центром упругости системы, установленной на упругие опоры,
называется точка, в которой приложение любых нагрузок обес-
печивает только линейное перемещение системы, т. е. параллель-
ное самой себе.
На рис. 62, а к жесткому стержню, опирающемуся на две
пружины, в центре упругости — точке С приложена вертикаль-
ная нагрузка Р. Центр упругости расположен на расстоянии х
от центра тяжести (точка С) системы.
Для определения положения центра упругости составим урав-
нения моментов относительно центра тяжести и вертикальных
сил:
+ Рх — Rbb = 0;
Ra+Rb-P = V.
Так как Ra = и Rb = с2Д, то можно написать
ci/i + сг/г — Р = 0.
Решая эти уравнения, получим
__ ci!jb — <'if\а
— Cifi + сг/а ‘
Если вертикальная нагрузка приложена в центре упругости,
то А = /г и тогда
Представим условно, что вся масса подрессоренных частей
автомобиля та состоит из трех масс — тг, т2 и ms, сосредоточен-
ных в трех точках (рис. 62, б); это справедливо при соблюдении
следующих условий:
т'а = тг + т2 + т3;
тга = т2Ъ‘,
m-jfl? + т2Ъ2 = тари,
где ри — радиус инерции масс подрессоренных частей автомобиля
относительно горизонтальной поперечной оси, проходящей через
центр тяжести.
104
Из этих условий можно определить массы
(108)
Если центр упругости расположен на расстоянии х от центра
тяжести, то наличие в центре тяжести массы т3 приведет к возник-
новению инерционного момента
который вызывает колебание кузова автомобиля вокруг оси уу
(см. рис. 61). Следовательно, для уменьшения угловых колебаний
кузова нужно стремиться к уменьшению инерционного мо-
мента который будет равен нулю, когда т3 = 0 или когда
х = 0. Масса т3 будет равна нулю, когда р„ = ab. Это возможно
при рассредоточении масс в передней и задней частях автомобиля,
что не всегда достижимо.
При совпадении центра упругости с центром тяжести х — 0,
т. е.
х = с*ь ~ ci± = о.
С1 + с2
Тогда
<?! Ь
с2 ~ а '
Отсюда следует, что для уменьшения угловых колебаний жест-
кость подвески автомобиля должна выбираться обратно пропор-
ционально расстояниям а и Ь.
§ 39. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПЛАВНОСТИ ХОДА АВТОМОБИЛЯ
Одним из основных способов повышения плавности хода авто-
мобиля является применение мягкой подвески, которая имеет
большой статический прогиб (/ = 25 см}.
Зависимость собственных (низкочастотных) колебаний авто-
мобиля от статического прогиба подвески показана на рис. 63.
Из графика видно, что по мере увеличения статического прогиба
подвески собственная частота колебаний уменьшается и стано-
вится равной 60 кол/мин при прогибе подвески 25 см.
При малых значениях прогибов их изменение вызывает более
быстрое изменение собственной частоты колебаний, чем при боль-
ших значениях прогибов, т. е. эффект улучшения плавности хода
от увеличения статического прогиба постепенно снижается.
105
Применение мягких подвесок сопряжено с рядом трудностей:
например, при передвижении автомобиля по дорогам со значитель-
ными неровностями прогиб достигает такой величины, что воз-
можны удары подвески об ограничители хода. В силу излишнего
прогиба может произойти поломка упругих элементов подвески,
а частые удары об ограничители хода снижают прочность авто-
мобиля и ухудшают плавность хода.
Для удовлетворения противоречивых требований — одновре-
менно иметь мягкую подвеску и устранить ее поломку (пробивание)
при чрезмерном прогибе — можно применить подвеску с пере-
менной жесткостью, т. е. в подвеске будет два упругих элемента,
один из которых (более мягкий) обеспечивает большой прогиб,
а другой (более жесткий) всту-
Статический прогиб
Рис. 63. Зависимость частоты соб-
ственных колебаний от статиче-
ского прогиба подвески
пает в работу, когда первый имеет
прогиб, близкий к максимально-
му. При такой подвеске на авто-
мобиле, движущемся в нормаль-
ных условиях, колебания кузова
будут соответствовать характери-
стике пружины с малой жест-
костью. При движении по значи-
тельным неровностям, когда ко-
лебания кузова усиливаются,
жесткость подвески вследствие
вступления в работу второй пру-
жины (рессоры) возрастает.
Следовательно, при неизмен-
ной массе подрессоренных частей
автомобиля упругая характери-
стика подвески (зависимость между
вертикальной нагрузкой и деформацией подвески) должна быть
нелинейной. Еще большее значение это имеет для грузовых авто-
мобилей и автобусов, у которых масса подрессоренных частей
может изменяться в широких пределах.
Поэтому с целью сохранения собственных колебаний, обес-
печивающих необходимую плавность хода при изменении нагрузки,
подвеска должна иметь переменную жесткость.
Для уменьшения жесткости передней подвески и повышения
плавности хода автомобиля большое значение имеют применение
независимой подвески и замена листовых рессор более совершен-
ными упругими элементами (витыми пружинами, пневматическими
упругими элементами).
В настоящее время все легковые автомобили имеют незави-
симую подвеску передних колес.
Нелинейная характеристика подвески с плавным изменением
жесткости может быть получена различными способами, одним
из которых, например, является использование дополнительных,
106
корректирующих, пружин (подвеска автобуса ЛАЗ-695). Полу-
чившие большое распространение подвески с дополнительной рес-
сорой — подрессорником имеют нелинейную характеристику. При
работе автомобиля в хороших дорожных условиях без значитель-
ных колебаний и с малой нагрузкой работают только основные
рессоры; при большой нагрузке вступают в действие подрессор-
ники, и общая жесткость подвески увеличивается. Характерис-
тика такой подвески представлена на рис. 64. Участок О А
означает работу основной рессоры. По достижении прогиба
/с1 (в точке А) в действие вступает подрессорник. Однако
такое решение не вполне удовлетворительно, так как в точке А
получается скачок — увеличение жесткости подвески. Наилучшую
плавность хода можно было бы получить при регулировании
жесткости подвески.
Большое влияние на плавность хода автомобиля оказывает
конструкция шины. Многочисленные испытания показали, что
радиальная жесткость шины, ока-
зывающая основное влияние на
колебания и плавность хода ав-
томобиля, мало меняется при сред-
них и больших нагрузках. По-
этому можно считать шину уп-
ругим элементом с линейной ха-
рактеристикой .
Для улучшения плавности хо-
да радиальная жесткость шины
должна быть наименьшей. Она
уменьшается при снижении давле-
ния воздуха в шине, уменьшении
числа слоев нитей корда в кар-
касе, при подборе соответствующих материалов, идущих на ее
изготовление, и путем других конструктивных улучшений.
Влияние упругости шин на низкочастотные колебания кузова
сравнительно невелико, что объясняется малыми значениями ста-
тической осадки шин (15—35 мм) по сравнению со статическим
прогибом подвески (100—250 мм), необходимым по условиям плав-
ности хода. Чем меньше жесткость шин, тем меньше перемещения
и ускорения кузова. Большое влияние упругость шин оказывает
на высокочастотные колебания.
В зависимости от распределения масс подрессоренных частей
изменяется положение центра тяжести и момент инерции. Воз-
можности изменения положения центра тяжести на современных
автомобилях настолько малы, что не оказывают существенного
влияния на плавность хода автомобиля.
Большее значение имеет момент инерции массы подрессорен-
ной части автомобиля относительно поперечной оси, проходящей
через центр тяжести.
Рис. 64. Характеристика рессор-
ной подвески с дополнительной
рессорой
107
Если масса неподрессоренных частей у автомобилей в про-
цессе движения остается неизменной, то масса подрессоренных
частей может меняться в широких пределах, особенно у грузовых
автомобилей. Полезный вес может составлять у грузовых авто-
мобилей 70—140% собственного веса, и 15—30% у легковых.
Снижение массы подрессоренной части уменьшает прогиб под-
вески и шин и приводит к возрастанию ускорений кузова как
от низкочастотных, так и от высокочастотных колебаний. Соб-
ственная частота колебаний при этом увеличивается.
Уменьшение массы неподрессоренных частей вызывает увели-
чение относительного затухания высокочастотных колебаний.
Гашение возникших колебаний в современной подвеске про-
изводится в основном амортизаторами. В настоящее время при-
меняются гидравлические амортизаторы, которые работают как
своеобразные тормозы колебаний. Амортизатор сконструирован
таким образом, что его действие тем эффективнее, чем выше ско-
рость колебаний автомобиля.
В каждом автомобиле амортизатор должен обеспечивать вполне
определенное затухание колебаний. Поэтому сопротивление в
амортизаторе создается в соответствии с массой подрессоренных
н неподрессоренных частей и жесткостью подвески.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
КОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
МП Ml
Глава X
[ЛЕНИЕ, КОРОБКА ПЕРЕДАЧ И РАЗДАТОЧНАЯ
КОРОБКА
§ 40, ТИПЫ ТРАНСМИССИЙ
ПП рансмиссия, или силовая передача автомобиля, служит для
передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя
к ведущим колесам. В наиболее распространенную в настоящее
время ступенчатую механическую трансмиссию входят сцепление,
коробка передач, карданная и главная передачи, дифференциал
и полуоси. Крутящий момент в такой трансмиссии изменяется
ступенчато; трансмиссия не обеспечивает простоты управления
автомобилем и полного использования мощности двигателя.
Поэтому были предложены электрические, фрикционные и гидрав-
лические (гидрообъемные и гидродинамические) бесступенчатые
передачи (трансмиссии), в которых крутящий момент изменяется
плавно, без участия водителя, в зависимости от сопротивления
дороги и скорости вращения коленчатого вала двигателя.
Схема электрической передачи показана на рис. 65. Двига-
тель 2 внутреннего сгорания расположен в задней части авто-
буса и приводит в действие генератор 1 постоянного тока. Гене-
ратор преобразует механическую энергию двигателя 2 в электри-
ческую и передает ее тяговому электродвигателю 5.
Крутящий момент от электродвигателя передается на ведущие
колеса автобуса через карданную 4 и главную 3 передачи, диф-
ференциал и полуоси. Сцепления и коробки передач у автобуса
нет, так как по свойству, присущему электродвигателю, крутящий
момент на его валу при снижении оборотов (увеличении сопротив-
ления дороги) автоматически увеличивается.
Управление силовым агрегатом производится педалью подачи
топлива. Отсутствие педали сцепления и рычага коробки передач
значительно облегчает работу водителя на автобусе, который
в условиях города работает с частыми остановками.
109
Электрическая передача имеет большие массу и размеры, по-
этому применяется только на мощных тягачах и автобусах боль-
шой вместимости.
Представляет интерес активный привод к осям прицепа, когда
внутри колеса устанавливается электродвигатель 1 (рис. 66).
При этом существенно повышается проходимость, так как у авто-
поезда увеличивается число ведущих осей и буксование того или
иного колеса не сказывается на работе других колес.
Двигатель-колесо получает питание от генератора, установлен-
ного на автопоезде. Крутящий момент от электродвигателя к ко-
лесу передается через редуктор 2.
В автопоездах обычно используется тягач с механической
зрансмиссией, а активный привод включается в тех случаях,
когда автопоезд попадает в тяжелые дорожные условия.
Рис. 65. Схема электрической передачи:
1 — генератор; 2 — двигатель внутреннего сгора ния; s — главная передача; 4 — кар-
данная передача; 5 — элек тр одвигатель
В фрикционной бесступенчатой передаче используются силы
трения, возникающие в месте соприкосновения фрикционных эле-
ментов. Такие передачи не получили применения из-за недоста-
точной надежности их работы.
В гидрообъемной передаче (рис. 67) при вращении коленча-
того вала через кривошипно-шатунный механизм осуществляется
перемещение поршня 4 насоса. Жидкость из насоса подается в
цилиндр гидравлического двигателя, поршень 8 которого пере-
дает усилие к ведущим колесам 6 автомобиля.
Гидрообъемные передачи, так же как и электрические, позво-
ляют сравнительно просто передать крутящий момент к колесам
прицепов и удобны в управлении. Недостатками являются не-
обходимость применения материалов высокого качества и созда-
ния надежных уплотнений, а также сложность изготовления.
Гидродинамические передачи имеют малую массу и небольшие
размеры, менее сложны в производстве. Сочетание такой пере-
дачи с механической коробкой передач называют гидромеха-
нической передачей. Гидромеханическая передача описана ниже.
110
Механизмы трансмиссии, ходовой части и управления образуют
шасси автомобиля. Конструкции механизмов шасси описаны ниже
в главах X—XIV.
Рис. 66. Двигатель-колесо авто-
поезда большой грузоподъемно-
сти:
Г — электродвигатель; 2 — редуктор
Рис. 67. Схема гидрообъемной передачи:
1 — маховик двигателя; 2 и 5 — кривошипы;
з и 7 — шатуны; 4 и « — поршни; в — веду-
щее колесо автомобиля; в — трубопровод
К механизмам шасси автомобиля предъявляют следующие об-
щие требования: простота конструкции, минимальные габаритные
размеры и масса, надежность работы, легкость управления, удоб-
ство и простота обслуживания, достаточный срок службы.
§ 41. СЦЕПЛЕНИЕ
Сцепление на автомобиле предназначается для передачи кру-
тящего момента от двигателя к трансмиссии, а также для кратко-
временного отсоединения и плавного соединения коленчатого вала
двигателя с трансмиссией. При помощи сцепления осуществляются
плавное трогание с места и разгон автомобиля, переключение
передач во время движения с минимальными ударами зубьев
соединяемых шестерен и предохранение деталей трансмиссии от
перегрузок.
По способу передачи крутящего момента различают сцепления
фрикционные (механические), в которых используются силы тре-
ния; гидравлические, в которых используется кинетическая энер-
гия жидкости; электропорошковые с использованием сил трения,
Ш
возникающих при движении порошка железа в магнитном поле;
комбинированные (гидромеханические).
По способу создания давления на нажимной диск фрикционные
сцепления подразделяются на пружинные, электромагнитные,
полуцентробежные и центробежные.
В соответствии с назначением к сцеплениям, помимо общих,
предъявляются следующие требования: плавность включения,
чистота выключения, минимальный момент инерции ведомых час-
тей, отвод тепла от трущихся поверхностей, предохранение транс-
миссии от динамических нагрузок.
Преобладающее распространение из-за простоты конструкции
получили фрикционные дисковые сцепления. Основные размеры
фрикционного сцепления определяются из условия передачи за
счет сил трения максимального крутящего момента Ме шах от дви-
гателя.
Статический момент трения фрикционного дискового сцепления
Мф ~ Ренетах = P^-mV-P-ini (109)
где Рс — коэффициент запаса сцепления, величина которого для
легковых автомобилей колеблется от 1,3 до 1,75, для
грузовых от 1,6 до 3,0; большие значения Рс берутся
для автомобилей, работающих в более тяжелых дорож-
ных условиях;
— усилие на нажимной диск;
zm — число поверхностей трения;
р, — коэффициент трения, принимаемый равным 0,25—0,30;
В.т — средний радиус трения.
Средний радиус трения достаточно точно можно определить
из выражения
г> __ dH + ('е
llm 4 ’
где dH — наружный диаметр фрикционной накладки;
de — внутренний диаметр фрикционной накладки.
Удельное давление на фрикционную накладку, площадь кото-
рой равна Уи,
Р 4РУ
Ро= = (НО)
Р-н Л(<РН— (ф* V '
Тогда
Мф = РсМетах = (Ill)
Для фрикционных накладок ведомых дисков сцеплений при-
меняют кольца: асбестовые; из бумажно-асбестовой ткани с баке-
литовой пропиткой и латунными проволочками; картонно-бакели-
товые из асбестового картона, пропитанного бакелитовой смолой;
металлокерамические.
112
Величина давления р0 на фрикционные накладки выбирается
в зависимости от материала фрикционного кольца и его наружного
диаметра и колеблется в пределах 1,7—3,5 к77с.м2(для коэффи-
циента запаса |3С = 1,5). При наружных диаметрах фрикционных
накладок свыше 300 мм давление ближе к нижнему пределу.
Давление на металлокерамическую накладку может быть
15-20 кГ1см\
Сцепление устанавливают на маховике двигателя. Диски фрик-
ционного сцепления, воспринимающие крутящий момент от махо-
вика, называются ведущими, а диски, передающие момент на пер-
вичный вал коробки передач, — ведомыми. По числу ведомых
дисков сцепления делят на однодисковые, двухдисковые и много-
дисковые (последние применяются редко).
Ведомые диски сцепления изготовляют из сталей 50, 65Г
и 85 с закалкой и отпуском, или из стали 08 с последующим циа-
нированием, закалкой и отпуском. Нажимные диски изготовляют
из серого чугуна СЧ 15-32 или СЧ 18-36, нажимные пружины —
из стали 85 и 65Г, ступицы ведомых дисков из сталей 20, 35 и 45,
кожух сцепления — из стали 08 или 10, рычаги выключения —
из сталей 35, 40Х и 50 или из сталей 08 и 10 с последующим циа-
нированием, закалкой и отпуском.
Для прижатия ведущих дисков к ведомым и создания между
ними необходимого трения используют силу нажимных пружин,
расположенных по окружности нажимного диска, или одной пру-
жины, размещенной в центре сцепления.
Однодисковые сцепления наиболее просты по конструкции,
обеспечивают чистоту выключения и имеют малый момент инерции
ведомых деталей, что облегчает переключение передач и повышает
срок службы шестерен коробки передач.
Для повышения плавности включения сцепления ведомые
диски делают в виде секторов, к которым приклепывают фрикцион-
ные накладки (ГАЗ-21 «Волга»), или применяют упругие пластин-
чатые рычаги выключения сцепления (МАЗ-200).
Чистота или полнота выключения сцепления обеспечивается
зазором между подшипником муфты выключения сцепления и ры-
чагами выключения. В конструкциях сцеплений предусматри-
вается регулировка этого зазора (свободного хода педали) в про-
цессе эксплуатации.
Недостаток однодискового сцепления состоит в том, что при
передаче значительного крутящего момента приходится увеличи-
вать размеры ведомого диска или количество нажимных пружин,
что вызывает необходимость приложения большего усилия для
выключения сцепления.
В однодисковом сцеплении автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 68) кру-
тящий момент от кожуха сцепления 4 передается нажимному
диску 1 через четыре пружинные пластины 2, один конец которых
крепится к кожуху, другой — к нажимному диску. Нажимное
113
Рис. 68. Однодисковое сцепление автомобиля ЗИЛ-130:
1 — нажимной диск; 2 — пружинная пластина; 3 — нажимная
пружина; 4 — кожух сцепления; 5 — подшипник выключения
СЦепленйя; в — муфта; 7 — оттяжная пружина муфты; 8 — вилка
выключения сцепления; s — рычаг выключения сцепления; 10 —
регулировочная гайка; 11 — опорная вилка оси рычага выключе-
ния; 12 — оси рычага выключения; 13 — венец маховика; 14 —
ведомый диск; 15 — маховик; 16 — первичный вал коробки пере-
дач; 11 — передний подшипник первичного вала; 18 — коленча-
тый вал
114
усилие сцепления создается шестнадцатью пружинами 3, уста-
новленными между кожухом и нажимным диском. Рычаги 9 выклю-
чения сцепления закреплены в кожухе 4 и на нажимном диске/
на осях 12 с игольчатыми подшипниками, снижающими усилие
для выключения сцепления. Внутреннюю ось 12 рычага выклю-
чения подвешивают к кожуху опорной вилкой 11.
Положение рычагов выключения устанавливают при сборке
сцепления регулировочными гайками 10 и в процессе эксплуатации
не регулируют.
Ведомый диск 14 снабжен гасителем крутильных колебаний
(пружинным устройством, при помогли которого ведомый диск
сцепления соединяется со ступицей). Гаситель предохраняет
трансмиссию от появления на ее валах крутильных колебаний,
которые могут возникнуть из-за неравномерного вращения колен-
чатого вала, а также в результате резких изменений угловых
скоростей в трансмиссии при движении автомобиля по неровным
дорогам. Кроме того, гаситель обеспечивает большую плавность
включения сцепления.
Ведомый диск сцепления / (рис. 69, «) соединяется со ступицей 6
при помощи восьми пружин 2. Каждая пружина вместе с двумя
опорными пластинами 3 размещается в отверстиях ведомого
диска 1 и диска 5 гасителя. Ступица 6 ведомого диска вместе
с приклепанными к ней с двух сторон дисками гасителя и масло-
отражателями 4 (предохраняющими фрикционные накладки 8 о г
попадания на них масла со стороны ступицы) может поворачи-
ваться относительно ведомого диска в обе стороны на небольшой
угол в пределах сжатия пружин. Для увеличения трения (га-
шение колебаний) в гасителе устанавливают фрикционные на-
кладки 7. Крутильные колебания, возникающие на валах, вызы-
вают угловые смещения ведомого диска относительно его сту-
пицы вследствие деформации пружин, что сопровождается
трением между дисками в гасителе и тем самым гашением коле-
баний.
Ведомый диск сбалансирован. Устранение дисбаланса произ-
водят установкой балансировочных пластин 9.
Конструкция сцепления автомобиля ГАЗ-53А аналогична сцеп-
лению автомобиля ЗИЛ-130.
Диск 1 в сцеплении автомобиля ГАЗ-21 «Волга» (рис. 69, б)
соединяется с фрикционными накладками 8 посредством отдельных
пружинных секторов (пластинчатых пружин) 10. В результате
при включении сцепления трение возникает постепенно, а не
сразу по всей поверхности накладок, поэтому достигается луч-
шая плавность включения сцепления.
Гашение колебаний в сцеплении осуществляется за счет тре-
ния паранитовых шайб 12. Величину трения можно регулировать
при сборке сцепления подбором количества тонких стальных
шайб 13.
415
Рис. 69. Ведомый диск сцепления:
а — автомобиля ЗИЛ-130; б — автомобиля ГАЗ-21 «Волга»; 1 — ведомый
диск; й — пружина гасителя; з — опорная пластина; 4 — маслоотража-
тель; б — диск гасителя; 6 — ступица ведомого диска; 7 — фрикцион-
ная накладка гасителя; 8 — фрикционная накладка ведомого диска; 9 —
балансировочная пластина; 10 — пластинчатая пружина; 11 — диск; 12 —
фрикционная шайба; 13 — регулировочная шайба
116
Сцепление автомобиля «Москвич-408» (рис. 70) имеет гаситель
колебаний с шестью пружинами 1. В отверстия нажимного диска 3
входят направляющие концы трех регулировочных пальцев 5,
закрепленных гайками 8 в кожухе 4. Между нажимным диском
и кожухом установлено шесть нажимных пружин 13. Три рычага 9
Рис. 70. Сцепление автомобиля «Москвич-408»:
1 — пружина гасителя; 2 — ведомый диск; з — нажимной
диск; 4 — кожух; 5 — регулировочный палец; в — опор-
ная пластина; 7 — фиксирующая пружина; 8 — гайка;
ц — рычаг выключения сцепления; 10 — упорное кольцо;
11 — подпятник; 1S —обойма; 13 — нажимная пружина;
14 — маховик
выключения сцепления установлены шарнирно на осях в отверс-
тиях пальцев 5. Наружные концы рычагов входят в пазы высту-
пов нажимного диска, упираясь в него через опорные пластины 6,
и имеют фиксирующие пружины 7.
На внутренних концах рычагов стопорными пружинами за-
креплено упорное кольцо 10. При выключении сцепления в это
кольцо упирается подпятник 11, закрепленный в обойме 12.
Угольно-графитовый подпятник 11 пропитан маслом, поэтому
не нуждается в смазке в процессе эксплуатации автомобиля.
117
Обойма 12 двумя стопорными пружинами соединена с вилкой
выключения сцепления.
Правильная установка внутренних концов рычагов 9 выклю-
чения сцепления в одной плоскости достигается гайками 8 паль-
цев 5. Регулировку производят только при разобранном сцепле-
нии. Зазор между упорным кольцом 10 рычагов и подпятником 11
при выключенном сцеплении должен быть до 4,5 мм. Он регули-
руется изменением длины штанги вилки выключения сцепле-
ния.
Однодисковое сцепление с одной центральной конической на-
жимной пружиной (рис. 71) устанавливают на автомобилях
МАЗ-200, КрАЗ-214 и КрАЗ-219. Преимущество его в том, что
нажимная пружина 11 не соприкасается с нажимным диском 2,
поэтому при работе меньше нагревается и дольше сохраняет свою
упругость.
Пружину 11 устанавливают между фланпем 12 кожуха сцеп-
ления и фланцем муфты 10 нажимных рычагов. Фланец 12 входит
в отверстие кожуха 13, привернутого к маховику 1. Упругие
нажимные рычаги 7 наружными концами опираются на ребро
фланца 12 и на буртик нажимного диска 2; внутренними концами
эти рычаги входят в обойму 3, закрепленную в муфте 10 замочным
кольцом 4. Обойма 5 состоит из двух колец, между которыми
помещены шарики 8, входящие в концы нажимных рычагов и
уменьшающие трение в опорах. При включенном сцеплении пру-
жина 11 через рычаги 7 прижимает нажимной диск 2 к ведомому
диску 3, а муфту 10 отодвигает назад (на рис. 71 вправо). При
выключении сцепления муфта 9 выключения сцепления нажимает
на фланец муфты 10, преодолевая силу пружины 11, и отводит
внутренние концы рычагов 7 вперед (на рисунке влево). Рычаги 7
перестают давить на нажимной диск. Под действием отжимных
пружин 14 нажимной диск отходит назад (вправо), освобождая
ведомый диск.
Б сцеплении предусмотрено регулирование давления пру-
жины 11 при помощи прокладок 6 и зазора между фланцем муфты
нажимных рычагов и торцом подшипника муфты выключения
сцепления изменением длины тяги, соединяющей рычаг вала
вилки выключения с рычагом педали.
Величина крутящего момента, передаваемого сцеплением, за-
висит от сил трения между ведущими и ведомыми дисками. Чем
больше радиус дисков, тем больший крутящий момент может пере-
дать сцепление. Но увеличивать намного радиусы дисков нельзя,
кт к как зто приводит к значительному увеличению размеров всего
сцепления, что нежелательно. Поэтому для того чтобы передать
большой крутящий момент, в сцеплении увеличивают число тру-
щихся поверхностей, применяя двухдисковое сцепление.
Двухдисковое сцепление (рис. 72) устанавливают на авто-
мобилях Урал-375 Д(6\б) и Урал-377 (бХ^).
118
К ведущим деталям сцепления относятся: маховик 4, кожух
сцепления 8, нажимной диск 6 и средний ведущий диск 5.
Рис. 71. Однодисковое сцепление с одной центральной
нажимной пружиной:
1 — маховик; 2 — нажимной диск; з — ведомый диск; 4 — замоч-
ное кольцо; 5 — обойма шариков; 6 — регулировочная прокладка;
7 — нажимной рычаг; 8 — шарик; 9 — муфта выключения сцепле-
ния; 10 — муфта нажимных рычагов; 11 — нажимная пружина;
12 — фланец кожуха сцепления; 13 — кожух; 14 — отжимная
пружина
Ведомые диски 2 и 3 снабжены гасителями крутильных коле-
баний. Нажимное усилие создается пружинами 7, расположенными
между кожухом сцепления 8 и нажимным диском 6.
119
При включении сцепления нажимной диск перемещается впе-
ред (влево) и зажимает ведомые диски 2 и 3 между маховиком 4,
5 6 7 8
Рис. 72. Двухдисковое сцепление:
1 — зубчатый венец маховика; 2 и з — ведомые диски; 4 — ма-
ховик; 5 — средний ведущий диск; 6 — нажимной диск; 7 —
нажимная пружина; 8 — кожух сцепления; 9 — вилка выклю-
чения; 10 — муфта выключения сцепления; 11 — рычаг выклю-
чения сцепления; 12 — регулировочная гайка; 13 — опорная
вилка оси рычага выключения; 14 — регулировочная пластина;
15 — пластинчатая пружина
средним ведущим диском 5 и нажимным диском 6. Выключение
сцепления происходит так же, как и в сцеплении автомобиля
ЗИЛ-130: муфта 10 выключения сцепления, передвигаясь вперед
(влево), нажимает на концы рычагов 11 выключения сцепления
120
и отводит нажимной диск 6. Диски сцепления отходят один от дру-
гого под действием отжимных пластинчатых пружин 15.
Комбинированное сцепление (автомобили ГАЗ-12, МАЗ-525)
состоит из однодискового фрикционного сцепления и гидравли-
Рис. 73. Гидромуфта автомобиля ГАЗ-12:
1 — коленчатый вал; 2 — фланец; 3 и 11 — ступицы; 4 — отражатель; -5 — картер;
6 — зубчатый венец; 7 — насосное колесо; 8 — корпус; о — турбинное колесо;
10 — пробка; 12 — ведущий диск сцепления; 13 — первичный вал коробки передач;
14 — ведомый диск сцепления
веского сцепления пли гидромуфты (рис. 73). Ступица 3 корпуса 8
крепится к фланцу 2 коленчатого вала. На корпусе закреплен
зубчатый венец 6 для пуска двигателя стартером. В корпусе 8
заключены два колеса, имеющие радиально расположенные
121
лопатки, — пасосное колесо 7, прикрепленное к корпусу, и турбин-
ное колесо У, прикрепленное к ступице 11, жестко связанной
с ведущим диском 12 сцепления. Передача вращения от насосного
колеса к турбинному осуществляется циркулирующей жид-
костью — турбинным маслом.
При вращении корпуса гидромуфты масло под действием
центробежной силы с лопаток насосного колеса отбрасывается
на лопатки турбинного ко-
Рис. 74. Центробежное сцепление:
1 — маховик; 3 — ведомый диск; 3 — нажимной
диск; 4 — груз; 5 — ось груза; 6 — кожух; 7—
отжимная пружина; 8 — рабочая пружина; 9 —
опорный диск
леса и заставляет его вра-
щаться в том же направле-
нии. Пройдя между лопат-
ками турбинного колеса,
масло вновь попадает в
насосное колесо. Число
оборотов турбинного ко-
леса всегда несколько мень-
ше числа оборотов насос-
ного колеса, так как про-
исходит некоторое его про-
скальзывание. Это про-
скальзывание увеличивает-
ся при малой скорости
автомобиля и уменьшается
при большой.
Гидромуфта обеспечи-
вает плавную передачу
крутящего момента и по-
глощение крутильных ко-
лебаний трансмиссии, по-
вышает устойчивость рабо-
ты двигателя при малой
скорости движения, облег-
чает управление автомо-
билем, так как уменьшает
количество переключений
передач.
Однако гидромуфта не
может полностью отъеди-
нить двигатель от трансмиссии, так как даже при небольшой ско-
рости вращения насосного колеса турбинное колесо будет вра-
щаться. Поэтому гидромуфта не обеспечивает безударного пе-
реключения шестерен и применяется только совместно с фрик-
ционным сцеплением.
Центробежное сцепление является примером полуавтомати-
ческого сцепления. В выключенном положении нажимной диск 3
(рис. 74) удерживается отжимными пружинами 7, которые, опи-
раясь на кожух 6, отводят его и нажимной диск от маховика 1.
122
Рис. 75. Механический привод сцепления
автомобиля ЗИЛ-130:
1 — кронштейн педали сцепления; 2 — тяга;
3 — рычаг вала педали сцепления; 4 — рычаг
вилки выключения сцепления; 5 — вилка вы-
ключения сцепления; б — педаль сцепления
Грузы 4 могут поворачиваться вокруг осей 5, закрепленных
в диске 9, связанном с маховиком. При числе оборотов колен-
чатого вала около 1000 в минуту грузы начинают расходиться и,
сжимая пружины 7, перемещать кожух 6 к маховику. При этом
пружины 8, расположенные между кожухом 6 и нажимным дис-
ком 3, включают сцепление.
Таким образом, центробежная сила грузов используется для
автоматического, т. е. без нажатия на педаль сцепления, трогания
автомобиля с места. При снижении скорости вращения колен-
чатого вала сцепление также автоматически выключается. Этим
предотвращается прекращение работы двигателя при его перегрузке
и торможении автомобиля до остановки.
Недостаток центробежного сцепления состоит в возможности
пробуксовывания дисков при сравнительно небольшой скорости
вращения коленчатого ва-
ла и повышенной нагрузке
двигателя. Кроме того,
для торможения двигателя
необходимо дополнитель-
ное устройство, усложняю-
щее конструкцию.
§ 42. ПРИВОД СЦЕПЛЕНИЯ
Привод сцепления мо-
жет быть механическим,
гидравлическим и комби-
нированным.
Механический привод
сцепления автомобиля
ЗИЛ-130 (рис. 75) имеет
педаль сцепления, уста-
новленную на кронштейне
1, закрепленном на раме
автомобиля. Нижний ко-
нец педали связан тягой
2 с рычагом 4 вилки 5 вы-
ключения. Величина хода
педали ограничена упором
ее в пол кабины. Измене-
нием длины тяги 2 регулируют свободный ход педали сцепле-
ния (35—50 мм).
При гидравлическом приводе (автомобили ГАЗ-21 «Волга»,
ГАЗ-66, «Москвич-408» и др.) устраняется влияние перекосов дви-
гателя относительно рамы на работу сцепления, уменьшается
трение в приводе. Педаль может быть сделана подвесной, что
улучшает герметичность кузова (кабины).
123
Гидравлическая система заполняется тормозной жидкостью
БСК или ЭСК.
В приводе сцепления автомобиля ГАЗ-21 «Волга» (рис. 76)
педаль 6 подвешена на оси 8, имеющей пластмассовую втулку,
которая не требует смазки. При нажатии на педаль 6 усилие через
толкатель 9 передается на поршень 10 главного цилиндра 12,
Рис. 76. Гидравлический привод сцепления автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — пробка; 2 — оттяжная пружина; 3 — подшипник муфты выключения; 4 — рычаг
выключения сцепления; б — вилка выключения; в —- педаль; Z — эксцентриковый палец;
g — ось педали; 9 — толкатель; 10 — поршень; 11 — манжета; 12 — главный цилиндр;
13 — перепускной клапан; 14 — поршень рабочего цилиндра; 16 — рабочий цилиндр;
16 — толкатель
который выполнен в одной отливке с главным тормозным цилинд-
ром гидравлического привода тормозов и имеет с ним общий
резервуар для жидкости. При движении поршня манжета 11 пере-
крывает перепускное отверстие А, и в главном цилиндре создается
давление, которое по трубопроводу передается в рабочий ци-
линдр 15. Давление жидкости от поршня 14 через толкатель 16
передается вилке 5 выключения сцепления. При отпускании пе-
дали сцепления детали привода под действием оттяжных пружин
вилки и педали возвращаются в исходное положение.
При попадании воздуха в систему гидравлический привод пере-
стает работать, так как воздух легко сжимается и в приводе
не создается необходимого давления. Для предотвращения попа-
дания воздуха в привод в главном цилиндре имеется комненса-
124
ционное отверстие В, через которое жидкость из резервуара за-
полняет пустоту, образующуюся при движении поршня вперед.
Воздух, попавший в привод, удаляется через перепускной кла-
пан 13.
Между толкателем 9 и поршнем 10 главного цилиндра устанав-
ливается
мм, соответствующий перемещению пе-
дали сцепления на 3—6 мм. Регу-
лировка этого зазора осуществ-
ляется эксцентриковым пальцем 7.
Полный свободный ход педали
сцепления должен быть 32—40 мм,
а свободный ход наружного кон-
ца вилки 5 выключения сцепле-
ния — 3—4 мм. Для регулировки
свободного хода вилки выключе-
ния надо повернуть толкатель 16
рабочего цилиндра 15.
0,5-0,1
зазор
Рис. 77. Механический привод сцепления с пневматическим усилителем
автомобиля МАЗ-500:
I — промежуточный двуплечий рычаг: 2 — составная тяга; 3 — валик; 4 — педаль;
5 — тяга; в — усилитель выключения сцепления; 7 — кронштейн; 3 — оттяжная пру-
ншна; Р, 12 и 14 —• рычаги; 10 — трубопровод; 11 — тяга выключения сцепления;
13 — вилка; 15 — тяга управления усилителем; 16 — шланг
На автомобиле МАЗ-500 применяется механический привод
выключения сцепления с пневматическим усилителем.
Привод сцепления (рис. 77) состоит из педали 4, установлен-
ной на валике 3, составной переходной тяги 2, промежуточного
двуплечего рычага 1, тяги 5, кронштейна 7 с рычагами, тяги
выключения сцепления 11 и рычага 9, установленного на валу
125
выключения сцепления. Педаль 4 после нажатия возвращается
в исходное положение под давлением пружины 8.
Пневматический усилитель выключения сцепления (рис. 78)
предназначается для снижения усилия на педали при выключе-
нии сцепления. Он установлен на раме автомобиля и включен
параллельно механическому приводу. Подвод воздуха осущест-
вляется через трубопровод 10 и шланг 16 (см. рис. 77) из пневма-
тической системы автомобиля.
Усилитель состоит из следующих основных деталей (см.
рис. 78): цилиндра 10, поршня 9 с телескопическим штоком 1,
клапана управления усилителя, включающего в себя корпус 7,
шток 5, пластинчатый
клапан 8, возвратную
пружину 6 штока, по-
водок 4 и тягу 3 уп-
равления усилителем.
Клапан соединен с ци-
линдром шлангом 2.
Рис. 78. Пневматический усилитель привода сцепления автомобиля МАЗ-500:
1 — телескопический шток; 2 — шланг; з — тяга; 4 — поводок; 5 — шток; 6 — пружина;
7 — корпус; 8 — клапан; 9 — поршень; 10 — цилиндр
Шток усилителя соединен с вилкой 13 (см. рис. 77) тяги 11
выключения сцепления, а тяга 15 управления усилителем —
с рычагом 14, жестко соединенным с рычагом 12, на котором
установлена тяга 11.
Отверстие вилки 13, при помощи которого она соединяется
с рычагом 12, выполнено овальным, в результате чего рычаг 12
может перемещаться относительно вилки. За счет этого и про-
исходит включение усилителя.
При нажатии на педаль 4 рычаг 14, жестко связанный с рыча-
гом 12, через тягу и поводок нажимает на шток клапана усили-
теля, и сжатый воздух подается в цилиндр. При отпускании
126
педали рычаг 12 пружиной 8 возвращается назад, освобождает
шток клапана усилителя, который под воздействием пружины
закрывает подвод сжатого воздуха и сообщает цилиндр с атмо-
сферой .
Свободный ход педали сцепления, который при отсутствии
давления в пневматической системе должен быть 45—55 мм,
регулируют изменением длины тяги 11.
Длина тяги 2 должна соответствовать установке двуплечего
рычага 1, как показано на рисунке (выдержан угол 12—14е).
Специальным винтом регулируется зазор (0,2—0,6 мм) между
штоком и поводком клапана усилителя.
Описанные выше сцепления имеют привод от педали.
Центробежные и электропорошковые сцепления позволяют
автоматизировать управление, исключив педаль. В качестве авто-
матических выключающих устройств в приводе сцепления могут
использоваться вакуумные, гидравлические и электрические уст-
ройства.
Автоматическое управление начинает работать после замыкания
контактов выключателя, связанного с рычагом переключения
коробки передач.
§ 43. КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
Коробка передач служит для изменения тяговой силы в а ве-
дущих колесах автомобиля, для движения автомобиля задним
ходом и для длительного разобщения двигателя с трансмиссией
во время стоянки автомобиля и при движении по инерции.
Изменять крутящий момент, подводимый от двигателя к веду-
щим колесам, необходимо при изменении условий движения авто-
мобиля. При движении по хорошей ровной дороге с небольшой
скоростью силы сопротивления движению невелики, и для преодо-
ления их нужна небольшая тяговая сила. При движении по плохим
дорогам и на крутых подъемах тяговая сила должна быть значи-
тельно большей. Большая тяговая сила необходима также при
трогании автомобиля с места и при разгоне.
Сила сопротивления движению автомобиля может изменяться
в несколько десятков раз. Различные тяговые усилия на ведущих
колесах автомобиля могут быть получены изменением соотноше-
ния между числами оборотов коленчатого вала двигателя и веду-
щих колес, что обеспечивается коробкой передач, устанавливаемой
между двигателем и ведущими колесами автомобиля.
В зависимости от числа передач (ступеней) переднего хода
ступенчатые коробки передач могут быть трех-, четырех- и пяти-
ступенчатыми. Ступенчатые коробки могут быть простыми — с не-
подвижными осями валов и планетарными — с вращающимися
осями валов.
127
Наибольшее распространение имеют ступенчатые коробки пере-
дач с неподвижными осями валов, так как они простые по кон-
струкции, дешевые в изготовлении (по сравнению, например,
с гидромеханическими коробками), имеют высокий к. п. д., отно-
сительно небольшие массу и размеры и надежные в работе.
Крутящий момент в ступенчатой коробке передач изменяется
при помощи шестерен. Крутящий момент, передаваемый от колен-
чатого вала двигателя к карданному валу, будет тем больше,
Рис. 79. Схема пятиступенчатой коробки передач автомо-
биля ЗИЛ-130:
1—J.S — шестерни. Цифры I—V и буквы в. к. (задний ход) обо-
значают включение соответствующих передач
чем выше передаточное число шестерен, находящихся в зацепле-
нии на той или иной передаче в коробке передач.
Передаточным числом i пары шестерен называется отношение
числа оборотов ведущей шестерни к числу оборотов ведомой
шестерни или числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев
ведущей шестерни.
При зацеплении нескольких пар шестерен передаточные числа
каждой пары надо перемножить, чтобы получить передаточное
число коробки передач.
По схеме, приведенной на рис. 79, передаточное число шесте-
рен 1и2 постоянного зацепления равно —, где z2— число зубьев
zi
шестерни 2 промежуточного вала и Zj — число зубьев шестерни 1
первичного вала. При включении первой передачи, кроме шесте-
128
рен 1 и 2, вводятся в зацепление шестерни 12 и 11, поэтому общей
передаточное число
.• _г2 511_.
1 21 ’ 212 ’
для второй передачи
; __ 22 z9 _
---- • «
2---21 210’
для третьей передачи
; __ 22 z5 _
{з — ~ ~»
zt 2g
для четвертой передачи
• г2_ f .l .
4 21 ' 21 ’
для заднего хода
; = 51.5®.. гп
3-Х 19 19 >7 •
zl Z1 z13
На пятой (прямой) передаче zs = 1, так как крутящий момент
передается непосредственно от первичного вала к вторичному и,
следовательно, не изменяется.
На всех остальных передачах крутящий момент Мке на кар-
данном валу равен крутящему моменту Ме двигателя, умножен-
ному на передаточное число iKn коробки передач, т. е.
Мке = Mei.Kn. (112)
Пример. Подсчитать передаточные числа коробки передач автомобиля
ЗИЛ-130, если zj = 20; z2 = 43;
= 20; z8 = 22; z9 = 42; z10 = 22;
Для заднего хода, например,
z3 = 26; z4 = 38; zs = 33; z6 = 31; z7 =
2ц — 45, Zjg — 13, Z4g '— 15.
имеем
43 22 45 _ „„
Увеличение числа ступеней в коробке передач дает возмож-
ность двигателю работать на режимах, наивыгоднейших по мощ-
ности и экономичности. Однако при этом усложняется конструк-
ция, увеличиваются габаритные размеры и вес коробки передач,
затрудняется управление автомобилем.
От конструкции коробки передач во многом зависят динами-
ческие и экономические свойства автомобиля.
Шестерни и валы коробок передач изготовляют из легирован-
ной стали, подвергаемой цементации или цианированию, а затем
закалке и отпуску. Для цементуемых шестерен применяют стали
12ХНЗА, 18ХГТ и ЗОХГТ, для цианированных — 35Х, 40Х
и 40ХНМА. Валы изготовляют из той же стали, что и шестерни,
ползуны переключения передач — из сталей 40 (цианирование,
закалка, отпуск), 45 (поверхностная закалка т. в. ч.) и 20 (цемен-
тация, закалка, отпуск).
Трехступенчатая коробка передач автомобиля ГАЗ-21 «Волга»
(рис. 80) имеет передаточные числа: первой передачи 3, 115,
б Пленников и др.
129
второй 1, 772, третьей 1 и заднего хода 3, 738. Коробка передач
снабжена синхронизатором для бесшумного и безударного вклю-
чения передач, который также облегчает и ускоряет процесс
включения, способствует более быстрому разгону автомобиля.
Первичный вал 1 выполнен как одно целое с ведущей шестерней
постоянного зацепления, с зубчатым венцом для включения
прямой передачи и конусом для синхронизатора (устройство
и работа синхронизатора описаны ниже). Вал вращается на двух
шарикоподшипниках. Один подшипник установлен в гнезде
Рис. 80. Трехступенчатая коробка передач автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — первичный вал; 2 — муфта выключения сцепления; з — задний подшипник первич-
ного вала; 4 — передний роликоподшипник вторичного вала; 5 — ступица синхрониза-
тора; 6 — муфта синхронизатора; 7 — шестерня второй передачи; 8 — шестерня первой
передачи и заднего хода; 9 — вторичный вал; 10 — задний шарикоподшипник вторичного
вала; 11 — ведущая шестерня привода спидометра; 12 ~ ось промежуточного вала;
13 — промежуточный вал; 14 — картер; 15 — стопор осей; 16 — промежуточная ше-
стерня заднего хода; 17 — ось промежуточной шестерни
задней шейки коленчатого вала, другой подшипник 3 — в гнезде
передней- стенки картера 14 коробки.
Вторичный вал 9 вращается на цилиндрическом роликопод-
шипнике 4, расположенном в гнезде первичного вала, и шарико-
подшипнике 10, установленном в задней стенке картера 14.
На шлицах передней части вторичного вала 9 установлена
ступица 5 синхронизатора, по которой перемещается муфта 6‘
синхронизатора. На гладкой шейке вала свободно вращается
шестерня 7 второй передачи. На шлицах средней части вала пере-
мещается шестерня 8 первой передачи и заднего хода.
На заднем конце вторичного вала между распорными втулками
установлена ведущая шестерня 11 привода спидометра. Проме-
жуточная шестерня 16 заднего хода вращается на оси 17, уста-
новленной в специальном приливе и задней стенке картера.
130
Промежуточный вал 13, выполненный в виде блока четырех
шестерен, вращается на двух цилиндрических роликоподшипниках
на оси 12.
Третья (прямая) и вторая передачи включаются передвиже-
нием вперед или назад муфты 6 синхронизатора, первая передача
и задний ход — передвижением шестерни 8 по шлицам вторичного
вала.
Рис. 81. Синхронизатор:
1 — первичный вал; г — пружинное кольцо; 3 — вил-
ка переключения; 4 — ползун; 5 — шестерня второй
передачи; в — упорное кольцо; 7 — зубчатый венец
шестерни второй передачи; 8 — муфта синхронизатора;
9 — ступица синхронизатора; 10 —блокировочное кольцо
Синхронизатор устроен следующим образом. На
наружной поверхности ступицы 9 (рис. 81), имеющей зубья
и три равномерно расположенных паза, установлена скользящая
муфта 8, охватываемая вилкой переключения 3. В пазах ступицы
расположены ползуны 4, которые прижимаются пружинными
кольцами 2 к зубьям скользящей муфты. На конусах первичного
вала 1 и шестерни 5 второй передачи посажены блокировочные
бронзовые кольца 10 с зубчатыми венцами, одинаковыми с венцами
на первичном валу и шестерне второй передачи. Внутренние
б»
131
конические поверхности колец имеют мелкую нарезку (шаг 0,6 лм«)
для разрушения (разрыва) масляной пленки, в результате чего
увеличивается трение на конусных поверхностях. Ползуны 4
входят в пазы колец с зазором, поэтому последние могут повора-
чиваться относительно ступицы 9 в пределах этого зазора (при-
мерно на половину шага зубьев венцов).
При передвижении муфты 8 синхронизатора торцы ползунов 4
прижимают блокировочные кольца 10 к конусу шестерни первич-
ного вала или к конусу шестерни второй передачи. Под действием
возникающих между конусными поверхностями сил трения бло-
кировочное кольцо поворачивается по направлению вращения
на величину зазора в пазу. Зубья муфты 8 еще не могут войти
в зацепление с зубьями блокировочного кольца, так как они
упираются своими скосами в скосы зубьев кольца. Окружная
сила при этом стремится повернуть кольцо против направления
вращения. С увеличением усилия нажатия муфты на блокировоч-
ное кольцо увеличивается трение между коническими поверх-
ностями, что приводит к выравниванию скоростей вращения
шестерни включаемой передачи и муфты.
По мере того как скорости будут выравниваться, сила трения
на конусах уменьшается и величины окружной силы на скосах
зубьев становится достаточно, чтобы преодолеть силу трения,
в результате чего блокировочное кольцо повернется против вра-
щения и зубья муфты войдут в зацепление с зубьями блокировоч-
ных колец.
Если при дальнейшем продвижении муфты против ее зубьев
окажутся не впадины венца шестерни, а зубья венца шестерни
первичного вала или шестерни второй передачи, то из-за наличия
скосов на торцах зубьев муфты венец несколько повернется
и зубья муфты войдут в зацепление с зубьями венца.
При работе автомобиля слишком быстрое переключение передач
может вывести синхронизатор из строя.
Управление коробкой передач автомобиля
ГАЗ-21 «Волга» осуществляется рычагом 4 (рис. 82), расположен-
ным под рулевым колесом. Привод управления коробкой передач
включает рычаг 4, вал 3 и тяги 9 и 10.
В верхней части тяги 9 и 10 соединены с рычагами 1 и 2, сво-
бодно установленными на валу 3. В нижней части они соединены
с рычагами включения передач. Рычаг 1 включает вторую и третью
передачи, рычаг 2 — первую передачу и задний ход. На нижнем
конце вала 3 установлен штифт, который при продольном переме-
щении вала поочередно входит в пазы рычагов 1 или 2, и при
повороте вала включается та или иная передача.
Пружина 7 постоянно отжимает вал 3, а с ним и рычаг переклю-
чения 4 в положение, при котором поворотом рычага по часовой
стрелке включают прямую передачу, а поворотом против часовой
стрелки — вторую передачу. При вытягивании рычага 4 на себя
132
Рис. 82. Привод управления коробкой передач автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — рычаг второй и третьей передач; 2 — рычаг первой передачи и заднего хода; з —
вал переключения передач; 4 — рычаг переключения передач; 5 — кронштейн вала
переключения передач; 6 — направляющий палец; 7 — пружина; 8 — включатель фона-
рей заднего хода; 9 — тяга второй и третьей передач; 10 — тяга первой передачи и заднего
хода; 11 — боковая крышка; 12 и 16 — секторы; 13 — шарик; 14 — плавающий плун-
жер; 15 — блокирующий стержень
133
и повороте его по часовой стрелке включается первая передача,
а при повороте против часовой стрелки — задний ход.
Для удержания вилок, переключающих шестерни, в заданном
положении и предотвращения одновременного включения двух
передач механизм переключения передач, расположенный в боко-
вой крышке 11, имеет фиксирующее и блокирующее устройства.
Фиксирующее устройство состоит из двух секторов 12 и 16 с пазами
и двух шариков 13 с пружиной между ними. Разжимаемые пру-
жиной шарики входят в пазы секторов и тем самым фиксируют
их в заданном положении.
Плавающий плунжер 14 блокирующего устройства может
перемещаться в бобышке боковой крышки между секторами
12 и 16. Длина плунжера и профиль секторов подобраны так,
что при включении какой-либо передачи — поворот одного из
секторов в крайнее положение — плунжер перемещается и запи-
рает второй сектор в нейтральном (среднем) положении.
Когда оба сектора находятся в нейтральном положении,
блокирующий стержень 15 предотвращает возможность включения
двух передач. Стержень имеет такую длину, что не препятствует
повороту одного из секторов из нейтрального положения, но
делает невозможным одновременный поворот обоих секторов.
Четырехступенчатая коробка передач автомобиля ГАЗ-53А
показана на рис. 83. Первичный вал 1 изготовлен как одно целое
с шестерней 2 и находится в постоянном зацеплении с шестерней
16. На переднем конце вторичного вала 11 установлен синхрони-
затор 18, служащий для включения третьей и четвертой передач.
Конструкция синхронизатора идентична конструкции синхрони-
затора автомобиля ГАЗ-21 «Волга». На вторичном валу свободно
вращаются шестерни 9 и 8 — второй и третьей передач. Шестерня
10 первой передачи и заднего хода установлена на шлицах. Ше-
стерня 9 находится в постоянном зацеплении с шестерней 14
промежуточного вала 17. Малый венец шестерни 9 служит для
зацепления с внутренними зубьями передвижной шестерни 10
при включении второй передачи. Промежуточный вал 17 состоит
из блока четырех шестерен. В левой части коробки на неподвиж-
ной оси установлен блок 13 шестерен заднего хода.
Первая передача включается введением в зацепление шестерни
10 с шестерней 12 промежуточного вала. Для получения заднего
хода перемещается блок 13 шестерен заднего хода. При этом
меньшая шестерня блока входит в зацепление с шестерней 10,
а большая — с шестерней 12.
В крышке коробки установлены три ползуна 5, которые стопо-
рятся шариковылш фиксаторами 3. Возможность одновременного
перемещения двух ползунов предотвращается замком, который
состоит из штифтов 6, размещенных в отверстиях крышки,
и шпильки 7, свободно передвигающейся в отверстии среднего
ползуна.
134
Пятиступенчатая коробка передач автомобиля ЗИЛ-130
(рис. 84) имеет два синхронизатора 4 и 16: один для включения
второй и третьей передач, другой для включения четвертой и пятой
передач.
Рис. 83. Коробка передач автомобиля ГАЗ-53А:
1 — первичный вал; 2 — шестерня первичного вала; 3 — шариковый фиксатор; 4 — рычаг
переключения передач; 5 — ползун; в — штифт; 7 — шпилька; в и 15 — шестерни третьей
передачи; 9 и 14 — шестерни второй передачи; 10 и 12 — шестерни первой передачи и
заднего хода; 11 — вторичный вал; 13 — блок шестерен заднего хода; 16 — шестерня
постоянного зацепления; 17 — промежуточный вал; 13 — синхронизатор
Первичный вал 1 установлен на двух шарикоподшипниках 2
и 31. Передний конец вторичного вала 22 опирается на цилиндри-
ческий роликоподшипник 30, задний конец вторичного вала —
на шарикоподшипник 20.
Промежуточный вал 27 лежит на роликоподшипнике 2-J и шари-
коподшипнике 21.
135
Блок 34 из двух шестерен заднего хода вращается на двух
цилиндрических роликоподшипниках 32, установленных на непод-
вижной оси 33.
Рис. 84. Пятиступенчатая коробка передач автомобиля ЗИЛ-130:
1 — первичный вал; 2, 20, 21, 29, зо, 31 и 32 — подшипники; з — шестерня первичного
вала; 4 и 16 — синхронизаторы; 5 — втулка шестерни четвертой передачи; в, 7, 17 и
19 — шестерни вторичного вала; 8, 9 и — вилки переключения передач; ю — крышка
коробки передач; 11 — рычаг переключения передач; 12 — пружина фиксатора; 13 —
шарик фиксатора; 14 — штифт замка; 15 —- шарик замка; 22 — вторичный вал; 23, 24,
25, 26 и 28 — шестерни промежуточного вала; 27 — промежуточный вал; зз — ось блока
шестерен; 34 — блок шестерен заднего хода; 35, 36 п 37 — ползуны; 38 — пружинный
упор; 39 — промежуточный рычаг
Шестерни четвертой 6, третьей 7 и второй 17 передач, свободно
вращаясь на вторичном валу, находятся в постоянном зацеплении
с шестернями 26, 25 и 23 промежуточного вала.
Механизм переключения передач размещен в крышке коробки
10. Ползуны 35, 36 и 37 удерживаются в нужном положении
фиксаторами. Фиксатор состоит из шарика 13 и пружины. На пол-
зунах имеются специальные углубления под шарики фиксаторов.
Для предохранения от случайного включения одновременно
двух передач имеется замок, состоящий из штифта 14 и двух пар
136
шариков 15. При движении одного из ползунов два других запи-
раются шариками, входящими в соответствующие канавки на пол-
зунах.
Для включения первой передачи или заднего хода к рычагу
переключения передач нужно приложить дополнительное усилие,
необходимое для преодоления пружинного упора 38, размещенного
в промежуточном рычаге 39.
Устройство синхронизатора показано на рис. 85. Конусные
кольца 5 синхронизатора жестко связаны между собой тремя
пальцами 6. С муфтой 7 син-
хронизатора конусные коль-
ца соединены тремя фикси-
рующими пальцами 4, внутри
которых размещены пружи-
ны 3 и шарики 2 по два в
каждом пальце. В кольца 5
запрессованы опоры 1 для
шариков фиксаторов.
При передвижении муфты
7 синхронизатора, например
назад, конусное кольцо, пе-
ремещаясь вместе с муфтой,
подводится к конусной по-
верхности шестерни. Из-за
разности в скоростях враще-
ния муфты 7 и шестерни ко-
нусное кольцо сдвигается
относительно муфты до соп-
рикосновения фасок пальцев
6 с блокирующими поверх-
ностями муфты (фасками в
диске муфты), что препят-
12 3 ч
Рис. 85. Синхронизатор:
1 — опора; 2 — шарик; з — пруншна; 4 —
фиксирующий палец; s — конусное кольцо;
в — палец; 7 — муфта
ствует дальнейшему передвижению муфты. Как только числа
оборотов муфты и шестерни сравняются, блокирующие поверх-
ности не будут препятствовать продвижению муфты, и происходит
включение передачи.
На автомобилях МАЗ и КрАЗ тоже устанавливается пяти-
ступенчатая коробка передач, но пятая передача является уско-
ряющей, т. е. имеет передаточное число меньше единицы (г5 =
= 0,78). При включении пятой передачи вторичный вал вращается
быстрее первичного вала, поэтому при той же скорости движения
автомобиля уменьшается число оборотов коленчатого вала, что
способствует экономии топлива и уменьшению износа деталей
двигателя.
Вторая, третья, четвертая и пятая передачи в коробке вклю-
чаются синхронизаторами. Шестерни пятой, третьей и второй
передач установлены на вторичном валу на игольчатых подшип-
137
пиках. Масло к этим подшипникам подает шестеренчатый насос,
приводимый в действие от промежуточного вала.
В связи с тем что кабина на автомобилях МАЗ-500 распола-
гается над двигателем, управление коробкой передач этого авто-
мобиля механическое, дистанционное (рис. 86). Оно состоит из
рычага 1 переключения передач и промежуточного механизма
4, соединенного тягой 3 с механизмом переключения передач.
Рис. 8G. Дистанционное управление коробкой передач автомобиля МАЗ-500:
1 — рычаг переключения передач; 2 — опора рычага; 3 — тяга; 4 — промежуточный
механизм управления; 5 — поперечный валик; б — стопорный болт; 7 — палец; 8 —
наконечник тяги; 9 — крышка механизма переключения передач; 1 о — рычаг; 11 — шари-
ковый фиксатор; 12 — защитный колпак
Поперечный валик 5 промежуточного механизма управления
при регулировке запирается стопорным болтом 6‘, ввертываемым
до упора в отверстие на валике. Рычаг 10 в крышке механизма
переключения передач фиксируется в нейтральном положении
шариковым фиксатором 11. Наконечник 8 позволяет регулировать
длину тяги 3.
При опрокидывании кабины опора 2 рычагов перемещается
вверх по рычагу, который поворачивается на пальце 7.
§ 44. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА
В автомобилях, имеющих фрикционное сцепление и ступен-
чатую коробку передач с ручным переключением, водителю при-
ходится часто пользоваться педалью сцепления и рычагом пере-
ключения передач, особенно в условиях городского движения.
138
Это сопряжено с определенным физическим напряжением водителя
и вызывает его утомляемость. Кроме того, фрикционное сцепление
и ступенчатая коробка передач не позволяют плавно изменять
передаточное число.
Этих недостатков лишена гидромеханическая, или комбини-
рованная передача, состоящая из гидротрансформатора и плане-
тарной коробки передач.
При установке на автомобиль такая передача заменяет фрик-
ционное сцепление и простую ступенчатую коробку передач.
При наличии гидромеханической передачи управление движением
автомобиля осуществляется педалью управления подачей топлива
и при необходимости педалью тормоза.
Гидротрансформатор представляет собой жидкостный преобра-
зователь крутящего момента, устанавливаемый между двигателем
и карданной передачей автомобиля и обеспечивающий автомати-
ческое изменение передаваемого от двигателя крутящего момента
в соответствии с изменением нагрузки на ведомом валу.
По конструкции гидротрансформатор аналогичен гидромуфте,
но в отличие от нее имеет не два, а три рабочих колеса с лопатками
сложной формы.
Принцип работы гидротрансформатора показан на рис. 87, а.
Насосное колесо (насос) 4 гидротрансформатора жестко соединено
с коленчатым валом 1 двигателя, турбинное колесо (турбина)
3 — с ведущим валом 7 коробки передач. Между насосным и тур-
бинным колесами находится третье колесо — реактор 5. Реактор
установлен на муфте 9 свободного хода. Кожух гидротрансформа-
тора заполнен специальным маслом с высокой прочностью пленки
и малоизменяющейся вязкостью. При вращении коленчатого
вала масло, захватываемое лопатками насосного колеса, отбра-
сывается под действием центробежной силы к наружному краю
колеса и ударяется о лопатки турбинного колеса, приводя его
и вал 7 в движение. Выйдя из турбинного колеса, масло поступает
на лопатки реактора 5, который, изменяя направление потока
масла, поступающего из турбинного колеса в насосное, обеспе-
чивает бесступенчатое изменение крутящего момента двигателя.
При небольшой скорости вращения турбинного колеса масло,
поступающее в реактор, ударяясь об его лопатки с внутренней
стороны, стремится повернуть реактор в сторону, противополож-
ную вращению насосного и турбинного колес, с силой Рр. Эта
сила имеет то же направление, что и сила Рн (рис. 87, б), дей-
ствующая на насосное колесо, и противоположное по сравнению
с силой Рт, действующей на турбинное колесо. Момент силы
Рт равен сумме моментов сил Рп и Рр, т. е. крутящий момент
на ведущем валу коробки передач будет больше крутящего мо-
мента двигателя.
Изменение крутящего момента в гидротрансформаторе зависит
от числа оборотов турбинного насоса. Так, при снижении скорости
139
движения автомобиля из-за повышенного сопротивления дороги
(подъем и др.), число оборотов турбинного колеса уменьшается.
Сила давления жидкости на реактор увеличивается, вследствие
чего возрастает крутящий момент на турбинном колесе, а следо-
вательно, и тяговая сила на ведущих колесах автомобиля.
Рис. 87. Схема гидротрансформатора и его детали:
1 — коленчатый вал двигателя; 2 — корпус насосного колеса; 3 — турбин-
ное колесо; 4 — насосное колесо; 5 — реактор; 6 — сальник; 7 — ведущий
(первичный) вал коробки передач; 8 — неподвижная втулка; 9 — муфта сво-
бодного хода
По мере разгона автомобиля (увеличения числа оборотов
турбинного колеса) масло, поступающее от турбинного колеса,
ударяется о лопатки реактора с внешней стороны (рис. 87, в),
стремясь повернуть его по направлению общего движения. Сила
Р будет иметь другое направление, а крутящий момент турбин-
ного колеса будет равен разности момента сил Рн и Рр. Следова-
тельно, крутящий момент в гидротрансформаторе и тяговая сила
на ведущих колесах автомобиля уменьшаются.
140
При определенном числе оборотов вала турбинного колеса
реактор 5 начинает вращаться на муфте 9 свободного хода, а гидро-
трансформатор автоматически переходит на режим гидромуфты
(не преобразовывает крутящий момент).
Основными показателями, характеризующими работу гидро-
трансформатора, являются соотношение моментов на ведомом
и ведущем валах, оцениваемое коэффициентом трансформации
Кг\ соотношение числа оборотов на ведомом и ведущем валах,
оцениваемое передаточным числом и коэффициент полезного
действия т]г.
Коэффициент трансформации равен отношению момента
на ведомом валу к моменту Мл на ведущем валу:
X, = “й. (ИЗ)
Передаточное число подсчитывается по формуле
4 = ^, (И4)
пг1
тр,е пг2 — число оборотов ведомого вала;
/?г1 — число оборотов ведущего вала.
Коэффициент полезного действия оценивает потери мощности
при передаче ее от ведущего колеса к ведомому:
__ Л'гг _ Мггпгг _ V ; /11 'й
гг‘ ( '
Гидротрансформаторы подразделяют на два основных типа:
прозрачные и непрозрачные.
В прозрачном гидротрансформаторе при изменении числа
оборотов ведомого вала изменяются в определенных пределах
числа оборотов ведущего вала и, следовательно, коленчатого
вала (при неизменнной подаче рабочей смеси в цилиндры двига-
теля). Насосное колесо в таком гидротрансформаторе как бы
приспосабливает свою угловую скорость к угловой скорости
турбинного колеса.
При установке непрозрачного гидротрансформатора скорость
вращения коленчатого вала двигателя и, следовательно, скорость
вращения ведущего вала гидротрансформатора практически не за-
висят от изменения сопротивления движению автомобиля и числа
оборотов ведомого вала.
Характеристика прозрачного гидротрансформатора лучше чем
непрозрачного, так как он лучше приспосабливается к условиям
движения автомобиля. Непрозрачный гидротрансформатор проще
по конструкции и имеет более высокий коэффициент трансфор-
мации.
Изменение крутящего момента в прозрачном гидротрансфор-
маторе сравнительно невелико (коэффициент трансформации
141
Рис. 88. Схема планетарной пе-
редачи:
1 — ведущий вал; 2 — коронная ше-
стерня; 3 — сателлиты; 4 — водило;
5 — ведомый вал; 6 — ведущая ше-
стерня (солнечная); 7 — ленточный
тормоз
2—2,2), вследствие чего ие обеспечиваются необходимые тяговые
свойства автомобиля. Кроме того, достаточно высоким к. п. д.
(0,80—0,83) гидротрансформатор обладает лишь в небольших
пределах изменения передаточных чисел. Поэтому гидротрансфор-
матор применяют совместно с планетарной коробкой передач,
которая при тех же геометрических размерах шестерен позволяет
получить большие передаточные числа, чем в коробках с непод-
вижными осями валов.
Схема планетарной передачи приведена на рис. 88. Шестерня 6,
называемая солнечной, закреплена на ведущем валу 1 и находится
в зацеплении с шестернями 3,
свободно посаженными на своих
осях. Оси шестерен 3, в свою оче-
редь, жестко соединены с ведомым
валом 5. Если при вращении ва-
ла 1 шестерни 3 будут свободно
перекатываться по солнечной ше-
стерне 6, вращая коронную ше-
стерню 2, то вал 5 будет оста-
ваться неподвижным. Передачу
вращения между валами 1 и 5
можно осуществить при заторма-
живании коронной шестерни 2,
например при помощи ленточного
тормоза 7. В этом случае, если
солнечная шестерня 6 вращается,
шестерни 3, перекатываясь по
внутренним зубьям неподвижной
коронной (эпициклической) ше-
стерни 2, начнут вращаться вокруг
своих осей и одновременно через водило 4, в котором закреплены
их оси, заставят вращаться ведомый вал 5.
Так как шестерни 3 вращаются вокруг своих осей и вокруг
оси ведущей солнечной шестерни 6, их называют сателлитами,
а всю передачу из-за такого двойного движения — планетарной.
Положительным свойством планетарных коробок передач яв-
ляется меньшая нагруженность шестерен за счет большего числа
зубьев, находящихся одновременно в зацеплении, а также
плавное и безударное переключение передач, отрицательным —
большая масса и более сложная конструкция.
Гидромеханическая передача значительно упрощает управле-
ние автомобилем, так как скорость его движения регулируется
только двумя педалями — управления подачей топлива и тормоза,
а переключение передач на ходу происходит автоматически.
Ручным переключением передач в основном приходится поль-
зоваться при трогании с места. Кроме того, обеспечиваются плав-
ное трогание автомобиля с места и плавный его разгон, исклю-
142
чается случайное заглушение двигателя, снижаются ударные
нагрузки в трансмиссии, улучшается проходимость автомобиля
по мягким грунтам.
Недостатками гидромеханической передачи являются сравни-
тельно низкий к. п. д., сложность ее изготовления и сравнительно
высокая стоимость.
На рис. 89 представлены продольный разрез и схема гидро-
механической передачи легкового автомобиля ЗИЛ-111. Передача
состоит из гидротрансформатора и двухступенчатой планетарной
коробки передач. Автоматическое переключение передач обеспе-
чивается фрикционно-тормозными устройствами с кнопочным
включением и электрогидравлическим управлением.
Максимальный коэффициент трансформации гидротрансформа-
тора 2,45, передаточные числа: первой передачи 1,72, второй —
1,0, заднего хода — 2,39. Следовательно, максимальный крутящий
момент на ведомом валу коробки передач равен максимальному
крутящему моменту двигателя, увеличенному в 2,45 X 1,72 =
= 4,2 раза.
Гидротрансформатор состоит из четырех колес: насосного 5,
турбинного 3 и двух реакторов 4 и 26. Насосное колесо 5, имеющее
35 радиальных лопаток, при помощи крышки 1 крепится к фланцу
коленчатого вала двигателя. Ступица насосного колеса соединена
с ведущей шестерней 7 переднего масляного насоса.
На шлицах ведущего вала 20 планетарной коробки передач
размещено турбинное колесо 3, имеющее 33 лопатки.
Реакторы 4 и 26 (с числом лопаток соответственно 21 и 19)
гидротрансформатора имеют роликовые муфты свободного хода б,
общее внутреннее кольцо которых установлено на иглицах вала
реакторов.
Питание маслом гидротрансформатора и системы гидравличе-
ского регулирования осуществляется двумя шестеренчатыми насо-
сами: передним, приводимым в действие от насосного колеса, и
задним, приводимым в действие от ведомого вала коробки передач.
При вращении коленчатого вала двигателя, а следовательно,
и насосного колеса масло, находящееся между лопатками насосного
колеса, под действием центробежной силы поступает на лопатки
турбинного колеса. Пройдя между лопатками турбинного колеса,
масло изменяет направление движения, создавая крутящий мо-
мент, действующий в том же направлении, что и в насосном ко-
лесе. Затем масло поступает в неподвижные реакторы, в которых
снова изменяет направление и поступает обратно в насосное
колесо. При прохождении масла через реакторы в них возникает
момент, направление действия которого противоположно моменту
на турбинном колесе. Под действием этого момента заклиниваются
муфты свободного хода, в результате чего реакторы не вращаются.
Момент на турбинном колесе, как уже указывалось выше, равен
сумме моментов насосного колеса и реакторов.
143
144
Рис. 89. Гидромеханическая передача автомобиля ЗИЛ-111:
,, продольный разрез; б — схема передачи; I — первый планетарный ряд; II — второй планетарный ряд; 1 — передняя крышка;
2 зубчатый венец; з — турбинное колесо; 4 — первичный реактор; 5 — насосное колесо; в — муфта свободного хода; 7 — ведущая
шестерня переднего ’ масляного насоса; 8—ленточный тормоз понижающей передачи; 9—многодисковое сцепление; 10—водило;
11 — коронная шестерня первого планетарного ряда; 12 — сателлит; 13 — ленточный тормоз заднего хода; 14 — коронная шестерня
второго планетарного ряда; 15 — солнечная шестерня второго планетарного ряда; 1в — ведущая шестерня заднего масляного насоса;
Г7 — центробежный регулятор; 18 — ведомый вал; 19 — привод спидометра; 20 — ведущий вал; 21 — корпус планетарного меха-
низма; 22 — солнечная шестерня первого планетарного ряда; 23 — поршень (нажимной диск сцепления); 24 — ступица ведущих
дисков сцепления; 25 — корпус сцепления; 26 — вторичный реактор
При уменьшении нагрузки на ведомом ва-
лу и повышении числа его оборотов возра-
стает скорость вращения турбинного колеса,
вследствие чего увеличивается центробежная
сила масла. При этом направление движения
масла, поступающего в реактор, изменяется
так, что происходит уменьшение величины мо-
мента на реакторе, т. е. уменьшается коэф-
фициент трансформации. При определенном
соотношении скоростей вращения насосного и
турбинного колес наступает такой момент, когда
масло поступает в первичный реактор в таком
направлении, что стремится его повернуть в
противоположную сторону. Тогда муфта сво-
бодного хода расклинивается (освобождается) и
реактор начинает свободно вращаться. При
дальнейшем увеличении скорости вращения
турбинного колеса начинает вращаться также
и вторичный реактор, вследствие чего гидро-
трансформатор переводится на режим работы
гидромуфты.
Наличие двух реакторов повышает к. п. д.
гидротрансформатора при снижении нагрузки
на ведомом валу.
Планетарная коробка передач имеет веду-
щий и ведомый валы, два ряда планетарных
передач (I и II ряд), многодисковое сцепление
9 и два тормоза 8 и 13.
Передний конец ведущего вала 20 установ-
лен в металлокерамической втулке в ступице
турбинного колеса. Задний конец ведущего
вала расположен во втулке, находящейся в
выточке переднего конца ведомого вала 18.
На шлицах ведущего вала 20 находится
ступица 24 ведущих дисков сцепления и ко-
ронная шестерня 11 первого планетарного ря-
да, выполненная в одном блоке с солнечной ше-
стерней 15 второго планетарного ряда.
Солнечная шестерня 22 первого планетар-
ного ряда соединена шлицами с корпусом 25
сцепления. Коронная шестерня 14 второго пла-
нетарного ряда соединена шлицами с передним
концом ведомого вала 18.
В каждом планетарном ряду имеется по
три сателлита 12, вращающихся на иголь-
чатых подшипниках. Оси сателлитов за-
прессованы в каретки, которые соединены
145
между собой при помощи корпуса 21 планетарного меха-
низма.
Ведомые диски сцепления соединены через корпус сцепления
25 с солнечной шестерней 22 первого планетарного ряда. В сцеп-
лении установлен нажимной диск 23, который является поршнем
гидравлического привода и постоянно отжимается спиральной
пружиной.
При нагнетании масла во внутреннюю полость сцепления
поршень 23, преодолевая сопротивление пружины, перемещается
вправо, сжимает диски, и сцепление включается. При этом солнеч-
ная шестерня первого планетарного ряда соединится с ведущим
валом и произойдет включение прямой (второй) передачи.
Включение и выключение понижающей передачи осущест-
вляются при помощи переднего ленточного тормоза 8, который,
охватывая корпус 25 сцепления, тормозит солнечную шестерню 22
первого планетарного ряда. Включение и выключение тормоза
производятся гидравлическим цилиндром.
Включение заднего хода осуществляется при помощи заднего
тормоза (тормоз заднего хода) 13. Привод тормоза также гидрав-
лический. Тормоз 13, охватывая корпус 21 планетарного меха-
низма, затормаживает каретки сателлитов.
Управление основными режимами работы гидромеханической
передачи осуществляется автоматически или кнопками пульта
управления. Пульт имеет четыре кнопки: П (понижающая пере-
дача), Д (движение), II (нейтральное положение) и ЗХ (задний
ход).
При нажатии на кнопку П передний тормоз удерживает кор-
пус сцепления и солнечную шестерню первого планетарного
ряда. Ведущий вал вращает коронную шестерню первого плане-
тарного ряда. Сателлиты, находящиеся в зацеплении с неподвиж-
ной солнечной шестерней, приводят в движение каретки сателли-
тов первого и второго планетарных рядов. Сателлиты второго
планетарного ряда, вращаясь вместе с ведущим валом, приводят
в движение коронную шестерню, установленную на ведомом валу.
При этом будет включена понижающая передача.
При дальнейшем разгоне автомобиля или нажатии кнопки Д
в определенный момент освобождается тормоз понижающей пере-
дачи и включается сцепление. Оба планетарных ряда блоки-
руются и, вращаясь как одно целое, обеспечивают прямую пе-
редачу.
При нажатии кнопки ЗХ тормоз заднего хода удерживает
корпус планетарного механизма и каретки сателлитов. Солнечная
шестерня второго планетарного ряда через сателлиты вращает
коронную шестерню и ведомый вал в противоположном направ-
лении, обеспечивая движение автомобиля задним ходом.
На городских автобусах Львовского и Ликинского автобусных
заводов предполагается устанавливать гидромеханическую пере-
146
дачу НАМИ-ЛАЗ-035, состоящую из гидротрансформатора и трех-
вальной (с неподвижными осями валов) механической коробки
передач.
§ 45. РАЗДАТОЧНАЯ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ КОРОБКИ
Раздаточная коробка устанавливается на автомобилях повы-
шенной проходимости и предназначается для распределения
крутящего момента между ведущими мостами, а также для вклю-
чения и выключения переднего ведущего моста.
В большинстве конструкций раздаточная коробка включает
в себя дополнительную коробку (или демультипликатор), позво-
ляющую увеличивать крутящий момент, подводимый к ведущим
колесам автомобиля. Увеличение передаточных чисел и общего
числа передач позволяет наиболее эффективно использовать
автомобиль в различных дорожных условиях.
Раздаточную коробку устанавливают на раме автомобиля
за коробкой передач и соединяют с коробкой передач карданной
передачей.
На рис. 90 представлена двухступенчатая раздаточная коробка
трехосного автомобиля ЗИЛ-157К (передаточное число низшей
передачи — 2,27, высшей — 1,16).
В картере раздаточной коробкп на конических 'роликопод-
шипниках установлены ведущий вал 1, промежуточный вал 6,
вал 5 привода заднего моста, вал 9 привода среднего моста и вал 13
привода переднего моста. На валу 1 свободно вращается на сталь-
ной втулке шестерня 2, находящаяся в постоянном зацеплении
с шестерней 11 промежуточного вала 6. Шестерня 2 имеет также
внутренние зубья для зацепления с шестерней-кареткой 3, которая
установлена на шлицах вала 1 и служит для включения высшей
и низшей передач.
Вал 5 привода заднего моста изготовлен заодно с шестерней 4,
находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 7 промежу-
точного вала. Три шестерни 11, 8 и 7 жестко закреплены на валу
б. На валу 9 привода среднего моста закреплена шестерня 10,
находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 7 промежу-
точного вала.
На шлицах вала 13 привода переднего моста установлена
муфта 12.
Шестерня 3 и муфта 12 перемещаются при помощи рычагов
переключающего механизма. Для включения низшей передачи
шестерня 3 перемещается вправо и входит в зацепление с шестер-
ней 8 промежуточного вала. Для включения высшей передачи
шестерня 3 перемещается влево и входит в зацепление с внутрен-
ними зубьями шестерни 2.
Управление раздаточной коробкой осуществляется двумя рыча-
гами (рис. 91), установленными на валу 7, расположенном на
крышке коробки передач.
147
Рычаг 2 управления может находиться в трех различных
положениях: переднее I — включена низшая передача; среднее
II — нейтральное; заднее III — включена высшая передача.
Рычаг 1 включения переднего моста может занимать два поло-
жения: переднее V, когда мост включен, и заднее IV, когда мост
выключен.
Рис. 90. Раздаточная коробка трехосного автомобиля
ЗИЛ-157К:
1 — ведущий вал; 2 — шестерня ведущего вала; 8 — шестерня-
каретка; 4 — шестерня вала привода заднего моста; 5 — вал при-
вода заднего моста; 6 — промежуточный вал; 7, 8 и 11 — шестер-
ни промежуточного вала; 9 — вал привода среднего моста; 10 —
шестерня вала привода среднего моста; 12 — муфта включения
переднего моста; 13 — вал привода переднего моста; 14 — червяк
привода спидометра; 15 — ведомая шестерня привода спидометра
Рычаги 1 и 2 сблокированы таким образом, что исключается
возможность включения низшей передачи раздаточной коробки
при выключенном переднем мосте. Такая блокировка производится
с целью предохранения от перегрузок и поломок карданной пере-
дачи и деталей задних мостов.
Блокировочный механизм устроен следующим образом:
В нижний конец рычага 1 ввернут регулировочный болт 5,
закрепленный контргайкой 4. Когда передний мост выключен,
148
головка регулировочного болта упирается в нижний конец рычага
2 и препятствует его перемещению для включения низшей передачи.
Для того чтобы включить низшую передачу, необходимо
включить передний мост. Тогда нижний конец рычага 1 переме-
стится в положение, при котором регулировочный болт не будет
мешать включению низшей передачи.
Раздаточная коробка автомобиля КрАЗ-214 работает анало-
гично описанной. Ее отличие состоит в том, что передачи вклю-
чаются при помощи син-
хронизатора. Кроме того,
в раздаточной коробке
имеется межосевой диф-
ференциал (рис. 92, с),
позволяющий колесам
среднего и заднего мостов
иметь различную скорость
вращения при движении
по неровной дороге, когда
f Ш
Рис. 91. Управление раздаточной коробкой автомобиля ЗИЛ-157К:
I — низшая передача включена; II — нейтральное положение (раздаточная коробка
выключена); III — высшая передача включена; IV —- передний мост выключен; V —
передний- мост включен;
1 — рычаг включения переднего моста; 2 — рычаг включения низшей и высшей передач;
з — рычаг коробки передач; 4 — контргайка регулировочного болта; 5 — регулировочный
болт; 6 тяга переключения- высшей и низшей передач; 7 — вал рычагов; 8 — тяга
включения переднего моста; р — поводок
колеса каждой оси за один и тот же промежуток времени проходят
разные пути.
Крестовина 4 с сателлитами дифференциала укреплена на
шлицах вала 1 раздаточной коробки. Сателлиты находятся в по-
стоянном зацеплении с коническими шестернями, выполненными
как одно целое с цилиндрическими шестернями 2 и 9. Эти шестерни
находятся в постоянном зацеплении с шестернями 3 и 3, закреплен-
ными на валах 5 и 7.
Крутящий момент от вала 1 передается на крестовину 4 сател-
литов. Далее он поровну распределяется между шестернями 2
149
и 9 и передается на шестерни 3 и 8, а следовательно, и на валы 5
и 7, которые через карданные передачи связаны с главными пере-
дачами среднего и заднего ведущих мостов автомобиля.
Межосевой дифференциал повышает срок службы механизмов
трансмиссии и уменьшает износ шин. Но, когда автомобиль
движется по дороге, покрытой песком, льдом, грязью, действие
межосевого дифференциала может привести к буксованию колес
одного из ведущих задних мостов.
Рис. 92. Межосевой дифференциал автомобилей КрАЗ:
а — схема дифференциала; б — рычаги управления; 1 — промежуточный вал; 2 и 3 —
шестерни привода среднего моста; 4 — крестовина сателлитов; 5 — вал привода среднего
моста; 6 — муфта выключения дифференциала; 7 — вал привода заднего моста; 8 и 9 —
шестерни привода заднего моста; 10 — рычаг управления раздаточной коробкой; 11 —
рычаг управления межосевым дифференциалом
Чтобы избежать ухудшения проходимости автомобиля при
движении по труднопроходимым участкам дороги, применен
механизм для выключения (блокировки) дифференциала.
При правом положении муфты 6 выключения межосевой диф-
ференциал действует, как описано выше. При перемещении муфты
6 влево ее зубья входят в зацепление с зубьями, имеющимися
с правой стороны шестерни 9. В этом случае шестерня 9 начинает
вращаться с той же скоростью, что и вал 1, и крестовина 4 сател-
литов. Поэтому сателлиты уже не смогут вращаться вокруг своих
осей, и дифференциал будет выключен (блокирован). Движение
автомобиля по хорошим дорогам с выключенным межосевым
дифференциалом запрещается.
На рис. 92, б показаны положения рычагов управления раз-
даточной коробкой и межосевым дифференциалом. Рычаг 10 управ-
ления раздаточной коробкой имеет три положения: А — включена
высшая передача; Б — нейтральное положение; В — включена
низшая передача. Межосевой дифференциал включен при крайнем
переднем (от водителя) положении Д рычага 11; в положении Г
того же рычага дифференциал выключен (блокирован).
150
Раздаточная коробка автомобиля Урал-375Д (рис. 93) имеет
пять валов: ведущий 12, промежуточный 13, вал 17 привода
среднего и заднего мостов, вал 24 привода переднего моста и вал
23 привода солнечной шестерни межосевого дифференциала.
На ведущем валу на втулках установлены шестерни 9 и 11, а на
шлицах муфта 10. На шлицах промежуточного вала установлены
шестерни 14 и 29 и червяк 27 привода спидометра.
Валы 24 и 23, а также ступица 22 коробки дифференциала
имеют шлицы, на которых перемещается муфта 25.
Ступица 22 болтами соединена с шестерней 20 и коробкой 18
дифференциала. В коробке установлены четыре сателлита 16,
коронная шестерня 19 и солнечная шестерня 21. Коронная ше-
стерня закреплена на шлицах вала 17, а солнечная шестерня
на валу 23. Сателлиты свободно вращаются на осях 26, закреплен-
ных в ступице 22.
Включение высшей передачи раздаточной коробки осущест-
вляется блокировкой шестерни 9 на валу 12 муфтой 10. При этом
крутящий момент передается промежуточному валу 13 через
шестерни 9 и 29, а затем через шестерни 14 и 20 коробке дифферен-
циала. Вращаясь вместе с коробкой дифференциала, сателлиты 16
передают крутящий момент коронной шестерне 19 и солнечной
шестерне 21.
Описываемый межосевой дифференциал является несимметрич-
ным — к задним колесам передается в два раза больший крутящий
момент, чем к передним. Дифференциал позволяет также валам
24 и 17 вращаться с различным числом оборотов.
Низшая передача включается блокировкой шестерни 11 муф-
той 10. Перед включением низшей передачи производят включение
переднего моста муфтой 25, которая при этом передвигается
влево и соединяет валы 24 и 23.
В среднем положении муфта жестко соединяет валы 24 и 23
и ступицу 22 дифференциала, т. е. при этом происходит блоки-
ровка (выключение) дифференциала. При блокировке дифференциа-
ла валы 24 и 17 не могут вращаться с различным числом оборотов.
В заднем положении муфта 25 соединяет вал 23 и установлен-
ную на нем солнечную шестерню с коробкой дифференциала
и выключает передний мост.
Рычаг 2 переключения передач раздаточной коробки установ-
лен свободно на оси. Через тягу 32, поводок 31, ползун 4 и вилку 7
усилие от рычага 2 передается на муфту 10, включающую высшую
или низшую передачу в коробке.
Аналогичный привод имеет муфта 25 от рычага 1 включения
переднего моста и блокировки дифференциала.
Фиксация ползунов 3 и 4 производится шариковыми фикса-
торами 8.
Замок, состоящий из штифта 6 и двух шариков 5, не позволяет
включать низшую передачу при выключенном переднем мосте,
151
152
Рис. 93. Раздаточная коробка автомобиля Урал-375Д:
1 — рычаг включения переднего моста и блокировки дифференциала; 2 — рычаг переключения передач; з и 4 —
полвуны; 5 — шарики; 6 — штифт; z — вилки; 8 — фиксатор; 9 и 29 — шестерни высшей передачи; 10 и 25 — муф-
ты; 11 и 14 — шестерни низшей передачи; 12 — ведущий вал; 13 — промежуточный вал; 15 — корпус подшипни-
ков дифференциала; 16 — сателлит; 17 — вал привода среднего и заднего мостов; 18 — коробка дифференциала;
19 — коронная шестерня; 20 — шестерня коробки дифференциала; 21 — солнечная шестерня; 22 — ступица ко-
робки дифференциала; 23 — вал солнечной шестерни; 24 — вал привода переднего моста; 26 — ось сателлитов;
2Z — червяк; 28 — червячная шестерня; зо и 31 — поводки; 32 и зз — тяги
так как шарик 5 выходит из выточки ползуна 3 и через штифт 6
не позволяет второму шарику выйти из выточки ползуна 4.
В описанных выше конструкциях (рис. 90 и 93) раздаточные
коробки выполняют одновременно и функции дополнительных
коробок (демультипликаторов).
На трехосных автомобилях ЗИЛ-133 демультипликатор
выполняют отдельно и располагают за коробкой передач. Демуль-
типликатор имеет прямую и понижающую передачи, включаемые
при помощи электропневматического клапана, включатель кото-
рого находится в кабине водителя.
Глава XI
КАРДАННАЯ И ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧИ, ДИФФЕРЕНЦИАЛ,
ПОЛУОСИ
§ 46. КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА
арданная передача служит для передачи крутящего момента
валам, расположенным под изменяющимся при движении
автомобиля углом. Такая передача необходима для соединения
Рис. 04. Схема карданной передачи:
1 — коробка передач; 2 — карданы; 3 — кардан-
ный вал; 4 — ведущий мост; 5 — рессора; в —
рама автомобиля
коробки передач с ведущи-
ми мостами автомобиля.
Коробка передач 1
(рис. 94) жестко соедине-
на с рамой 6 автомобиля,
тогда как ведущий мост 4
подвешен к раме посред-
ством упругих элементов
— рессор 5. При измене-
нии нагрузки на автомо-
биль и при его движении
длина рессор изменяется
вследствие их деформации (прогиба), поэтому задний мост постоян-
но то приближается на некоторое расстояние к коробке передач,
то удаляется от нее. Расстояние заднего моста от рамы 6 авто-
мобиля также то уменьшается, то увеличивается. Следовательно,
крутящий момент будет передаваться под постоянно изменяющимся
углом ак наклона вала 3, что и осуществляется карданной пере-
дачей.
Карданная передача состоит из карданов 2 (шарниров) и кар-
данных валов 3. Иногда для повышения критического числа
оборотов карданного вала (особенно тогда, когда карданный вал
мог быть очень длинным) его выполняют из двух частей и вводят
промежуточную опору, устанавливаемую на раме или на кузове
автомобиля (см. рис. 96). При этом карданная передача от ко-
робки передач к ведущему мосту будет состоять из карданов,
двух валов — промежуточного и основного, и промежуточной
опоры.
154
Карданы по кинематике делятся на карданы неравной и равной
угловой скоростей. Карданы равной угловой скорости приме-
няются в приводах к ведущим управляемым колесам. При уста-
новке таких карданов угловые скорости соединяемых ими валов
равны при любом их угловом перемещении. Во всех прочих слу-
чаях обычно используют карданы неравной угловой скорости,
которые характеризуются периодическим неравенством угловых
скоростей ведущего и ведомого валов.
По конструкции карданы подразделяются на жесткие и мягкие
(упругие).
Наибольшее распространение имеет жесткий кардан (рис. 95),
который состоит из двух вилок 1 и 3, жестко закрепленных на
валах 4 и 5, и крестовины 2,
соединяющей вилки. Четыре
конца (шипы) крестовины
шарнирно закреплены в от-
верстиях вилок, вследствие
чего вилки могут качаться
на крестовине во взаимно
перпендикулярных плоско-
стях.
При равномерном враще-
нии ведущей вилки 1 ведомая
вилка 3 простого кардана
вращается неравномерно. Она
то обгоняет ведущую вилку,
Рис. 95. Схема жесткого кардана:
1 и S — вилки; 2 — крестовина; 4 и 5 — валы
то отстает от нее, что вызывает до-
полнительную инерционную нагрузку на детали трансмиссии и
увеличивает их износ. Неравномерность вращения возрастает
при увеличении угла ак между валами 4 и 5.
Для устранения неравномерного вращения применяют два
простых кардана (см. рис. 94), устанавливаемых на обоих концах
карданного вала <3. При этом обе вилки кардана, закрепленные
на карданном валу, должны располагаться в одной плоскости.
Тогда неравномерность вращения, создаваемая первым карданом,
выравнивается вторым карданом.
На рис. 96 показана карданная передача автомобиля ЗИЛ-
130, которая состоит из двух карданных валов — промежуточного
<3 и основного 16, промежуточной опоры 24 и трех карданов —
переднего, среднего и заднего.
Карданные валы изготовлены из стальных тонкостенных
труб и сбалансированы. К обоим концам основного карданного
вала и к переднему концу промежуточного карданного вала
приварены вилки карданов. Так как при изменении угла наклона
основного карданного вала одновременно должна изменяться
и его длина, то задний конец промежуточного вала <3 имеет шли-
цевую втулку 5, а ведущая вилка 10 среднего кардана — полый
шлицевый вал 6, который и соединяется со шлицевой втулкой 5.
155
156
Рис. 96. Карданная передача автомобиля ЗИЛ-130:
1 — ведущая вилка переднего кардана; 2 — ведомая вилка переднего кардана; 3 — промежуточный карданный вал;
4 — балансировочная пластина; 5 — шлицевая втулка; в — полый шлицевой вал; 7 — сальник; 8 — рениновая
подушка; 9 — защитная муфта; 10 — ведущая вилка среднего кардана; 11 — стакан; 12 — игольчатый подшипник;
13 — крестовина; 14 — предохранительный клапан; 15 — ведомая вилка среднего кардана; 16 — основной кар-
данный вал; 17 — опорная шайба; 18 — сальник; 19 — корпус; 20 — ведущая вилка заднего кардана; 21 и 22 —-
масленки; 23 — шарикоподшипник; 24 — промежуточная опора
Таким образом, получается скользящее соединение, позволяющее
изменять длину основного карданного вала 16.
Кардан, при помощи которого возможно и угловое и осевое
перемещение двух валов, называется универсальным.
Каждый кардан состоит из двух вилок и крестовины 13, уста-
новленной в ушках вилок на игольчатых подшипниках. Подшип-
ник состоит из стального стакана 11, набора тонких роликов
(игл), опорной шайбы 17, резинового сальника 18, удерживающего
смазку в подшипнике, и корпуса 19.
Смазка подшипников осуществляется через масленку 22.
Избыток масла удаляется через предохранительный клапан 14,
который открывается при давлении 3,5 кГ!с.м?.
Промежуточная опора 24 карданной передачи состоит из
шарикоподшипника 23, установленного в резиновой подушке 8.
Промежуточная опора прикреплена к раме автомобиля болтами
при помощи кронштейна и поперечины.
На всех отечественных автомобилях применяют карданные
передачи с жесткими карданами на игольчатых подшип-
никах.
На автомобилях высокой проходимости карданная передача
передает крутящий момент от коробки передач к раздаточной
коробке и от нее к ведущим мостам. Количество карданных ва-
лов, карданов и промежуточных опор зависит от типа авто-
мобиля.
В двухосном автомобиле ГАЗ-66 высокой проходимости кар-
данная передача состоит из вала 3 и двух валов 6 (рис. 97, а)
с шестью карданами.
Трехосные автомобили высокой проходимости могут иметь
карданную передачу с раздельным приводом каждого ведущего
моста (рис. 97, б) и с приводом заднего моста непосредственно
от среднего моста (рис. 97, в). Карданную передачу по схеме,
показанной на рис. 97, б, имеет автомобиль ЗИЛ-157К, а по схеме
на рис. 97, в — автомобиль Урал-375 Д.
Карданная передача привода заднего моста автомобиля ЗИЛ-157К
имеет промежуточную опору с двумя коническими роликопод-
шипниками 3 и 8 (рис. 98), на которых установлен вал 6 проме-
жуточной опоры. Подшипники установлены в картере 7 и закреп-
лены крышками 2 и 10, внутри которых размещены резиновые
самоподжимные сальники 1 и 11.
Промежуточная опора укреплена на верхнем реактивном
рычаге 12, приваренном к кожуху полуоси среднего моста.
В приводе к передним ведущим колесам автомобилей высокой
проходимости применяют карданы равных угловых скоро-
стей.
На рис. 99, а показан шариковый кардан равной угловой скорости
(ЗИЛ-157К, ГАЗ-66), который состоит из двух вилок 3 и 4,
четырех шариков 1 и центрального шарика 2.
157
Рис. 97, Схемы карданных передач автомобилей высокой проходимости:
J — передний мост; 2 — коробка передач; s и 6 — карданные валы; 4 — раздаточная
коробка; 6 — задний мост; 7 — промежуточная опора; 8 — средний мост
Рис. 98. Промежуточная опора карданной передачи автомобиля ЗИЛ-157К:
1 и 11 — самоподжимные сальники; 2 и 10 —крышки; 8 и 8 —• конические роликопод-
шипники; 4 — пробка; 6 — сапун; в — вал; 7 — картер; 9 — регулировочные прокладки;
12 — верхний реактивный рычаг
158
Момент от ведущей вилки к ведомой передается через шарики 1,
которые катятся по круговым желобам на вилках. Центральный
шарик 2 входит в сферические углубления в средней части вилок,
служит для их центровки и удерживается в определенном поло-
жении штифтами 5 и 6.
Рис. 99. Карданы равных угловых скоростей:
а — шариковый кардан; б — дисковый кардан; 1 — шарик;
2 — центральный шарик; 3 и 4 — вилки; 5 и 6 — штифты; 7 — внут-
ренняя полуось; 8 и 12 — вилки; 9 и 11 — цилиндрические кула-
ки; 10 — диск кардана; 13 — наружная полуось
Вследствие симметричности кардана относительно ведущей
и ведомой вилок скорости вращения соединяемых валов будут
одинаковыми.
Дисковый кардан равной угловой скорости, показанный па
рис. 99, б (Урал-375 Д, КрАЗ-214), имеет вилки 8 и 12, охваты-
вающие два цилиндрических кулака 9 и 11. Во внутренние пазы
кулаков вставлен диск 10 кардана, который, соединяя оба кулака,
позволяет передавать вращение от внутренней полуоси 7 к наруж-
ной 13. Внутренняя и наружная полуоси могут качаться, каждая
на своем кулаке (в вертикальной плоскости) и вместе с кулаком
вокруг диска (в горизонтальной плоскости).
Дисковый кардан работает подобно двум сочлененным вильчатым
карданам, из которых первый создает неравномерность вращения,
159
а второй устраняет эту неравномерность. В результате вращение
от внутренней полуоси к наружной передается равномерно.
Карданные валы изготовляют из сталей 15, 20 и 40Х, под-
вергают закалке и отпуску. Для крестовин карданов применяют
малоуглеродистую сталь 20 или легированные стали 15Х, 20Х,
18ХНЗА и 18ХГТ, подвергая их цементации, закалке и отпуску.
Вилки карданов изготовляют из сталей ЗОХ, 40 и 45 с после-
дующей закалкой и отпуском, а вилки карданов равной угловой
скорости — из стали 15НМ с последующей цементацией.
§ 47. КРИТИЧЕСКОЕ ЧИСЛО ОБОРОТОВ КАРДАННОГО ВАЛА
Вследствие эксцентричности или неравномерности распреде-
ления массы металла по валу при его вращении возникает центро-
бежная сила, которая вызывает изгибные колебания. При опре-
деленной скорости вращения эти колебания могут попасть в ре-
зонанс с частотой собственных колебаний системы (автомобиля).
Соответствующее число оборотов вала и называется критическим.
Критическое число оборотов зависит от размеров, конструкции
вала и его опор.
Критическая скорость полого карданного вала диаметром D
более высокая, чем критическая скорость сплошного вала того же
диаметра, почему карданные валы и выполняются из стальных
труб.
Открытый карданный вал автомобиля рассчитывается как
вал, свободно лежащий в опорах. Критическое число оборотов
пустотелого вала, свободно лежащего в опорах, определяется
по формуле
(116)
где DH — наружный диаметр пустотелого вала;
De — внутренний диаметр пустотелого вала;
L — рабочая длина вала, принимаемая равной расстоянию
между серединами карданов.
Из формулы видно, что критическое число оборотов зависит
от квадрата длины вала. Следовательно, чем меньше длина вала,
тем более высокую критическую скорость его вращения можно
допустить, и наоборот.
При выборе размеров вала руководствуются следующим соотно-
шением между критическим числом оборотов пвкр и числом оборо-
тов пв гаах карданного вала, соответствующим максимальной скоро-
сти автомобиля (запас по критическому числу оборотов):
= 1,2-4-2,0.
пе шах
160
Минимальная величина запаса по критическому числу оборотов
допускается только при очень хорошей динамической баланси-
ровке вала и при высокой точности изготовления шлицевых
соединений.
При динамической балансировке карданных передач дисбаланс
устраняют приваркой пластин на концах трубчатого вала. Для
сохранения балансировки при разборке карданной передачи
в эксплуатации на ступице скользящей вилки и на наконечнике
карданного вала иногда наносят метки, которые при сборке
передачи должны быть совмещены.
§ 48. ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА
Главная передача служит для передачи крутящего момента
от карданного вала к ведущим полуосям, расположенным под
углом 90° к продольной оси автомобиля, а также для увеличения
крутящего момента.
Рис. 100. Типы главных передач:
а — одинарная простая главная передача; б — одинарная гипоидная главная передача;
в — двойная главная передача; 1 — ведущая коническая шестерня; 2 — ведомая кони-
ческая шестерня; з — ведущая цилиндрическая шестерня; 4 — ведомая цилиндрическая
шестерня
Главная передача, дифференциал и полуоси, заключенные
в одном общем картере, носят название ведущего моста автомо-
биля.
Главные передачи подразделяются на одинарные — с одной
парой конических (рис. 100, а) или гипоидных (рис. 100, б)
шестерен и двойные (рис. 100, в) с одной парой конических
и одной парой цилиндрических шестерен. Двойные главные
передачи могут быть одноступенчатыми и двухступенчатыми,
т. е. с двумя переключаемыми передачами с разными передаточ-
ными числами.
6 Пленников и др.
161
В одинарной простой главной передаче крутящий момент
от карданного вала передается на ведущую коническую шестерню 1
(рис. 100, а), а от нее на ведомую 2. У гипоидной главной передачи
ось вала ведущех! конической шестерни не пересекается с осью
ведомой шестерни, а расположена ниже ее (смещение с на
рис. 100, б). Гипоидная передача (автомобилей ГАЗ-21 «Волга»,
ГАЗ-53А, ЗИЛ-111, ЗИЛ-133) позволяет расположить ниже
карданный вал, опустить пол кузова и сам кузов, что снижает
высоту центра тяжести и повышает устойчивость автомобиля.
Такая передача бесшумна в работе и более долговечна, так как
имеет большую длину и толщину зубьев ведущей шестерни при
прочих равных размерах передачи.
С другой стороны, гипоидная передача весьма чувствительна
к нарушению правильности зацепления, в ней большее, чем у пере-
дачи с коническими шестернями, взаимное скольжение зубьев,
более высокий нагрев деталей и выдавливание смазки. Поэтому
поверхности зубьев гипоидной главной передачи должны обладать
высокой твердостью; необходимы тщательная обработка и сборка
шестерен, а в процессе эксплуатации — применение масел, обла-
дающих высокой прочностью пленки, и особо тщательное обслу-
живание.
В двойной главной передаче (рис. 100, в) крутящий момент
передается от ведущей конической шестерни 1 к ведомой 2, уста-
новленной на одном валу с малой (ведущей) цилиндрической
шестерней 3, от которой крутящий момент передается на большую
(ведомую) цилиндрическую шестерню 4.
В двойной главной передаче можно получить большое пере-
даточное число при сравнительно небольших размерах передачи.
Двойную передачу применяют на грузовых автомобилях средней
и большой грузоподъемности.
Валы и шестерни главных передач обычно изготовляют из
легированных сталей (12ХНЗА, 18ХГТ, 20ХНМ) с последующей
закалкой и отпуском.
Главная передача автомобиля ГАЗ-21 «Волга» одинарная
гипоидная установлена в картере с разъемом в вертикальной
плоскости (рис. 101). Смещение оси ведущей шестерни относи-
тельно оси ведомой шестерни вниз составляет 42 мм.
Для уменьшения осевого перемещения шестерен подшипники
главной передачи устанавливают при сборке с предварительным
натягом, т. е. затягивают их так, что не только устраняется
осевой люфт, но даже создается некоторая деформация подшип-
ника (0,03—0,05 мм вдоль оси). В результате сохраняется правиль-
ность зацепления зубьев под нагрузкой и увеличивается срок
службы деталей главной передачи.
Предварительный натяг конических роликоподшипников 3
и 7 регулируют прокладками 5, а положение ведущей шестер-
ни — подбором соответствующей толщины кольца 2, разме-
162
щенного между опорным торцом шестерни и задним подшип-
ником.
Рис. 101. Главная передача и дифференциал автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — ведомая шестерня; 2 — регулировочное кольцо; 3, 7, 13 и 19 — конические ролико-
подшипники; 4 — упорное кольцо; 5, 12 и 20 — регулировочные прокладки;б — саль-
ники; s —вал ведущей шестерни; 9 —картер; 10 —крышка картера; 11 —коробка
дифференциала; 14 и 21 — упорные шайбы; 13 — ось сателлитов; ю — сателлит; 17 —
полуосевая шестерня; 1S — полуось
Ведомая шестерня 1 прикреплена к фланцу коробки 11 диф-
ференциала. Коробка дифференциала вращается на двух кониче-
ских роликоподшипниках 13 и 19, предварительный натяг которых
6*
163
регулируется прокладками 12 и 20. Этими же прокладками регу-
лируют положение ведомой шестерни, т. е. величину бокового
зазора и контакт в зацеплении шестерен.
Рис. 102. Главная передача и дифференциал автомобиля ГАЗ-53А:
1 — регулируемый упор ведомой шестерни; 2 — втулка; 8 — верхний канал; 4 и 8 —
регулировочные прокладки; 5 — стакан подшипников; 6, 9 и 22 — конические ролико-
подшипники; 7 — вал ведущей шестерни; 10 — цилиндрический роликоподшипник; 11 —
картер; 12 — гайка; 18 — полуось; 14 — правая чашка коробки дифференциала; 15 —
стопорная пластина; 16 —- крышка подшипника; 17 — полуосевая шестерня; 18 — кре-
стовина; 19 — ведомая шестерня; 2о — левая чашка коробки дифференциала; 21 и 24 —
опорные шайбы; 28 — сателлит; 25 — маслоуловитель
В коробке дифференциала на оси 15 установлены два кони-
ческих сателлита 10, находящиеся в постоянном зацеплении
с полуосевыми шестернями 17.
Между внутренними торцами коробки дифференциала и опор-
ными торцами сателлитов и полуосевых шестерен находятся
упорные шайбы 14 и 21, предохраняющие шестерни и коробку
дифференциала от износа.
164
Передаточное число главной передачи автомобиля ГАЗ-21
«Волга» — 4,55.
На рис. 102 показана конструкция одинарной гипоидной
главной передачи и дифференциал автомобиля ГАЗ-53А. Смещение
оси ведущей шестерни по отношению оси ведомой шестерни состав-
ляет 32 мм.
Ведущая шестерня главной передачи, изготовленная как одно
целое с валом 7, установлена на двух конических роликоподшип-
никах 6 и 9; третий подшипник 10, роликовый, цилиндрический,
установлен в гнезде картера моста. Такая установка вала ведущей
шестерни позволяет несколько повысить нагруженность зубьев и по-
вышает стабильность регулировки зацепления конических шестерен.
Для регулировки предварительного натяга конических под-
шипников вала ведущей шестерни в процессе эксплуатации служат
прокладки 8, установленные между распорным кольцом и торцом
внутреннего кольца заднего конического подшипника. Под фланцем
стакана имеются регулировочные прокладки 4 для регулировки
положения ведущей шестерни. Цилиндрический роликоподшип-
ник 10 фиксируется на валу стопорным кольцом.
К ведомой шестерне 19 болтами прикреплена левая чашка 20
дифференциала, которая, будучи соединена с правой чашкой 14,
образует коробку дифференциала. В коробке дифференциала
на крестовине 18 установлены четыре сателлита 23. Коробка
дифференциала в сборе с ведомой шестерней вращается на двух
конических роликоподшипниках 22, предварительный натяг кото-
рых регулируется гайками 12. Этими же гайками регулируется
положение ведомой шестерни.
Главная передача и дифференциал установлены в картере 11,
который свободно вставляется в отверстие балки моста и закреп-
ляется болтами.
Масло к коническим роликоподшипникам вала ведущей ше-
стерни подводится принудительно, для чего в картере установлена
маслосъемная втулка 2, которая, соприкасаясь с ведомой шестер-
ней, собирает увлекаемое ею масло. Втулка прижимается к ше-
стерне резьбовой пробкой через пружину. Из втулки 2 через
верхний канал 3 масло подводится к подшипникам и отводится
по нижнему каналу.
Для предотвращения больших деформаций ведомой шестерни
при передаче больших усилий в картере установлен регулируемый
упор, позволяющий обеспечить постоянный зазор (0,25 мм) между
втулкой упора и торцом ведомой шестерни.
Передаточное число главной передачи автомобиля ГАЗ-53А
равно 6,83.
Двойная главная передача автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 103)
состоит из пары конических шестерен 6 и 7 со спиральными зубь-
ями и пары цилиндрических шестерен 10 и 13 с косыми зубьями
с общим передаточным числом 6,45.
165
Вал ведущей конической шестерни 6 вращается на двух кони-
ческих роликоподшипниках 1 и 4, установленных в стакане 2.
Между внутренними кольцами подшипников установлены распор-
ная втулка и две регулировочные шайбы 3.
Рис. 103. Главная передача и дифференциал автомобиля ЗИЛ-130:
1, 4, 9, 16 и 23 — конические роликоподшипники; 2 — стакан подшипников; 3 — регули-
ровочная шайба; 5 — регулировочные прокладки; в — ведущая шестерня; 7 — ведомая
шестерня; 8 — регулировочная прокладка; 10 — ведущая цилиндрическая шестерня;
11 ~ картер главной передачи; 12 и 15 — чашки коробки дифференциала; 13 — ведомая
цилиндрическая шестерня; 14 — полуосевая шестерня; 17 — регулировочная гайка
подшипника дифференциала; 18 — полуось; 19 — картер моста; 20 — сателлит; 21 —
опорная шайба сателлита; 22 — крестовина сателлитов
Ведомая коническая шестерня 7 приклепана к фланцу проме-
жуточного вала, изготовленного за одно целое с ведущей цилин-
дрической шестерней 10. Промежуточный вал установлен на двух
конических роликоподшипниках 9 и 23, закрытых крышками.
Между картером и крышками имеются прокладки 8 для регули-
ровки подшипников.
166
23 22 21 20
Рис. 104. Главная передача и дифференциал автомобилей У рал-375Д и Урал-377
1 — ведомая коническая шестерня; 2 — картер главной передачи; з — цилиндрический роликоподшипник; 4 — ведущая цилиндриче-
ская шестерня; 5 — стакан подшипников; в, 13, 1в и 24 —• конические роликоподшипники; 7, S и 10 — регулировочные прокладки;
е — промежуточный вал; 11 и 15 — фланцы; 12 — ведущий вал; 14 — ведущая коническая шестерня; п — картер среднего моста;
13 и 27 — полуоси; 19 — полуосевая шестерня; го — сателлит; 21 — крестовина; гг — ведомая цилиндрическая шестерня; 23 —
чашка коробки дифференциала; 25 — гайка; 26 — кожух полуоси
167
Для регулировки зацепления конических шестерен между
торцами картера и стаканом 2 ставят стальные прокладки 5.
В коробке дифференциала размещены две конические полу-
осевые шестерни 14, крестовина 22 и четыре сателлита 20. Диффе-
ренциал установлен на двух конических роликоподшипниках 16,
регулируемых гайками 17.
Картер заднего моста стальной, штампованный, с приваренной
задней крышкой.
В картере главной передачи имеются три кармана, из которых
масло, попадающее туда при вращении шестерен, поступает
к подшипникам вала веду-
щей шестерни и возвращает-
ся в картер самотеком.
Главная передача средне-
го ведущего моста с переда-
чей непосредственно через
него крутящего момента к
заднему мосту автомобилей
Урал-375Д и Урал-377 по-
казана на рис. 104.
Двойная главная переда-
Рис. 105. Схема двойной главной пере-
дачи с расположением цилиндрических
шестерен у колес:
1 — ведущий вал; 2 — конические шестерни;
3 — коробка дифференциала; 4 — полуось;
5 — цилиндрические шестерни
ча смонтирована в картере
2 и установлена сверху кар-
тера 17 среднего ведущего
моста. Ведущий вал 12 с уста-
новленной на нем конической
шестерней 14 вращается на
двух конических роликоподшипниках 13 и 16. На концах ва-
ла закреплены фланцы 11 и 15. Между крышками и картером 2
установлены прокладки 10 для регулировки подшипников.
На промежуточном валу 9, изготовленном как одно целое
с цилиндрической шестерней 4, на шпонке закреплена ведомая
коническая шестерня 1.
Промежуточный вал установлен на конических роликоподшип-
никах 6 и цилиндрическом 3. Конические роликоподшипники
регулируются прокладками 8, помещенными между крышкой
и стаканом 5. Зацепление конических шестерен 1 и 14 регулируется
прокладками 7, расположенными между стаканом 5 и картером 2.
Ведомая цилиндрическая шестерня 22 болтами соединена с ко-
робкой дифференциала, которая вращается на двух конических
роликоподшипниках 24. Регулировка зтих подшипников произ-
водится гайками 25.
На концах полуосей 18 и 27 установлены полуосевые шестерни
19, находящиеся в зацеплении с четырьмя сателлитами 20.
При большом передаточном числе главной передачи приме-
няют двойные главные передачи с расположением цилиндрических
шестерен у колес (рис. 105). По такой схеме выполнена главная
168
передача автомобилей МАЗ-500, МАЗ-503 и МАЗ-504, имеющая
одну пару конических шестерен, расположенную в картере заднего
моста (центральный редуктор), и планетарную колесную передачу.
Рис. 106. Центральный редуктор главной передачи автомобиля МАЗ-500:
1 — гайка; 2 — полуосевая шестерня; 3 — сателлит; 4 — кпрстовина; 5 — цилиндриче-
ский роликоподшипник; с, 9, 16 и 19 — конические роликоподшипники; 7 — распорное
кольцо; 8 — регулировочная шайба; ю — регулировочные прокладки; 11 — ведущий
вал с шестерней; 12 — картер редуктора; 13 — ведомая шестерня; 14 — упор ведомой
шестерни; 15 — правая чашка дифференциала; п — крышка подшипника; 18 левая
чашка дифференциала
Общее передаточное число заднего моста автомобилей
МАЗ-500 и МАЗ-504 равно 7,73, автомобиля-самосвала МАЗ-503 —
9,57.
169
1
w
Различные передаточные числа получены за счет изменения
передаточного числа колесной передачи.
Центральный одноступенчатый редуктор (рис. 106) монти-
руется в картере 12, который устанавливают в отверстии картера
заднего моста и крепят к
нему шпильками.
Ведущая шестерня 11
изготовлена как одно це-
лое с валом, установлен-
ным на двух конических 6
и 9 и одном цилиндриче-
ском 5 роликоподшипни-
ках. Между внутренними
обоймами конических ро-
ликоподшипников установ-
лены распорное кольцо 7
и регулировочные шайбы.
Коробка дифференциа-
ла 15 с крестовиной 4 и че-
тырьмя сателлитами 3 вра-
щается в конических ро-
ликоподшипниках 16 и 19,
регулируемых гайками.
Регулировка зацепле-
ния шестерен главной пе-
редачи осуществляется ре-
гулировочными стальными
прокладками 10.
Для обеспечения пра-
вильного зацепления зу-
бьев шестерен и предот-
вращения деформации ве-
домой шестерни в карте-
ре редуктора установлен
упор 14.
Применение колесных
передач позволяет разгру-
зить дифференциал и по-
луоси, уменьшить габаритные размеры моста и увеличить до-
рожный просвет.
Колесная передача автомобиля МАЗ-500 (рис. 107) состоит
из цилиндрических шестерен: солнечной шестерни 12, насаженной
на шлицах наружного конца полуоси 7; трех сателлитов 14,
свободно вращающихся на осях 15; коронной шестерни 1 с внут-
ренними зубьями, соединенной со ступицей 10 колеса. Сателлиты
свободно вращаются на цилиндрических роликоподшипниках 16.
Три оси 15 сателлитов закреплены в неподвижном водиле.
Рис. 107. Колесная передача автомобиля
МАЗ-500:
1 — ведомая (коронная) шестерня; 2 — контр-
гайка; 3 — стопорная шайба; 4 — гайка подшип-
ников ступицы; -5 — кожух полуоси; 6 — упор
ведущей шестерни; 7 — полуось; 8 — внутренняя
чашка водила;* Р — наружный подшипник сту-
пицы; 10—ступица колеса; 11—наружная чаш-
ка водила; 12— ведущая (солнечная) шестерня;
13 — стопорное кольцо; 14 — сателлит; 15 — ось
сателлита; 16 — подшипник сателлита; 17 — сто-
порный болт
170
W 2 3 6
Водило колесной передачи состоит из двух чашек: внутренней 8
со шлицевой ступицей и наружной 11, соединенных между собой
болтами. Водило крепится на кожухе полуоси гайкой 4 и контр-
гайкой 2 подшипников ступицы. Между гайкой и контргайкой
имеется стопорная шайба 3.
Солнечная шестерня 12 фиксируется на полуоси 7 стопорным
кольцом 13. Смещение шестерни 12 внутрь ограничивается упо-
ром 6.
От осевого смещения оси сателлитов удерживаются стопорными
болтами 17.
На некоторых моделях автомобилей МАЗ устанавлива-
ются двухступенчатые задние мосты. При этом удваивается
количество передач между
двигателем и ведущими ко-
лесами, поэтому повышаются
использование эффективной
мощности двигателя, эконо-
мичность и техническая ско-
рость движения автомобиля
в различных дорожных усло-
виях.
На рис. 108 показана схе-
ма двухступенчатой (с по-
нижающей передачей) глав-
ной передачи автомобилей
МАЗ-500 и МАЗ-504.
Передача имеет коронную
шестерню 3, сателлиты 4 и
солнечную шестерню 7, жест-
ко связанную с подвижной
зубчатой муфтой 9. Когда
муфта 9 входит в зацепление
с шестерней 8 картера моста,
солнечная шестерня 7 непод-
вижна. Коронная шестерня 3, вращаясь от вала 1 главной пе-
редачи, обкатывает сателлиты 4 по неподвижной солнечной ше-
стерне 7. Сателлиты при этом вращают с пониженной скоростью
водило 5 и коробку дифференциала 10. Передаточное число по-
нижающей передачи
Рис. 108. Схема двухступенчатой глав-
ной передачи:
1 — ведущий вал; 2 — ведомая шестерня;
3 — коронная шестерня; 4 — сателлит; 5 —
водило; в — шестерня, связанная с коробкой
дифференциала; 7 — солнечная шестерня; 5 —•
шестерня картера моста; р — муфта; 10 — ко-
робка дифференциала
i = 1 _1_
где z7 и z3 — число зубьев шестерен 7 и 3.
Если муфту 9 вывести из зацепления с шестерней 8, а солнеч-
ную шестерню 7 ввести в зацепление с шестерней 6, связанной
с коробкой дифференциала 10, то планетарная передача блоки-
руется. В этом случае механизм вращается со скоростью коронной
171
шестерни 3, равной скорости вращения ведомой шестерни 2 глав-
ной передачи.
Перемещение муфты 9 в осевом направлении осуществляется
пневматическим цилиндром.
§ 49. ДИФФЕРЕНЦИАЛ
Дифференциал обеспечивает вращение ведущих колес с раз-
личными скоростями, что необходимо при поворотах и движении
автомобиля по неровной дороге, и распределяет по отдельным
ведущим колесам (межколесные дифференциалы) или мостам
(межосевые дифференциалы) крутящий момент, подводимый от
двигателя.
Дифференциалы могут быть симметричные и несимметричные.
Симметричный межколесный дифференциал в случае малого
внутреннего трения распределяет крутящий момент поровну
между полуосями. Несимметричный дифференциал, применяемый
в трансмиссиях автомобилей высокой проходимости (см. рис. 93),
распределяет крутящий момент по ведущим мостам автомобиля
в заданном отношении.
Так как межосевые дифференциалы были рассмотрены выше
(см. гл. X), ниже речь будет идти только о межколесных диф-
ференциалах.
Наибольшее распространение получили симметричные меж-
колесные дифференциалы с коническими сателлитами, простые
по конструкции и надежные в работе. В таком дифференциале
(см. рис. 102, 103 и 104) усилие от ведомой шестерни главной
передачи и скрепленной с ней коробки дифференциала передается
на крестовину (или ось) сателлитов. Так как каждый из сателли-
тов расположен на одинаковом расстоянии от полуосевых шестерен,
а сами полуосевые шестерни имеют равные диаметры, то подве-
денное к сателлитам усилие равномерно распределяется между
полуосевыми шестернями, а полуоси всегда нагружаются одина-
ковыми крутящими моментами.
Если при повороте автомобиля одно из колес, например пра-
вое, проходит меньший путь, то за счет поворачивания сателлитов
вокруг их осей ускоряется вращение полуосевой шестерни левого
колеса.
Для кинематически симметричного дифференциала имеем
®П1 + ®П2 = 2<в0, (117)
где соп1 и £о„2 — угловые скорости полуосей;
£оа — угловая скорость коробки дифференциала.
Из условия равновесия внешних сил, приложенных к диффе-
ренциалу, получим
Md = Mnl + M„z, (118)
172
где Мд — крутящий момент, подведенный к дифферен-
циалу;
Мп1 и ТИп2 — крутящие моменты на полуосях.
Во многих дифференциалах момент, затраченный на трение
в механизме, мал по сравнению с моментом Мв, поэтому им можно
пренебречь. Тогда формула (118) примет вид
ril 2 "
Недостатком автомобилей с симметричным межколесным диф-
ференциалом является то, что при движении в неблагоприятных
дорожных условиях, когда одно из ведущих колес имеет недоста-
точное сцепление с полотном дороги, через другое ведущее колесо
уже нельзя передать значительного крутящего момента. Напри-
мер, если одно из ведущих колес попало на скользкое место, то
полуось этого колеса передает малый крутящий момент. Такой же
малый момент, согласно принципу работы дифференциала, будет
передавать и полуось второго колеса.
Увеличение крутящего момента, передаваемого от главной
передачи, вызывает лишь вращение сателлитов вокруг их осей
и повышенную скорость вращения колеса, попавшего на скольз-
кое место — колесо пробуксовывает.
Крутящий момент на колесе, имеющем хорошее сцепление
с дорогой, при этом не повышается. В результате возникают
затруднения при трогании автомобиля с места, а при движении
создаются предпосылки к заносу ведущей оси автомобиля.
Для устранения вредного действия симметричного дифферен-
циала и повышения проходимости автомобиля по плохим дорогам
применяют механизмы для выключения дифференциала (блоки-
ровки) или дифференциалы с повышенным внутренним трением.
На рис. 109 показана главная передача с кулачковым диф-
ференциалом повышенного трения автомобиля ГАЗ-66.
К ведомой шестерне 4 болтами прикреплены левая 6 и правая 2
чашки коробки дифференциала.
В левой чашке 6 коробки дифференциала имеются два ряда
радиальных отверстий, расположенных в шахматном порядке.
В эти отверстия свободно установлены 24 сухаря 3. Внутри коробки
дифференциала на шлицах полуосей 1 и 7 установлены две кулач-
ковые муфты 5 и 8. Сухари 3 опираются концами на кулачки муфт.
Внутренняя муфта 8 имеет два ряда кулачков, наружная муфта
5 — один ряд кулачков.
Вращение от коробки дифференциала передается через сухари 3
и кулачки муфт 5 и 8 на полуоси. Полуоси могут вращаться с раз-
ными скоростями за счет радиального перемещения сухарей
по кулачкам муфты.
При прямолинейном движении автомобиля и одинаковом
сцеплении обоих ведущих колес с полотном дороги числа оборотов
173
колес одинаковы, а передаваемый крутящий момент делится
между полуосями поровну. Сухари в радиальном направлении
остаются неподвижными и заклинивают обе муфты.
При повороте автомобиля или различном сцеплении ведущих
колес с дорогой одна из муфт отстает от коробки дифференциала,
а другая обгоняет коробку; сухари, скользя по кулачкам муфт,
перемещаются в радиальном направлении. Трение между кулач-
ками и сухарями затрудняет буксование колеса, имеющего малое
сцепление с полотном дороги (действует подобно колесному тор-
мозу), позволяя передавать увеличенный крутящий момент колесу,
имеющему большее сцепление с полотном дороги.
Рис. 109. Главная передача с кулачковым дифференциалом повышенного
трения автомобиля ГАЗ-66:
1 и 7 — полуоси; 2 и в — чашки коробки дифференциала; з — сухарь; 4 — ведомая
шестерня главной передачи; 5 — наружная кулачковая муфта; 8 — внутренняя кулач-
ковая муфта
В остальном главная передача автомобиля ГАЗ-66 имеет
такую же конструкцию, что и автомобиля ГАЗ-53А.
Испытания показали, что при движении по скользкой дороге
и буксовании одного из ведущих колес тяговое усилие на крюке
автомобиля с кулачковым дифференциалом в 2 раза больше, чем
у автомобиля с шестеренчатым дифференциалом.
Коробки дифференциала изготовляют из ковкого чугуна
КЧ 35-10 или КЧ 37-12, сателлиты — из сталей 12ХНЗА, 15НМ,
18ХГТ, 20ХНМ (подвергаются цементации, закалке и отпуску),
крестовины сателлитов — из сталей 12ХНЗА, 18ХГТ, 20Х и
20ХНМ (подвергаются цементации, закалке и отпуску) или
из стали 40Х с последующей закалкой, отпуском и поверхностной
закалкой токами высокой частоты.
174
§ 50. ПОЛУОСИ
Полуоси служат для передачи крутящего момента от дифферен-
циала к ведущим колесам автомобиля. При движении автомобиля
на полуось действуют:
крутящий момент Мк, передаваемый на колесо и вызывающий
скручивание полуоси;
вертикальная реакция ZK, возникающая от действия силы
тяжести, приходящейся на колесо;
Рис. НО. Типы полуосей:
— полностью разгруженная полуось; — полуразгруженная полуось;
у — колесо; г, в и z — подшипники; 3 — балка ведущего моста; 4 — полуось; & — сту-
пица
касательная реакция Хк, направленная в сторону движения
автомобиля (тяговая сила) или в противоположную сторону
(тормозная сила);
боковая реакция Ук, возникающая при движении автомобиля
по дороге с поперечным уклоном или при его повороте.
Полуоси в зависимости от степени нагружения изгибающим
моментом, обусловленной конструкцией внешней опоры (типом
подшипников и местом их расположения), условно делятся на три
типа: полуразгруженные, разгруженные полностью и разгружен-
ные на три четверти (последние применяются весьма редко).
Полуразгруженная полуось 4 (рис. 110, а) внешним концом
опирается на подшипник 2, установленный в балке 3 ведущего
моста и расположенный на расстоянии ар от средней плоскости
колеса 1. Реакция ZK на плече ар и боковая сила Ук на плече г
создают моменты, изгибающие полуось в вертикальной плоскости.
175
Реакция Хк на плече ар создает изгибающий момент, действующий
в горизонтальной плоскости.
Полуразгруженные полуоси применяют в основном на легко-
вых автомобилях и грузовых автомобилях малой грузоподъемности.
При полностью разгруженной полуоси (рис. 110, б) ступица 5
установлена на балке 3 ведущего моста на подшипниках 6 и 7,
Рис. 111. Полуразгруженная по-
луось автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — пластина; 2 — пружинная шайба;
3 — втулка; 4 — полуось; 5 — кожух
полуоси; е и 13 — сальники; 7 — фла-
нец кожуха полуоси; 8 — пружинная
прокладка; S — опорный тормозной
диск; 10 — тормозной барабан; 11 —
колесо; 12 — маслоуловитель; 14 —
втулка; 16 — шарикоподшипник; 1в —
маслоотражатель
расположенных симметрично отно-
сительно средней плоскости коле-
са. В этом случае все изгибающие
моменты, воспринимаемые подшип-
никами, передаются на картер ве-
дущего моста, и полуоси воспри-
нимают только крутящий момент.
Полностью разгруженные по-
луоси применяются на грузовых
автомобилях средней и большой
грузоподъемности, а также на ав-
тобусах.
Полуразгруженная полуось 4
(рис. 111) заднего моста автомо-
биля ГАЗ-21 «Волга» внешним кон-
цом установлена на шариковом
подшипнике 15, размещенном в
гнезде фланца 7 кожуха 5 полу-
оси. На полуоси подшипник за-
креплен напрессованной на полу-
ось втулкой 3 с пружинной шай-
бой 2, а в гнезде фланца — пласти-
ной 1, прикрепленной вместе с кор-
пусом сальника 13 и опорным тор-
мозным диском 9 к фланцу кожуха
болтами. Для устранения зазора
между наружным кольцом подшип-
ника и торцом фланца предусмот-
рена пружинная прокладка 8.
Тормозной барабан 10 и коле-
со 11 прикреплены непосредствен-
но к фланцу полуоси 4 болтами.
На рис. 112 показана пол-
ностью разгруженная полуось ав-
томобиля ЗИЛ-130. К фланцу полуоси 4 крепится ступица 6,
установленная на двух конических роликоподшипниках 5 и 7.
Подшипники размещены на кожухе 3 полуоси 4.
Регулировка подшипников ступицы колеса производится за-
тяжкой гайки крепления подшипников.
Отметим конструктивную особенность полностью разгружен-
ных полуосей микролитражного автомобиля ЗАЗ-965А «Запоро-
176
жец». В связи с независимой подвеской (см. ниже) задних колес
крутящий момент от полуосей передается к ступицам колес через
карданы.
Для изготовления полуосей используют стали ЗОХГСА,
35ХГС, 40Х, 40ХНМА, подвергая их закалке и отпуску. Шестерни
полуосей изготовляют из
сталей 12ХНЗА, 18ХГТ,
20ХНМ, ЗОХГТ с после-
дующей цементацией
(или цианированием),
закалкой и отпуском.
Рис. 112. Полностью разгруженная полуось
автомобиля ЗИЛ-130:
1 —тормозной барабан; 2 — опорный тормозной диск;
3 — кожух полуоси; 4 — полуось; 5 и 7 — кониче-
ские роликоподшипники; е — ступица; 8 и 10 —
сальники; S — диск колеса
§ 51. ПРИВОД
К ПЕРЕДНИМ
ВЕДУЩИМ КОЛЕСАМ
Привод к передним
колесам автомобиля
Урал-375Д показан на
рис. ИЗ. Так как пе-
редние колеса являются
управляемыми, то меж-
ду наружной 3 и внут-
ренней 13 полуосями
ставят кардан равных
угловых скоростей.
Внутренняя полуось
шлицами соединена с
полуосевой шестерней дифференциала, а наружная через зуб-
чатый венец фланца — с внутренними зубьями ступицы 2.
К фланцу 14 кожуха полуоси крепится шаровая опора 15 с верхним
12 и нижним 16 шкворнями. Подшипники шкворней закреплены
крышками с регулировочными прокладками 17. Корпус поворотной
цапфы уплотнен на шаровой опоре самоподжимными сальни-
ками. Фланец поворотной цапфы 4 крепится к корпусу 11 шпиль-
ками.
Отключение колес переднего ведущего моста при движении
по дорогам с усовершенствованным покрытием повышает эконо-
мичность автомобиля, снижает износ шин передних колес и увели-
чивает срок службы деталей переднего моста.
На автомобилях УАЗ предусмотрена муфта для отключения
колес переднего ведущего моста (рис. 114).
К ступице 1 колеса крепится фланец 2, имеющий внутренние
шлицы. Снаружи фланец закрывается колпаком 7. На наружном
конце полуоси 4 на шлицах размещена подвижная муфта 5, имею-
щая венец со шлицами, которые при включенном переднем мосте
входят в зацепление со шлицами фланца 2 (рис. 114, а).
177
Для отключения передних колес, сняв колпак 7, вывертывают
болт 6 до тех пор, пока пружинный фиксатор 3 не войдет в паз,
имеющийся на конце полуоси 4. При этом он будет удерживать
муфту от дальнейшего перемещения, а шлицы муфты выйдут
Рис. 113. Привод передних ведущих колес автомобиля Урал-375Д:
1 — шланг; 2 — ступица; 3 — наружная полуось; 4 — поворотная цапфа; .5 — диск
колеса; 6 — колесный тормозном цилиндр; 7 — тормозной барабан; 8 — бортовое кольцо;
р — обод; 10 — опорный тормозной диск; 11 — корпус поворотной цапфы; 12 и 16 —
шкворни; 13 — внутренняя полуось; 14 — фланец кожуха полуоси; 15 — шаровая опора;
17 — регулировочные прокладки; 18 — распорное кольцо
из зацепления со шлицами фланца (рис. 114, б). Для включения
колес переднего ведущего моста болты 6 ввертывают до отказа.
У автомобилей с приводом только на передние колеса направ-
ление действия тяговой силы всегда совпадает с направлением
178
движения, что улучшает управляемость автомобиля. Силовой
агрегат таких автомобилей располагают спереди, объединяя
поперечно расположенный двигатель в один блок со сцеплением,
коробкой передач и главной передачей. Так как продольного
карданного вала в этом случае нет, можно значительно опустить
пол кузова, снизить общую высоту автомобиля и его центр тя-
жести, а следовательно, повысить устойчивость автомобиля
против заноса.
Однако при движении автомобиля с передними ведущими
колесами, в особенности на подъем, происходит разгрузка перед-
а) 6)
Рис. 114. Муфта отключения передних ведущих колес:
а — колесо включено; б — колесо выключено;
1 — ступица; 2 — фланец; з — фиксатор; <1 — полуось; .5 — муфта; 6 — болт; 7 — колпак
них колес и снижение сцепного веса, поэтому проходимость таких
автомобилей хуже, чем автомобилей с задними ведущими колесами.
Ухудшаются также маневренность и тормозные свойства. Для
автомобиля с передним расположением силового агрегата тре-
буется компактный малогабаритный двигатель и весь силовой
агрегат, поэтому такую конструкцию применяют для небольших
малолитражных автомобилей.
§ 52. ЗАДНЕЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ СИЛОВОГО АГРЕГАТА
Автомобили с задними ведущими колесами и силовым агрегатом,
расположенным сзади, так же как и автомобили с передними
ведущими колесами и двигателем, расположенным спереди,
не имеют продольного карданного вала, поэтому в таких автомо-
билях можно опустить пол кузова и снизить высоту автомобиля.
Кроме того, увеличивается площадь для размещения пассажиров,
изолируется кузов от шума двигателя. Отработавшие газы и пары
топлива не попадают в кузов.
179
К недостаткам автомобилей с задним расположением силового
агрегата относятся усложнение привода управления карбюрато-
ром, сцеплением и коробкой передач и ухудшение устойчивости
автомобиля из-за неблагоприятного распределения нагрузки
между осями.
Заднее расположение двигателя вместе со сцеплением, короб-
кой передач и главной передачей имеет микролитражный легковой
автомобиль ЗАЗ-965А «Запорожец». Для увеличения нагрузки
на переднюю ось в передней части кузова автомобиля расположены
багажное отделение, топливный бак, аккумуляторная батарея
и запасное колесо.
Глава XII
ХОДОВАЯ ЧАСТЬ АВТОМОБИЛЯ
§ 53. РАМНЫЕ И БЕЗРАМНЫЕ КОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ
Рама служит основанием,
гаты, механизмы и части
на котором крепятся все агре-
автомобиля, а также его кузов.
Раму имеют все грузовые
балок
(рис. 115) состоит
продольных
автомобили. В большинстве
случаев рама грузового ав-
томобиля
из двух
Рис.
— буксирный
11, 14
перечина; 9
крепления задних рессор;
прибор; Z9,
г_______ ____ ж____л_, 13 — кронштейны крепления дополнительных рессор (под-
рессорников); 15 — левый лонжерон; 17 — кронштейны крепления передних рессор
115. Рама грузового автомо-
биля:
1 — буфер; 2 — буксирный крюк; з —
передняя поперечина; 4 — кронштейн
амортизатора; 5 — брызговик двигате-
ля; 6 — правый лонжерон; 7 — держа-
тель запасного колеса; 8 — задняя no-
ri 16 — поперечины; 12 — кронштейны
6 и 15, называемых лонжеронами, и соединяющих их попереч-
ных балок 3, 10, 11, 14 и 16, называемых траверсами.
Лонжероны грузовых автомобилей штампуются из листовой
стали (толщиной 5—7 мм) и имеют коробчатое сечение перемен-
ного профиля. Поперечины рамы также штампуют из стали,
придавая им форму, наиболее удобную для крепления на них
соответствующих агрегатов автомобиля. Для деталей рам исполь-
зуют стали 25, 30 Т и 19ХГС.
Поперечины крепят или к полкам лонжеронов, или к их стен-
кам при помощи заклепок и косынок. Применяют также комбини-
рованное крепление поперечин: к полке и к стенке лонжерона.
181
Б передней части рамы имеются буфер 1 и крюки 2, исполь-
зуемые для буксировки автомобиля.
Передняя поперечина 3 служит для крепления двигателя,
к задней поперечине крепят буксирный прибор 9. К лонжеронам
прикреплены кронштейны для крепления деталей подвески,
кабины, топливного бака и др.
Легковые автомобили большой вместимости также имеют
рамы, так как рамная конструкция повышает комфортабельность,
обеспечивая лучшую зву-
коизоляцию кузова от шу-
ма работающих агрегатов
и шума шин, возникаю-
щего при их качении.
Рис. 116. Рама автомобиля
ЗИЛ-111:
1 — лонжероны: 2. з и 6 •— попе-
речины; 4 — Х-обравная попере-
чина
Для повышения жесткости рам автомобилей применяют Х-об-
разные поперечины (ЗИЛ-111, рис. 116) или изготовляют Х-об-
разную хребтовую раму (ГАЗ-13 «Чайка»),
Многие легковые автомобили имеют безрамную конструкцию.
Роль рамы в этих автомобилях выполняет кузов, называемый не-
сущим. Он позволяет значительно снизить силу тяжести и высоту
автомобиля при достаточной жесткости и прочности конструкции
в целом. Кузов сваривают из стальных листов (сталь 05 кп,
08 кп, 08 и 10) толщиной 0,8—1,2 мм.
Несущий кузов автомобиля ГАЗ-21 «Волга» показан на рис. 117.
Кузов состоит из шести предварительно собранных узлов: основа-
ния, правой и левой боковин, передней и задней части и крыши.
Весь кузов представляет собой жесткую сварную систему. В пе-
редней части кузова имеется короткая рама, или подрамник, пред-
назначенный для крепления двигателя со сцеплением и коробкой
передач, радиатора, передней подвески.
Подрамник крепится к основанию кузова болтами и к перед-
нему щиту 10 кузова распорками 11.
Основание 4 кузова состоит из цельнометаллической панели,
усиленной по периметру жестким коробчатым профилем. С внут-
ренней стороны кузова к основанию приварены две поперечины:
182
передняя 3 под передним сиденьем, в местах заделки задних кон-
цов подрамника 1, и задняя 5 под задним сиденьем, в местах за-
Рис. 117. Каркас кузова автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — подрамник; 2 и Р — боковины; з и 5 — поперечины пола; 4 — основа-
ние; 6 — панель задней части; 7 — диагональный усилитель; 8 — крыша;
10 — передний щит; 11 — распорка
делки передних кронштейнов задних рессор, а также диагональный
усилитель 7 за задним сиденьем.
Проемы дверей образованы цельнометаллическими бокови-
нами 2 и 9.
Конструкцию несущего кузова имеют также легковые автомо-
били «Москвич-408» и ЗАЗ-965А «Запорожец», автобусы ПАЗ-652,
ЛиАЗ-158 и ЛАЗ-695
«Львов».
Каркас кузова ав-
тобуса ЛАЗ-695 «Львов»
Рис. 118. Основание кар-
каса кузова автобуса
ЛАЗ-695 «Львов»:
1 и 2 — лонжероны; з—9—
поперечины; 10 — поперечи-
на буксирного прибора
(рис. 118) имеет жесткое основание, состоящее из двух лонже-
ронов 1 и 2, представляющих собой жесткие сварные фермы, и
семи рядов поперечин 3—9. Почти каждый ряд поперечин со-
стоит из нескольких частей — правой, средней и левой. В задней
183
части основания имеется поперечина 10 буксирного прибора. Весь
каркас основания укреплен приваренными стойками, раскосами,
косынками и др.
Масса несущего кузова или кузова с рамой у легковых авто-
мобилей составляет 40—55% от общей массы автомобиля.
Несущий кузов автобуса имеет большие преимущества в отно-
шении повышения жесткости, чем несущий кузов легкового автомо-
биля, по сравнению с соответствующими рамными конструкциями.
§ 54. ПЕРЕДНИЙ И ЗАДНИЙ МОСТЫ
Передние мосты автомобилей обычно делают управляемыми.
На автомобилях повышенной проходимости, когда колеса упра-
вляемого моста являются и ведущими, передний мост одновре-
менно обеспечивает поворот автомобиля и передачу тягового уси-
лия на колеса.
Рис. 119. Схема сил, действующих на ведущий мост
Мосты воспринимают усилия, действующие между дорогой
и рамой (кузовом) автомобиля. Вертикальные усилия (см. реак-
цию Z на рис. 119) от моста передаются на раму автомобиля через
упругие элементы подвески.
Окружная сила на ведущих колесах автомобиля вызывает со
стороны дороги реакцию — толкающую силу Т, которая пере-
дается на ведущий мост и далее на раму, заставляя автомобиль
двигаться. На раму передается также тормозная сила, возникаю-
щая при торможении, и скручивающий реактивный момент М,
возникающий на ведущем мосте и действующий в направлении,
обратном действию крутящего момента, передаваемого главной
передачей.
В большинстве автомобилей толкающая сила и реактивный
момент передаются от моста на раму через рессоры. При независи-
184
мой, пневматической и балансирной подвесках (см. ниже) при-
меняются штанги.
Мосты должны иметь возможно малую массу, так как при этом
уменьшается масса неподрессоренных частей.
Конструкция переднего моста автомобиля определяется типом
применяемой подвески колес. Все грузовые автомобили имеют
Рис. 120. Передняя ось автомобиля ЗИЛ-130:
1 и 8 — втулки шкворня; я — регулировочная прокладка; 3 — штифт;
4 — балка передней оси; 5 и 6 — опорные шайбы; 7 — поперечная
рулевая тяга; Р — поворотцая цапфа; 10 — ступица; 11 — регулировоч-
ная гайка; 12 — контргайка; 13 — замочное кольцо и шайба; 14 —
шкворень; 15 — сальник; 16 — тормозной барабан; 17 — продоль-
ная рулевая тяга
зависимую подвеску передних колес и цельную (неразрезную)
переднюю ось. Разрезную переднюю ось применяют при незави-
симой подвеске колес на легковых автомобилях.
Передняя ось автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 120) представляет
собой стальную кованую балку 4 двутаврового сечения. На кон-
цах передней оси установлены поворотные цапфы 9, соединенные
шарнирно с осью шкворнями 14. Шкворень закреплен в балке
клиновидным штифтом с гайкой; в ушки поворотных цапф запрес-
сованы бронзовые втулки 1 и 8.
185
Для облегчения поворота колес между осью и нижним ушком
поворотной цапфы на шкворне установлены опорные шайбы 5
и 6. Для регулировки осевого зазора между поворотной цапфой
и проушиной балки оси установлены прокладки 2.
На поворотной цапфе на двух конических роликоподшипниках
установлена ступица 10 колеса. Подшипники ступицы закреп-
ляют гайкой 11, которая стопорится замочным кольцом, шайбой и
контргайкой 12.
Рис. 121. Типы балок задних мостов:
а — неразрезная балка заднего моста; б — разрезная балка задне-
го моста;
1 — картер; 2 — фланец; з — площадка для крепления рессор;
4 — прокладка; б — крышка картера; 6 — крышка картера с ко-
жухом полуоси; 7 — кожух полуоси
Среднюю часть балки передней оси несколько понижают, для
того чтобы можно было ниже расположить агрегаты, установлен-
ные на передней части рамы автомобиля. Понижение балки огра-
ничивается дорожным просветом (клиренсом) под балкой, приня-
тым для данного автомобиля.
Поворотные цапфы изготовляют из сталей ЗОХ, 35Х и 40Х
и подвергают закалке и отпуску, шкворни — из сталей 12ХНЗА,
20Х, 20ХН с последующей цементацией (или цианированием),
закалкой и отпуском или из сталей 45 и 40Х, подвергаемых по-
верхностной закалке. Для рычагов поворотных цапф применяют
стали ЗОХ, 40Х и 40ХН, подвергаемые закалке и отпуску.
186
Ступицы колес отливают из ковкого чугуна КЧ 35-10 или
КЧ 37-12.
Задний ведущий мост представляет собой балку — неразрез-
ную (рис. 121, а) или разрезную (рис. 121, б), обычно пустотелую,
в которой размещаются главная передача, дифференциал и при-
вод колес.
Балки задних мостов могут быть отлиты из ковкого или моди-
фицированного чугуна или изготовлены штампованно-сварными
из стали (ЗИЛ-130, ГАЗ-53А). Если балка моста цельная, то
картер главной передачи делают съемным. Литые балки полу-
чаются более тяжелыми, чем штампованные.
На концах балки делают фланцы для крепления к ним опорных
тормозных дисков. На концах полуосевых рукавов балки заднего
моста грузовых автомобилей на подшипниках установлены сту-
пицы колес, соединенные с полуосями. У легковых автомобилей
подшипники установлены внутри полуосевых рукавов, и колеса
крепятся к полуосям.
§ 55. ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ
Подвеска автомобиля должна обеспечить плавность хода и
устойчивость автомобиля, передачу продольных и поперечных сил
и реактивных моментов от колес к раме (кузову), кинематику
колес, способствующую минимальному износу шин и стабилизации
управляемых колес, гашение колебаний кузова.
Подвеска имеет упругие элементы, направляющее устройство
и устройство, гасящее колебания.
Упругие элементы смягчают и поглощают удары, воспринимае-
мые колесами при движении автомобиля, обеспечивая необходи-
мую плавность хода.
Направляющее устройство определяет кинематику колес от-
носительно рамы или кузова и передает толкающее (тормозное)
и боковое усилия, а также реактивные моменты.
Гасящее устройство (или амортизатор) предназначено для быст-
рого гашения вертикальных колебаний кузова автомобиля.
По типу направляющего устройства подвески автомобилей
подразделяются на зависимые и независимые.
Зависимую подвеску имеют передние и задние колеса грузовых
автомобилей и задние колеса большинства легковых автомобилей
и автобусов. Независимую подвеску имеют передние колеса легко-
вых автомобилей.
Упругие элементы подвески подразделяются на рессорные,
пружинные, торсионные и пневматические.
Наибольшее распространение на грузовых автомобилях имеет
зависимая подвеска на листовых рессорах, которая достаточно
надежно работает в различных условиях эксплуатации автомобиля,
187
проста в изготовлении, доступна при техническом обслуживании
и ремонте.
Продольно расположенная рессора во многих конструкциях
выполняет функции всех трех элементов подвески, т. е. является
упругим элементом, определяет кинематику колес и передает все
виды усилий и моментов (направляющее устройство) и гасит ко-
лебания вследствие трения между листами и в шарнирах.
Для листов рессор применяют стали 50ХГА, 50ХГВ, 55С2,
60С2А, подвергают их закалке и отпуску, а иногда и дробеструй-
ной обработке. Пальцы рессор изготовляют из стали 20, подвергая
Рис. 122. Передняя подвеска автомобиля ГАЗ-53А:
1 — передний кронштейн; 2 — рама; 3 — кронштейн амортиватора; 4 — втулка аморти-
ватора; 5 — телескопический амортизатор; в — задний кронштейн; z — чашка заднего
конца; 8 — резиновые подушки; е — буфер; 10 — стремянка; 11 — рессора; 12 — чашка
переднего конца; 13 — упорная резиновая подушка
их цементации или цианированию, закалке и отпуску, или из
стали 45, подвергая их поверхностной закалке нагревом токами
высокой частоты.
Передняя подвеска автомобиля ГАЗ-53А (рис. 122) состоит из
двух продольных полуэллиптических рессор 11 и двух телеско-
пических амортизаторов 5. Концы двух коренных (верхних) ли-
стов входят в чашки 7 и 12, которые размещены в резиновых по-
душках 8, закрепленных вместе с концами рессор в кронштей-
нах 1 и 6.
В передние кронштейны рессор устанавливают дополнитель-
ные упорные резиновые подушки 13, воспринимающие усилия,
направленные вдоль оси автомобиля и препятствующие продоль-
ному перемещению рессор (вперед). Необходимые продольные пере-
мещения рессор при их прогибах происходят за счет перемещения
задних концов. Прогибы рессор ограничиваются резиновыми упо-
рами — буферами 9.
Аналогичное крепление имеют и задние рессоры.
Крепление концов рессор в резиновых подушках и втулках
обеспечивает бесшумность в работе и не требует смазки.
188
Передняя подвеска автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 123) состоит из
двух продольных полуэллиптических рессор 2 и двух телескопи-
ческих амортизаторов 5.
Передние концы рессор посредством отъемных ушков 18 и паль-
цев 13 закреплены в кронштейнах 1. Ушко крепится к рессоре при
помощи стремянки 15 и двух болтов 16.
Задний конец рессоры скользящий, опирается на сухарь 8,
установленный на оси 9 в кронштейне 7. Между сухарем 8 и крон-
штейном установлены вкладыши 10, предотвращающие износ
стенок кронштейна. Перемещение заднего конца рессоры вниз огра-
ничено стяжным болтом.
Рис. 123. Передняя подвеска автомобиля ЗИЛ-130:
1 и 7 — кронштейны; г — рессора; 3 и в — буфера; 4 — накладка; 5 — амортизатор;
8 — сухарь; е — ось сухаря; 10 — вкладыш; 11 —• стремянки; 12 — масленка; 13 —
палец рессоры; 14 — втулка ушка; 15 — стремянка ушка; 1в — болт; 17 — накладка;
18 — ушко рессоры
Для предотвращения резких ударов рессоры о раму и ограни-
чения ее прогиба установлены два резиновых буфера 3 и 6 на
рессоре и на раме автомобиля.
Амортизатор 5 в верхней части крепится к раме автомобиля
пальцем через резиновую втулку.
На задних рессорах автомобилей сверху крепят дополнитель-
ные рессоры — подрессорники.
На рис. 124 показана задняя рессора автомобиля ЗИЛ-130.
Концы дополнительных рессор (подрессорников) расположены
против кронштейнов 2 и 8, укрепленных на раме, в которые они
упираются при увеличении нагрузки на автомобиль и больших
прогибах основной рессоры. Крепление основной задней рессоры
к раме аналогично креплению передней рессоры и осуществляется
189
в передней части при помощи отъемных ушков и пальцев 15.
В задней части (скользящая опора) концы рессоры опираются
на сухари.
Дополнительная рессора 7 крепится к заднему мосту двумя
стремянками 3 и 5 одновременно с основной задней рессорой 6.
У автомобиля ГАЗ-21 «Волга» передние концы задних рессор
крепятся в кронштейнах кузова при помощи пальцев и резиновых
втулок, задние концы — при помощи сережек, пальцев и таких
же втулок.
Между рессорами устанавливаются прокладки из фибры
(ГАЗ-21 «Волга») или пластмассы («Москвич-408»), которые лучше
Рис. 124. Задняя подвеска автомобиля ЗИЛ-130:
1 и s — кронштейны задней рессоры; 2 и 8 — кронштейны дополнительной рессоры;
g и 5 — стремянки; 4, 10 и 17 — накладки; 6 — задняя рессора; 7 — дополнительная
рессора; 11 — хомут; 12 — проставки; 13 — подкладка стремянок; 14 — масленка; is —
палец рессоры; 1в — рама автомобиля
обеспечивают удержание смазки между листами и устраняют
скрип.
Независимая подвеска, при которой каждое колесо подвешено
к раме или основанию кузова автомобиля независимо от другого,
имеет следующие преимущества:
1) уменьшаются склонность передних колес автомобиля к ко-
лебаниям вокруг шкворней и наклоны кузова при наезде колеса
на препятствие, так как перемещение одного колеса, вызванное
неровностями дороги, не вызывает перемещения другого колеса;
2) подвеска позволяет применять упругие элементы меньшей
жесткости, так как величина колебаний при независимой подвеске
не ограничивается расстоянием между осью и рамой;
3) снижается масса неподрессоренных частей;
4) повышается устойчивость автомобиля против заноса.
В зависимости от того, в какой плоскости перемещается ко-
лесо, различают независимые подвески с перемещением колеса
в поперечной («Москвич-408», ГАЗ-21 «Волга»), продольной (пе-
190
редняя подвеска автомобиля ЗАЗ-965А «Запорожец») или одно-
временно в продольной и поперечной (ЗИЛ-111, задняя подвеска
автомобиля ЗАЗ-965А «Запорожец») плоскостях.
По конструкции соединения поворотной цапфы с подвеской
независимые подвески могут быть шкворневые и бесшкворневые.
На рис. 125 показана независимая шкворневая подвеска перед-
них колес автомобиля ГАЗ-21 «Волга».
Рис. 125. Независимая подвеска передних колес автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — верхний рычаг; г — стойка; з — буфер отдачи; 4 — подушки амортизатора; s —
амортизатор; в — верхняя эксцентриковая втулка; 7 — резьбовой палец; 8 — попере-
чина; е — пружина; 10 — ось нижних рычагов; 11 — резьбовая втулка; 12 — палец;
13 — нижняя эксцентриковая втулка; 14 — нижний рычаг; 15 — буфер сжатия; 16 —
стопор шкворня; 17 — шкворень; 18 — поворотная цапфа
Узлы подвески монтируют на поперечине 8, которая укреплена
па подрамнике. Сила тяжести автомобиля передается на каждое
колесо через пружину 9. Колесо подвешивают на двух рычагах 1
и 14, шарнирно соединенных с поперечиной и стойкой 2 подвески.
Рычаги имеют разную длину (верхний рычаг короче). Нижний
рычаг 14 резьбовой втулкой 11 шарнирно закреплен' на оси 10.
Стойка 2 подвески соединена с рычагами 1 и 14 посредством экс-
центриковых втулок 6 и 13 на резьбовых пальцах.
Резьбовые пальцы удерживают масло и препятствуют попада-
нию грязи на трущиеся поверхности.
Нижняя эксцентриковая втулка 13 дает возможность регули-
ровать развал колес, а верхняя эксцентриковая втулка 6 — про-
191
дольный наклон шкворня. Последняя позволяет добиться требуе-
мого развала колес, если запас регулировки за счет нижней эксцент-
риковой втулки уже использован.
В подвеске предусмотрены два гидравлических телескопических
амортизатора 5, устанавливаемые внутри пружин 9.
Перемещение колеса вверх ограничивается резиновым буфе-
ром 3, вниз — буфером 15.
Рис. 126. Независимая подвеска передних колес автомобиля «Москвич-408»:
1 — поперечина; 2 — пружина; 3 — амортизатор; 4 — регулировочные прокладки; 5 —
верхний рычаг; в — подушки амортизатора; ? — буфер отдачи; 8 и 16 — шаровые пальцы;
е — стойка подвески; 10 и 11 — конические роликоподшипники; 1Z — поворотная
цапфа; 13 — упорное кольцо; 14 — ступица; 15 — сальник; 17 — буфер сжатия; 18 —
нижний рычаг
Поворотная цапфа 18 соединена со стойкой 2 при помощи
шкворня 17, неподвижно закрепленного стопором 16. На поворот-
ной цапфе на двух конических роликоподшипниках установлена
ступица колеса.
При бесшкворневой подвеске передних колес автомобиля «Моск-
вич-408» (рис. 126) стойка 9 подвески крепится непосредственно
к поворотной цапфе 12 и при помощи пальцев 8 и 16 соединяется
с верхним 5 и нижним 18 рычагами подвески.
Угол развала колес и связанный с ним угол поперечного на-
клона оси стойки 9 подвески регулируются при помощи прокла-
док 4, помещенных между осью верхнего рычага 5 и ее привалоч-
ной поверхностью на поперечине подвески.
192
Угол продольного наклона оси стойки подвески в процессе
эксплуатации автомобиля «Москвич-408» практически не нару-
шается и регулировка его не предусмотрена.
Рис. 127. Торсионная подвеска передних колес
автомобиля ЗАЗ-965А «Запорожец»:
1 и 3 — рычаги; г — стойка; 4 — амортизатор; 5 — трубы;
в — торсион; 7 — кронштейн; 8 — буфер
Рис. 128. Схема пневма-
тической подвески:
1 — баллон; 2 — клапан;
з — регулятор
в обратном направле-
В независимой торсионной подвеске автомобиля ЗАЗ-965А
«Запорожец» (рис. 127) каждое из передних колес подвешено на
двух рычагах 1 и 3, соединенных между со-
бой при помощи стойки 2, несущей шкво-
рень. Верхними концами рычаги крепят-
ся к торсионам 6, представляющим собой
пакеты пластин. Торсионы расположены в
стальных трубах 5, сваренных друг с дру-
гом при помощи двух штампованных крон-
штейнов 7, соединяющих переднюю подве-
ску с кузовом автомобиля. От провора-
чивания торсионы удерживаются втулка-
ми с квадратными отверстиями, а от про-
дольного перемещения — стопорными бол-
тами.
При опускании под нагрузкой перед-
ней части автомобиля рычаги подвески,
поворачиваясь на некоторый угол, закру-
чивают торсионы. При подъеме передней
части автомобиля рычаги, поворачиваясь
нии, раскручивают торсионы. Рычаги при этом качаются в
пластмассовых втулках, запрессованных в трубах 5.
Сила тяжести автомобиля воспринимается поворотными цап-
фами через упорные подшипники, состоящие из текстолитовых
7 Пленников и др.
193
и стальных шайб. Телескопические амортизаторы 4 крепятся
к верхним рычагам подвески и на резиновых подушках в кузове.
Перемещение колес вверх и вниз ограничивается резиновым бу-
фером 8.
Пневматическая подвеска (рис. 128) имеет упругий элемент —
баллон^, заполненный сжатым воздухом и расположенный между
осью и поперечиной, на которой помещается резервуар со сжатым
воздухом. Регулятор 3, укрепленный на раме и связанный с осью
рычагами, поддерживает постоянным расстояние от уровня пола
кузова до дороги. При увеличении нагрузки воздух из резервуара
Рис. 129. Пневматическая подвеска автобуса ЛАЗ-965
«Львов»:
1 — поворотная цапфа; 2 — стойка подвески; з — верхний рычаг;
4 — баллон подвески; 5 — буфер; 6 — резервуар сжатого воздуха;
? — регулятор; 8 — телескопический амортизатор; 9 — эксцентри-
ковый палец
поступает в упругий элемент до тех пор, пока не восстановится
нормальный уровень пола кузова. Если нагрузка уменьшается,
часть воздуха из упругого элемента выпускается в атмосферу.
Клапан 2 предназначен для изменения давления в баллонах
при ударе колеса о неровность дороги и кренах кузова на повороте.
Пневматическая подвеска обладает следующими преимуще-
ствами:
а) малыми размерами упругого элемента;
б) прогиб подвески соответствует нагрузке автомобиля (за
счет изменения давления воздуха);
в) высота подножки автобуса сохраняется постоянной незави-
симо от числа пассажиров, а у автопоездов сохраняется постоянная
высота опорно-сцепного устройства.
194
На рис. 129 показан один из вариантов конструктивного выпол-
нения независимой пневматической подвески передних колес ав-
тобуса ЛАЗ-695 «Львов».
Поворотная цапфа 1 шкворнем соединена со стойкой 2 под-
вески. Стойка шарнирно соединена с верхним 3 и нижним рыча-
гами подвески. Эксцентриковый палец 9 нижнего конца стойки
позволяет регулировать развал колеса. Упругий элемент пневма-
тической подвески представляет собой двухвитковый баллон 4,
заполненный сжатым воздухом. Закрепляют его болтами при по-
мощи двух опорных колец нижней частью к фланцу стойки 2,
верхней — к опорной пластине. Регулятор 7, укрепленный на
Рис. 130. Стабилизатор поперечной устойчивости авто-
мобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — обойма резиновой втулки; 2 — резиновая втулка; 3 — стер-
жень стабилизатора; i — стойка; 5 — чашка подушки; 6 — подуш-
ка; 7 — чашка опорной пружины
раме и связанный с осью рычагами, позволяет поддерживать по-
стоянное расстояние от уровня пола автобуса до дороги незави-
симо от нагрузки и выравнивать автобус в случае перегрузки од-
ной из сторон.
Стабилизатор поперечной устойчивости устанавливают в перед-
них подвесках легковых автомобилей и автобусов для уменьшения
боковых кренов кузова. Стержень 3 стабилизатора (рис. 130)
расположен поперек оси автомобиля. Концы стержня шарнирно
соединены при помощи стоек 4 с опорными чашками 7 пружин
подвески. Когда деформация правой и левой пружин подвески
одинакова, стержень стабилизатора свободно поворачивается в ре-
зиновых втулках 2, не скручиваясь. Если деформация пружин
неодинакова (автомобиль поворачивает или одно из колес наехало
на неровность), то стержень стабилизатора скручивается, в резуль-
тате чего увеличивается сопротивление наклону кузова.
7*
195
g 56. АМОРТИЗАТОРЫ
В настоящее время применяют почти исключительно гидравли-
ческие амортизаторы телескопического типа, которые имеют ма-
лый вес, требуют мало места и удобно размещаются (например,
передние, внутри пружин независимой подвески колес). Действие
Рис. 131. Амортизатор автомобиля ЗИЛ-130:
а — продольный разрез; б — схема хода отдачи; в — схема хода сжатия
1 — проушина; 2 — гайка резервуара; з — резиновый сальник штока; 4 — сальник
резервуара; б — перепускной клапан; в — отверстие наружного ряда; Z — клапан отдачи;
« — пружина клапана отдачи; 9 — впускной клапан; 10 — клапан сжатия; 11 — пружина
клапана сжатия; 12 — отверстие клапана сжатия; 13 — отверстие впускного клапана;
14 — поршень; 16 — отверстие внутреннего ряда; 1в — резервуар; 1г — рабочий ци-
линдр; 18 — шток
амортизаторов основано на сопротивлении жидкости, продавли-
ваемой через отверстия с малыми сечениями.
Телескопический амортизатор автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 131, а)
проушинами 1 крепят при помощи пальцев к лонжерону рамы
с одной стороны, и к передней оси — с другой. Амортизатор имеет
196
резервуар 16, рабочий цилиндр 17, поршень 14, шток 18 и кла-
паны: перепускной 5, отдачи 7, впускной 9 и сжатия 10. Клапан
отдачи состоит из двух плоских стальных дисков, прижимаемых
к поршню пружиной 8. В поршне выполнены два ряда отверстий:
отверстия 6 наружного ряда и отверстия 15 внутреннего ряда.
Отверстия 6 закрыты тарелкой перепускного клапана 5, отверстия
15 перекрывает снизу дроссельный диск клапана отдачи 7. Внут-
реннюю полость рабочего цилиндра 17 заполняют жидкостью
с малой вязкостью — веретенным маслом АУ (ГАЗ-21 «Волга»,
ЗИЛ-130), маслом АМГ (ГАЗ-53А), смесью 50% трансформатор-
ного и 50% турбинного масел (МАЗ-500).
При сжатии рессоры поршень 14 со штоком 18 движется вниз
(рис. 131, в). Жидкость из рабочего цилиндра перетекает в полость
над поршнем через отверстия 6 в поршне, через перепускной кла-
пан 5 и частично через вырезы, имеющиеся в дроссельном диске
клапана отдачи 7.
Из рабочего цилиндра в резервуар 16 жидкость перетекает
через зазор между штоком 18 и его направляющей и через кали-
брованные отверстия 12 клапана сжатия 10.
Жидкость, вытекающая при ходе сжатия из рабочего цилиндра,
сжимает воздух в верхней части резервуара 16 до избыточного
давления 0,8—1,0 кГ/см2.
При отдаче рессоры поршень амортизатора движется вверх
(рис. 131, б). Из верхней части рабочего цилиндра жидкость пере-
текает в нижнюю часть через отверстия 15 и вырезы дроссельного
диска клапана отдачи 7.
В результате снижения давления в рабочем цилиндре 17 при
ходе отдачи в него начинает поступать жидкость из резервуара 16
(под давлением воздуха, сжатого при предыдущем ходе) через
впускной клапан 9.
Таким образом, сопротивление амортизатора определяется ко-
личеством и размерами калиброванных отверстий в дроссельном
диске клапана отдачи и на торце корпуса клапана сжатия. Только
резкие сжатия и выпрямления рессоры, сопровождающиеся быст-
рым перемещением поршня амортизатора, вызывают открытие
соответственно клапана сжатия или клапана отдачи.
§ 57. ПОДВЕСКА ДВУХ ЗАДНИХ МОСТОВ
В трехосных автомобилях средний и задний ведущие мосты рас-
полагают близко один к другому. Подвеску их выполняют балан-
сирной, что обеспечивает равные вертикальные нагрузки на сред-
ние и задние колеса левой или правой стороны автомобиля.
Балансирная подвеска двух задних мостов автомобиля
ЗИЛ-157К (рис. 132) выполнена на двух продольных полуэллип-
тических рессорах 7, а передача толкающего усилия и реактив-
ного момента от мостов к раме осуществляется четырьмя нижними
197
Рис. 132. Подвеска двух задних мостов:
а — общий вид; б — поперечный разрез; 1 — реактивная штанга; г — кронштейн реак-
тивной штанги; 3 — поперечина; 4 — опора; 5 — буфер; в и S — рычаги; 1 — рессора;
8 — толкающие штанги; 10 — кронштейн задней подвески; II — ступица; 12 — втулка;
23 — шаровой палец; 14 — упорное кольцо; 15 — кронштейн; 1в — ось балансирной
подвески
198
толкающими штангами 8 и двумя верхними реактивными штан-
гами 1.
Балансирное устройство состоит из поперечной оси 16, запрес-
сованной в кронштейны 15. На концах оси закреплены ступицы 11
с подшипниками скольжения (втулками) 12. Каждая рессора 7
средней частью прикреплена стремянками к ступице 11 оси 16
балансирной подвески. Концы рессор входят в отверстия опор 4,
которые приварены к картерам мостов. При прогибе рессор концы
их скользят в отверстиях опор.
На лонжеронах рамы имеются резиновые буфера 5 для огра-
ничения хода мостов вверх и смягчения их ударов о раму.
Толкающие штанги 8 одним концом при помощи пальцев 13
закреплены в кронштейнах 15, а другим — на рычагах 6 ведущего
моста. Реактивные штанги 1 аналогичным образом закреплены
одним концом на рычагах 9 ведущего моста и другим концом на
кронштейне 2, укрепленном на поперечине рамы.
Шарниры толкающих и реактивных штанг неразборные, со-
стоят из шаровых пальцев и специальных обойм и не нуждаются
в смазке.
§ 58. ТИПЫ КОЛЕС И ОВОДОВ
К конструкции колес предъявляются следующие требования:
1) минимальная масса, а следовательно, снижение массы не-
подрессоренных частей автомобиля, что улучшает плавность хода
и динамичность автомобиля;
2) незначительные дисбаланс и биение (радиальное и осевое);
дисбаланс, особенно управляемых колес, ухудшает плавность
хода, вызывает колебания колес, увеличивает износ шин;
3) хороший отвод тепла от нагревающейся в процессе движе-
ния автомобиля шины;
4) минимальная трудоемкость демонтажа и монтажа шины на
обод и установки колеса на автомобиль.
Колеса, предназначенные для работы с бескамерными шинами,
и колеса с регулируемым давлением воздуха в шинах, кроме того,
должны обеспечивать герметичность обода.
Основными конструктивными параметрами обода являются ши-
рина обода Ь (рис. 133), посадочный диаметр d, угол наклона поса-
дочной полки и профиль бортовой закраины, соответствующий
наружному профилю борта шины.
Колеса обозначаются двумя цифрами, например 7,00—20 (пер-
вая из которых определяет ширину обода b между закраинами,
а вторая — его посадочный диаметр d в дюймах), или одной циф-
рой, например 5,005', которая определяет ширину обода b в дюй-
мах. После цифры может стоять буква латинского или русского
алфавита, определяющая профиль бортовой закраины.
По типу применяемых шин колеса подразделяются на колеса
для камерных шин и колеса для бескамерных шин.
199
По конструктивному исполнению колеса могут быть дисковыми
и бездисковыми.
Обода, в свою очередь, разделяются на глубокие, полутлубо-
кие и плоские, на неразборные (однокомпонентные) и разборные
(многокомпонентные).
Рис. 133. Колеса автомобилей и их крепления:
а — дисковое колесо автомобиля ЗИЛ-130; б — дисковое колесо автомо-
биля ГАЗ-53А; в — крепление переднего (одинарного) колеса; г — креп-
ление задних (сдвоенных) колес; 1 — неразрезное бортовое кольцо; 2 —
разрезное замочное кольцо; з — обод; 4 — диск; 6 — разрезное бортовое
кольцо; 6 — ступица; z — гайка; 8 — шпилька; s — внутренняя гайка
(футорка)
На рис. 133, а показано дисковое колесо автомобиля ЗИЛ-130.
Конструкция обода трехкомпонентная и состоит из обода 3, не-
разрезного бортового кольца 1 и разрезного замочного кольца 2.
Для обеспечения плотного прилегания шины к ободу и предот-
вращения ее проворачивания при движения автомобиля обод и
разрезное замочное кольцо имеют конусные (5°) полки А.
К ободу приварен диск 4, имеющий восемь отверстий для кре-
пления колеса к ступице.
В крепежных отверстиях диска колеса с обеих сторон выпол-
нены сферические пояски (фаски) для центровки колеса на ступице.
Крепление переднего (одинарного) колеса к ступице 6 и его цент-
200
ровна осуществляются гайкой 7 (рис. 133, в), имеющей также сфе-
рический поясок, и шпилькой 8.
Крепление и центровка заднего внутреннего дискового колеса
(рис. 133, г) осуществляются внутренней гайкой (футоркой) 9,
навертываемой на шпильку 8. Крепление и центровка заднего
внешнего дискового колеса производятся наружной гайкой 7,
навертываемой на внутреннюю гайку 9. Крепежные шпильки
правых ступиц имеют правую резьбу, левых ступиц — левую.
Такая конструкция крепления колес вызывает возникновение
больших контактных напряжений в зоне крепежных отверстий
диска, так как усилия от затягивания гаек колес достигают весьма
больших величин (35 кГм). Это может привести к появлению
радиальных трещин и последующему выходу из строя диска ко-
леса.
Рис. 134. Бездисковые колеса автомобиля МАЗ-500 и их крепление:
а — переднее колесо; б — заднее колесо;
1 и 3 — прижимы; 2 —• гайки; 4 — болт; 5 — распорное кольцо; 6 — ступица
Для автомобилей ГАЗ-53А применяется дисковое колесо с двух-
компонентным ободом (рис. 133, б) с коническими полками. В от-
личие от трехкомпонентного двухкомпонентный обод состоит из
обода 3 и съемного разрезного бортового кольца 5.
Крепление дисковых колес всех отечественных грузовых авто-
мобилей и автобусов одинаковое, как показано на рис. 133, виг.
Обода такой конструкции могут применяться и в бездисковом
исполнении (автомобиль МАЗ-500), в связи с чем замочная часть
профиля имеет конусную (28°) поверхность А (рис. 134, а и б),
используемую для посадки обода на спицевую ступицу (в этом
случае колесо состоит из одного обода, а диск отсутствует).
Переднее колесо (рис. 134, а) после установки на конусную
поверхность ступицы закрепляется шестью прижимами 1.
Между внутренним (рис. 134, б) и наружным задними колесами
устанавливается распорное кольцо 5. Центрируется внутреннее
колесо на конусной поверхности ступицы 6. Центровка наруж-
ного колеса и крепление обоих задних колес производятся при-
жимами 3.
Рассмотренные дисковые и бездисковые колеса являются коле-
сами, разъемными в продольной плоскости (отъемные бортовые и
замочные кольца).
201
Бездисковые колеса автомобиле!! КрАЗ-214 и МАЗ-502 (рис. 135)
выполнены разъемными в поперечной плоскости и состоят из трех
секторов 1, которые замыкаются в единое кольцо при помощи спе-
циально выполненных вырезов (скосов) на торцах секторов.
Применение обода, разъемного в поперечной плоскости, значи-
тельно облегчает установку шины на обод — обод монтируется
в шину, т. е. секторы в определенной последовательности вкла-
дываются в лежащую шину и специальной монтажной лопаткой
замыкаются в жесткий обод.
Основные преимущества бездисковых колес: высокая прочность,
долговечность и надежность крепления ободов на ступице; умень-
шение массы колеса; уменьшение количества крепежных шпилек,
Рис. 135. Бездисковое колесо и спицевая ступица автомобилей
КрАЗ-214 и МАЗ-502:
а — внешний вид колеса и ступицы; б — крепление колеса к ступице;
1 — сектора; 2 — ступица; з — прижим; 4 — шпилька; 5 — гайка
что существенно уменьшает трудоемкость работ по снятию и уста-
новке колес; возможность применения более простых в изготовле-
нии шпилек и стандартных гаек, имеющих одну правую резьбу
для передних и задних колес, а также установки на ступице обо-
дов различной ширины, что позволяет использовать различные
шины на одном и том же автомобиле; улучшение доступа к вентилю
камер, что особенно важно для внутреннего заднего колеса; более
интенсивное охлаждение тормозного барабана, что благоприятно
сказывается на работе тормозных механизмов и шин.
К недостатку бездисковых колес следует отнести невозмож-
ность применения бескамерных шин.
Для легковых автомобилей наибольшее распространение полу-
чили колеса, состоящие из глубокого неразборного обода (см.
рис. 140) и штампованного диска, соединенных заклепками или
сваркой.
Такая конструкция отличается простотой изготовления и на-
дежностью в работе, а также малой массой колеса, что очень важно
для современного высокоскоростного легкового автомобиля.
202
Неразборный обод обеспечивает герметизацию при применении
бескамерных шин.
Профиль глубокого неразборного обода может быть выполнен
симметричным и несимметричным.
Специальные обода применяются для колес автомобилей с цен-
трализованной подкачкой шин (ГАЗ-66, ЗИЛ-157К, Урал-375Д).
Колесо с регулируемым давлением воздуха в шине автомобиля
ЗИЛ-157К (см. рис. 144) дисковое с разъемным в продольной
плоскости ободом. Оно состоит из внутреннего обода 32 с прива-
ренным к нему диском 29, наружного обода 30, прикрепленного
к внутреннему ободу болтами, и разрезного распорного кольца 31.
Колесо крепится к ступице шестью шпильками.
§ 59. ШИНЫ
Пневматические шины должны обеспечивать передачу макси-
мального тягового усилия, создавать минимальный тормозной
путь, противостоять боковому скольжению, смягчать толчки и
удары, возникающие при движении по неровным дорогам, гасить
неравномерность вращения коленчатого вала двигателя, кардан-
ного вала и полуосей, поглощать наименьшую полезную мощность,
развиваемую двигателем, обладать высокой износостойкостью.
При высоких скоростях движения шины не должны создавать силь-
ного шума.
Шины могут быть камерными и бескамерными. Камерная шина
состоит из покрышки, камеры и ободной ленты, предохраняющей
камеру от защемления между бортом покрышки и ободом и от
повреждения неровностями обода. Камерная шина, предназна-
ченная для эксплуатации на глубоком ободе, может не иметь
ободной ленты. Бескамерная шина не имеет камеры и ободной
ленты.
Современные шины (покрышки) изготовляют из нескольких
видов каучука, кордной ткани, специальных сортов сажи.
Различают следующие основные части покрышки (рис. 136):
беговую дорожку или протектор 3; подушечный слой или брекер 2;
боковые стенки или боковины 4; каркас 1 и борта 6.
Каркас является основной частью покрышки. Он ограни-
чивает ее объем при накачивании и передает реакции, действую-
щие на колесо со стороны дороги, на обод колеса.
Каркас покрышки состоит из нескольких слоев корда (от 2 до
12 и более).
Корд представляет собой прорезиненную ткань, которая
обеспечивает высокую гибкость и прочность каркаса. Нити корда
изготовляют из хлопкового, вискозного или капронового волокна.
Применяется также и металлокорд, имеющий нити, свитые из
тонких проволок толщиной около 0,15 мм.
203
Протектор представляет собой толстый слой высокопрочной
резины, обеспечивающей сцепление шины с дорогой и предохра-
няющей каркас от механических повреждений.
Внутри борта покрышки расположены кольца стальной про-
волоки, покрытой резиной, обеспечивающие нерастяжимость и
прочность борта покрышки, что необходимо для надежной посадки
шины на ободе.
Брекер,
(обычно 2—4) слоев редкого корда,
Рис. 136. Основные части покрышки:
1 — каркас; г — подушечный слой (брекер);
з — протектор; 4 — боковина; 5 — бортовая лента;
в — борт; 7 — бортовая проволока
или подушечный слой, состоит из нескольких
окруженного слоями резины,
и расположен между
каркасом и протекто-
ром.
Брекер повышает со-
противление каркаса
механическим повреж-
дениям, а также увели-
чивает прочность связи
протектора с каркасом.
Иногда в шинах легко-
вых автомобилей брекер
состоит из одной резины.
Боковины — по-
верхностный слой рези-
ны, предохраняющий бо-
ковые стенки покрышки
от механических повре-
ждений и влаги.
Бортовая лен-
та из обрезиненной
ткани служит для пре-
дохранения борта по-
крышки от истирания об обод и повреждений при монтаже и
демонтаже шины.
Камера представляет собой герметичный резиновый баллон
с вентилем, служащим для накачивания и выпуска воздуха.
Вентили могут быть резинометаллическими, предназна-
ченными для камер легковых автомобилей, и металлическими, пред-
назначенными для камер грузовых автомобилей (рис. 137, а, би в).
Внутри вентиля расположен золотник (рис. 137, г), который
автоматически пропускает сжатый воздух в камеру и не выпу-
скает его обратно. Снаружи вентиль закрывается колпачком 4,
который предохраняет вентиль от загрязнения и служит одновре-
менно ключом для ввертывания и вывертывания золотника.
Ободная лента представляет собой резиновую коль-
цевую прокладку, расположенную между ободом и камерой. Она
предохраняет камеру от повреждений и трения о борт покрышки
и обод.
204
Все покрышки в зависимости от рисунка протектора можно
подразделить на три основные группы (рис. 138), предназначен-
ные для использования:
а) на хороших дорогах (рис. 138, а);
б) на дорогах смешанного типа (рис. 138, б)',
в) по бездорожью (рис. 138, в).
Рис. 137. Типы вентилей шин:
а — металлический; б — резино-металлический; в — бескамерных шин;
е — золотник; 1 — камера; 2 — вентиль; 3 — гайка; 4 — колпачок; б —*
шпилька; в — резиновая манжета; 7 — чашечка; 8 — пружина
Рис. 138. Рисунок протектора:
а — дорожный; б — универсальный; в — шины повышенной
проходимости
Шины с дорожным рисунком протектора обладают хорошей
износостойкостью, но имеют недостаточное сцепление с дорогой,
205
покрытой грязью или снегом, или с мягким грунтом. Рисунок
протектора шин этого типа состоит обычно из продольных зигзаго-
образных ребер и канавок.
У покрышек второй группы протектор состоит из шашек раз-
личной формы или из комбинаций продольно расчлененных эле-
ментов и шашек. Они обеспечивают хорошее сцепление с грунтом,
а также с дорогой, покрытой грязью и снегом, но имеют повышен-
ный износ протектора при движении по сухим и гладким дорогам.
Рисунок протектора шины повышенной проходимости состоит
из крупных элементов. Выступающие элементы рисунка протек-
тора — грунтозацепы — обеспечивают хорошее сцепление шины
с дорогой и хорошее самоочищение от грязи и снега.
В зависимости от соотношения высоты профиля Н к ширине
профиля В (рис. 139) шины подразделятся на:
1) обычные — 0,9 -4-1,1;
2) широкопрофильные = 0,40 -4- 0,90;
3) арочные ^=0,3-4-0,4;
4) пневмокатки — = 0,2-^-0,35.
JD
Шины постоянного давления, применяемые в обычных усло-
виях эксплуатации, могут иметь давление воздуха 1,4—7 кГ/см2.
К шинам с переменным давлением относят шины с регулируе-
мым давлением, арочные шины и пневмокатки. Давление воздуха
в шинах с регулируемым давлением может быть 0,5—3,5 кГ/см2,
в арочных 0,5—2,5 кПсм2, в пневмокатках 0,2—1,5 кГ!см2.
Бескамерные шины (рис. 140) имеют преимущество перед ка-
мерными, заключающееся в повышении безопасности движения
за счет медленного выхода воздуха при проколах. Срок службы
бескамерной шины выше, а вес меньше, чем камерной. Недостат-
ками бескамерных шин являются трудность монтажа и повышен-
ные требования к ободам.
В отличие от обычной покрышки бескамерная шина (рис. 140)
имеет на внутренней поверхности герметизирующий слой 1 и
уплотнительный бортовой слой 2. Кроме того, герметизация внут-
ренней полости достигается специальной конструкцией борта
шины, герметизацией обода и места крепления вентиля.
Герметизирующий слой присоединяется к внутренней поверх-
ности покрышки для увеличения ее газонепроницаемости путем
вулканизации и имеет толщину 1,5—3 мм.
По внешнему виду бескамерная шина почти не отличается от
стандартной покрышки.
Шины Р и PC в отличие от шин обычной конструкции
(рис. 141, а), у которых нити смежных слоев корда каркаса 2 пе-
рекрещиваются между собой под углом 95—115°, образуя сетку,
имеют иное расположение нитей корда.
206
У шины Р (рис. 141, б) нити корда расположены в каркасе 2
радиально (от борта к борту). Жесткий в окружном направлении
Рис. 140. Бескамерная шина авто-
мобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — герметизирующий слой; 2 — уплотни-
тельный бортовой слой; 3 — обод; 4 — вен-
тиль с уплотнительными резиновыми шай-
бами
Рпс. 139. Основные раз-
меры пневматической
шины:
В — ширина профиля; II —
высота профиля; d — поса-
дочный диаметр; D — на-
ружный диаметр
брекер 1 состоит из вискозного или стального прорезиненного
корда. У таких шин меньшие теплообразование и сопротивление
Рис. 141. Шины типа Р и РС:
а — шина обычной конструкции; б — шина Р; в — шина РС;
Z — брекер; 2 — каркас; 3 — съемные протекторные кольца
качению, срок их службы на дорогах с усовершенствованным по-
крытием в 1,5—2 раза больше, чем стандартных шин.
2U7
Шины PC (рис. 141, в) имеют радиальное расположение
нитей корда в каркасе и съемные протекторные кольца 3, которые
позволяют использовать шины в различных условиях эксплуата-
ции и упрощают замену изношенного протектора.
Шины Р и РС — камерные. Давление воздуха в них несколько
выше, чем в шинах обычной конструкции (шины типа РС размером
8,25—20 имеют рабочее давление 6,5 кПсм2}.
Рис. 142. Широкопрофильная шина с двойной беговой дорожкой:
1 — обычная шина; 2 — широкопрофильная шина
Недостатками шин Р и РС являются повышенный шум и виб-
рации шин легковых автомобилей и пониженная боковая устой-
чивость шин грузовых автомобилей.
Широкопрофильные шины (рис. 142) предназначены для за-
мены шин обычных сдвоенных задних колес. При этом достигаются
снижение расхода шинных материалов и металла ободов и умень-
шение веса колес.
Широкопрофильные шины могут быть выполнены с одной бего-
вой дорожкой и с двумя, как это показано на рис. 142.
Арочные шины (рис. 143, а) устанавливаются на задних осях
автомобиля на специальном ободе.
208
Широкий профиль арочной шины и низкое давление воздуха
позволяют получить малое давление на грунт, что в сочетании
с высокими, редко расположенными грунтозацепами значительно
повышает проходимость автомобиля в условиях бездорожья —
по размокшим грунтам, заснеженным дорогам и т. п.
Арочные шины находят применение в народном хозяйстве как
сезонное средство повышения проходимости грузовых автомобилей.
Арочные шины — бескамерные. Борта шины зажимаются на спе-
циальном ободе между двумя бортовыми кольцами.
Рис. 143. Шины, повышающие проходимость автомобилей:
а — арочная шина; б — пневмокаток
Пневмокатки (рис. 143, б) — это шины, предназначенные для
повышения проходимости автомобилей и специальных колесных
машин в особо трудных условиях.
Отношение наружного диаметра пневмокатка к посадочному
диаметру составляет 4:1.
Применение пневмокатков позволяет колесному транспорту
передвигаться по сыпучим пескам и заболоченной местности.
§ 60. ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА
В ШИНАХ
Централизованное регулирование давления воздуха в шинах
из кабины водителя позволяет повысить проходимость автомобиля
на труднопроходимых участках дороги за счет снижения давления
воздуха в шинах при движении автомобиля.
Сжатый воздух, нагнетаемый компрессором 1 (рис. 144) авто-
мобиля в пневматическую систему, подводится по трубопроводам
к крану управления давлением 4, блоку 22 шинных кранов и к ка-
ждому колесу автомобиля.
209
Рис. 144. Пневматическая система трехосного автомобиля ЗИЛ-157К:
а — схема; б — подвод воздуха к шине переднего колеса; 1 — компрессор; 2 — регуля-
тор давления; 3 — предохранительный клапан; t — кран управления давлением; 6 —
манометр давления воздуха в шинах; 6 — стеклоочиститель; 7 — кран отбора воздуха;
g — рычаг крана управления давлением; в — включатель стеклоочистителя; 10 — мано-
метр системы пневматического привода тормозов; 11 — трубопроводы системы регулиро-
вания давления воздуха в шинах; 12 — разобщительный кран; 13 — соединительная
головка; 14 —трубопроводы тормозной системы; 13 —воздушный баллон; Гб —сливной
кран; 17 — комбинированный тормозной кран; 18 — запорный кран; 1в — головка под-
вода воздуха; 20 — канал для подвода воздуха к шине через цапфу; 21 — тормозная
камера; 22 — блок шинных кранов; 23 — трубка выпуска воздуха; 24 — клапан-огра-
ничитель падения давления воздуха; 25 — шланг подвода воздуха; 26 — стальная втулка;
27 — поворотная цапфа; 28 — трубка подвода воздуха; 29 — диск колеса; 30 — наруж-
ный обод; 31 — распорное кольцо; 32 — внутренний обод
210
По шлангу 25 воздух проходит в кольцевую полость между
втулкой 26 и поворотной цапфой 27 и через головку 19 подвода
воздуха, трубку 28 и запорный кран 18 в камеру шины. Головка 19
подвода воздуха обеспечивает герметичность соединения невра-
щающейся поворотной цапфы 27 с вращающейся ступицей колеса.
Воздух поступает в шины при переводе рычага 8 крана 4
в положение «Накачка». В положении «Спуск» воздух выпускается
в атмосферу. В нейтральном положении рычага давление воздуха
в шинах поддерживается постоянным.
На труднопроходимых участках дороги (снежная целина,
песок) давление воздуха в шинах кратковременно снижают (до
0,5—0,7 кГ/см2). При выходе автомобиля на лучший участок
дороги давление повышают (до 3,5 кГ/см2 на дорогах с твердым
покрытием).
Рис. 145. Кран управления давлением с клапаном-ограничителем:
1 — диафрагма; 2 — корпус крана; ЗиЛ — сальники; 4 — распорная
втулка; 6 — замочное кольцо; 7 — направляющая золотника; 8 — зо-
лотник; s — болт
Блок 22 имеет шесть кранов и распределяет воздух по отдель-
ным шинам. При открытых кранах все шины соединены между со-
бой и давление воздуха в них одинаковое. Закрывать краны и
пробки запорных кранов 18 на вентилях камер разрешается только
при длительных стоянках автомобиля во избежание утечки воз-
духа из шин через неплотности трубопроводов.
Для определения давления воздуха в отдельной шине перекры-
вают краны всех остальных шин.
В случае прокола камеры поврежденную шину выявляют
поочередным перекрытием кранов шин.
Система регулирования давления воздуха в шинах позволяет
продолжать движение автомобиля с поврежденной шиной без не-
медленной смены колеса. Это возможно при поддержании давле-
ния воздуха в шине (кран открыт), если компрессор обеспечивает
необходимое давление в пневматическом приводе тормозов.
Шкала манометра 5 градуирована до 4 кПсм2, а давление в воз-
душных баллонах достигает 7,2 кГ/см2 (в исключительных случаях
до 9 кПсм?), поэтому устанавливать рычаг 8 в положение «Накачка»
211
при закрытых кранах шин или закрытых пробках запорных кра-
нов 18 запрещается.
Кран управления давлением с клапаном-ограничителем (рис. 145)
имеет в корпусе 2 золотник 8, уплотненный сальниками 3
и 5. Замочное кольцо 6 ограничивает перемещение золотникавкрай-
них положениях. Золотник соединен с рычагом 8 (см. рис. 144)
крана управления. Рычаг имеет три положения: крайнее правое,
соответствующее накачке шин; среднее — нейтральное, когда
система регулирования давления разъединена с пневматической
системой тормозов; крайнее левое, соответствующее выпуску воз-
духа из шин в атмосферу.
Рис. 146. Блок шинных кранов:
1 — корпус блока; 2 — бронзовая втулка; 3 — седло шинного крана; 4 — шток шинного
крана
Если запорные краны на колесах автомобиля открыты, то в по-
ложении «Накачка» рычага крана золотник 8 (рис. 145) переме-
щается вперед и проточка на нем устанавливается против саль-
ника 3, воздух через образовавшийся зазор поступает в шины.
При положении рычага крана, соответствующемположению «Вы-
пуск» (левое крайнее положение), золотник перемещается назад,
проточка на нем устанавливается против сальника 5 и воздух из
шин выходит в атмосферу.
При нейтральном положении рычага крана проточка золотника
находится между сальниками, как показано на рис. 145, и воздух
никуда не поступает.
Клапан-ограничитель падения давления воздуха предназначен
для разобщения системы регулирования давления воздуха при
понижении давления в системе пневматического привода тормозов
212
с целью сохранения в тормозной системе давления воздуха, необ-
ходимого для торможения.
Клапан-ограничитель прекращает подачу воздуха в шины при
давлении ниже 4,5 кГ/см2. Клапан регулируется на указанное
давление болтом 9.
При давлении воздуха в пневматической системе больше
4,5 кГ/см2 диафрагма 1 клапана, преодолевая сопротивление
пружины, прогибается влево и пропускает воздух в кран упра-
вления давлением.
Рис. 147. Запорный кран:
1 — корпус; 2 и 11 — накидные гайки; 3, 9 и 10 — шайбы; 4 —
пробка; 5 — сальник; 6 и 13 уплотнительные кольца; ? —
соединительная трубка; 8 — соединительная гайка; 12 — вентиль
камеры; 14 — шарик
Блок шинных кранов, к которому подводится воздух от крана
управления давлением, установлен в кабине водителя и имеет
шесть вентилей (по количеств у шин) с маховиками (рис. 146).
Когда вентили открыты, все шины автомобиля соединены между
собой и давление в них одинаковое. При таком положении воздух
накачивают во все шины и выпускают изо всех шин одновременно.
Стрелкой А показано направление движения воздуха от крана
управления давлением: стрелками Б, В и Г — к правым перед-
нему, среднему и заднему колесам; Д, Ел Ж — к левым переднему,
среднему и заднему колесам.
Запорный кран (рис. 147) монтируется на вентиле 12 камеры
при помощи уплотнительного кольца 13 и гайки 11.
В корпусе 1 запорного крана по резьбе может перемещаться
пробка 4 с шариком 14.
Подача воздуха, поступающего в шину по трубке 7, будет пре-
кращена, если пробку 4 завернуть до упора, так как при этом
213
шарик 14 перекроет канал, по которому воздух поступает к вен-
тилю 12 камеры.
В автомобиле ЗИЛ-157К сжатый воздух поступает в шины
(см. рис. 144) по шлангу 25 через кольцевую полость в поворотной
цапфе, головку 19 подвода воздуха и запорный кран 18.
Рис. 148. Привод к передним ведущим колесам автомобиля ГАЗ-66 с систе-
мой регулирования давления воздуха в шинах:
1 — шланг; 2 — головка подвода воздуха; 3 — осевой канал в наружной полуоси;
1 — крышка фланца полуоси; 5 — трубка; 6 — наружная полуось; г — запорный кран
На рис. 148 показана ступица переднего ведущего колеса авто-
мобиля ГАЗ-66 с иной конструкцией подвода воздуха в шины.
Здесь воздух из магистрали поступает по шлангу 1, через головку 2
подвода воздуха, по радиальному и осевому 3 каналам в наружной
полуоси 6, через каналы крышки 4 фланца, по трубке 5 и через
запорный кран 7 в камеру шины.
214
§ 61. РАЗМЕРЫ ШИН
Размеры шин обозначаются двумя цифрами. Первая опреде-
ляет ширину профиля В (см. рис. 139) в дюймах или миллиметрах,
вторая — внутренний диаметр d шины в дюймах или миллимет-
рах.
Примеры: размеры шины 10,00—18 обозначают ширину про-
филя и внутренний диаметр шины в дюймах; размеры 200—20 —
то же, но ширина профиля в миллиметрах; 320—508 —- то же, но
ширина профиля и внутренний диаметр шины в миллиметрах.
В табл. 8 приведены данные по шинам отечественных автомо-
билей.
Шины отечественных автомобилей
Таблица 8
Автомобиль Размер шин Давление воздуха в шипах в kJ'/см2
передних задних
ЗАЗ-965 «Запорожец» «Москвич-407» «Москвич-408» ГАЗ-21 «Волга» ЗИЛ-111 УАЗ-451Д ГАЗ-53А ГАЗ-66 ЗИЛ-164А и ЗИЛ-ММЗ-585 ЗИЛ-164А и ЗИЛ-ММЗ-585 ЗИЛ-ММЗ-555 ЗИЛ-130 ЗИЛ-157К ЗИЛ-131 Урал-375 МАЗ-200 и МАЗ-500 МАЗ-503 КрАЗ-222 и КрАЗ-256 КрАЗ-219 и КрАЗ-257 ПАЗ-652 ПАЗ-672 ЗИЛ-158 и ЛиАЗ ЛАЗ-695В | 130—330 (5.20—13) 145—380 (5,60—15) 155—330 (6,00—13) 170—380 (6,70—15) 8,90—15 215—380 (8,40—15) 240—508 (8,25—20) 12.00—18 260—508 260—20 260—20 260—508 12,00—18 12,00—20 14,00—20 320—508 (12,00—20) 320—508 320—508 320—508 240—508 (8,25—20) 240—508 280—508 (11,00—20) 280—508 1,7 1,7 1,7 1,8 2,2 2,0 з,о 3,0-0.5 3,5' 3,5 3,5 3,5 3,0—0,5 3,0—0,5 3,2—0,7 4,3 5.5 5.5 5Д 3,5 4,3 5,5 4,0 1,7 1,7 1,7 1,8 2,2 2,4 4,5 3.0—0,5 ’ 4,5 4,5 4,3 5,3 3,0—0,5 3,0-0,5 3,2—0,7 5,5 5,5 5,0 5,5 4,0 4,3 4,0 4,0
Глава XIII
РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ
§ 62. ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ
Рулевое управление служит для изменения направления движе-
ния автомобиля и состоит из рулевого механизма и рулевого
привода.
По принципу действия рулевые управления разделяются на
механические, гидравлические и рулевые управления с усилите-
лями.
Рулевое управление на автомобиле должно обеспечивать лег-
кость и удобство управления; минимальное боковое скольжение
колес при повороте; небольшое усилие на рулевом колесе; предот-
вращение передачи толчков от удара управляемых колес о неров-
ность дороги на рулевое колесо; стабилизацию прямолинейного
движения автомобиля.
Угловое передаточное число рулевого управления ia зависит
от соотношения углов поворота рулевого колеса и управляемых
колес. Оно равно произведению углового передаточного числа i'a
рулевого механизма на угловое передаточное число рулевого
привода:
zffl = г0,г(й. (119)
Хорошая маневренность автомобиля обеспечивается, если по-
ворот управляемых колес на полный угол происходит за 1,0—
1,75 оборотов рулевого колеса в ту или другую сторону от сред-
него положения, соответствующего движению автомобиля по
прямой.
Передаточное число Га рулевого механизма представляет со-
бой отношение угла поворота рулевого колеса к углу поворота
вала рулевой сошки и зависит от вида передачи, осуществленной
в рулевом механизме.
Для легковых автомобилей i'a колеблется в пределах 12—20,
а для грузовых автомобилей и автобусов — в пределах 16—32.
216
Передаточное число рулевого привода зависит от соотноше-
ния плеч рычагов привода. В существующих конструкциях г'щ
изменяется от 0,85 до 1,1.
§ 63. РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ
Рулевой механизм служит для передачи усилия, приложен-
ного к рулевому колесу водителем, и для увеличения этого уси-
лия.
Рулевые механизмы могут иметь трущиеся пары: червяк и ро-
лик (ГАЗ-53А, ГАЗ-21 «Волга», ЗИЛ-164А), червяк и сектор
(МАЗ-200, КрАЗ-219, Урал-375Д и Урал-377), винт и гайка
(ЗИЛ-111, ЗИЛ-130, МАЗ-500).
В рулевых механизмах автомобилей ГАЗ-21 «Волга» (рис. 149)
применяют глобоидальный червяк 18 п двухгребневый ролик 2.
Ролик вращается на двух шарикоподшипниках 13. Его ось запрес-
совывают в головку вала 7 сошки. Вал сошки вращается во втулке
14 и цилиндрическом роликоподшипнике 12. Червяк 18, напрес-
сованный на нижний конец полого вала 4, установлен на двух
конических роликоподшипниках 17 и 19.
Зазор в зацеплении ролика с червяком переменный. При поло-
жении ролика, соответствующем прямолинейному движению авто-
мобиля, зазор в зацеплении должен отсутствовать. Для регули-
ровки осевого зазора подшипников червяка служат прокладки 20
под передней крышкой картера, а осевого зазора вала сошки и
зацепления — регулировочный винт 9, который входит в гнездо
головки вала сошки. Этим винтом вал сошки вместе с роликом
можно перемещать ближе или дальше по отношению к червяку.
Для предотвращения самоотвертывания винт 9 стопорится шай-
бой 8. Шайба одним из своих пазов надевается на стопорный штифт
11. К верхней крышке картера шайба прижимается колпачковой
гайкой 10.
Рулевой механизм имеет передаточное число 18,2 (среднее).
Рулевые механизмы автомобилей ГАЗ-53А и ГАЗ-66 анало-
гичны описанному, но для увеличения угла поворота вала сошки
пх ролики выполнены трехгребневыми. Передаточное число руле-
вых механизмов этих автомобилей равно 20,5.
Рулевое управление автомобиля ЗИЛ-130 оборудовано гидро-
усилителем, объединенным в одном агрегате с рулевым механиз-
мом (рис. 150).
Усилие от вала 12 рулевого колеса 10 передается рулевому
механизму 1 посредством карданного вала 6 с двумя карданами.
Масло от насоса 2 гидроусилителя подается в рулевой меха-
низм по шлангу 5 высокого давления и отводится обратно в насос
по шлангу 4 низкого давления.
Гидроусилитель рулевого управления уменьшает усилие, ко-
торое необходимо приложить к рулевому колесу для поворота
217
управляемых колес, смягчает удары при движении по неровным
дорогам и повышает безопасность движения, позволяя сохранять
контроль за направлением движения автомобиля в случае разрыва
шины переднего колеса.
Передаточное число рулевого механизма винтового типа с цир-
кулирующими шариками автомобиля ЗИЛ-130 равно 20.
Рис. 149. Рулевой механизм автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — картер; 2 — двухгребневый ролик; з — ось ролика; 4 — рулевой вал; 5 — рулевая
сошка; 6 — сальник; 7 — вал рулевой сошки; 8 —- стопорная шайба; 9 — регулировоч-
ный винт; 10 — колпачковая гайка; 11 — стопорный штифт; 12 — цилиндрический роли-
коподшипник; 13 — шарикоподшипник; 14 — втулка; 15 — подрамник; 16 — пробка
наливного отверстия; 17 и 19 — конические роликоподшипники; 18 — червяк; 20 — регу-
лировочные прокладки
При вращении винта 3 рулевого механизма (рис. 151) переме-
щается шариковая гайка 4, связанная с поршнем-рейкой 2. Пор-
шень-рейка находится в зацеплении с зубчатым сектором 15,
выполненным как одно целое с валом 11 рулевой сошки, поэтому
перемещение поршня-рейки 2 вызывает поворот вала сошки. Вал
сошки вращается в бронзовых втулках.
Шариковую гайку 4 крепят к поршню-рейке 2 винтами 14.
В гайку вставлены два желоба 5, образующие трубку, по которой
циркулирующие шарики 6, выкатываясь при повороте винта 3,
с одного конца гайки катятся к другому.
218
Рулевые механизмы с винтом и гайкой на циркулирующих
шариках отличаются малыми потерями на трение и повышенным
сроком службы.
На винте 3 установлены два упорных шариковых подшипника,
а между ними — золотник 7 клапана управления усилителем.
Рис. 150. Рулевое управление автомобиля ЗИЛ-130:
1 — рулевой механизм; 2 — насос усилителя; 3 — бачок; 4 и 5 — шланги; б — карданный
вал; 7 — фланец крепления рулевой колонки к полу кабины; 8 — контактное устройство
звукового сигнала; Р— рулевая колонка; 10 — рулевое колесо; 11 — переключатель
указателей поворота; 12 — вал рулевого колеса; 13 — шкворень; 14 — стопорный клин;
15 и 24 —• поворотные цапфы; 16 •— правый поворотный рычаг; 17 и 21 •— наконечники
поперечной рулевой тяги; 18 — поперечная рулевая тяга; 19 — балка передней оси;
20 — амортизатор; 22 — левый поворотный рычаг; 23 — верхний рычаг поворотной
цапфы; 25 —- продольная рулевая тяга; 26 — сошка; 27 — вал рулевой сошки
Зазор в зацеплении трущейся пары рулевого механизма регу-
лируют за счет осевого смещения вала 11 рулевой сошки винтом 10,
головка которого входит в отверстие вала сошки.
Рулевой механизм автомобиля МАЗ-500 (рис. 152) состоит из
винта 9 и шариковой гайки-рейки 6, находящейся в зацеплении
с зубчатым сектором 10, вал которого установлен в картере 5
на игольчатых подшипниках 2.
Винт 9 установлен на двух конических роликоподшипниках 4.
Винт и гайка-рейка имеют полукруглые резьбовые канавки,
219
220
Рис. 151. Рулевой механизм автомобиля ЗИЛ-130:
1 — цилиндр усилителя; 2 — поршень-рейка; я — винт; 4 — шариковая гайка; 5 — желоб; в — шарики; 7 — золотник кла-
пана управления усилителем; 8 — корпус клапана управления; 9 — упорная шайба; 10 — регулировочный винт; 11 — вал руле-
вой сошки; 12 — центрирующая пружина; 13 — реактивный плунжер; 14 — установочный винт; 15 — зубчатый сектор
образующие спиральный канал, который заполняется шариками 8
(102 шарика). Вставленные в гайку-рейку штампованные напра-
вляющие 7 предотвращают выпадение шариков, образуя замкну-
тую систему для качения шариков.
Рис. 152. Рулевой механизм автомобиля МАЗ-500:
1 — вал рулевой сошки; 2 —• игольчатые подшипники; з — регулировочный винт;
4 — конические роликоподшипники; 5 — картер; 6 —• гайка-рейка; 7 — направляющая;
8 — шарик; Р — винт; 10 — сектор; 11 — регулировочные прокладки
Передаточное число рулевого механизма 23,55.
В рулевом механизме производят регулировку подшипников
винта (регулировочными прокладками 11) и регулировку зацепле-
ния зубчатого сектора с гайкой-рейкой (регулировочным винтом 3).
Свободный ход рулевого колеса при правильно отрегулированном
рулевом механизме в среднем положении не должен превышать 8°.
221
Рулевой механизм автомобилей МАЗ-200, КрАЗ-219, КрАЗ-256
и КрАЗ-257 состоит из червяка и бокового сектора со спиральными
зубьями (рис. 153). Передаточное число рулевого механизма 21,5.
Цилиндрический червяк 2 вращается на двух конических ро-
ликоподшипниках 1 и 5 и находится в постоянном зацеплении с мно-
гозубчатым сектором 3. Сектор выполнен как одно целое с валом 17
рулевой сошки.
При среднем положении рулевого колеса зазор в зацеплении
сектора с червяком устанавливается минимальным. Для увели-
Рис. 153. Рулевой механизм автомобилей МАЗ-200, КрАЗ-219 и КрАЗ-257:
2, б, 11 и 18 — подшипники; 2 — червяк; — сектор; 4 — картер рулевого механизма;
6 — регулировочные прокладки; 7 — верхняя крышка; 8 — провод сигнала; 9 — руле-
вая колонка; 10 — рулевой вал; 12 — пружина; 13 — ступица рулевого колеса; 14 —
кнопка сигнала; 16 — штифт; 16 — упорная шайба; 17 — вал рулевой сошки
чения зазора в крайних положениях сектора зубья последнего
имеют постепенное понижение высоты от середины к краям.
Для регулировки осевого зазора подшипников червяка служат
прокладки 6, установленные между картером и верхней крышкой 7,
а для регулировки зацепления сектора с червяком — упорная
шайба 16, установленная на штифте 15 между крышкой картера
и торцом вала сошки.
Рулевой механизм червяк-боковой сектор при сравнительно
небольших размерах и весе имеет малое давление, поэтому уста-
навливается на автомобилях большой грузоподъемности. Недо-
статок конструкции — низкий к. п. д.
222
Рулевые валы изготовляют из сталей 20, 30, 35 и 45; червяки —
из сталей ЗОХНЗА, 35Х и 38ХА (цианирование, закалка, отпуск),
12ХНЗА (цементация, закалка, отпуск), 40Х (закалка и отпуск);
ролики и секторы — из сталей 12ХНЗА, 15НМ, 20Х2Н4А (це-
ментация, закалка и отпуск). Для картеров рулевых механизмов
используют ковкий чугун (КЧ 35-10, КЧ 37-12) или стальное литье.
§ 64. РУЛЕВОЙ ПРИВОД
Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого меха-
низма к передним колесам.
Рулевой привод автомобиля ЗИЛ-130 (см. рис. 150) состоит из
рулевой сошки 26, продольной рулевой тяги 25, верхнего рычага 23,
Рис. 154. Рулевые трапеции:
а — автомобиля ГАЗ-21 «Волга» (передняя); б — автомобиля «Моск-
вич-408» (задняя); 1 — левый поворотный рычаг; 2 и 6 — боковые тяги;
3 — сошка; 4 — поперечная рулевая тяга; б — маятниковый рычаг;
7 •— правый поворотный рычаг; 8 — регулировочные трубки
левой поворотной цапфы 24, поворотных рычагов 16 и 22 и попереч-
ной рулевой тяги 18.
Основным элементом рулевого привода является рулевая тра-
пеция, состоящая из балки 19 передней оси, поперечной рулевой
тяги 18 и поворотных рычагов 16 и 22. За счет рулевой трапеции
223
достигается поворот внутреннего управляемого колеса на боль-
ший угол, чем внешнего колеса, что необходимо для качения по-
вернутых колес без скольжения.
По конструктивным признакам рулевые трапеции разделяются
на цельные — с неразрезной поперечной рулевой тягой (см.
рис. 150) и расчлененные — с разрезной поперечной рулевой тягой
(см. рис. 154). Первые применяются при зависимой подвеске,
вторые при независи-
мой подвеске передних
колес. В последнем слу-
чае исключается влия-
ние вертикального пе-
ремещения одного из ко-
лес на изменение поло-
жения другого.
По месту расположе-
ния рулевой трапеции
различают рулевые при-
воды с передней руле-
вой трапецией (распо-
ложенной впереди оси
управляемых колес) и
рулевые приводы с зад-
ней рулевой трапецией
(расположенной позади
оси управляемых ко-
лес).
На рис. 154, а пока-
зана передняя рулевая
трапеция автомобиля
ГАЗ-21 «Волга».
Поперечная 4 и бо-
ковые 2 и 6 тяги изго-
Рис. 155. Коническая передача привода к ру-
левому механизму автомобиля УАЗ-450:
1 — картер рулевого механизма; 2 — вал червяка ру-
левого механизма; з — регулировочные прокладки;
4 и Р — стаканы подшипников; 5 — ведомая ко-
ническая шестерня; 6 — ведущая коническая шестер-
ня; 7 — упорный болт; 8 — картер конической пере-
дачи; 10 — вал ведущей конической шестерни; 11 —
вилка кардана; 12 — вал рулевого колеса
товлены в виде стержней. При регулировке схождения передних
колес длина боковых тяг может изменяться поворотом трубок 8.
Маятниковый рычаг 5 посредством кронштейна, в котором он
может поворачиваться, жестко прикреплен к раме.
На рис. 154, б показана задняя рулевая трапеция автомобиля
«Москвич-408».
Стрелками на рис. 154 показано направление движения.
Рулевое управление автомобиля УАЗ-450 состоит из рулевого
механизма (глобоидальный червяк и двухгребневый ролик с пере-
даточным числом 18,2), дополнительной конической передачи и
рулевого привода. Необходимость дополнительной конической
передачи вызвана установкой кабины водителя над двигателем.
Коническая передача (рис. 155) передает усилие от вала 12 руле-
вого колеса под углом на вал 2 червяка рулевого механизма.
224
Коническая передача состоит из двух прямозубых конических
шестерен — ведущей 6 и ведомой 5, установленных на шарико-
подшипниках. Подшипники размещены в стаканах 9 и 4, устано-
вленных в картере 8 конической передачи. Для регулировки
зацепления шестерен служат регулировочные прокладки 3.
Шарнирное соединение продольной рулевой тяги (рис. 156, а)
имеет вкладыши 1 и 3, охватывающие шаровой палец 2.
Рис. 156. Шарнирные соединения рулевых тяг:
а — продольной; б, виг — поперечной; 1 и 3 —- вклад!>1ши; 2 — шаро-
вой палец; 4 — пружина; 5 — ограничитель пружины; в — пробка;
7 — наконечник поперечной тяги; 8 — стяжные болты наконечника;
9 — эксцентриковый вкладыш; 10 — палец
Пружина 4 смягчает удары, получаемые от колес, и устраняет
зазоры при износе сочленения. Для ограничения сжатия пружины
(во избежание ее поломки) устанавливают ограничитель 5. Зазор
в сочленениях устраняют посредством пробки 6.
Ослабление пружин шарнирных соединений может вызвать
колебание колес, поэтому в поперечных тягах (рис. 156, бив)
применяют эксцентриковые вкладыши 9, прижимаемые к шаро-
вому пальцу пружиной, установленной снизу. При таком уст-
ройстве пружины не нагружаются силами, действующими на по-
перечную рулевую тягу, устранение же зазора при износе сочле-
нений происходит автоматически.
8 Пленников и др.
225
Концы поперечной тяги и соответственно наконечники 7 имеют
правую и левую резьбы для регулировки длины тяги.
В автомобилях ЗИЛ-157К на резьбовые концы поперечной ру-
левой тяги навернуты наконечники 7 (рис. 156, г) вильчатого типа.
Наконечники соединяются с рычагами поворотных цапф паль-
цами 10. Палец в нижнем ушке вилки крепится гайкой, а в верх-
нем ушке — стяжным болтом 8.
Рулевые сошки изготовляют из сталей ЗОХ, 35, 40 и 40Х, под-
вергая затем закалке и отпуску, шаровые пальцы — из сталей
12ХНЗА и 15Х с последующей цементацией, закалкой и отпуском
или из сталей 45 и 40ХН с поверхностной закалкой нагревом то-
ками высокой частоты.
Конструктивной особенностью шарнирных соединений рулевого
привода автомобиля ЗАЗ-965А «Запорожец» является примене-
ние капроновых вкладышей, исключающих необходимость их
смазки.
§ 65. УСИЛИТЕЛИ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ
Для облегчения управления на автомобилях устанавливают
гидравлические (ГАЗ-66, ЗИЛ-130, МАЗ-500, Урал-375Д и Урал-377)
или пневматические (автомобили КрАЗ) усилители.
Гидравлические усилители обладают компактностью и способ-
ностью поглощать удары, передаваемые от дороги на рулевое ко-
лесо. Они бесшумны в работе, время их срабатывания невелико.
Необходимость в надежном уплотнении и тщательном обслужива-
нии является их недостатком.
Гидравлический усилитель выполняют отдельно от руле-
вого механизма (ГАЗ-66, МАЗ-500, Урал-375Д и Урал-377)
или объединяют с ним в одном картере (ЗИЛ-111, ЗИЛ-130).
В систему гидравлического усилителя автомобиля ЗИЛ-130
(рис. 157) входят лопастный насос 2, бачок 3 для масла, цилиндр 11
усилителя и клапан управления.
Входящее в корпус 16 клапана управления масло давит на две-
надцать реактивных плунжеров 22, которые совместно с шестью
пружинами 21 обеспечивают среднее положение золотника 18.
При повороте рулевого колрса золотник 18, а следовательно, и
винт 12 могут перемещаться не более чем на 1 мм от среднего поло-
жения в каждую сторону. При перемещении золотника происхо-
дит перекрытие каналов и перепуск масла в ту или иную полость
цилиндра усилителя.
При движении автомобиля по прямой масло из насоса, посту-
пающее по шлангу 9, проходит через кольцевые щели между кром-
ками золотника 18 и корпуса 16 клапана управления и возвра-
щается по шлангу 6 обратно в насос.
Часть масла через осевые щели между золотником 18 и корпу-
сом 16 клапана управления поступает одновременно в полости
226
А и Б цилиндра гидроусилителя. При такой постоянной подаче
масла обеспечивается поглощение толчков, возникающих при
движении по неровной дороге, и улучшается смазка механизма.
При повороте рулевого колеса вправо или влево в результате
сопротивления повороту управляемых колес на винте 12 возни-
кает осевое усилие, стремящееся переместить винт, а следовательно,
и связанный с ним золотник 18. При усилии на рулевом колесе
около 2 кГ осевое усилие на винте, преодолевая давление масла
на реактивные плунжеры 22 и давление пружин 27, переместит
золотник 18 в ту или другую сторону. При этом золотник отклю-
чает одну из полостей цилиндра усилителя, увеличивая подачу
масла в другую полость. В результате масло давит на поршень-
рейку 10, помогая водителю в повороте управляемых колес авто-
мобиля.
В корпусе 16 клапана управления расположен аварийный об-
ратный шариковый клапан 17, который при неработающем насосе
или поврежденном шланге соединяет линию высокого давления
с линией слива жидкости.
Для гидравлического усилителя рулевого управления авто-
мобиля ЗИЛ-130 завод рекомендует применять летом турбинное
масло 22 или индустриальное 20 (веретенное 3), зимой — веретен-
ное масло АУ.
Насос гидроусилителя рулевого управления
с бачком установлен на двигателе и приводится в действие клино-
вым ремнем от шкива, расположенного на переднем конце колен-
чатого вала.
Лопастный насос 2 — двойного действия, т. е. имеет две полости
нагнетания 28 и две полости всасывания 27. Ротор 26 имеет па-
зы, в которых могут перемещаться лопасти 29. При вращении
ротора в полостях всасывания 27 лопасти прижимаются к криво-
линейной поверхности статора 25 под действием центробежной
силы. При этом увеличивается объем межлопастных пространств
и создается разрежение, необходимое для всасывания.
При перемещении лопастей в полости нагнетания 28, лопасти
вдвигаются в пазы ротора, объем межлопастного пространства
уменьшается и масло вытесняется в канал высокого давления. Из
рулевого механизма масло по шлангу 6 и через сетчатый фильтр 4
поступает в бачок 3. Беспрерывность подачи масла в случае засо-
рения фильтра обеспечивается тарельчатым предохранительным
клапаном 5.
При числе оборотов 500 в минуту коленчатого вала двигателя
открывается перепускной клапан 7, что ограничивает дальнейшее
увеличение подачи масла при больших оборотах. Наибольшее да-
вление масла, создаваемое насосем, достигает 65—70 кПсм*.
При дальнейшем повышении давления открывается шариковый
предохранительный клапан 8, расположенный внутри перепускного
клапана 7.
8*
227
228
Рис. 157. Схема гидравлического усилителя рулевого управления автомобиля ЗИЛ-130:
I — поворот направо; II — нейтральное положение; III — поворот налево; 1 — шкив привода насоса; 2 •— насос гидроусилителя;
з — бачок насоса; 4 — фильтр; .5 — предохранительный клапан фильтра; 6 — шланг низкого давления линии слива; 7 — перепуск-
ной клапан; 8 — предохранительный клапан; s — шланг высокого давления линии подачи масла; 10 — поршень-рейка; 11 — цилиндр
усилителя; 12 — винт; 13 —шарик; 14 — шариковая гайка; 15 —упорные шарикоподшипники; .16 —корпус клапана управле-
ния; 17 — обратный шариковый клапан; 18 — золотник; 19 — регулировочная гайка;20 — пружинная шайба; 21—пружина реак-
тивного плунжера; 22 — реактивный плунжер; 23 — зубчатый сектор; 24 — сошка; 25 — статор насоса; 26 — ротор насоса; 27
полость всасывания; 28 — полость нагнетания; 29 — лопасти
Конструкция насоса гидроусилителя рулевого
управления автомобиля ЗИЛ-130 показана на
рис. 158.
Совмещение усилителя с рулевым механизмом
позволяет получить компактную конструкцию, а
меньшая длина трубопроводов — уменьшить вре-
мя срабатывания.
На рис. 159 показана схема рулевого управле-
ния с раздельным расположением рулевого меха-
низма и гидроусилителя автомобиля ГАЗ-66. Ги-
дроусилитель рулевого управления состоит из
насоса 3, почти полностью унифицированного с
насосом гидроусилителя рулевого управления ав-
томобиля ЗИЛ-130; клапана управления 2, распо-
ложенного на продольной рулевой тяге 5; си-
лового цилиндра 7, шарнирно укрепленного на
картере 8 главной передачи и связанного штоком
поршня с поперечной рулевой тягой 6.
Насос 3 подает масло к клапану управления
2, золотник 1 которого при помощи шарового
пальца соединен с рулевой сошкой 4.
При движении автомобиля по прямой (рис.
159, а) масло циркулирует так: насос — нагнета-
тельная магистраль — клапан управления — слив-
ная магистраль — насос и заполняет обе полости
силового цилиндра 7.
При повороте рулевого колеса происходит сме-
щение золотника клапана управления,вследствие
чего масло от насоса поступает в правую (рис.
159, б) или левую полость силового цилиндра 7,
который перемещает поперечную рулевую тягу 6‘,
осуществляя поворот колес.
Давление в силовом цилиндре при повороте оп-
ределяется величиной сопротивления повороту ко-
лес.
Клапан управления и работа золотникового
устройства показаны на рис. 160. К наконечни-
ку 11 продольной рулевой тяги прикреплен кор-
пус 14 клапана управления, внутри которого рас-
положен золотник 4. Золотник может перемещать-
ся относительно корпуса 14 клапана управления
на 1,5 мм в обе стороны от среднего положения.
Полости А и Г корпуса 14 соединены с силовым
цилиндром, полость Б — с насосом, полость В —
с бачком.
При нейтральном положении золотника (ру-
левое колесо неподвижно) масло от насоса
229
поступает в полость Б (рис. 160, б, положение 7), затем через за-
зоры между золотником 4 и корпусом в полости Л и Г и, на-
Рис. 158. Насос гидроусилителя рулевого управления ав-
томобиля ЗИЛ-130:
1 — шкив; 2 и 4 — сетчатые фильтры; 3 — сапун; 5 — бачок;
6 — лопасть; 7 — перепускной клапан; 8 — предохранительный
клапан; 9 — крышка насоса; 10 — распределительный диск; 11 —
ротор; 12 — статор; 13 — вал насоса; 14 тарельчатый предо-
хранительный клапан
конец, в полость В, откуда возвращается в бачок насоса. При
этом давление в полостях А и Г корпуса клапана и в обеих поло-
стях силового цилиндра одинаково. При повороте рулевого коле-
са вправо или влево золотник клапана управления перемещается
230
3
в пределах 1,5 .и.и в ту или другую сторону от среднего поло-
жения. При этом нагнетательная и сливная магистрали разоб-
щаются, а масло из клапана управления (см. положения II и
III на рис. 160, б) под давлением поступает в одну из полостей си-
лового цилиндра. Из другой полости силового цилиндра масло вы-
жимается через клапан управления в сливную магистраль.
Рис. 160. Клапан управления гидроусилителя рулевого
управления автомобиля ГАЗ-66:
а — продольный разрез; б — схемы работы золотникового устройства;
I — нейтральное положение; II — поворот налево; III — поворот на-
право; 1 — шайба; 2 и 5 —- сальники; з — болт; 4 — золотник; 6' —
пробка; 7 — вкладыши; 8 — стакан; 9 — пружина; 10 —- ограничи-
тель; 11 — наконечник продольной рулевой тяги; 12 — шаровой па-
лец; 13 — сошка; 14 — корпус клапана; 15 — отверстие в золотнике
При движении автомобиля ГАЗ-66 по плохой дороге усилие на
рулевом колесе возрастает с увеличением угла поворота управляе-
мых колес («чувство дороги»). Это обеспечивается наличием отвер-
стий 15 в золотнике: чем круче поворот колес, тем больше давле-
ние в полостях Д или Е, тем труднее удержать золотник в сме-
щенном положении.
Гидравлический усилитель рулевого механизма автомобиля
МАЗ-500 размещен на левом лонжероне рамы автомобиля. Гидро-
усилитель (рис. 161) состоит из клапана управления и силового
цилиндра 5. Масло в гидроусилитель подается по шлангам от ло-
пастного насоса, установленного на двигателе.
232
233
Рис 161. Гидроусилитель рулевого управления автомобиля МАЗ-500:
I — нейтральное положение; II — поворот в левую сторону; III — поворот в правую сторону; 1 — корпус клапана управления;
2 — золотник; 3 — стакан; 4 — корпус шарниров; 5 — силовой цилиндр; 6 — поршень; 7 — продольная тяга; 8 — палец продольной
тяги; S — палец сошки; 10 — сошка
В корпусе 1 клапана управления размещены: золотник 2, кор-
пус 4 шарниров со стаканом 3 и пальцами 8 и 9.
При работающем насосе масло циркулирует по замкнутому
кругу: насос — клапан управления •— бачок насоса — насос.
На конце штока силового цилиндра имеется головка для кре-
пления к раме автомобиля. Корпус 1 клапана управления имеет
три паза. Левый паз сообщается с полостью под поршнем силового
цилиндра, средний — со сливной магистралью, правый — с по-
лостью над поршнем силового цилиндра.
При нейтральном положении золотника (положение /) все
масло, поступающее от насоса в нагнетательную полость корпуса
клапана управления, отводится через зазоры между кромками
пазов на золотнике и в корпусе обратно через сливную полость
в насос, т. е. поворота управляемых колес не происходит.
При повороте рулевого колеса в ту или другую сторону сошка
10 через палец 9 выводит золотник из нейтрального положения.
При этом нагнетательная и сливная полости корпуса клапана
управления разобщаются, и масло поступает в соответствующую
полость силового цилиндра. Это вызывает перемещение силового
цилиндра (относительно поршня), а следовательно, через палец 8
и связанную с ним продольную рулевую тягу 7 поворот управляе-
мых колес.
Как только прекращается поворот рулевого колеса, золотник
останавливается, а корпус клапана управления, надвигаясь на зо-
лотник, устанавливается в нейтральное положение и поворот
управляемых колес прекращается.
Чем выше сопротивление повороту колес, тем больше давление
в рабочей полости силового цилиндра. Под действием давле-
ния золотник постоянно стремится занять нейтральное поло-
жение .
Гидроусилитель начинает работать при усилии на рулевом ко-
лесе около 5 кГ. Наибольшее усилие на рулевом колесе не превы-
шает 20 кГ. Началу работы гидравлического усилителя соответ-
ствует перемещение золотника всего на 0,4—0,6 мм.
При неработающем усилителе (например, при буксировке ав-
томобиля) для обеспечения возможности управления автомо-
билем в корпусе клапана управления имеется обратный клапан,
перепускающий масло из одной полости силового цилиндра в дру-
гую.
Допускается лишь кратковременная работа рулевого управле-
ния с неработающим усилителем, так как при этом значительно
возрастают усилие на рулевом колесе и свободный ход рулевого
колеса. Скорость движения автомобиля при этом ограничивают
20 км/ч во избежание перегрузки рулевого механизма.
Пневматический усилитель рулевого управле-
ния устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности
с пневматической системой. Преимущество такого усилителя
234
Рис. 162. Пневматический усилитель рулевого управления автомобилей
КрАЗ-214, КрАЗ-219 и КрАЗ-257:
а — схема; б — механизм включения; 1 — силовой цилиндр; 2 — промежуточный рычаг;
3 — правая продольная рулевая тяга; 4 — ведущий рычаг; Я — рычаг рулевого управ-
ления; 6 — левая продольная рулевая тяга; z — тяга привода воздухораспределителя;
8 — воздухораспределитель; 9 — краны воздухораспределителя; 10 — пружина рычаж-
ной системы; 11 — шток; Z2 — хомут; 13 — палец ведущего рычага; 14 — коромысло
воздухораспределителя
23.5
состоит в том, что требования к уплотнениям по сравнению с гидра-
влическими усилителями менее высокие, недостаток — большие
размеры и значительное время срабатывания.
Пневматический усилитель (рис. 162, а) состоит из силового
цилиндра 1, воздухораспределителя 8, рычажной системы и воз-
духопроводов. Воздухораспределитель автомобилей КрАЗ-214,
КрАЗ-219 и КрАЗ-257 расположен на левом лонжероне рамы
у рулевого механизма. Рычаг 5 соединен с левой продольной ру-
левой тягой 6. Силовой цилиндр укреплен на правом лонжероне
Рис. 163. Воздухораспределитель пневматического усилителя:
А, Б и В — полости корпуса крана; 1 — кран; 2 — палец коромысла; 3 — ось коромысла;
4 —- кронштейн^ воздухораспределителя; 5 — установочный винт; 6 — коромысло; 7 —
регулировочный винт; 8 — защитный чехол; & — крышка корпуса; 10 — корпус крапа;
11 — манжета; 12 — пружина штока; 13 — шток-поршень; 14 ~ клапан; 15 — пружина
клапана; 16 — корпус клапана
рамы, а его шток связан с правой продольной рулевой тягой 3
через промежуточный рычаг 2. Включают усилитель краником,
расположенным в нижней части переднего щитка кабины, в тя-
желых дорожных условиях и при маневрировании автомобиля.
Между рычагами 4 и 5 в верхней их части установлена пружина
10 (рис. 162, б), сжатая с определенным усилием. Пружина встав-
лена в стакан, приваренный к ведущему рычагу (рулевой сошке) 4,
а шток 11 пружины соединен с верхним концом рычага б. Рычаг 4
наглухо закреплен на валу рулевого механизма специальной гай-
кой. Рычаг 5 закреплен шарнирно на пальце 13, а верхним кон-
цом — свободно на гайке рычага 4 с зазором 5 мм. На рычаг 5
надет хомут 12, соединенный с тягой 7 привода воздухораспреде-
лителя.
Прп небольшом сопротивлении повороту передних колес авто-
мобиля рычаги 4 и 5 во время поворота рулевого колеса поворачи-
236
ваются как одно целое (пружина 10 не деформируется) и пневма-
тический усилитель не работает. Передние колеса поворачиваются
непосредственно от ведущего рычага через продольные и попереч-
ную рулевые тяги»
Когда усилие, приложенное к рулевому колесу, превысит
9—10 кГ, пружина 10 деформируется, рычаг 5 поворачивается на
пальце 13, смещается относительно рычага 4 на величину зазора
5 мм и перемещает хомут 12 и тягу 7, воздействуя на коромысло 14
воздухораспределителя.
Воздухораспределитель направляет сжатый воздух из системы
пневматического привода тормозов в одну из полостей силового
цилиндра 1 (рис. 162, а). Давление воздуха вызывает перемещение
поршня силового цилиндра 1. На рулевой привод через рычаг 2
и тягу 3 передается дополнительное усилие.
Воздухораспределитель, предназначенный для
направления воздуха в переднюю или заднюю полости силового
цилиндра, имеет два крана 1 (рис. 163), укрепленных на общем
крошптейне 4 и связанных при работе коромыслом 6. В каждом
кране имеется шток-поршень 13 с резиновой манжетой 11 и рези-
новым клапаном 14.
Полость постоянного давления Л крана связана с воздушным
баллоном, полость Б — с силовым цилиндром усилителя, полость В
через отверстие в кронштейне — с атмосферой.
Для регулировки коромысло 6 воздухораспределителя имеет
два регулировочных упорных винта 7 с контргайками и установоч-
ный винт 5.
Глава XIV
ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА
§ 66. ТИПЫ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ
Тормозная система служит для уменьшения скорости движения
автомобиля, быстрой остановки и для его затормаживания! при
стоянке. Торможение в подавляющем большинстве случаев произ-
водится за счет быстрого преобразования кинетической энергии
автомобиля в тепловую, поглощаемую тормозными механизмами,
шинами, трансмиссией и двигателем, если он не отключен от транс-
миссии.
На всех автомобилях устанавливают не менее двух независимо
действующих тормозных систем: одна система является основной
(рабочей) — она приводится в действие педалью; другая система
вспомогательная, используемая для затормаживания автомобиля
на стоянке и как резервная в случае отказа или повреждения основ-
ной системы; приводится в действие ручным рычагом.
Тормозная система автомобиля состоит из тормозных механиз-
мов, служащих для замедления вращения колес или одного из
валов трансмиссии, и тормозного привода, необходимого для при-
ведения в действие тормозного механизма.
При частом и длительном торможении резко возрастает темпе-
ратура трущихся деталей тормозных механизмов, снижаются
коэффициент трения и эффективность торможения. Поэтому в пос-
ледние годы на автобусах и грузовых автомобилях большой грузо-
подъемности начинают устанавливать дополнительный тормоз
(тормоз-замедлитель), используемый в горных условиях, что повы-
вкает безопасность движения, уменьшает износ деталей основной
тормозной системы и обеспечивает ее постоянную готовность для
экстренных торможений.
Механическим тормозом-замедлителем можно считать двигатель
самого автомобиля. При торможении двигателем, когда прекра-
щается подача топлива, а сцепление и коробка передач остаются
включенными, сопротивление проворачиванию колес автомобиля
238
обусловливается главным образом трением поршней о стенки
цилиндров и трением коленчатого вала в подшипниках.
Торможение двигателем дает большой тормозящий эффект, если
автомобиль движется под уклон при включенной первой передаче.
При этом коленчатый вал будет принудительно прокручиваться
с повышенной скоростью, из-за чего механические и другие потери
в двигателе резко увеличатся. В зависимости от конструктивных
особенностей двигателя и его технического состояния мощность,
необходимая для принудительного прокручивания коленчатого
вала при торможении, может достигать весьма больших величин —
35—55% от мощности, которую двигатель развивает при полном
открытии дроссельной заслонки и той же скорости вращения
коленчатого вала. Использовать двигатель в качестве тормоза
особенно удобно при движении на длинных спусках, чтобы пре-
дотвратить интенсивный износ и нагрев тормозных накладок.
Возможно также одновременное торможение основной тормоз-
ной системой и двигателем. При одновременном действии колесных
тормозов и торможении двигателем на сухой дороге путь тормо-
жения может быть уменьшен на 15—25-%. Торможение двигателем
применяют и при движении по скользкой дороге. Лишь перед
остановкой автомобиля выключают сцепление, чтобы не заглушить
двигатель.
Более эффективным тормозом-замедлителем является система
с использованием противодавления на выпуске, когда двигатель
автомобиля используется как компрессор. Для создания противо-
давления при торможении автомобиля выпускной трубопровод
перекрывают заслонкой. Одновременно прекращают подачу топ-
лива в цилиндры двигателя. В результате тормозной момент
двигателя возрастает примерно вдвое по сравнению с моментом
при обычном торможении двигателем. Конструкция тормоза-за-
медлителя с применением заслонки в выпускном трубопроводе
простая и не требует больших затрат. К недостаткам тормоза от-
носятся: малая эффективность торможения автомобиля, движу-
щегося на высших передачах, и необходимость в специальном
устройстве, предотвращающем выбрасывание масла из воздушного
фильтра двигателя в результате попадания сжатого воздуха из
выпускного коллектора во впускную систему.
На спортивных и гоночных автомобилях, движущихся с боль-
шими скоростями, применяют аэродинамические тормоза-замедли-
тели. В этом случае автомобиль оборудуется подъемным щитом,
увеличивающим лобовую площадь автомобиля. В результате сила
сопротивления воздуха резко возрастает как за счет площади, на
которую будут оказывать давление встречные частицы воздуха,
так и. за счет увеличения разрежения сзади автомобиля из-за по-
явления завихрений воздуха.
На зарубежных автомобилях применяют также гидравлические
и электродинамические тормоза-замедлители. В первом случае
239
тормоз-замедлитель представляет собой обычную гидромуфту,
одно из колес которой неподвижно, а другое вращается от какого
либо вала трансмиссии. Тормозной момент гидромуфты зависит
от скорости вращения рабочего колеса и количества подаваемой
жидкости. Гидравлические тормоза-замедлители имеют большой
вес и мало эффективны при малых скоростях движения автомобиля.
Электродинамический тормоз-замедлитель устанавливают за
коробкой передач. Он представляет собой массивный диск 4
Рис. 164. Электродинамический тормоз-замедлитель:
1 — неподвижный магнитопровод; 2 — электромагнит; «з — обмотка
возбуждения; 4 — массивный стальной диск; 5 — вентиляционные ло-
патки
(рис. 164), вращающийся относительно неподвижных электро-
магнитов 2. Работа, затрачиваемая на преодоление магнитного
взаимодействия между Диском и электромагнитами, используется
для торможения автомобиля.
Такие тормоза отличаются высокой эффективностью и плав-
ностью торможения. Их недостатки — большой вес, высокая стои-
мость изготовления и дополнительный расход электроэнергии от
аккумуляторной батареи.
Тормозная система автомобиля играет важную роль для безо-
пасного движения автомобиля и к ней предъявляются следующие
требования:
240
1) максимальная интенсивность торможения, которая оцени-
вается максимальным замедлением и минимальным тормозным пу-
тем (см. табл. 4) в зависимости от типа автомобиля;
2) усилие, прикладываемое к педали и рычагу ручного тормоза,
не должно быть большим (см. ниже);
3) время срабатывания тормозов должно быть одинаковым для
всех затормаживаемых колес автомобиля-тягача и прицепов и
возможно минимальным;
4) распределение тормозных моментов по отдельным колесам
должно быть в соотношении, обеспечивающем полное использова-
ние сцепного веса при торможении с различной интенсивностью;
5) хороший отвод тепла, обеспечивающий работу тормозов
без перегрева при частых торможениях и торможении на затяжных
спусках;
6) надежная защита от загрязнения.
§ 67. ТОРМОЗНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Работа тормозных механизмов основана на использовании сил
трения, где одна из трущихся деталей связана с какой-нибудь
вращающейся частью автомобиля, а другая с невращающейся.
Рис. 165. Схемы основных типов тормозов
По расположению тормозные механизмы подразделяются на
колесные и центральные (трансмиссионные); по типу деталей,
производящих торможение, на колодочные, ленточные и дисковые.
Наибольшее распространение имеют колодочные тормозные меха-
низмы барабанного типа. Простые колодочные тормоза в основном
могут быть четырех типов, отличающихся способами крепления
колодок на опорном тормозном диске (рис. 165), что влияет как
на характер износа накладок тормозных колодок, так и на вели-
чину тормозного момента, создаваемого тормозом, а также на про-
стоту и легкость его регулировки.
На рис. 165, а две симметричные колодки шарнирно связаны
с одной общей неподвижной опорой. Разжимное усилие /*, разво-
дящее колодки в противоположные стороны и прижимающее их
к тормозному барабану, вызывает нормальные реакции (равнодей-
ствующие нормальных сил давления со стороны барабана на
241
колодки) У, и У, и соответствующие им силы трения и рУ2,
где р — коэффициент трения накладки тормозной колодки по ба-
рабану.
Сила трения рУп действующая относительно опоры колодки
на плече Ьк, создает момент, направленный в ту же сторону, что
и момент силы Р, и увеличивает тем самым нажатие колодки 1
на барабан. Момент силы рУ2 направлен противоположно моменту
силы Р и ослабляет нажатие колодки 2 на барабан. Вследствие
этого нормальная реакция на колодке 1 будет значительно больше,
чем на колодке 2, что создаст дополнительную нагрузку на под-
шипник колеса. Соответственно больше будет на этой колодке сила
трения и создаваемый ею тормозной момент.
При изменении направления вращения колеса (движение зад-
ним ходом) будет происходить обратное явление, но так как боль-
шее время автомобиль движется передним ходом, то накладка
колодки 1 будет изнашиваться значительно быстрее. Кроме того,
износ по длине накладки тормозной колодки будет неравномерным.
При описанной конструкции тормозного механизма регули-
ровка зазора между накладками тормозных колодок и барабаном
возможна только у верхних подвижных концов колодок.
Каждая колодка на схеме тормозного механизма, показанного
на рис. 165, б, шарнирно связана с отдельной опорой. Регулировка
зазора возможна у обоих концов колодок. Нижние опоры колодок
имеют обычно эксцентриковый механизм, обеспечивающий регу-
лировку правильного положения колодок и тем самым полностью
восстанавливающий нормальную работу тормоза.
На рис. 165, в колодки тормозного механизма связаны с общей
неподвижной опорой при помощи шарнирных звеньев, позволяю-
щих колодкам несколько перемещаться (плавающие колодки).
Регулировка зазора производится только у верхних концов
колодок, тогда как нижние концы при работе тормоза устанавли-
ваются в нужном положении самостоятельно. Самоустановка ко-
лодок обеспечивает прилегание накладок тормозных колодок
к поверхности барабана по всей длине, что приводит к более равно-
мерному износу, чем в схемах на рис. 165, а и рис. 165, б.
В тормозном механизме, показанном на рис. 165, г, колодки
имеют раздельные опоры и раздельный привод. Обе колодки ра-
ботают в одинаковых условиях, так как разжимные усилия равны
и силы трения действуют на каждую из колодок в одном напра-
влении. Из-за равенства сил на обеих колодках тормоз уравнове-
шен, т. е. не создает дополнительных нагрузок на подшипники
колес. Износ накладок тормозных колодок одинаков. Тормозной
момент увеличен по сравнению с тормозными моментами рассмот-
ренных выше тормозных механизмов. При заднем ходе тормозной
момент значительно снижается.
Регулировка зазоров в таком тормозном механизме аналогична
тормозу, показанному на рис. 165, б.
242
Тормозной момент колодочного тормозного механизма зависит
от его конструкции. Рассмотрим наиболее часто встречающийся
симметричный колесный тормозной механизм с двумя колодками,
установленными на двух опор-
ных пальцах Колодки могут
разжиматься с одинаковой си-
лой Pj = Р2 (гидравлический
колесный цилиндр с поршнями
одинакового диаметра) или с
разными силами Р± Р2 (меха-
нический разжимный кулак). Во
Рис. 166. Схема сил, действующих
в симметричном колодочном тормоз-
ном механизме
втором случае концы обеих ко-
лодок перемещаются на равные
расстояния, что позволяет по-
лучить равными результирую-
щие силы, действующие со сто-
роны барабана на обе колодки.
Примем, что давление по дли-
не накладки тормозной колодки
распределяется равномерно; равнодействующая нормальных сил,
действующих со стороны барабана, приложена в середине накладки
тормозной колодки и Р1^ Р2.
Тогда для симметричного тормозного механизма (рис. 166)
равнодействующие нормальных сил Ух и У2 могут быть найдены
из уравнений
«к + С к .
у2
ск + ре •
(120)
Тормозной момент Мт такого колесного тормоза равен сумме
тормозных моментов Мг111 и Мт2, развиваемых соответственно
передней и задней колодками:
мт = Мт1 + м«,2 = У1Нгб + У2цгб = |ХГ6(У1 + Га) =
= («« + <«) + гЧЫ • (‘21)
Соответственно средние давления между барабаном и колод-
ками
Pi = -.тг-Ц-; (122)
где Рох1 и рох2 — углы охвата правой и левой накладок;
Ьн — ширина накладки.
Следовательно, величины давлений на колодках в симметрич-
ном тормозном механизме будут различными. Для выравнивания
давлений применяют колодки с различными углами охвата на-
кладок.
Давление и работа трения (температурный режим) определяют
срок службы накладок тормозных колодок. В тормозном меха-
243
низме с двумя самостоятельно закрепленными колодками наи-
меньший износ накладок тормозных колодок получается при угле
охвата = 90 -s- 110°. Допустимая величина давления при тор-
можении с максимальной интенсивностью достигает 20 кГ/см2.
Величина работы трения
г _ Gavl Gavf
>«Р 2g3fi2Fs
(123)
где v± — скорость автомобиля в начале торможения в км/ч',
F% — суммарная площадь поверхностей накладок тормозных
колодок всех рабочих тормозов автомобиля в м2.
Работа трения сопровождается выделением тепла, которое на-
гревает тормозной барабан и детали тормозного механизма.
При интенсивном кратковременном торможении температура
Тп нагрева барабана (излучением тепла в окружающую среду
пренебрегают) определяется по формуле
(vl — vl)
2mgc
(124)
где г\ и v2 —• начальная и конечная скорости автомобиля в м/сек',
тб — масса тормозных барабанов и связанных с ними на-
греваемых деталей в кг;
с — теплоемкость материала барабана (для стали и чу-
гуна с — 0,119, для силумина с = 0,227 в интер-
вале температур до 300° С) в к-кал/(кг-град).
В результате напряженного температурного режима работы
тормозного барабана (например, до 150° С у легковых автомобилей)
на нем могут возникнуть тепловые трещины. Поэтому большее
значение имеют величина поверхности охлаждения тормозного
барабана, определяющая интенсивность отвода тепла и эффек-
тивность вентиляции тормозного барабана.
Материалы трущейся пары накладка тормозной колодки —
барабан должны иметь коэффициент трения 0,30—0,35, обладать
достаточной прочностью, жесткостью и износостойкостью, сохра-
нять физические свойства при нагреве до 400° С. Тормозной ба-
рабан должен хорошо отводить тепло, обладать малым весом.
Для фрикционных накладок тормозных колодок применяют
тканую тормозную ленту — многослойную ткань из асбестовой
нити с включением латунной или медной проволоки; «асторпрок» —
ленту, изготовленную из асбестовой ткани, пропитанной бакели-
товой смолой, с включением в нее медной или латунной проволоки;
металлокерамические материалы.
Тормозные барабаны могут быть литыми или штампованными
из одного металла (чугун, сталь) или биметаллическими (сталь-
ной с ободом из чугуна или алюминиевых сплавов).
Наибольшее распространение на легковых автомобилях полу-
чили стальные барабаны с чугунными ободами, обладающие необ-
244
ходимой жесткостью и хорошо отводящие тепло. На грузовых
автомобилях чаще всего применяют литые барабаны из серого
или легированного чугуна.
Колесный тормозной механизм автомобиля ГАЗ-53А (рис. 167)
имеет две колодки 6 и 15, каждая из которых установлена на от-
дельном опорном пальце 14 с эксцентриком 13. При нажатии на
педаль тормоза верхние концы тормозных колодок раздвигаются
поршнями колесного тормозного цилиндра 2 под давлением жид-
Рис. 167. Тормозной механизм колес автомобиля ГАЗ-53А:
1 — резиновый колпак; 2 — колесный тормозной цилиндр; 3 — опорный
тормозной диск; 4 — стяжная пружина колодок; 5 — направляющая скоба
колодок; 6 и 15 — тормозные колодки; 7 — фрикционная накладка колод-
ки; 8 — Ьот: регулировочного эксцентрика; Р •— шайба; го — пружина
эксцентрика; 11 -— регулировочный эксцентрик; 12 — пластина опорных
пальцев; 13 — эксцентрики опорных пальцев; 14 — опорный палец тор-
мозной колодки
кости, поступающей из главного тормозного цилиндра. В резуль-
тате того что передняя тормозная колодка работает по направле-
нию вращения тормозного барабана и создает большее тормозя-
щее действие, чем задняя колодка 6, которая работает против
вращения барабана, накладки колодок будут изнашиваться не-
равномерно. Для получения одинакового давления на накладки
тормозных колодок, а следовательно, и равномерного их износа
передняя колодка 15 имеет более длинную накладку, чем задняя.
По мере износа накладок зазоры между ними и тормозными
барабанами увеличиваются. Для регулировки зазоров в процессе
эксплуатации предназначены зксцентрики 11, воздействующие на
каждую из колодок.
245
При замене колодок или накладок производится регулировка
установки тормозных колодок эксцентриками 13 опорных паль-
цев 14.
Тормозной механизм задних колес автомобиля ГАЗ-21 «Волга»
имеет аналогичную конструкцию. В тормозном механизме перед-
него колеса зтого автомобиля каждая из колодок прижимается
к барабану при помощи отдельных колесных цилиндров 6
(рис. 168), прикрепленных к опорному тормозному диску 10
пальцами 3. Эти пальцы служат одновременно опорами неподвиж-
ных концов тормозных колодок 11. На пальцах имеются бронзовые
Рис. 168. Тормозной механизм передних колес автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — головки регулировочных эксцентриков; 2 — тормозной шланг; 3 — опорные пальцы;
4 — колпачок перепускного клапана; 6 — перепускной клапан; в — колесный тормозной
цилиндр; 7 — резиновый колпак; 8 — поршень; 9 — пружина; 10 — опорный тормозной
диск; 11 — колодки; 12 — стяжная пружина; 13 — накладки колодок; 11 — гайка опор-
ного пальца; 16 — эксцентрик опорного пальца; 16 — трубка
или металлокерамические зксцентрики 75, на которые опираются
тормозные колодки. При поворачивании пальцев 3 поворачиваются
и эксцентрики, увеличивая или уменьшая зазор между наклад-
ками тормозных колодок и тормозным барабаном.
Верхний и нижний колесные тормозные цилиндры соединены
между собой трубкой 16. Обе колодки при такой конструкции
тормозного механизма работают по направлению вращения ба-
рабана, что усиливает действие тормозов при движении автомо-
биля передним ходом и снижает эффективность торможения при
движении автомобиля задним ходом.
Тормозные барабаны отлиты из серого чугуна, опорный тор-
мозной диск — стальной.
Тормозной механизм задних колес автомобиля ЗИЛ-130
(рис. 169) имеет две колодки 1 и 9, установленные на эксцентри-
ковых пальцах 11 и 12, позволяющих сцентрировать колодки
240
с тормозными барабанами. Каждая колодка имеет по две прикле-
панных накладки 13.
В отличие от тормозных механизмов автомобилей ГАЗ тормоз-
ные колодки разводятся и прижимаются к барабану разжимным
кулаком 6, приводимым в действие через регулировочный рычаг 5
силой сжатого воздуха, поступающего в тормозную камеру 3.
Зазор между колодками и барабаном регулируется в процессе
эксплуатации автомобиля (частичная регулировка) вращением
червяка регулировочного рычага (см. рис. 170, б).
Полная регулировка, проводимая для центровки колодок и
тормозного барабана после разборки и ремонта тормозов, осуще-
ствляется при помощи эксцентриковых пальцев 11 и 12 (рис. 169).
Тормозной механизм передних колес автомобиля ЗИЛ-130
имеет такую же конструкцию.
Обе колодки тЬрмозного механизма задних колес автомобиля
МАЗ-500 (рис. 170, а) установлены на одном пальце 7. Усилие
от разжимного кулака 5 на колодки 3 передается через ролики 6,
помещенные в вырезах концов колодок. При такой конструкции
снижается трение и повышается к. п. д. тормозного механизма.
Регулировка зазора между колодками и тормозным барабаном
в процессе эксплуатации, как и в колесном тормозном механизме
автомобиля ЗИЛ-130, производится вращением червяков регули-
ровочных рычагов 9 (рис. 170, б), соединенных с тормозными ка-
мерами.
Червячное колесо 12 установлено на шлицевом конце вала
разжимного кулака, а червяк 11 на оси, вращающейся в корпусе
регулировочного рычага. Конец оси червяка имеет квадратную
головку, посредством которой можно поворачивать разжимной
кулак. По щелчкам шарикового фиксатора 8 контролируют угол
поворота оси червяка.
Колесные тормозные механизмы автомобиля ГАЗ-13 «Чайка»,
будучи в основном аналогичны тормозным механизмам автомобиля
ГАЗ-21 «Волга», имеют устройство, автоматически поддерживаю-
щее нормальный зазор между тормозным барабаном и наклад-
ками тормозных колодок.
В колесный тормозной цилиндр 4 (рис. 171, а) запрессованы
упорные разрезные кольца 3, на внутренней поверхности кото-
рых нарезана прямоугольная резьба с шириной канавки 3,5 мм.
В эту резьбу ввернуты поршни 2 с шириной канавки резьбы 1,5 мм.
Для перемещения упорных разрезных колец 3 внутри цилиндров
необходимо приложить к ним усилие 50—60 кГ. Если автомобиль
затормаживается при увеличенном зазоре между накладками
тормозных колодок и барабаном, то после перемещения поршня 2
в пределах зазора в резьбе (2 мм) силой давления тормозной жид-
кости, превышающей 60 кГ, поршни дополнительно переместятся
вместе с кольцами 3 до прижатия тормозных колодок 1 к бара-
бану (рис. 171, б). Перемещением колец 3 в новое положение и
247
Рис. 169. Тормозной механизм задних колес автомобиля ЗИЛ-130:
1 и 9 — тормозные колодки; 2 — стяжная пружина колодок; з — тормозная камера;
4 — кронштейн тормозной камеры; б — регулировочный рычаг; 6 — разжимной кулак
тормоза; 7 — ось червяка регулировочного рычага; 8 — опора разжимного кулака; 10 —
тормозной барабан; 11 и 12 — пальцы; 13 — накладка тормозной колодки
Рис. 170. Колесный тормозной механизм МАЗ-500:
а — конструкция тормоза; б — конструкция регулировочного рычага; 1 — тормозной
барабан; 2 — накладка; 3 — тормозная колодка; I — пружина; 5 — разжимной кулак;
е — ролик; 7 — палец; 8 — фиксатор; 9 — регулировочный рычаг; ю — крышка; и —
червяк; 12 — червячное колесо
248
достигается автоматическая установка необходимого зазора между
фрикционными накладками тормозных колодок и барабаном.
Автоматическая регулировка зазоров предусмотрена также
в колесных тормозных механизмах автомобилей «Москвич-408»
и новой модели легкового автомобиля Горьковского автомобиль-
ного завода.
В автомобиле «Москвич-408» устройство для автоматического
регулирования зазора тормозных механизмов передних и задних
Рис. 171. Схема устройства для автоматической регулировки
зазора между тормозным барабаном и накладками тормозных
колодок
колес имеет разрезное пружинное опорное кольцо 2 (рис. 172, а),
вставленное в колесный тормозной цилиндр 1 (или 7 на рис. 172, б)
с натягом, поэтому для перемещения кольца необходимо усилие
40—55 кГ. Поршень 3 (или 6 на рис. 172, б) соединено кольцом 2
прямоугольной резьбой, допускающей перемещение поршня в
пределах зазора в резьбе, равного 1,7—1,9 мм.
Резьбовое соединение поршня с кольцом позволяет вывертывать
поршень для смены манжеты или промывки деталей без выпрес-
совки кольца из колесного тормозного цилиндра.
Тормозные цилиндры 1 (рис. 172, а) монтируют непосредст-
венно на фланце стойки передней подвески. Этим достигается
разгрузка опорных тормозных дисков от тормозного момента и
снижение веса тормозных механизмов.
Накладки к тормозным колодкам не приклепываются, а при-
клеиваются. В результате зтого накладки используются почти до
249
полного их износа по толщине. Кроме того из-за отсутствия от-
верстий для заклепок рабочая поверхность накладок увеличи-
вается.
Ручной тормоз автомобиля ГАЗ-21 «Волга» колодочный. Опор-
ный тормозной диск 8 (рис. 173) вместе с колодками крепится
к задней крышке, а тормозной барабан — к вторичному валу
коробки передач. Верхние концы колодок упираются в палец 5,
а нижние соединены регулировочным приспособлением 9, имею-
щим звездочку 7. Колодки стянуты V-образной пружиной 2.
Рис. 172. Тормозные цилиндры колес автомобиля «Москвич-408»:
а — цилиндр переднего колеса; б — цилиндр заднего колеса; 1 и z — цилиндры; 2 —
разрезное пружинное кольцо; 3 и в — поршни; i — манжета; 5 — резиновый колпак;
8 — перепускной клапан
Перемещая рукоятку 15 на себя, водитель через трос 13 пово-
рачивает приводной рычаг 10, который действует на рычаг 4
тормоза. Поворачиваясь вокруг оси, расположенной в верхней
части правой колодки, рычаг 4 при помощи разжимного звена 3
прижимает левую колодку к тормозному барабану.
Левая колодка, захваченная вращающимся тормозным бара-
баном, через регулировочные приспособления 9 прижимает к ба-
рабану правую колодку.
При регулировке тормоза пользуются регулировочной звез-
дочкой 7 или изменяют длину троса вращением вилки 12.
При торможении ручным тормозом автомобиля ГАЗ-53А тор-
мозные колодки 17 (рис. 174) расходятся под давлением шариков 5
разжимного стержня 8, упирающихся в скошенные концы паль-
цев 7 верхних опор колодок. Нижние концы колодок имеют
пальцы 2, которые упираются в конический плавающий сухарь 3
регулировочного винта 1. Поворотом этого випта устанавливают
зазор между накладками колодок и тормозным барабаном.
250
Рис. 173. Ручной тормоз автомобиля ГАЗ-21 «Волга»:
1 — защелка рукоятки; 2 — стяжная пружина; з — разжимное
звено; 4 — рычаг; б — опорный палец; 6 — заглушка; 7 — регу-
лировочная звездочка; 8 — опорный тормозной диск; 9 — регу-
лировочное приспособление; 10 — приводной рычаг; 11 — палец;
12 — вилка; 13 — трос; 14 — рейка; 15 — рукоятка тбрмоза
Рис. 174. Ручной тормоз автомобиля ГАЗ-53А:
1 — регулировочный винт; 2 — пальцы колодок (нижние); 3 — сухарь;
4 — корпус регулировочного устройства; 6 — шарики; 6 — корпус раз-
жимного механизма; z — пальцы колодок (верхние); з — разжимной
стержень; 9 и 12 — тяги; 10 —• зубчатый сектор; 11 — защелка; !> —
гайка; 14 — барабан; 13 — рычаг; 16 — вилка; 17 — тормозные колодки
251
Привод тормоза можно регулировать изменением длины тяги 12
поворотом вилки 16.
На рис. 175 показан ручной тормоз автомобиля ЗИЛ-130
с расположением тормозных колодок 7 и 23 внутри тормозного
барабана 2. С одной стороны колодки опираются на палец 4,
с другой — упираются в разжимной кулак 10. Колодки отлиты из
алюминиевого сплава, а в местах касания с разжимным кулаком
имеют стальные цементованные сухари 9. В средней части каж-
дая тормозная колодка имеет прилив, которым она опирается
на выступ задней крышки коробки передач. От боковых пере-
мещений колодки удерживаются болтами 5 с шайбами.
Тормозной барабан крепится к фланцу, расположенному на
заднем шлицевом конце вторичного вала коробки передач.
На валу разжимного кулака 10 посажен регулировочный ры-
чаг 22, к которому присоединена тяга 19 привода тормоза.
Для регулировки тормоза вилкой 12 изменяют длину тяги 19
или переставляют палец 20 в одно из отверстий рычага 22.
Для фиксации тормоза (затормаживание с определенным уси-
лием) служит зубчатый сектор 18, в который входит стопорная
защелка 17, соединенная тягой 16 с рукояткой 15.
Ручной тормоз автомобилей МАЗ-200 (рис. 176) ленточный.
Соединительная тяга 10 установлена в выступе 1 опорного крон-
штейна 13. На тяге имеются разжимные пружины, отводящие
стальную тормозную ленту 9 от тормозного барабана 8 при растор-
маживании. Средняя часть ленты оттягивается от тормозного ба-
рабана пружиной, расположенной в ушке 6. Это ушко соединено
с лентой и установлено на выступе кронштейна 7, прикрепленного
к картеру коробки передач.
Ушко тяги 10 соединено с нажимным кулаком 3 пальцем 2.
Концы этого пальца установлены в двух планках 4, соединенных
шарнирно пальцем 14 с опорным кронштейном. Нажимной кулак 3
через промежуточные рычаги и валики соединен с рычагом руч-
ного тормоза.
При перемещении рычага ручного тормоза нажимной кулак 3
поворачивается, нажимает на кронштейн верхнего конца ленты 9
и поднимает через тягу 10 нижний ее конец, стягивая ленту вокруг
барабана 8, закрепленного на вторичном валу коробки передач.
Регулировку зазора между фрикционной накладкой, прикле-
панной к ленте 9, и барабаном 8 в расторможенном положении
производят винтом 5, болтом 11, установленным в опорном крон-
штейне, и гайкой 12.
Ручной тормоз автомобиля МАЗ-500 расположен на заднем
мосту (рис. 177). Тормозной барабан 1 смонтирован между фланцем
карданного вала и фланцем вала ведущей шестерни главной
передачи.
Тормозные колодки 3, установленные на одной оси 9, разводятся
разжимным кулаком 6 через ролики 5.
252
Рис. 175. Ручной тормоз автомобиля ЗИЛ-130:
1 и 8 — накладки; 2 — тормозной барабан; 3 — стяжные пружины; 4 — палец; 5 — болт;
в — опорный тормозной диск; 7 и 23 — тормозные колодки; а — сухарь; 10 — разжим-
ной кулак; 11 — рычаг; 12 — вилка; 13 — пластина; 14 — рычаг ручного тормоза;
15 — рукоятка тяги стопорной защелки; 1е> — тяга стопорной защелки; 17 — стопорная
защелка; 18 — зубчатый сектор; 1'-‘ — тяга; 20 — палец; 21 — гайка; 22 — регулировоч-
ный рычаг
Рис. 176. Ручной тормоз автомобиля МАЗ-200;
1 — выётуп опорного кронштейна; 2 и 14 — пальцы; 3 — нажимной кулак; 4 — планка;
5 — Винт; в — ушко; 7 и 13 — кронштейны; 8 — барабан; о — тормозная лента; ю —
тяга; 11 — болт; 12 — гайка
253
Опорный тормозной диск 2 с прикрепленными кронштейнами
разжимного кулака и оси колодок крепится к картеру редуктора
Рис. 177. Ручной тормоз автомобиля МАЗ-500:
1 — тормозной барабан; 2 опорный тормозной диск; 3 — тормозные колодки; 4 —
рычаг; 5 — ролики; в — разжимной кулан; 7 — стяжная пружина колодок; 8 — пружина
рычага; 9 — ось колодок; 10 — болт
заднего моста болтами 10. На шлицах хвостовика разжимного
кулака насажен рычаг 4 привода тормоза.
§ 68. ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗ
Эффективность действия колесных тормозов барабанного типа
снижается из-за нагрева деталей после нескольких энергичных
торможений. Тормозной момент сильно изменяется с изменением
коэффициента трения между накладкой тормозной колодки и ба-
рабаном. Так как от тормозов затруднен отвод тепла, то деформи-
руется тормозной барабан. Наконец, закрытие колес крыльями
для улучшения обтекаемости и тенденция к уменьшению диаметра
колес — все это способствовало разработке новой конструкции
тормозного механизма. В результате поисков появилась кон-
струкция дискового тормоза.
Дисковые тормоза могут быть двух типов — с вращающимся
тормозным диском и с вращающимся корпусом. В первом случае
(рис. 178, а и б) тормозной диск соединяется со ступицей колеса,
а колесные тормозные цилиндры гидравлического привода дей-
ствуют на фрикционные подушки, прижимая их при торможении
к вращающемуся диску.
254
В дисковом тормозе с вращающимся корпусом последний
соединяется со ступицей колеса, а колесные тормозные цилиндры
действуют на диски.
Рис. 178. Дисковые колесные тормоза:
а и б — с вращающимся тормозным диском (тормоза передних и задних колес легкового
автомобиля Фиат); в — с вращающимся корпусом; 1 и з — болты; 2 — корпус тормозного
механизма; 4 — крышка; 5 — колесный тормозной цилиндр; 6 — поворотная цапфа;
7 — стяжная пружина; 8 — устройство автоматической регулировки; 9 и 13 — тормозные
накладки; ю и 12 — диски; 11 — шарик; 14 — ступица
Дисковый колесный тормоз НАМИ-ЛАЗ с вращающимся кор-
пусом показан на рис. 178, в. Тормоз имеет гидравлический при-
вод.
Тормозной механизм размещен внутри чугунного корпуса 2,
прикрепленного болтами 1 к ступице 14 колеса. К корпусу бол-
тами 3 крепится крышка 4. Диски 10 и 12 с фрикционными наклад-
255
ками 9 и 13 располагаются между трущимися поверхностями
корпуса 2 и крышки 4. Тормоз приводится в действие при помощи
двух колесных тормозных цилиндров 5, укрепленных на пово-
ротной цапфе 6. В наклонных канавках дисков 10 и 12 располо-
жены восемь стальных шариков 11. Диски стягиваются пружи-
нами 7.
При подаче в колесные тормозные цилиндры жидкости под
давлением, штоки цилиндров поворачивают диски 10 и 12 один
относительно другого, в результате чего шарики 11 скользят по
наклонным канавкам дисков, заставляя их прижиматься к кор-
пусу и крышке корпуса, вызывая торможение ступицы.
В тормозном механизме предусмотрено устройство 8 автомати-
ческой регулировки зазора между трущимися поверхностями.
Увеличение числа дисков в дисковом тормозе приводит к уве-
личению поверхностей трения — ширина тормоза становится
больше, а диаметр меньше.
Дисковые тормоза имеют меньшую температуру нагрева, тор-
можение производится более плавно (по плоской поверхности
дисков), а давления на накладки значительно ниже, чем в коло-
дочном тормозе барабанного типа.
§ 69. ТОРМОЗНОЙ ПРИВОД
Ручные тормоза имеют механический привод, а ножные —
гидравлический (ГАЗ-53А, легковые автомобили), пневматиче-
ский (ЗИЛ-130, МАЗ-500 и др.) или пневмогидравлический
(Урал-375Д, Урал-377).
В настоящее время механический привод колесного тормоза
практически вышел из употребления. Это объясняется сложно-
стью его устройства и обслуживания, малым к. п. д., а также труд-
ностью правильного распределения приводного усилия по тор-
мозным механизмам отдельных колес.
Усилие на педали тормоза определяется по заданным тормозным
моментам и конструктивным параметрам тормозной системы.
Максимально допустимое усилие на педали зависит от располо-
жения органов управления относительно места (сиденья) води-
теля.
При наличии усилителя в тормозном приводе усилие на педали
легкового автомобиля обычно не превышает 30 кГ.
Усилие на педали при колесном тормозном механизме должно
быть не более 65—80 кГ, а усилие на рукоятке ручного тормоза
при экстренном торможении не должно быть больше 35 кГ.
Гидравлический привод тормозов обеспе-
Гидравличе- чивает плавность передачи тормозной силы
скип привод 1 1
и равномерность распределения ее на все
колеса, обладает высоким к. п. д., имеет простую конструкцию
и малое время срабатывания; детали привода хорошо смазываются
256
тормозной жидкостью. К недостаткам гидравлического привода
относятся невозможность получения большого передаточного
числа, прекращение действия при нарушении герметичности, сни-
жение к. и. д. при температуре ниже —20° С вследствие увели-
чения вязкости тормозной жидкости.
Во избежание подсоса воздуха в системе привода поддержи-
вается избыточное давление 0,4—0,6 кГ/см2. При торможении
давление достигает 90—100 кПсм2.
В гидравлическом приводе при нажатии на педаль 1 (рис. 179)
в главном тормозном цилиндре 4 перемещается поршень 5, вслед-
Рис. 179. Схема гидравлического привода тормозов:
1 — педаль; 2 — пружина педали; 3 — резервуар; 4 — главный тормозной цилиндр;
5 — поршень главного тормозного цилиндра; 6 — толкатель; 7 — стяжная пружина
колодок; 8 — колодки; 9 — поршень колесного тормозного цилиндра; 10 — колесный
тормозной цилиндр; 11 — шланги; 12 — трубопроводы
ствие чего возрастает давление рабочей жидкости, заполняющей
всю систему. Это давление по трубопроводам и гибким шлангам
передается в колесные тормозные цилиндры 10. Поршни 9 колесных
цилиндров под давлением жидкости разводят тормозные колодки 8,
прижимая их к поверхности тормозных барабанов. После прекра-
щения нажатия на педаль давление жидкости в системе падает,
и поршни 9 под действием стяжных пружин 7 колодок возвра-
щаются в первоначальное положение. Вытесняемая жидкость пе-
ретекает обратно в главный тормозной цилиндр, а из него ча-
стично в резервуар 3.
В гидравлическом приводе давление жидкости в колесных
цилиндрах прямо пропорционально усилию, приложенному во-
дителем к педали тормоза.
Распределение требуемых тормозных моментов между тормоз-
ными механизмами передней и задней осей автомобиля дости-
9 Пленников и др. 257
гается подбором соответствующих диаметров колесных тормозных
цилиндров.
На рис. 180 показан главный тормозной цилиндр гидравли-
ческого привода тормозов автомобиля ГАЗ-21 «Волга». При нажа-
Рис. 180. Главный тормозной цилиндр и схема его работы:
А — компенсационное отверстие; Б — перепускное отверстие; В — от-
верстие в поршне; 1 — оттяжная пружина; 2 — буфер педали; з — ось
педали; 4 — эксцентриковый палец; 5 — педаль; 6 — толкатель; 7 —
защитный чехол; 8 — поршень; Р — пружина поршня; 10 — главный
тормозной цилиндр; 11 — манжета; 12 — пластинчатая пружина;
13 — впускной клапан; 14 — выпускной клапан; 15 — пружина вы-
пускного клапана
тии на педаль 5 и перемещении толкателя 6 поршень 8 выдавли-
вает жидкость в магистраль через выпускной клапан 14. При
отпускании педали поршень 8 возвращается в исходное положе-
ние под действием пружины 9, а тормозные колодки, сближаясь
под действием стяжных пружин, заставляют жидкость перетекать
258
обратно из колесных цилиндров в главный тормозной цилиндр 10
через обратный впускной клапан 73.
Через перепускное отверстие Б пространство за поршнем сооб-
щается с резервуаром для жидкости; наличие жидкости в этом
пространстве препятствует подсосу воздуха в главный цилиндр
при резком отпускании педали и еще не открывшемся впускном
клапане 13. Жидкость при этом перетекает через отверстия В
в головке поршня 8, отжимая кромки манжеты 11. Между головкой
поршня и манжетой установлена пластинчатая стальная пру-
жина 12, имеющая форму звездочки.
Компенсационное отверстие А служит для перепуска излишка
жидкости в резервуар по окончании торможения, при повышении
Рис. 181. Тормозной цилиндр задних колес:
1 — резиновый колпак; 2 — манжета; з — поршень; 4 — цилиндр;
5 — пружина; 6 — перепускной клапан; 7 — колпачок перепускного
клапана; 8 — упор
температуры жидкости и в случае изменения объема колесных
тормозных цилиндров при регулировке тормозов. При отпущенной
педали края манжеты 77 не должны перекрывать компенсацион-
ное отверстие.
На рис. 181 показан тормозной цилиндр задних колес автомо-
биля ГАЗ-21 «Волга».
В цилиндре 4 находятся два поршня 3 с уплотнительными
резиновыми манжетами 2 и конической пружиной 5.
В поршни запрессованы стальные упоры 8, в прорези которых
входят концы колодок. От попадания пыли и грязи цилиндр 4
с обеих сторон закрыт резиновыми колпаками 7.
Через нижнее отверстие в цилиндр поступает тормозная жид-
кость, через верхнее отверстие, закрытое перепускным клапа-
ном б с резиновым колпачком 7, из цилиндра удаляется воздух
при прокачке тормозов.
9
259
Жидкость для заполнения системы гидравлического привода
сцепления и тормозов должна мало изменять вязкость при изме-
нении температуры, иметь высокую температуру кипения и низ-
кую температуру застывания, не должна разрушать резиновые
детали и вызывать коррозию металла.
Применяются следующие марки тормозных жидкостей: спирто-
касторовые БСК (на бутиловом спирте) и ЭСК (на этиловом спирте)
и гликолевая ГТЖ-22.
Уровень жидкости в главном тормозном цилиндре необходимо
поддерживать на 15—20 мм ниже края заливного отверстия.
Рис. 182. Вакуумный усилитель гидравлического привода тормозов авто-
мобиля ГАЗ-13 «Чайка»:
1 — цилиндр вакуумного усилителя; 2 — вилка; 3 —* толкатель цилиндра вакуумного
усилителя; 4 и 5 — эксцентриковые пальцы; 6 — толкатель главного тормозного цилин-
дра; 7 — педаль; 8 — главный тормозной цилиндр; 9 — оттяжная пружина; 10 — ры-
чаг управления усилителем; н — двуплечий рычаг
Для облегчения контроля за уровнем тормозной жидкости
наполнительный бачок главного тормозного цилиндра автомобиля
«Москвич-408» изготовляют иэ полупрозрачной пластмассы или
из стекла повышенной прочности.
Для уменьшения усилия на педали тормоза в гидравлический
привод легковых автомобилей ГАЗ-13 «Чайка» и ЗИЛ-111 вклю-
чают вакуумный усилитель (рис. 182).
Когда педаль 7 тормоза отпущена, рычаг 10 под действием
оттяжной пружины 9 нажимает на толкатель 3 вакуумного уси-
лителя. Полость усилителя при этом сообщается с атмосферой.
При нажатии на педаль тормоза рычаг 10 перестает нажимать
на толкатель 3 и он перемещается под действием пружины вслед
за рычагом 10.
Клапан, управляемый толкателем 3, сообщает полость усили-
теля с впускным трубопроводом двигателя. Под давлением на-
260
ружного воздуха гофрированный рабочий цилиндр 7 сжимается,
а выдвигающаяся вилка 2 поворачивает двуплечий рычаг 11.
Нижний конец рычага 11 нажимает на толкатель 6 главного тор-
мозного цилиндра в дополнение к усилию, приложенному к пе-
дали тормоза.
Рис. 183. Работа цилиндра вакуумного усилителя:
1 — передняя крышка; 2 — корпус клапанов; 3 — резиновый цилиндр; 4 — распорная
пластина; 5 — возвратная пружина; 6 — шток; 7 — задняя крышка; 8 — сферическая
втулка; 9 — вилка; ю — винт пуска воздуха для растормаживания; и — пружина
вакуумного клапана; 12 — вакуумный клапан; 13 — воздушный клапан; 14 — пружина
воздушного клапана; 15 — войлочный фильтр; 16 — уплотнительное кольцо сферической
втулки; 17 — толкатель
Возврат педали в исходное положение регулируют эксцентри-
ковым пальцем 4 (поворот по стрелке А ускоряет возврат педали),
а свободный ход педали — эксцентриковым пальцем 5.
Работа цилиндра вакуумного усилителя показана на рис. 183.
Внутри цилиндра расположены два клапана — воздушный 13
и вакуумный 12. При отпущенной педали тормоза воздушный
клапан 13 открыт и рабочая полость усилителя сообщена с атмо-
сферой (положение II — растормаживание). При этом усилием
261
пружины 14 воздушного клапана толкатель 17 постоянно прижат
к рычагу управления усилителем. В растянутом положении рези-
новый гофрированный цилиндр 3 усилителя удерживается воз-
вратной пружиной 5. В поперечном направлении сжатию ци-
линдра препятствуют распорные пластины 4.
При нажатии на педаль тормоза рычаг управления усилителем
перестает давить на толкатель 17 и усилием пружины 14 воздуш-
ный клапан закрывается, а вакуумный клапан открывается
(вакуумный клапан и толкатель усилием пружины 11 перемещаются
вслед за рычагом управления усилителем), сообщая рабочую
полость усилителя с зоной разрежения (положение 1 — тормо-
жение). При работающем двигателе и закрытой дроссельной
заслонке карбюратора это разрежение достигает 0,6 кПем?.
Под давлением атмосферного воздуха передняя крышка 1
и связанные с ней корпус клапанов 2, шток 6 и вилка 9 переме-
щаются вправо, при этом цилиндр сжимается. Вилка 9, дейст-
вуя на рычаг 11 (см. рис. 182), передает через него усилие на тол-
катель главного тормозного цилиндра.
После остановки педали в заторможенном положении вилка
продолжает выдвигаться до тех пор, пока толкатель не упрется
в рычаг управления усилителем. Тогда вакуумный клапан закры-
вается, и дальнейшее перемещение усилителя прекращается.
При неработающем двигателе или неисправном усилителе тор-
можение осуществляется так же, как и на автомобиле без уси-
лителя.
Для обеспечения работы усилителя при внезапном прекраще-
нии работы двигателя (двигатель заглох) между вакуумным уси-
лителем и впускным трубопроводом устанавливается вакуумный
бачок, в котором при помощи обратного клапана поддерживается
разрежение при неработающем двигателе. Объем бачка рассчи-
тан на одно торможение.
На автомобилях ГАЗ-53А и ГАЗ-66 устанавливают гидрова-
куумный усилитель, в котором разрежение во впускном трубо-
проводе двигателя используется для создания дополнительного
давления жидкости в гидравлическом приводе тормозов.
Гидровакуумный усилитель (рис. 184) состоит из камеры 20,
гидравлического цилиндра 14 и клапанного механизма 8.
Корпус камеры 20 состоит из двух частей, между которыми
закреплена диафрагма 2, соединенная с толкателем 18. Диафрагма
отжимается пружиной 19.
В клапанном механизме установлены два клапана — атмо-
сферный 4 и вакуумный 9, соединенные стержнем 6, и диафрагма 10.
К диафрагме 10 прикреплена тарелка 11 с поршнем 12. Полость 1
над диафрагмой сообщается с полостью IV, полость II, под диаф-
рагмой с полостью III.
Если двигатель работает и педаль тормоза не нажата, разре-
жение, создаваемое во впускном трубопроводе двигателя, пере-
262
дается сначала в полость III, а затем через отверстие в тарелке 11
(полости III и II соединены) в полость I и через шланг 3 в полость
IV вакуумной камеры. При этом давление на диафрагму 2 с обеих
сторон одинаково и она под действием пружины 19 занимает
исходное положение.
Рис. 184. Гпдровакуумный усилитель гидравлического привода тормозов
автомобилей ГАЗ-53А и ГАЗ-66:
1 и 17 — трубопроводы; 2 и ю — диафрагмы; з и 21 — шланги; 4 — атмосферный клапан;
5, 7 и 19 — пружины; 6 — стержень; 8 — клапанный механизм; 9 — вакуумный клапан;
11 — тарелка; 12 и 16 — поршни; 13 — перепускные клапаны; 14 — цилиндр; 15 — ша-
риковый клапан; 18 — толкатель; 20 — камера
При нажатии на педаль тормоза тормозная жидкость по тру-
бопроводу 1 поступает в полость цилиндра 14 и, проходя через
отверстие в поршне 16, идет в тормозные цилиндры колес, одно-
временно создавая давление на поршень 12, который, двигаясь
вверх, поднимает тарелку 11 с диафрагмой 10. Клапаном 9 отвер-
стие в тарелке закрывается, после чего открывается клапан 4.
Атмосферный воздух поступает в полость IV. В результате раз-
ности давлений в полостях IV и III диафрагма 2 прогибается,
и толкатель 18 перемещает поршень 16 вправо, создавая допол-
нительное давление в приводе тормозов.
Если приостановить нажатие на педаль тормоза, диафрагма 2,
продолжая прогибаться, переместит поршень 16 несколько вперед,
в результате чего давление в полости цилиндра 14 понизится
263
и диафрагма 10 с тарелкой опустятся, клапан 4 перекроет доступ
атмосферного воздуха в полость IV — тормозной момент сохра-
нит постоянную величину.
Между впускным трубопроводом и гидровакуумным усилите-
лем установлен запорный клапан, который автоматически разъеди-
няет трубопровод и усилитель при остановке двигателя. Это дает
возможность за счет внутреннего запаса вакуума в системе про-
извести при неработающем двигателе одно-два эффективных тор-
можения.
В пневматическом приводе тормозов исполь-
Пневматиче- дуется энергия сжатого воздуха. Привод
СКИН привод S 1 v V 1 м
обеспечивает эффективное затормаживание
автомобиля при небольшом усилии на педаль и позволяет просто
и надежно осуществить торможение прицепов. Кроме того, сжатый
воздух применяется для накачивания шин и приведения в дей-
ствие стеклоочистителей.
Рис. 185. Схема пневматического привода тормозов автомобилей МАЗ-500
и МАЗ-504:
1 — тормозной кран; 2 и 6 — тормозные камеры; з — предохранительный клапан; 4 —
регулятор давления; 5 — компрессор; 7 — кран отбора воздуха; 8 — разобщительный
кран; 9 — соединительная головка; 10 — воздушные баллоны; н, 12 и 13 — трубопро-
воды
К недостаткам пневматического привода относятся возмож-
ность отказа в работе при нарушении герметичности системы,
сложность устройства и необходимость квалифицированного и
264
трудоемкого технического обслуживания. Кроме того, в связи
с тем, что давление воздуха в трубопроводах нарастает медленнее
(сжатие воздуха), чем давление жидкости, время срабатывания
тормозов при пневматическом приводе больше, чем при гидравли-
ческом.
Пневматический привод имеет наибольшее распространение
на автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой
вместимости.
На рис. 185 показана схема пневматического привода тормозов
автомобилей МАЗ-500 и МАЗ-504. Компрессор 5, приводимый
в действие от двигателя, сжимает воздух и подает его в два воз-
душных баллона 10, давление в которых автоматически поддер-
живается регулятором 1. Из баллонов сжатый воздух подводится
к тормозному крану 1, управляемому педалью тормоза. При на-
жатии на педаль воздух от крана 1 по трубопроводу 12 поступает
в тормозные камеры 2 тормозных механизмов передних колес, по
трубопроводу 11 — в тормозные камеры 6 тормозных механизмов
задних колес, по трубопроводу 13 через разобщительный кран 8
и соединительную головку 9 — к тормозам прицепа.
В пневматической системе тормозов устанавливается также
предохранительный клапан 3, предохраняющий воздушную си-
стему от чрезмерного повышения давления в случае неисправно-
сти регулятора давления.
Для контроля за давлением воздуха в воздушных баллонах
служит манометр, расположенный на панели приборов в кабине
водителя.
Производительность компрессора пневматической системы ав-
томобиля
(>к =---4(0) Л/мин, (125)
где dK — диаметр цилиндра компрессора в см;
SK — ход поршня компрессора в см;
1К — число цилиндров компрессора;
пк — число оборотов коленчатого вала компрессора в ми-
нуту;
— коэффициент подачи, принимаемый равным 0,6.
Производительность компрессоров, устанавливаемых в пнев-
матических приводах тормозов автомобилей, составляет от 40 до
70 л1мин при числе оборотов 1000 в минуту.
Компрессор новых моделей автомобилей ЗИЛ, МАЗ и КрАЗ
двухцилиндровый (рис. 186), приводится в действие ремнем от
шкива коленчатого вала. Система смазки компрессора принуди-
тельная. Масло подается под давлением из главной масляной
магистрали двигателя через отверстие 8 в задней крышке 7. Ох-
лаждение жидкостное. Жидкость поступает в полосте, Г> блока
цилиндров компрессора из системы охлаждения двигателя.
265
266
Рис. 186. Компрессор:
1 — шкив; 2 — блок цилиндров; л — шатун; 4 — поршень; 5 — головка цилиндров; 6—выпускной клапан; 7—задняя крыш-
ка; 8 — отверстие; & — картер; 10 — коленчатый вал; 11 — впускной клапан; 12 — шток; 13 — пружина; 14 — плунжер; 16 —
седло впускного клапана; 16 — коромысло: 17 — направляющая пружины; 18 — канал
В верхней полости В блока цилиндров компрессора установ-
лены два впускных клапана 11, а над каждым цилиндром — вы-
пускные клапаны 6. Под впускными клапанами находится раз-
грузочное устройство компрессора, состоящее из плунжера 14
со штоком 12, коромысла 16, пружины 13 и ее направляющей 17.
Канал 18 разгрузочного устройства соеди-
нен с регулятором давления.
Разгрузочное устройство предохраняет
детали компрессора от износа, повышает
его производительность и к. п. д.
Когда при движении поршня компрес-
сора вниз в цилиндре создается неболь-
шое разрежение, воздух, поступающий в
полость В, открывает впускные клапаны
11 и заполняет цилиндр. При движении
поршня вверх сжатый воздух открывает
выпускные клапаны 6 и через камеру А
поступает в пневматическую систему авто-
мобиля.
Регулятор давления автоматически под-
держивает установленное давление возду-
ха в воздушных баллонах.
Регулятор шарикового типа новых мо-
делей автомобилей ЗИЛ выключает ком-
прессор при повышении давления в пнев-
матической системе и включает его при
снижении давления. Регулятор (рис. 187)
имеет впускной 10 и выпускной 11 шари-
ковые клапаны, на которые действует че-
рез стержень 4 пружина 2, и центрирую-
щие шарики 14. В регуляторе предусмот-
рены сетчатый фильтр 6, установленный в
месте выхода воздуха из регулятора в
разгрузочное устройство компрессора, и
металлокерамический фильтр 7 — в месте
входа воздуха в регулятор из пневмати-
ческой системы.
При давлении в системе 7,0—7,4 кГ/см2
сжатый воздух, преодолевая сопротивле-
Рис. 187. Регулятор дав-
ления автомобиля
ЗИЛ-130;
1 — кожух; 2 — пружина;
3 — колпачковая гайка; 4—
стержень клапанов; 5— сед-
ло выпускного клапана; в—
сетчатый фильтр; 7 — ме-
таллокерамический фильтр;
8 — корпус регулятора; » —
пробка фильтра; 10 — впу-
скной клапан; 11 — выпу-
скной клапан; 12 — регули-
ровочные прокладки; 13 —
контргайка; 11 — центри-
рующие шарики
ние пружины 2, открывает впускной кла-
пан 10 и поступает в разгрузочное устройство компрессора, где
он (см. рис. 186) давит на плунжеры 14, которые открывают впу-
скные клапаны 11. Компрессор при этом, перекачивая воздух из
одного цилиндра в другой, работает вхолостую. При понижении
давления до 5,6—6,0 кПсм2 впускной клапан 10 (рис. 187) будет
закрыт, а выпускной клапан 11, опустившись вниз под действием
пружины 2, сообщит разгрузочное устройство компрессора
267
с атмосферой. Впускные клапаны 11 (см. рис. 186) разгрузочного
устройства закроются, и компрессор начнет нагнетать воздух
в пневматическую систему.
Для регулировки регулятора давления поворачивают колпач-
ковую гайку 3 или изменяют количество регулировочных про-
кладок 12 (рис. 187), установленных между корпусом регулятора
и седлом 5.
Регулятор давления автомобиля МАЗ-500 (рис. 188) диафраг-
менного типа. Он крепится непосредственно к корпусу блока ци-
Рис. 188. Регулятор давления автомобиля МАЗ-500:
1 — регулировочная гайка; 2, з и 8 — пружины; 4 — диафраг-
ма; 5 — поршень; б — клапан; 7 — корпус регулятора; 9—пробка
линдров компрессора. Полость А постоянно сообщена с воздуш-
ным баллоном, полость В через отверстие в нижней пробке 9
сообщается с атмосферой, а полость Б через наклонное отверстие
в корпусе 7 регулятора — с разгрузочным каналом в блоке ци-
линдров компрессора. При повышении давления в системе до
7,0—7,5 кГ!с.м2 сжатый воздух, поступающий в полость А, пре-
одолевает натяжение пружин 2 и 3 и поднимает вверх диафрагму 4
с поршнем 5. Под действием пружины 8 клапан 6 также подни-
мается вверх. Происходит отсоединение полости Б от полости В
(атмосферы). При дальнейшем движении поршень 5 отрывается
от клапана б, и полость А (воздушные баллоны) начинает сооб-
щаться с полостью Б (разгрузочное устройство). Сжатый воздух
поступает в разгрузочное устройство компрессора и, воздейст-
вуя на плунжеры штоков, поднимает их.
Когда давление в системе снизится до 6,5—6,8 кПсм2, пру-
жины 2 и 3 переместят диафрагму вместе с поршнем вниз. При
268
этом поршень 5 прижимается к клапану 6, вследствие чего по-
лость А отсоединяется от полости Б. При дальнейшем движении
вниз клапан 6 под действием поршня 5 соединяет полости Б и В,
и сжатый воздух из разгрузочного устройства компрессора вы-
ходит через полость В в атмосферу. Плунжеры разгрузочного
устройства компрессора занимают исходное положение, и компрес-
сор вновь начинает нагнетать воздух в воздушные баллоны.
Если регулятор не обеспечивает нужного давления (по мано-
метру на панели приборов), гайкой 1 затягивают пружины 2 и 3.
Рис. 189. Одинарный тормозной кран автомобиля ЗИЛ-130:
1 —тяга привода тормозного крана; 2 — защитный чехол; 3— рычаг кра-
на; 4 — уравновешивающая пружина; 5 — стакан уравновешивающей
пружины; в — корпус крана; 7 — седло выпускного клапана; 8 — диаф-
рагма; 9 — возвратная пружина диафрагмы; ю — выпускной клапан;
и — возвратная пружина клапана; 12 — крышка тормозного крана;
13 —впускной клапан; 14 — седло впускного клапана; 13 — диафрагма
включателя стоп-сигнала; 1в — направляющий стакан; 77 — клапан;
18 — палец рычага
Тормозные краны могут быть одинарными, сдвоенными и ком-
бинированными .
На автомобиле, работающем без прицепа, устанавливают оди-
нарный тормозной кран, который впускает и выпускает воздух
из тормозных камер и обеспечивает соответствие давления в тор-
мозных камерах усилию, прилагаемому водителем к педали тор-
моза.
Одинарный тормозной кран автомобиля ЗИЛ-130 по-
казан на рис. 189. Полость А крана сообщается с воздушными бал-
лонами, полость Б — с тормозными камерами, полость В —
с атмосферой через отверстие с клапаном 17.
269
В корпусе в крана на пальце 18 установлен рычаг 3, соединен-
ный шарнирно с тягой 1 привода тормозного крана. Стакан 5
вместе с уравновешивающей пружиной 4 может перемещаться
в корпусе 6. Направляющий стакан 16 диафрагмы 8 объединен
с седлом 7 выпускного клапана. Диафрагма 8 удерживается в край-
нем левом положении возвратной пружиной 9. Впускной клапан 13
и выпускной 10 объединены в один узел. В крышке 12 тормозного
крана расположен включатель стоп-сигнала с диафрагмой 15.
При отпущенной педали тормоза выпускной клапан 10 открыт,
а впускной 13 закрыт. Сжатый воздух из полости А (из воздушных
баллонов) в полость Б не попадает, тормозные камеры сообщаются
с атмосферой. При нажатии на педаль тормоза усилие через тягу 1
и рычаг 3 передается на стакан 5 уравновешивающей пружины 4.
Уравновешивающая пружина более жесткая, чем возвратная
пружина 9. Кроме того, уравновешивающая пружина собрана
в стакане с предварительным натягом. Поэтому при перемещении
стакана 5 возвратная пружина 9 сжимается и диафрагма 8 проги-
бается, вследствие чего седло 7 выпускного клапана садится на
клапан 10, перекрывая выход воздуха из полости Б в атмосферу
(полость В). При дальнейшем прогибе диафрагмы 8 сжимается
возвратная пружина 11 и открывается впускной клапан 13. Воз-
дух из воздушных баллонов (полость Л) поступает в полость Б
и из нее к тормозным камерам.
При возрастании давления в полости Б до 0,6—0,8 кПсм2
диафрагма будет выпрямляться, а уравновешивающая пружина
начинает сжиматься. Возвратная пружина 11 клапана выпрям-
ляется и впускной клапан 13 закрывается, прекращая доступ
воздуха в тормозные камеры (выпускной клапан 10 также закрыт).
Давление в тормозных камерах стабилизируется.
Сжатая уравновешивающая пружина, стремясь распрямиться,
передает давление на стакан 5. От стакана это давление через
рычаг 3 и тягу 1 передается на педаль. Водитель ощущает эту
нагрузку как сопротивление педали тормоза. При дальнейшем
нажатии на педаль снова приоткроется впускной клапан и впу-
стит часть сжатого воздуха в полость Б. Давление в этой полости
повысится, и диафрагма снова начнет выпрямляться. Впускной
клапан закроется. При этом уравновешивающая пружина со-
жмется больше, сопротивление педали увеличится.
Следовательно, такая конструкция тормозного крана обеспе-
чивает прямую зависимость интенсивности торможения от уси-
лия, приложенного водителем к педали тормоза. Таким образом,
осуществляется следящее действие тормозного крана. Если води-
тель несколько отпустит педаль, то уравновешивающая пружина,
распрямляясь, сдвинет стакан 5 влево. Так как сопротивление
уравновешивающей пружины уменьшилось, то давление воздуха
в полости Б понизится и диафрагма начнет выпрямляться; при
этом откроется выпускной клапан 10, и воздух, открывая кла-
270
пан 17, начнет выходить наружу. Давление воздуха будет сни-
жаться до тех пор, пока оно не сравняется с сопротивлением
уравновешивающей пружины. Как только усилия сравняются,
выпускной клапан закроется. Таким образом, эффективность тор-
можения уменьшается.
При отпущенной педали тормоза уравновешивающая пру-
жина полностью распрямляется. Давлением воздуха и возврат-
ной пружины 9 диафрагма прогибается влево до упора направ-
ляющего стакана 16 в корпус крана. Выпускной клапан откры-
вается, и весь воздух из тормозных камер выходит в атмос-
феру (сопротивление клапана 17 настолько мало, что позво-
ляет всему сжатому воздуху выйти из тормозных камер в атмос-
феру).
Рассмотренный тормозной кран позволяет осуществлять тор-
можение и при поломке уравновешивающей пружины, однако
в этом случае кран теряет следящее действие и торможение будет
не плавным, а резким.
Сдвоенные тормозные краны устанавливают на авто-
бусах (например, ЗИЛ-127). Сдвоенный тормозной кран состоит
из двух одинаковых одинарных кранов, объединенных в одном
корпусе и имеющих общий привод от педали тормоза. Один из
одинарных кранов служит для управления давлением в тормозных
камерах передних колес, другой для управления давлением в тор-
мозных камерах задних колес.
При выходе из строя (повреждении) тормозов одной пары
колес (передних или задних) сдвоенный тормозной кран дает
возможность затормозить вторую пару колес. Интенсивность тор-
можения у такого автобуса будет значительно снижена.
Комбинированный тормозной кран объединяет в од-
ном корпусе полость, управляющую тормозами автомобиля-тя-
гача, и полость, управляющую давлением в тормозной магистрали
к прицепу.
На грузовых автомобилях ЗИЛ, постоянно работающих с при-
цепом или полуприцепом, комбинированный тормозной кран
(рис. 190) имеет диафрагмы 9 и 16 из прорезиненного полотна и
сдвоенные конические резиновые клапаны: 10 и 15 — выпускные,
11 и 13 — впускные.
При нажатии на педаль тормоза рычаг 2, опираяш, на вилку
малого рычага 21, выдвигает шток 7, сжимая уравновешивающую
пружину 6 верхней полости. Диафрагма 9 под давлением сжатого
воздуха прогибается влево, перемещая седло 8, вследствие чего
выпускной клапан 10 открывается. Через отверстие в седле 8 и
полость А, сообщенную клапаном с атмосферой, воздух из ма-
гистрали прицепа выходит в атмосферу. Из-за снижения давления
воздуха в магистрали прицепа вступает в действие воздухораспре-
делитель, обеспечивая поступление сжатого воздуха в тормозные
камеры колес прицепа и торможение колес.
271
Далее, под действием рычага 2 поворачивается вокруг оси 20
рычаг 27, который давит на стакан 19 и уравновешивающую пру-
жину 18 нижней полости. Диафрагма 16 прогибается вправо,
перемещая седло 17, вследствие чего выпускной клапан 15 за-
крывается, а впускной клапан 13 открывается. Воздух из балло-
нов поступает к диафрагме 16 и далее к тормозным камерам автомо-
биля-тягача. Колеса автомобиля-тягача затормаживаются на 0,2—
0,3 сек позднее, чем колеса прицепа, что сохраняет устойчивость
автопоезда при торможении и повышает безопасность движения.
Рис. 190. Комбинированный тормозной кран автомоби-
лей ЗИЛ:
1 — тяга привода; 2 — большой рычаг; 3 — контргайка; 4 —
направляющая втулка; 5 и 24 — регулировочные болты; в и
18 — уравновешивающие пружины; 7 — шток; 8 и 17 — седла вы-
пускных клапанов; Р и 16 — диафрагмы; 10 и 15 — выпускные кла-
паны; 11 и 13 — впускные клапаны; 12 — регулировочные про-
кладки; 14 — включатель стоп-сигнала; 19—стакан пружины; 20 —
ось малого рычага; 21 —- малый рычаг; 22 — палец малого рычага;
23 —- кулачок валика ручного привода
При затормаживании автомобиля ручным тормозом повора-
чивается валик приводного рычага, на конце которого посажен
кулачок 23. Кулачок выдвигает шток 7, вступает в действие тор-
мозной кран и происходит торможение колес прицепа.
В расторможенном положении тормозной кран обеспечивает
поступление сжатого воздуха (4,8—5,3 кПсм^ из воздушных
баллонов автомобиля в пневматическую систему прицепа. Впу-
скной клапан 11 при этом открыт, выпускной клапан 10 прижат
к седлу 8.
Давление воздуха, подаваемого от тормозного крана в маги-
страль прицепа, регулируют затяжкой пружины 6 поворотом на-
правляющей втулки 4 после ослабления контргайки 3.
272
Свободный ход большого рычага 2 крана (1 — 2 мм) регулируют
болтом 5, а рабочий ход штока 7 (не более 5 мм) — болтом 24.
Для регулировки рабочего хода впускных клапанов 11 и 13
(2,5—3,0 мм) служат регулировочные прокладки 12, помещенные
под седлами клапанов.
Рис. 191. Тормозной кран автомобилей МАЗ и КрАЗ:
1 — пружина клапана; 2 —• клапан; з — отверстие к тормозным ка-
мерам автомобиля; •— пружина поршня; 5 и 26 — поршни; в — шток
поршня; 7 — фильтр; 8 — режимное кольцо; Р и 16 — защитные чех-
лы; ю —- тяга нижнего цилиндра; и — пружина; 12 — регулировоч-
ная втулка; 13 —приводной рычаг; 14 — тяга верхнего цилиндра;
15 —регулировочная гайка; 17 — рычаг ручного привода; 18—крыш-
ка верхнего цилиндра; 19 — пружина тяги верхнего цилиндра; 20 —•
гильза уравновешивающей пружины; 21 — уравновешивающая пружи-
на; 22 — упорная гайка; 23 — верхний цилиндр; 24 •— упорная пла-
стина; 25 — манжета поршня верхнего цилиндра
Верхний цилиндр тормозного крана автомобилей МАЗ-200,
МАЗ-500, Урал-375Д, Урал-377, КрАЗ-219 и КрАЗ-257 (рис. 191)
предназначен для управления тормозами прицепа, а нижний —
тормозами автомобиля-тягача.
Левые полости цилиндров крана сообщены с атмосферой через
фильтр 7. В цилиндрах расположены штампованные поршни 5
и 26 с резиновыми манжетами, закрепленные на пустотелых што-
ках 6. Шток поршня верхнего цилиндра пружиной 4 прижимается
к пластине 24, которая опирается на гильзу 20 уравновешивающей
пружины 21. Шток нижнего поршня прижимается к торцу тяги 10
нижнего цилиндра.
273
Полость справа от поршня в верхнем цилиндре сообщена с ма-
гистралью прицепа, а в нижней — с тормозными камерами колес
автомобиля через отверстие 3.
Клапаны 2 двойного действия представляют собой резиновые
шайбы в металлических оправах с пружинами 1. Внутренним
седлом каждого клапана служит торец пустотелого штока 6, а
наружным — кольцевой выступ на корпусе крана. Полости справа
от клапанов сообщены с воздушными баллонами.
При отпущенной педали тормоза клапан 2 нижнего цилиндра
прижат пружиной 7 к наружному седлу, а поршень 5 под дейст-
вием пружины 4 занимает крайнее левое положение. Через зазор
между штоком поршня и клапаном, через отверстие в штоке и
левую полость цилиндра тормозные камеры колес автомобиля
сообщаются с атмосферой. В это время поршень 26 под действием
уравновешивающей пружины 21 занимает крайнее правое поло-
жение, а его шток отводит верхний клапан 2 от наружного седла.
Сжатый воздух из баллонов поступает в магистраль прицепа через
кольцевую щель наружного седла клапана. При повышении дав-
ления в магистрали прицепа воздух сжимает уравновешивающую
пружину, верхний клапан 2 закрывается и дальнейшее поступ-
ление воздуха прекращается.
При нажатии на педаль тормоза верхний конец приводного
рычага 13 отклоняется влево, а нижний конец, действуя через
тягу 10, перемещает поршень 5 нижнего цилиндра вправо. Шток 6
поршня отводит нижний клапан 2 от наружного седла, тормозные
камеры колес автомобиля разобщаются с атмосферой и сообща-
ются с баллонами для сжатого воздуха. В то же время рычаг 13,
преодолевая сопротивление пружины 21, перемещает тягу 14
влево.
Поршень 26 также перемещается влево под давлением сжатого
воздуха и пружины 4. Верхний клапан 2, прижимаясь к наруж-
ному седлу, разобщает магистраль прицепа от баллонов со сжатым
воздухом, шток с поршнем верхнего цилиндра отходит от клапана,
образуя кольцевую щель, через которую магистраль прицепа
сообщается с атмосферой.
При пользовании ручным тормозом усилие передается ры-
чагу 17, который, перемещая тягу 14, вызывает сжатие уравнове-
шивающей пружины и затормаживание колес прицепа.
От затяжки уравновешивающей пружины 21 гайкой 15 зависит
давление, при котором растормаживаются колеса прицепа, а от
затяжки пружины 11 тяги нижнего цилиндра — момент начала
торможения колес прицепа. Предварительную затяжку пружины 11
производят поворотом тяги 10 за ушко, а дополнительную —
поворотом режимного кольца 8, болт которого входит в прорезь
втулки 12 пружины.
Тормозные камеры приводят в действие колесные тормозные
механизмы автомобиля. Шток 2 (рис. 192, я) тормозной камеры
274
автомобиля ЗИЛ-130 посредством вилки 5 с пальцем соединен
с регулировочным рычагом разжимного кулака тормоза.
Давлением сжатого воздуха, поступающего в камеру через
штуцер, диафрагма 1, прогибаясь вправо и сжимая пружины 3
Рис. 192. Тормозная камера и тормозной цилиндр:
а — тормозная камера автомобилей ЗИЛ; б — тормозной цилиндр
автомобиля КрАЗ-219;
1 — диафрагма; 2 — шток; з и 4 — пружины; 5 — вилка штока;
6 — регулировочный рычаг; 7 —• червяк; 8 —• вал разжимного ку-
лака; 9 — червячная шестерня; 10 — фиксатор червяка; И — пор-
шень; 12 — возвратная пружина; 13 — направляющая поршня;
14 — шток; 15 — вилка штока; 16 — фильтр крышки; 11 —• отвер-
стие для подвода сжатого воздуха
и 4, перемещает шток 2, вследствие чего поворачивается регули-
ровочный рычаг б, связанный с валом разжимного кулака. При
прекращении торможения пружина возвращает диафрагму в ис-
ходное положение.
275
На рис. 192, б показан тормозной цилиндр автомобилей КрАЗ,
служащий для тех же целей, что и тормозные камеры на автомо-
билях ЗИЛ-130 и МАЗ-500.
Рис. 193. Разобщитель-
ный кран:
1 — пробка; г — корпус; 3
и 5 — пружины; 4 — кла-
пан; е — шток с диафраг-
мой; 7 — крышка; 8 — тол-
катель; S — рукоятка
Под действием сжатого воздуха в тормозном цилиндре переме-
щается поршень 11. Движение передается на шток 14, соединен-
ный вилкой 15 с рычагом разжимного кулака. При растормажи-
вании под действием возвратной пружины 12 поршень 11 занимает
первоначальное положение и вытесняет воздух из тормозного
цилиндра в атмосферу через тормозной кран.
Разобщительный кран (рис. 193) установлен перед соединитель-
ной головкой и служит для отключения магистрали прицепа. Кран
276
открыт, когда рукоятка 9 повернута вдоль корпуса крана, и за-
крыт, когда рукоятка расположена поперек корпуса.
Соединительная головка (рис. 194) служит для соединения
воздухопроводов автомобиля-тягача и прицепа. В корпусе 1 го-
Рис. 194. Соединительная головка:
1 — корпус; 2 — пружина клапана; 3 — обратный клапан; 4 — уплотнительное кольцо;
б — крышка; 6 —• г'айка
ловки установлен обратный клапан 3, который пружиной 2 при-
жимается к резиновому уплотнительному кольцу 4, закреплен-
ному гайкой 6. Если соединительная головка не соединена с го-
ловкой прицепа, то она должна быть закрыта крышкой 5.
Предохранительный клапан (рис. 195) отрегулирован так, что
открывается при достижении давления воздуха в системе до
Рис. 195. Предохранительный клапан:
1 — седло; 2 — шарик; 3 — корпус; 4 — сухарь; 5 — пру-
жина; 6 — гайка; 7 — винт; 8 — стержень
9—9,5 кПсм2. Он состоит из корпуса 3, внутри которого к седлу 1
при помощи пружины 5 и сухаря 4 прижат шарик 2.
Схема пневматиче-
ского привода
к тормозам прицепа
шее распространение
и гидравлический или механический привод для прицепного со-
става малой и средней грузоподъемности и пневматический при-
вод для прицепного состава большой грузоподъемности.
На прицепах и полуприцепах используют
тормозные механизмы и приводы тех же ти-
пов, что и на автомобилях-тягачах. Наиболь-
получили колодочные тормозные механизмы
277
Привод к тормозам прицепа обычно выполняют однопро-
вод н ы м, т. е. магистрали автомобиля-тягача и прицепа соеди-
нены одним гибким шлангом 2 (рис. 196).
Рис. 196. Схема работы пневматического привода к тормозам автомобиля-
тягача и прицепа:
а — при отпущенной педали; б — при нажатии на педаль; 1 — тормозной кран; 2 — гиб-
кий шланг; з — воздухораспределитель; 4 — баллон прицепа; в — тормозная камера
прицепа; 6 — баллон автомобиля-тягача; z — тормозная камера автомобиля-тягача
При отпущенной педали (рис. 196, а) тормозные камеры 7
колес автомобиля-тягача через нижнюю полость тормозного крана,
278
а тормозные камеры 5 колес прицепа через воздухораспределитель
(крав управления тормозами) 3 соединены с атмосферой. Через
верхнюю полость тормозного крана 1 магистраль прицепа соеди-
няется с баллоном 6 автомобиля-тягача, и происходит наполне-
ние сжатым воздухом баллона 4 прицепа до давления
4,8—5,3 кГ1см2 (при давлении в баллонах тягача 6—7 кПсм2).
При нажатии на пе-
даль тормоза (рис. 196,
б) сжатый воздух из бал-
лонов 6 через нижнюю
полость крана 1 посту-
пает к тормозным каме-
рам колес автомобиля-
тягача. Одновременно с
этим сжатый воздух из
магистрали прицепа че-
рез верхнюю полость
тормозного крана 1 вы-
пускается в атмосферу.
Понижение давления в
магистрали прицепа при-
водит к срабатыванию
воздухораспределителя
3, и воздух из баллона
4 поступает в тормоз-
ные камеры 5, вызывая
торможение колес при-
Рис. 197. Схема воздухораспределителя при-
цепа:
1 и 14 — крышки; 2 — выпускной клапан; <3 —
диафрагма; 4 — опорное кольцо; 5 и 8 — пружины;
6 — корпус; 7 — впускной клапан; 9 — поршень;
10 — распорная пружина; 11 — манжета; 12 — шай-
ба; 13 — шток
цепа.
При однопроводной
системе в случае обрыва
прицепа и разъединения
шланга 2 прицеп затор-
маживается автоматически, так как воздух из магистрали прице-
па, как и при торможении, выходит в атмосферу.
Как следует из изложенного выше, воздухораспределитель при
отпущенной педали тормоза обеспечивает пополнение баллона
прицепа сжатым воздухом из магистрали автомобиля-тягача, а
при торможении — поступление воздуха из баллона прицепа
в его тормозные камеры.
Воздухораспределитель тормозов прицепа или полуприцепа,
работающего на автомобиле МАЗ, показан на рис. 197.
Воздухораспределитель состоит из следующих основных ча-
стей: корпуса 6, крышек 1 и 14, поршня 9, штока 13, впускного
клапана 7 и выпускного клапана 2.
Силой сжатого воздуха, поступающего в полость А из маги-
страли, соединяющей автомобиль-тягач с прицепом, преодолева-
ется сопротивление слабой распорной пружины 10 и отжимаются
279
Края эластичной манжеты 11. Сжатый воздух поступает в полость
Б, а из нее — в воздушный баллон прицепа до тех пор, пока
давление в полостях А и Б не уравняется.
При нажатии на педаль тормоза давление в соединительной
магистрали падает, давление в полости Б (под поршнем 9) стано-
вится выше давления в полости А, вследствие чего поршень 9
сдвигается вверх и тянет за собой шток 13 и выпускной клапан 2,
который верхним концом поднимает впускной клапан 7. Сжатый
воздух из воздушного баллона прицепа (из полости Б) поступает
в полость В и тормозные камеры прицепа; колеса прицепа затор-
маживаются. По мере расхода сжатого воздуха на торможение
давление в полости Б уменьшается. Под действием пружины 5,
сжатой при подъеме поршня вверх, и давления воздуха в полости В
диафрагма 3 и шток 13 перемещаются вниз; выпускной клапан
опускается. Пружина 8 закрывает впускной клапан 7. Давление
в тормозных камерах прицепа стабилизируется.
Увеличение давления на педаль тормоза еще больше умень-
шает давление в соединительной магистрали (полость А). Снова
поршень со штоком перемещается вверх и открывается впускной
клапан. Порция сжатого воздуха снова поступит из воздушного
баллона прицепа в тормозные камеры, давление повысится и уве-
личится интенсивность торможения. Таким образом воздухорас-
пределитель осуществляет следящее действие.
При резком нажатии на педаль тормоза давление в соедини-
тельной магистрали падает до нуля, что вызывает резкий подъем
поршня и штока воздухораспределителя и полное открытие впу-
скного клапана.
Большой перепад давлений в полостях А и Б не позволяет
клапану закрыться. В тормозных камерах прицепа устанавли-
вается давление, равное давлению в баллоне прицепа. Прицеп
резко затормаживается.
Отпускание педали сопровождается повышением давления в
полости А, что вызовет перемещение поршня и штока вниз. Вы-
пускной клапан 2 отходит от диафрагмы 3. В образовавшуюся
щель сжатый воздух из тормозных камер через полости В и Г
выходит в атмосферу — тормозные механизмы колес прицепа рас-
тормаживаются. Сжатый воздух из полости А поступает в воздуш-
ный баллон прицепа.
При двухпроводном приводе тормозов прицепа в
систему включают ускорительный клапан, обеспечивающий бы-
стрый впуск сжатого воздуха в тормозные камеры прицепа и
выпуск воздуха из них, и аварийный клапан, предназначенный
для автоматического затормаживания прицепа в случае его отрыва
от автомобиля.
Из-за меньшего количества воздухопроводов и мест их соеди-
нений однопроводный привод более прост и удобен в эксплуатации,
чем двухпроводный.
280
Рис. 198. Схема пневмогидравлического привода тормозов
автомобиля:
1, 6 и 9 — поршни; 2, 7 и 11 — цилиндры; з — шток; 4, 10 и 14 — пру-
жины; 5 — проставка; 8 — болт; 12 ~ выпускной клапан; 13 — обратный
клапан; 15 — клапан; 16 — бачок; 17 — трубка; 18 — отверстия в што-
ке; 19 — воздухопровод; 20 — тормозной кран; 21 — рычаг ручного
тормоза; 22 — предохранительный клапан; 23 — педаль; 24 — буксир-
ный клапан; 25 — компрессор; 26 — регулятор давления; 27 — кран отбо-
ра воздуха; 28 — манометр; 29 — воздушные баллоны; зо — соедини-
тельная головка и разобщительный кран; 31 “Трубопроводы; 32 — ко-
лесный тормозной цилиндр
10 К ленников и др.;
281
Пневмогидравлический привод (гидравличе-
Пиевмогпдравли- ский привод с пневматическим усилителем)
г колесных тормозных механизмов (рис. 198)
состоит из компрессора 25, регулятора давления 26, трех воздуш-
ных баллонов 29, предохранительного клапана 22, манометра 28,
тормозного крана 20, главного тормозного цилиндра и шести
колесных тормозных цилиндров 32.
Главный тормозной цилиндр установлен слева под кабиной
и состоит из двух частей: пневматической и гидравлической.
Пневматическая часть (пневмоусилитель) составлена из двух
скрепленных между собой болтами 8 (см. рис. 198) стальных ци-
линдров 2 и 7, между которыми находится проставка 5.
В цилиндрах на штоке 3 установлены два поршня 1 и 6. В край-
нее правое (исходное) положение поршни отжимаются возвратной
пружиной 4.
Гидравлическая часть состоит из цилиндра 11 и бачка 16.
При нажатии на педаль тормоза сжатый воздух от тормозного
крана 20 по воздухопроводу 19 через отверстия 18 в штоке посту-
пает в цилиндры 2 и 7. Поршни, сжимая пружину 4 и двигаясь
влево, штоком 3 перемещают поршень 9 главного тормозного
цилиндра, вытесняя тормозную жидкость по трубопроводу 31
в колесные тормозные цилиндры 32. Воздух из полостей В и Г
отводится трубкой 17.
При отпускании педали тормоза воздух из цилиндров выходит
по воздухопроводу 19 через тормозной кран в атмосферу. Поршни 1
и 6 возвращаются в исходное положение пружиной 4, а пор-
шень 9 — пружиной 10.
Колесные тормозные цилиндры 32 имеют по две цилиндриче-
ские полости с двумя поршнями в каждой. Так как тормозное
усилие на каждую колодку передается двумя поршнями, то уве-
личивается усилие прижатия колодок к тормозному барабану.
Пневмогидравлический привод тормозов позволяет сократить
время срабатывания тормозов, что очень важно для большегруз-
ных автомобилей, оснащенных пневматическим приводом тормозов.
Пневмогидравлический привод тормозов автомобилей Урал-
375Д и Урал-377 имеет два пневмоусилителя, каждый из кото-
рых в целях повышения надежности системы действует на от-
дельный главный тормозной цилиндр. Передний главный тормозной
цилиндр приводит в действие тормоза переднего и среднего мо-
стов, задний — тормоза заднего моста.
Раздельный пневмогидравлический привод к тормозным меха-
низмам передних и задних колес предусмотрен также на авто-
бусах ЛиАЗ-677.
Глава XV
КУЗОВА АВТОМОБИЛЕЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
п одвижной состав автомобильного транспорта состоит из авто-
мобилей, прицепов и полуприцепов. По назначению автомо-
били подразделяются на пассажирские, грузовые, тягачи и спе-
циальные.
Пассажирские автомобили в зависимости от вместимости и
конструкции делятся на легковые автомобили и автобусы.
§ 70. КУЗОВА ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Кузова легковых автомобилей подразделяются на следующие
типы (рис. 199):
1) купе или двухдверный седан — закрытый кузов без вну-
тренней перегородки (рис. 199, а);
2) четырехдверный седан (рис. 199, б);
3) лимузин — закрытый кузов с перегородкой за спинкой
переднего сиденья (рис. 199, в);
4) ландо — кузов с крышей, открывающейся только над зад-
ним сиденьем (рис. 199, е);
5) кабриолет — кузов с мягким убирающимся тентом; боковые
стекла опускающиеся (рис. 199, д);
6) хардтоп — кузов с жесткой крышей без боковых стоек;
боковые стекла опускающиеся (рис. 199, е).
Примером купе (двухдверного седана) является кузов авто-
мобиля ЗАЗ-965А «Запорожец», четырехдверного седана — ку-
зова автомобилей «Москвич-408» и ГАЗ-21 «Волга», лимузина
и кабриолета — кузова автомобилей ЗИЛ-111 и ЗИЛ-111В.
Конструкция кузова легковых автомобилей должна иметь до-
статочную жесткость, минимальный собственный вес и длитель-
ный срок-службы; кроме того, к конструкции кузова предъявляют
дополнительные требования:
1) достаточное пространство для размещения пассажиров и
грузов (багажное отделение и легковые автомобили-фургоны);
10
283
2) удобный вход и выход пассажиров, погрузку и выгрузку
грузов;
3) удобное расположение органов управления, приборов и ку-
зовной арматуры (замки дверей, капота и багажника, стекло-
подъемники, поворотные стекла, зеркало заднего вида, козырьки,
салазки сидений);
4) хорошую обзорность со всех сторон;
5) хорошую обтекаемость;
6) приятный внешний вид;
7) надлежащую изоляцию от пыли, влаги, тепла и шума;
8) необходимую комфортабельность — вентиляцию, отопление,
освещение и т. д.
Рис. 199. Типы кузовов легковых автомобилей
На рис. 200 показан четырехдверный кузов автомобиля «Мо-
сквич» модели 408 (штриховыми линиями обозначен контур «Мо-
сквича-407»), В новой модели колеса имеют меньший диаметр,
база автомобиля увеличена на 30 мм, высота снижена на 60 мм,
увеличено по ширине пассажирское помещение.
Капот двигателя крепится на петлях спереди и открывается
по ходу автомобиля. При такой конструкции исключается откры-
тие капота под действием встречного потока воздуха; укоротился
привод к замку капота, обеспечивается хороший доступ к двига-
телю, приборам электрооборудования, подвеске и другим агре-
гатам и приборам, размещенным в подкапотном пространстве.
Для тепло- и шумоизоляции на панели крыши, на наружных
панелях дверей, под задним сиденьем применены накладки из
284
шумоизоляционного («вафельного») картона. На большей части
пола, щитке передка и передней части боковины уложена трех-
слойная изоляция — «вафельный» картон, войлок с тканевой
подкладкой и облицовочный картон или резиновый ковер с воз-
душными ячейками.
Рис. 200. Кузов автомобиля «Москвич-408»
Кузов легкового автомобиля ГАЗ-21 «Волга» (седан) имеет
внутреннее помещение с двумя рядами сидений для езды пяти
пассажиров (включая водителя).
Кузов автомобиля-такси ГАЗ-21Т «Волга» (рис. 201) имеет вме-
сто одного общего переднего сиденья два раздельных — для во-
дителя и пассажира. Сиденье для пассажира раскладывается так,
Рис. 201. Кузов автомобиля ГАЗ-21Т «Волга» (такси)
что при этом образуется место для установки багажа, вес которого
может достигать 80 кГ. Задняя часть кузова автомобиля ГАЗ-22
«Волга» (рис. 202) в отличие от кузова ГАЗ-21 «Волга» является
продолжением центральной части и заканчивается торцовой двух-
створчатой дверью (универсальный кузов). Такой кузов служит
для перевозки пяти пассажиров и 175 кГ груза (рис. 202, а) или
двух пассажиров (включая водителя) и 400 кГ груза (рис. 202, б)
на площадке, образующейся после раскладки заднего сиденья.
285
На базе кузова автомобиля ГАЗ-22 «Волга» изготовляют кузов
санитарного автомобиля, в котором имеется стеклянная перего-
родка, отделяющая санитарное отделение от двух передних мест.
Уплотнение дверных проемов кузова выполнено из мягкой губча-
той резины по двум поясам периметра дверей и обеспечивает хо-
рошую герметизацию кузова.
Для отопления кузова и обогрева ветрового стекла исполь-
зуется горячая вода из системы охлаждения двигателя.
Рис. 202. Кузов автомобиля ГАЗ-22 «Волга» (универ-
сальный)
С целью термо- и шумоизоляции, герметичности, а также
увеличения стойкости антикоррозионного покрытия внутренняя
и нижняя наружная части кузова покрыты слоем специальной
мастики толщиной 1—2 мм. Для улучшения термо- и шумоизоля-
цип кузова применяется также внутренняя оклейка участков
пола и крыши специальным «вафельным» картоном.
Кузов автомобиля ЗИЛ-111 семиместный с тремя рядами си-
дений (рис. 203). Отделение водителя отделено от задних рядов
сидений перегородкой с поднимающимся стеклом. Кузов отапли-
вается четырьмя отопителями, питаемыми от системы охлаждения
двигателя.
Автомобиль ЗИЛ-1 НА оснащен установкой для кондициони-
рования воздуха, которая служит для охлаждения и снижения
влажности воздуха в кузове автомобиля при температуре наруж-
ного воздуха выше 18° С. Принцип действия этой установки осно-
286
ван на поглощении тепла охлаждающей жидкостью (фреон 12,
температура кипения 12—29° С) при переходе ее в парообразное
состояние.
Рис. 203. Кузов автомобиля ЗИЛ-111
Охлаждающая жидкость от компрессора под давлением
6—8 кПсм2 подводится к воздухоохладителю 14 (рис. 204) и через
Рис. 204. Схема уста-
новки для кондицио-
нирования воздуха:
1 — баллон для охлаж-
дающей жидкости; 2 —
конденсатор; 3 — нагне-
тательный шланг ком-
прессора; 4 — перепуск-
ной клапан; 5 — стекло
для проверки количест-
ва жидкости в установ-
ке; в, 7 и 8 — трубки;
Р и 16 — трубы -охлажденного воздуха; 10 — фильтр-осушитель, 11 — шлан-
ги для стока конденсата; 12 •— заборники свежего воздуха; 13 — заборник
воздуха из кузова; 14 ~ воздухоохладитель; 13 — вентилятор; 17 — ручка
управления заслонками заборников свежего воздуха; 18 — рамка
терморегулирующий вентиль поступает в испаритель. Проходя
по трубкам испарителя, жидкость превращается в пар за счет
тепла, отнимаемого от воздуха, который нагнетается вентилято-
ром 15 через воздухоохладитель. Воздух засасывается из кузова
287
через заборник 13 и частично (свежий воздух) из заборников 12
в крыльях задних колес. Охлажденный и осушенный воздух по-
ступает в кузов по трубам 9 и 16.
Пары охлаждающей жидкости отсасываются из испарителя
в компрессор по трубке 8, где они сжимаются и нагреваются,
поступая далее в конденсатор 2, расположенный перед радиатором
системы охлаждения, охлаждаются потоком встречного воздуха
и превращаются в жидкость.
Стекая из конденсатора 2 в баллон 1 и пройдя по трубке 6
и через фильтр-осушитель 10, охлаждающая жидкость вновь по-
ступает в воздухоохладитель 14.
Для включения установки служат два включателя, установ-
ленные на панели приборов. В зимнее время ручка 17 должна
стоять в положении «Закрыто».
§ 71. КУЗОВА АВТОБУСОВ
Автобусы (пассажирские автомобили, имеющие более девяти
мест для сиденья) по размерам, определяющим вместимость,
разделяют на особо малые (10 мест) с габаритной длиной 4,5—5,0 м;
малые (до 25 мест) — 7,0—7,5 м; средние (40—50 мест) — 8,0—
9,5 м; большие (60—80 мест) — 10,0—11,0 м; особо большие
(100—120 мест) — 12 м и сочлененные (более 120 мест) 16,5 м.
По назначению автобусы подразделяются на городские, при-
городные, междугородные, туристские, местного сообщения, об-
щего назначения. По форме кузова различают автобусы вагон-
ного и капотного типов, а по силовой схеме, принятой в кон-
струкции кузова, — рамные автобусы и автобусы с несущими ку-
зовами. В зависимости от числа этажей пассажирских помещений
автобусы подразделяются на одно-, полуторо- и двухэтажные.
Двигатель на автобусах может быть расположен спереди,
сзади и под полом кузова.
К кузовам автобусов предъявляются требования, аналогичные
требованиям к кузовам легковых автомобилей. Конструктивные
и планировочные параметры кузовов автобусов — количество и
ширина дверей, размер свободных от сидений (накопительных)
площадок около входных и выходных дверей, ширина централь-
ного прохода между сиденьями, высота уровня пола пассажир-
ского помещения — во многом определяют длительность простоя
автобусов на остановках для посадки и высадки пассажиров.
Наибольшее распространение имеют кузова автобусов вагон-
ного типа. На рис. 205 показана схема автобуса особо малой вме-
стимости (10 мест) РАФ-977Д «Латвия». Кузов автобуса вагонного
типа, цельнометаллический, с несущим основанием, имеет четыре
двери (две в передней части, одна боковая и одна сзади).
На базе этого автобуса выпускаются также его модификации:
медицинский, туристский и фургон.
288
На рис. 206, а показана схема автобуса капотного типа
КАвЗ-651А малой вместимости (20 мест). Автобус КАвЗ-651А
рамный, двухдверный, предназначается для использования по
маршрутам местного значения. Городской автобус ПАЗ-652
(рис. 206, б) малой вместимости (23 места) имеет цельнометал-
лический несущий кузов вагонного типа с тремя дверями.
На рис. 207 показаны схема и система отопления автобуса
городского типа ЛАЗ-695Е «Львов» с трехдверным кузовом вагон-
U—--------------------------- itSSO
Рис. 205. Автобус РАФ-977Д «Латвия»
ного типа с несущим основанием и общим числом мест автобуса 55,
для сиденья 32. Двигатель установлен в задней части автобуса.
Теплый воздух для отопления кузова от радиатора системы
охлаждения двигателя поступает в отопительные каналы салона
через два входа, перекрываемых дверками 7 и 15. В неотопитель-
ный период воздух можно выпускать в атмосферу через нижнюю
заслонку 12 или использовать для обдува двигателя заслонку 14.
Из правого отопительного канала теплый воздух через отвер-
стия, перекрываемые заслонкой 16, поступает в заднюю часть
салона, а из левого канала — в салон, в кабину водителя (через
люк 2) и к вентиляторам 3, которые через сопла 4 подают воздух
на обдув ветровых стекол.
При низких температурах наружного воздуха (ниже — 10° С)
воздух циркулирует по малому, так называемому рециркуляци-
289
a}
7150
008Z--1-*--------S6£Z
Hue. 206. Автобус малой вместимости:
« — каютного типа КАвЗ-651А; б — вагонного типа ПАЗ-652
290
«энному кругу. В этом случае открывают дверку 8, и воздух из
задней части салона по каналу 9 повторно поступает к ради-
атору 10 с частично перекрытыми или полностью закрытыми
жалюзи 11, подогревается и снова поступает в отопительный
канал.
Для обдува ветровых стекол в неотопительный период надо
включить вентиляторы 3 и закрыть заслонки 16.
Рис. 207. Схема системы отопления автобуса ЛАЗ-695Е «Львов»:
1 — рычаг привода жалюзи; 2 — люк; 3 — вентиляторы; 4 — сопло; 5 — вентиляцион-
ные люки; в — заборник воздуха; 7, 8 и 15 — дверки; 9 — канал рециркуляции воздуха;
10 — радиатор системы охлаждения; 11 — жалюзи радиатора; 12 — нижняя заслонка;
13 — воздушный фильтр; 14 — боковая заслонка; 16 — заслонки отопительного канала
Салон вентилируется через боковые окна, систему отопления
и люки 5, расположенные на крыше автобуса.
На базе этого автобуса выпускается междугородный автобус
ЛАЗ-697Е «Турист» с одной дверью для пассажиров (рис. 208).
Автобус оборудован спальными сиденьями с регулируемым на-
клоном спинок.
Кузов междугородных автобусов состоит из трех отделений:
пассажирского помещения, багажного отделения и отделения для
водителя.
Багаж в междугородных автобусах укладывается в специаль-
ные ящики, помещенные в нижней части автобуса (под рамой) или
на специально оборудованном участке крыши.
Автобусные прицепы резко увеличивают провозную способ-
ность автобусного парка. Применение их ограничивается возник-
291
новением «виляния» и «толчков», вызывающих неприятные ощу-
щения у пассажиров. Поэтому при применении автобусных при-
цепов желательно иметь беззазорное сцепное устройство или
специальное поворотное устройство автомобильного типа.
------9ZZ0
За последнее время начали получать распространение «сочле-
ненные автобусы» (Икарус-180 на рис. 209), представляющие
собой постоянно сцепленные автобусы с автобусными полупри-
цепами. Такие автобусы, имея большую пассажировместимость,
более маневренны, чем автобусы с прицепом.
Рис. 209. Сочлененный автобус Икарус-180
Между автобусом, не имеющим задней стенки, и полуприцепом,
не имеющим передней стенки, имеется коридор с гибкими «стен-
ками», соединяющий салон автобуса и полуприцепа. Задняя часть
автобуса имеет опорно-сцепное устройство, на которое опирается
передняя часть полуприцепа.
Колеса полуприцепа выполнены поворотными, что уменьшает
радиус поворота всего «сочлененного автобуса».
292
§ 72. КУЗОВА ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
Грузовые автомобили по устройству кузова, определяющему
их транспортное назначение, разделяются на:
1) общего назначения (с бортовыми платформами);
2) тягачи, которые по способу буксировки прицепных систем
разделяются на: седельные для работы с полуприцепами; авто-
мобили-тягачи для постоянной работы с прицепом и балластные
(груженые балластом) для буксировки тяжеловесных прицепов;
3) самосвалы;
4) специализированные (фургоны, цистерны, специальные плат-
формы, рефрижераторы, самопогрузчики и т. д.).
К специальным автомобилям относятся автомобили, имеющие
на шасси специальное оборудование (пожарные, автокраны и т. д.),
не могущие выполнять обычного транспортного процесса.
Все грузовые автомобили по грузоподъемности разделяются
на:
особо малой грузоподъемности — до 1 т;
малой грузоподъемности — от 1 до 2,5 /«;
средней грузоподъемности — от 2,5 до 5,0 т;
большой грузоподъемности — от 5 до 10 т-
особо большой грузоподъемности — свыше 10 т.
В грузовых автомобилях к кузову относятся: кабина, крылья,
брызговики, капот, облицовка радиатора и платформа для груза.
Кабина может представлять самостоятельную конструкцию
или же быть объединена с фургоном (УАЗ-452). По числу мест
кабины грузовых автомобилей могут быть одно-, двух- и трехмест-
ними.
Основным материалом, применяемым для изготовления кабин
грузовых автомобилей и кузовов легковых автомобилей и авто-
бусов, служит малоуглеродистая листовая сталь.
Кабины грузовых автомобилей могут располагаться за дви-
гателем или над двигателем.
Двухместная цельнометаллическая кабина автомобиля ГАЗ-66
расположена над двигателем и выполнена откидной (на рис. 210:
Л — рабочее положение; Б — начало опрокидывания; В — ка-
бина опрокинута). Такое расположение кабины создает для во-
дителя хорошую обзорность дороги и обеспечивает удобное об-
служивание двигателя. Кабина повертывается на двух осях при
помощи пружин 2. В откинутом положении она удерживается
упором, состоящим из двух стержней 3 и 4 с защелкой 8. В рабо-
чем положении кабина фиксируется запорным механизмом 5,
расположенным на поперечной балке рамы.
Трехместная кабина автомобиля ЗИЛ-130, расположенная за
двигателем, имеет в крыше два вентиляционных люка с крышками,
открывающимися наружу.
293
В трехместной кабине автомобиля МАЗ-500 за спинками си-
дений оборудовано спальное место с паралоновым матрацем.
Кабина расположена над двигателем и легко опрокидывается от-
носительно передних шарниров на угол 42°. Усилие, необходимое
для опрокидывания кабины, составляет примерно 15 кГ.
На рис. 211 показана схема системы отопления и вентиляции
кабины и обдува ветрового стекла автомобиля МАЗ-500. Венти-
лятор 3 отопителя 1 можно включать по достижении охлаждаю-
щей жидкостью в системе охлаждения двигателя температуры 60° С.
Рис. 210. Схема опрокидывания кабины автомобиля ГАЗ-66:
1 — кабина; 8 и 7 — пружикьг, з м 4 — стержни; 5 — запорный механизм; 6 — балка
рамы; 8 — защелка
Воздух забирается вентилятором 3 из-под облицовки кабины
и через радиатор 4 подается в кабину и на ветровые стекла.
Вентилятор приводится в действие от электродвигателя 2, сблоки-
рованного с ним на одной оси.
Горячая вода для отопителя 1 забирается из системы охлажде-
ния двигателя по шлангу 5. Шлангом 8 нижний радиатор ото-
пителя соединяется с подводящим патрубком водяного насоса.
Платформа бортовых автомобилей обычно деревянная с метал-
лической оковкой и с металлическими поперечными брусьями осно-
вания. Задний и боковые борта откидные, передний борт глухой.
Объем платформ автомобиля ЗИЛ-130 5,95 я"; ЗИЛ-130Г 6,3 л«8;
МАЗ-500 7,5 мя.
Буксирное устройство автомобилей состоит из крюков, уста-
новленных в передней части рамы, и буксирного прибора на
задней поперечине рамы (см. рис. 115). На буксирный крюк наде-
вают петлю троса или проушину дышла прицепа. Упругие эле-
294
менты буксирных приборов делают обычно в виде спиральных
пружин или резинового буфера.
Опорно-сцепное устройство служит для соединения седельного
тягача с полуприцепом. Оно состоит из плиты-основания 2
Рис. 211. Схема системы отопления и вентиляции каби-
ны и обдува ветрового стекла автомобиля МАЗ-500:
1 — стотпелъ кабины; 2 — электродвигатель; 3 — вентиля-
тор; 4 — радиатор отопителя; 5 — подводящий шланг; 6 —
запорный краник; 7 — двигатель; 8 — отводящий шланг; о —
сливной краник; 26 — рукоятка вентиляционного люка; 11 —
вентиляционный люк
(рис. 212), закрепленной на лонжеронах рамы тягача, седла 3
и балансира 14.
Седло 3 соединяется с плитой-основанием 2 через балансир 14
и кронштейн 15 двумя осями 4 и 5, получая возможность качания
в продольном и поперечном направлениях. Качание в поперечном
направлении ограничивается упорами 1.
Шкворень полуприцепа удерживается захватами 9 и 11, ко-
торые вместе с запорным кулаком 10 и защелкой 7 образуют за-
порный механизм. Включается запорный механизм автоматиче-
ски. В момент сцепки тягача с полуприцепом шкворень входит
295
между захватами и сближает их. Для расцепки тягача с полупри-
цепом рычаг 12 надо переместить вперед, при этом запорный
кулак 10 раздвинет захваты 9 и 11.
В зависимости от вида перевозимых грузов автомобили-само-
свалы можно разделить на две основные группы: автомобили-
самосвалы для перевозки сельскохозяйственных грузов и авто-
мобили-самосвалы для перевозки строительных и карьерных гру-
зов.
Рис. 212. Опорно-сцепное устройство седельного тягача:
1 — упор; 2 — плита-основание; 3 — седло; 4 — ось седла; 5 — ось балансира; в —
пружина защелки; 7 — защелка запорного механизма; 8 — пружина запорного кулака;
9 и 11 — захваты; 1 о — запорный кулак; 12 — рычаг; 13 — ось защелки; 14 — балансир;
15 — кронштейн
Автомобили-самосвалы, предназначенные для перевозки сель-
скохозяйственных грузов, имеют платформу увеличенных разме-
ров и могут быть оборудованы складной крышкой, служащей
для предотвращения потерь грузов и предохранения их от атмо-
сферных воздействий.
Опрокидывание цельнометаллической платформы автомобиля-
самосвала ЗИЛ-ММЗ-555 (рис. 213) производится назад вокруг
осей 7 при помощи гидравлического телескопического подъем-
ника 10. Задний открывающийся борт 2 может поворачиваться
в кронштейнах 1. Задний борт открывается при подъеме плат-
формы автоматически рычагом 14, который размещен в прорези
кронштейна 13, прикрепленного к нарамнику 12. При подъеме
платформы (в самом начале) рычаг 14 упирается в верхнюю планку
кронштейна 13 и поворачивает вал 16 управления запорами бор-
тов. Связанная с валом скоба 15 управления бортами переме-
296
щает тягу 9, на конце которой находится запорный крюк 6, вперед
и открывает борт. На валу 16 жестко закреплена рукоятка 17,
служащая для закрывания заднего борта, когда платформа нахо-
дится в исходном положении. В поднятом положении платформа
фиксируется постановкой упорной штанги 11, шарнирно закреп-
ленной на нарамнике 12. В передней части платформа имеет
Рис. 213. Платформа автомобиля-самосвала ЗИЛ-ММЗ-555:
1 — кронштейн подвески заднего борта; 2 — задний борт; з — поперечная балка; 4 —
платформа; 5 — цапфа запорного крюка; 6 — запорный крюк; 7 — ось опрокидывания
платформы; 8 — кронштейн оси опрокидывания; 9 — тяга; 10 — подъемник; 11 — упор-
ная штанга; 12 — нарамник; 13 — кронштейн для автоматического открывания заднего
борта; 14 — рычаг автоматического открывания заднего борта; 15 — скоба; 1в — вал
управления запорами заднего борта; 17 — рукоятка; 18 — козырек
козырек 18, предохраняющий кабину водителя от сыплющегося
при погрузке груза.
Привод гидравлического телескопического подъемника осу-
ществляется шестеренчатым масляным насосом 19 (рис. 214).
Рычаг 10 коробки отбора мощности и крана управления 18
для подъема платформы переводится из «нейтрального положе-
ния» (НП) в положение «подъем» (П), при этом промежуточной
шестерней коробки отбора мощности включается масляный на-
сос 19 и перемещается тяга 11 крана управления, сжимая пру-
жину 21. Золотник 12 при этом остается неподвижным.
297
298
Рис. 214. Схема гидравлической системы подъема и опускания самосвальной платформы автомобиля
ЗИЛ-ММЗ-555:
1 — корпус подъемника; 2 — гильза; 3 — плунжер; 4, — фильтрующий элемент; .5 — масляный бак; 6 и 14 — пре-
дохранительные клапаны; 7, 8 и .9 — трубопроводы; 10 — рычаг; 11 — тяга; 12 — золотник; 13 — кран управления;
13 — канал; 16 — нагнетательная полость; 27 — впускной клапан; 13 — полость высокого давления; 10 — масляный
насос; го — полость низкого давления; 21 — пружина
При работе насоса масло из масляного бака 5 поступает в
полость 20 низкого давления и затем нагнетается в полость 18
высокого давления. Впускной (обратный) клапан 17 открывается,
и масло, поступая Щ> трубопроводу 7 в корпус 1 подъемника
(рабочее давление около 100 к27с.м2), перемещает гильзу 2 и плун-
жер 3 вверх, производя подъем платформы.
Золотник 12 крана управления 13 при этом разъединяет на-
гнетательную полость 16 с каналом 15, соединенным с масляным
баком.
Когда платформа полностью поднята (плунжер находится
в в. м. т.), давление в системе повышается до 105—110 кПсм?,
открывается предохранительный клапан 14, и масло по трубо-
проводу 8 через фильтрующий элемент 4 поступает в масляный
бак.
При необходимости остановить платформу в любом положении
переводят рычаг 10 в «нейтральное положение». При этом насос
выключается, а пружина 21 разжимается, выбирая зазор между
тягой 11 и золотником 12. Давлением в магистрали закрывается
впускной (обратный) клапан 17.
При опускании платформы (рычаг 10 переведен в положение
«опускание» — ОП) тяга 11 перемещает золотник 12 вперед и
открывает проход маслу из корпуса подъемника по трубопроводу
7 в масляный бак.
Предохранительный клапан 6 открывается в случае засорения
фильтрующего элемента 4 при давлении масла 3,0—3,5 кГ!смъ,
перепуская масло из трубопровода непосредственно в бак.
Применение на автомобиле-самосвале самосвальной платформы,
опрокидывающейся назад, сильно затрудняет использование са-
мосвальных прицепов. Автомобиль-самосвал с самосвальным при-
цепом с разгрузкой назад необходимо специально устанавливать
в такое положение, чтобы осуществить разгрузку автомобиля-
самосвала. Поэтому находят широкое применение автомобили-
самосвалы, а также самосвальные прицепы и полуприцепы с раз-
грузкой на две боковые стороны.
На рис. 215 представлены конструктивные схемы самосваль-
ных платформ с разгрузкой на две боковые стороны.
На схеме (рис. 215, а) боковой борт, имея нижние шарниры,
при наклоне платформы служит продолжением ее днища. Такая
конструкция дает возможность разгрузиться почти без подсыпа-
ния груза под колеса подвижного состава, но усложняет управ-
ление закрыванием и открыванием бортов.
Наибольшее распространение получили самосвальные плат-
формы с разгрузкой на две боковые стороны (рис. 215, б). Откры-
вание и закрывание бортов производится рычажной механиче-
ской системой, раздельной для левого и правого бортов.
Самосвальная платформа может быть выполнена по иной
схеме (рис. 215, в), когда открывающиеся борта вообще отсут-
299
ствуют. Их заменяют наклонные стенки платформы, опрокиды-
вание которой осуществляется на значительно больший угол, чем
у описанных выше (70° против 40—50°). При этом ухудшается
боковая устойчивость подвижного состава.
Наряду с автомобилями-самосвалами находят широкое при-
менение самосвальные полуприцепы, которые в сцепке с седель-
ным тягачом образуют самосвальный автопоезд (так же, как ав-
томобиль-самосвал и один, два или три самосвальных прицепа).
На рис. 216, а показан самосвальный автопоезд (сельскохо-
зяйственный) Минского автозавода, состоящий из седельного
тягача МАЗ-504В и самосвального полуприцепа МАЗ-842 (объем
платформы 15 м3) грузоподъемностью 12 т. Разгрузка полуприцепа
Рис. 215. Схемы самосвальных платформ с боковой разгрузкой
осуществляется назад на угол 45° двумя гидравлическими подъем-
никами.
На рис. 216, б показан одноосный тягач БелАЗ-531 с самосваль-
ным прицепом общим весом до 44 т.
На автомобилях повышенной проходимости, предназначенных
для работы в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью,
устанавливают лебедку, которая служит для вытаскивания
застрявших автомобилей, самовытаскивания, а также для подъема
и подтаскивания грузов.
Лебедку автомобиля ЗИЛ-157К устанавливают впереди ав-
томобиля на специальных съемных удлинителях 1 лонжеронов
рамы автомобиля. Привод лебедки осуществляется от коробки
отбора мощности 16 (рис. 217), закрепленной на коробке пере-
дач 18, через карданную передачу с промежуточной опорой 11.
Передаточное число червячного редуктора лебедки равно 31.
Барабан лебедки имеет две передачи: одну для наматывания
троса, другую для разматывания.
Барабан 7 лебедки соединен с валом 5 при помощи скользя-
щей муфты 3, имеющей торцовые кулачки. Муфта 3 передвигается
300
Рис. 216. Самосвальные автопоезда
1г — предохранительный палец; 13 и 15 — карданные валы; 14 — промежуточная опора;
16 — коробка отбора мощности; 11 — рычаг управления коробкой отбора мощности;
18 — коробка передач
301
по валу на двух шпонках. Включение лебедки производится вил-
кой 2, снабженной тормозной колодкой.
Предельное тяговое усилие лебедки составляет 5000 кГ. При
большей нагрузке происходит срез предохранительного пальца 12,
установленного в передней вилке кардана, что предохраняет
детали лебедки от поломки.
Стальной однозаходный червяк 11 редуктора находится в за-
цеплении с бронзовым венцом червячного колеса 8, установленного
на валу 5 на двух шпонках. Червяк вращается на двух кониче-
ских роликовых подшипниках. На переднем конце вала червяка
на шпонке установлен барабан 10 автоматического тормоза.
Трос, намотанный на барабан 7, скользит при работе лебедки
по ролику 9.
Большая часть торговых грузов перевозится на а в т о м о б и -
лях-фургонах различного назначения. Автомобили-фур-
гоны можно разделить на две основные группы:
а) универсальные, предназначенные для перевозки различных
грузов, упакованных в тару; при этом фургоны могут иметь подъ-
емную или сдвижную крышу;
б) специальные, с изотермическими и холодильными установ-
ками (рефрижераторы) для перевозки скоропортящихся продук-
тов питания; для перевозки мебели и готового платья и т. д.
Автомобили-фургоны могут быть выполнены как на шасси
одиночных автомобилей, так и на базе прицепов и полуприцепов.
Цистерны со специальным оборудованием, устанавлива-
емые также на шасси одиночного автомобиля или прицепов и по-
луприцепов, служат для транспортирования жидких грузов (тех-
нических — нефтепродукты и продуктов питания — молоко) и по-
рошкообразвых грузов (технических — цемент, продуктов пита-
ния — мука).
Большая группа специализированного подвижного состава
предназначается для перевозок строительных грузов. К ней,
помимо самосвального подвижного состава, относятся: панеле-
возы, квартпровозы, трубовозы, лесовозы и ряд других.
Глава XVI
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ
д втомобильный парк нашей страны непрерывно увеличивается,
а за последние годы он и значительно обновился — автомобиль-
ные заводы уже перешли или переходят на выпуск новых моделей.
Так, Московский завод малолитражных автомобилей и Ижев-
ский завод выпускают автомобили «Москвич» модели 408, Запо-
рожский автомобильный завод «Коммунар» подготовил микро-
литражный автомобиль ЗАЗ-966 «Запорожец»; готовит новую мо-
дель легкового автомобиля Горьковский автомобильный завод.
В 1967—1969 гг. будет построен новый автомобильный завод
в г. Тольятти (Куйбышевская обл.) производительностью 600 тыс.
легковых автомобилей в год.
Ликинский автобусный завод готовится к выпуску городского
автобуса ЛиАЗ-677 вместимостью 80—105 пассажиров, Львов-
ский — выпускает автобусы ЛАЗ-695Е «Львов» и ЛАЗ-699А
«Турист-2»; автобусы малой вместимости выпускают Павловский,
Курганский, Рижский и Ульяновский заводы.
Горьковский автомобильный завод выпускает автомобили
ГАЗ-53А грузоподъемностью 4 т и автомобиль ГАЗ-66 с обеими
ведущими осями, готовит к выпуску автомобиль-самосвал грузо-
подъемностью 3,5 т, предназначенный для сельского хозяйства.
Московский автомобильный завод имени И. А. Лихачева вы-
пускает автомобили ЗИЛ-130 грузоподъемностью 5 т и создал
конструкцию трехосного автомобиля ЗИЛ-133 с двумя задними
ведущими осями грузоподъемностью 8 т. Мытищенский машино-
строительный завод на шасси автомобилей ЗИЛ выпускает само-
свалы ЗИЛ-ММЗ-554 и ЗИЛ-ММЗ-555.
Грузовые автомобили МАЗ-200, МАЗ-200В и МАЗ-205 Минского
автомобильного завода заменены автомобилями МАЗ-500 (7,5 т),
МАЗ-504 (седельный тягач) и МАЗ-503 (самосвал грузоподъемно-
стью 7 т). Уральский автомобильный завод выпускает трехосные
автомобили Урал-375Д (5 tn) и автомобиль Урал-377 (7,5 т) с двумя
задними ведущими осями.
Автомобили КрАЗ-219, КрАЗ-221 и КрАЗ-222 большой грузо-
подъемности Кременчугский автомобильный завод заменяет новыми
303
моделями КрАЗ-257, КрАЗ-258 (седельный тягач) и КрАЗ-256
(самосвал). Белорусский (г. Жодино) автомобильный завод вы-
пускает для горнорудной промышленности и строительства авто-
мобили-самосвалы БелАЗ-540 грузоподъемностью 27 т.
Автомобильные заводы наряду с основными моделями выпу-
скают грузовые автомобили с удлиненной и укороченной базами,
с платформами без бортов и с бортами увеличенной высоты, авто-
мобили-самосвалы с задней, боковой и трехсторонней разгрузкой,
седельные тягачи, фургоны, цистерны, специальные зерновозы
и скотовозы, молоковозы и муковозы, цементо- и растворовозы,
панеле- и фермовозы и другие специализированные автомобили.
В настоящее время подавляющую часть автомобильного парка
нашей страны составляют одиночные двухосные автомобили сред-
ней грузоподъемности (2,5—4 т). Автомобили малой грузоподъ-
емности очень нужны для торговли, предприятий общественного
питания и бытового обслуживания населения, в органах связи
и в системе здравоохранения. Парк таких автомобилей предпо-
лагается значительно увеличить за счет выпуска автомобилей-
фургонов на базе автомобиля «Москвич-408», а также увеличения
производства автомобилей грузоподъемностью до 1—1,1 т на
Ульяновском и Ереванском автомобильных заводах.
Для массовых и междугородных перевозок грузов наиболее
эффективно применение подвижного состава возможно большей
грузоподъемности. Однако для преобладающей части внегород-
ских дорог нашей страны предельная нагрузка на одну ось авто-
мобиля составляет 6 т и на две спаренные оси 11 /«(ГОСТ 9314—59),
поэтому применение автомобилей типа МАЗ и КрАЗ из условия
сохранности дорог ограничено. Выход из положения — в увели-
чении числа опорных осей, т. е. в широком применении автопо-
ездов.
В ближайшие годы намечается значительное увеличение вы-
пуска седельных тягачей, прицепов и полуприцепов, а также
трехосных автомобилей, которые в зависимости от состояния дорог
можно было бы использовать с прицепами или без них.
Новые автомобили отличаются лучшими динамическими свой-
ствами, надежностью, топливной экономичностью, устойчиво-
стью и комфортабельностью, они имеют двигатели большей мощ-
ности и более совершенные конструкции других механизмов.
Лучшие динамические свойства достигаются увеличением мощ-
ности двигателей путем повышения степени сжатия и наполнения
цилиндров (усовершенствование камер сгорания, впускной си-
стемы и газораспределения, установка многокамерных карбюра-
торов). Двигатели делают короткоходными (с отношением хода
поршня к диаметру цилиндра, меньшим единицы), что понижает
среднюю скорость движения поршня и износы деталей цилиндро-
поршневой группы; для уменьшения длины и веса двигателей
цилиндры располагаются в два ряда под углом (V-образно).
304
В настоящее время V-образные четырехцилиндровые двига-
тели устанавливают на автомобилях ЗАЗ-965А «Запорожец», а
V-образные восьмицилиндровые двигатели — на легковых авто-
мобилях ГАЗ-13 «Чайка» и ЗИЛ-111, на новых грузовых авто-
мобилях Московского, Горьковского и Уральского автомобильных
заводов, на новых автобусах Ликинского и Львовского заводов.
Двухтактные дизельные двигатели ЯАЗ автомобилей Минского
и Кременчугского автомобильных заводов заменены четырехтакт-
ными V-образными шести и восьмицилиндровыми двигателями
Ярославского моторного завода.
Увеличение на автомобилях количества потребителей электри-
ческой энергии и их мощности требует повышения мощности ис-
точников тока. Снижается вес источников тока, повышаются на-
дежность и устойчивость работы приборов электрооборудования
за счет применения синхронных генераторов переменного тока
вместо генераторов постоянного тока, распределителей зажига-
ния с всережимными регуляторами опережения зажигания,
электрически более прочных катушек зажигания, улучшения кон-
струкции всех приборов электрооборудования и перехода к тран-
зисторным системам зажигания.
Новые грузовые автомобили ГАЗ и ЗИЛ оборудуют короб-
ками передач с синхронизаторами, автомобили ГАЗ-53А и
ЗИЛ-133 — гипоидными главными передачами; наряду с гидрав-
лическим приводом сцепления будут внедряться пневмоэлектри-
ческие устройства для автоматического выключения сцепления.
Легковые автомобили ГАЗ-13 «Чайка» и ЗИЛ-111 снабжаются
автоматическими (гидромеханическими) передачами, которые уп-
рощают и облегчают управление автомобилем. Такие передачи
предусматриваются в конструкциях городских автобусов и гру-
зовых автомобилей особо большой грузоподъемности.
Облегчение управления автомобилем и придание ему маневрен-
ности в условиях интенсивного городского движения достигаются
также установкой гидравлических или пневматических усилите-
лей рулевого управления, а также уменьшением усилия на педали
тормоза за счет включения вакуумных и гидровакуумных усили-
телей в привод тормозов. На автомобилях большой грузоподъем-
ности (Урал-375Д, Урал-377) и автобусах (ЛиАЗ-677) предусматри-
ваются пневмогидравлические приводы тормозов, позволяющие до-
стигнуть эффективного торможения при малых размерах колесных
тормозных механизмов.
За рубежом стремление к компактной конструктивной схеме
автомобиля привело к созданию моделей с передним расположе-
нием двигателя и приводом на передние колеса.
Получают распространение дисковые тормоза (преимущест-
венно на передних колесах). В целях повышения безопасности
движения привод к тормозным механизмам передних и задних
колес выполняют раздельным, вводят специальные антиблокиро-
305
вочные приспособления и устройства для равномерного торможе-
ния правых и левых колес автомобилей.
Подвески современных автомобилей выполняют более мягкими;
перспективной подвеской является пневматическая. Рычажные
(поршневые) амортизаторы заменены телескопическими. Широко
применяются бескамерные шины, уменьшающие опасность ава-
рий, вызываемых выходом из шины воздуха, и более экономичные
в эксплуатации. Для повышения проходимости грузовых авто-
мобилей созданы арочные шины и применяется централизованное
регулирование давления воздуха в шинах. Созданы шины с ра-
диальным расположением нитей корда и со съемными протектор-
ными кольцами, чем достигается увеличение срока службы шин.
Сохраняется тенденция в отношении снижения высоты и уве-
личения ширины и длины легковых автомобилей, увеличивается
площадь остекления кузова, в автомобилях высшего класса пре-
дусматриваются установки для кондиционирования воздуха.
Некоторые зарубежные автомобили имеют пояса безопасности
для пассажиров. Помимо надежных дверных замков и болтов
крепления сидений, для повышения безопасности применяют
мягкую обивку панели приборов и противосолнечных козырьков
и рулевое колесо с глубокоутопленной колонкой, что при аварии
предотвращает вероятность удара водителя о рулевую колонку.
В целях повышения безопасности предусматривается также
создание кузовов со сдвижными дверями (взамен теперешних рас-
пашных), особенно на автомобилях с двухдверными кузовами
и автомобилях-такси. Сдвижная дверь удобна при посадке-высадке
пассажиров и не увеличивает место, занимаемое автомобилем на
стоянке и в гараже.
В грузовых автомобилях в целях улучшения условий работы
шоферов делают более комфортабельные и просторные кабины
с устройствами для регулировки сидений; кабины оборудуют
вентиляцией и обогревателями. Расположение кабины над дви-
гателем позволяет использовать большую часть длины автомобиля
для размещения кузова, улучшить маневренность автомобиля,
обзорность и освещение кабины.
Для снижения веса автомобилей широко применяют алюминие-
вые сплавы (блоки и головки цилиндров, крыльчатки водяных
насосов, шкивы вентиляторов и генераторов, детали центробежных
масляных фильтров, поршни колесных тормозных цилиндров,
тормозные колодки, различные корпусы и крышки) и пластмассы
(внутренняя отделка кузовов, детали приборов электрооборудо-
вания, краники, кнопки, ручки и т. д.).
В новых моделях автомобилей и их агрегатов значительное
внимание уделяется повышению ремонтоспособности и сокраще-
нию трудоемкости технического обслуживания, а также унифи-
кации основных узлов и деталей, которая сокращает номенклатуру
деталей в основном производстве и производстве запасных частей,
306
создает условия для увеличения выпуска деталей, специализа-
ции производства, автоматизации процессов обработки, сокраще-
ния номенклатуры оборудования и технологической оснастки.
Повышение сроков службы механизмов автомобиля достигается
улучшением смазки, подбором надлежащих материалов, улучше-
нием термической обработки и качества обработки трущихся по-
верхностей, применением защитных покрытий. В двигателях при-
меняют центробежную очистку масла, грязеуловители в колен-
чатых валах, вентиляцию картера, хромированные поршневые
кольца, съемные гильзы цилиндров, короткие гильзы в верхней
части цилиндров, износостойкие вставки в поршнях, сталеалю-
миниевые вкладыши, закалку шеек коленчатого вала токами
высокой частоты; усовершенствуют распределительный механизм,
делают вставные седла клапанов, хромируют стержни клапанов,
применяют полые клапаны, заполняемые натрием для лучшего
охлаждения, наплавку рабочей поверхности клапана жаропроч-
ными и износостойкими сплавами, принудительное поворачива-
ние клапанов во время работы, гидравлические толкатели, тща-
тельную очистку воздуха, автоматические устройства, ускоряю-
щие прогрев двигателя и его впускной системы.
В новых конструкциях автомобилей предусматриваются боль-
шие удобства и простота технического обслуживания и ремонта:
лучший доступ к местам смазки и регулировки; меньшее коли-
чество соединений, требующих периодической проверки и под-
тяжки; применение резиновых, металлокерамических и пласт-
массовых втулок, не требующих смазки; надежная герметизация
узлов трения сальниками, колпаками, муфтами и другими легко-
съемными деталями; автоматическая регулировка зазора между
накладками тормозных колодок и барабанами; применение смен-
ных гильз, вкладышей, седел и втулок; простота и удобство снятия
и замены отдельных агрегатов, разборки-сборки узлов и меха-
низмов; взаимозаменяемость деталей, узлов и т. д. При располо-
жении кабины грузового автомобиля над двигателем для удобного
доступа к двигателю при техническом обслуживании и ремонте
предусматривается опрокидывание кабины вперед.
Высокие эксплуатационные свойства новых моделей отечест-
венных автомобилей и специализация подвижного состава позво-
ляют работникам автомобильного транспорта улучшать эксплуа-
тацию подвижного состава, снижать себестоимость перевозок
грузов и пассажиров, повышать культуру обслуживания.
Важнейшая обязанность всех работников автомобильного
транспорта состоит в том, чтобы правильной организацией работы
и своевременным техническим обслуживанием обеспечить произ-
водительную, надежную и долговечную работу непрерывно
растущего автомобильного парка страны.
ПРИЛОЖЕНИЕ
МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ
С 1 января 19СЗ г. введен ГОСТ 9867—61, которым рекомендуется пред-
почтительное применение Международной системы единиц (СИ). По этой
системе основной единицей длины является метр (.м), массы — килограмм (кг),
времени — секунда (сек), силы электрического тока — ампер («), темпе-
ратуры — градусы Кельвина (° К), силы света — свеча (се).
Единицей силы является ньютон (м). Сила в 1 н телу массой в 1 кг сооб-
щает ускорение 1 м/сек2.
За единицу давления принимается давление в 1 н на 1 ле2 (н/м2).
В качестве единицы работы и количества теплоты принят джоуль (дж).
Работа в 1 дж равна произведению силы в 1 и на путь в 1 лг.
За единицу мощности в Международной системе единиц принимают
ватт (e/п), равный работе в 1 дж, совершенной в 1 сек.
Соотношение между единицам прежней системы и Международной
системы:
1 кГ = 9,80665 н = 9,81 н;
1 кГ/см2 ~ 1 ат = 98066,5 н/м2 = 0,98 бар',
1 бар = 1 • 10’ н/м2',
Т = « + 273,15° К,
где t — температура по стоградусной шкале (° С);
1 кГм = 9,80665 дж',
1 л. с. — 735,499 вт — 0,7355 кет.
ЛИТЕРАТУРА
Автомобили МАЗ-500, МАЗ-503, МАЗ-504. Под род. М. С. Высоцкого.
Минск, Изд-во «Беларусь», 1965.
Анохин В. II. Отечественные автомобили. М., Изд-во «Машино-
строение», 1964.
Архангельский В. М., Афанасьев Л. Л., Дехтс-
р и н с к и й Л. В. и др. Автомобили. Устройство, эксплуатация и ремонт.
Под ред. Л. Л. Афанасьева. М., Изд-во «Машиностроение», 1965.
Борисов В. И., Гор А. И., Невзоров А. М. и др. Авто-
мобиль «Волга» и его модификации. Под ред. А. Д. Просвирнина. М., Изд-во
«Машиностроение», 1964.
Борисов В. И., Гор А. И., П е л го ш е н к о О. И. и др. Авто-
мобиль «Чайка» М-13 и М-13Б. Горький, Волго-Вятское изд-во, 1965.
Бухарин Н. А., Прозоров В. С. и Щукин М. М. Авто-
мобили. Под ред. Н. А. Бухарина. М. — Л., Изд-во «Машиностроение»,
1965.
Бялик Л. Г., Гаврилов Г. П., К л е н и и к о в Е. В. Само-
свальные автопоезда. М., Автотрансиздат, 1963.
Великанов Д. П. Эксплуатационные качества автомобилей. М.,
Автотрансиздат, 1962.
Г а с п а р я н ц Г. А. Устойчивость и управляемость автомобиля.
Серия «Научно-популярная библиотека автомобилиста». М., Автотрансиз-
дат, 1960.
Гольд Б. В. Конструирование и расчет автомобиля. М., Машгиз,
1962.
Евдокимов Б. П. Задачник по теории автомобиля. М., «Высшая
школа», 1965.
И Ларионов В. А., Морин М. М., Шейнин А. М. Тео-
рия автомобиля, М., Автотрансиздат, 1960.
К ленников В. М., Ильин Н. М. Учебник шофера первого
класса. М., Изд-во «Транспорт», 1965.
К н о р о з В. И. Работа автомобильной шины. М., Автотрансиздат,
1960.
Литвинов А. С., Ротенберг Р. В. и Фрумкин А. К.
Шасси автомобиля. М., Машгиз, 1963.
Лысов М. И. Рулевые управления автомобилей. М., Изд-во «Маши-
ностроение», 1964.
О с е и ч у г о в В. В. Вопросы конструкций автомобилей. М., Изд-во
«Высшая школа», 1965.
Петров А. В. Планетарные и гидромеханические передачи колесных
и гусеничных машин. М., Изд-во «Машиностроение», 1966.
Ротенберг Р. В. Плавность хода автомобиля. Серия «Паучно-
поиуляряая библиотека автомобилиста». М., Автотрансиздат, 1961.
Ф а л ь к е в и ч Б. С. Теория автомобиля. М., Машгиз, 1963.
Чудаков Е. А. Избранные труды. Т. 1. М., Изд-во АН СССР, 1961.
Яковлев Н. А., Д и в а к о в И. В. Теория автомобиля. М., Изд-во
«Высшая школа», 1962.
309
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение........................................................ 3
Часть первая
ТЕОРИЯ АВТОМОБИЛЯ
Глава I. Эксплуатационные свойства автомобиля и силы, действующие
на автомобиль.................................................... 5
§ 1. Эксплуатационные свойства автомобиля............................................ 5
§ 2. Скоростная характеристика двигателя........................ 7
§ 3. Радиусы автомобильного колеса.. 8
§ 4. Механический к. и. д. трансмиссии........................ 9
§ 5. Силы, действующие на ведущие колеса автомобиля. 10
§ 6. Тяговая характеристика автомобиля.. И
§ 7. Силы сопротивления движению. 12
§ 8. Радиальные реакции на колесах неподвижного автомобиля 18
§ 9. Сила сцепления колес с дорогой. 19
Глава II. Тяговая динамика автомобиля.................. ..... 21
§ 10. Тяговый баланс................................. .... 21
§ 11. Динамическая характеристика автомобиля................ 23
§ 12. Решение эксплуатационных задач при помощи динамической
характеристики.............................................. 24
§ 13. Мощностной баланс автомобиля.......................... 29
§ 14. Примеры расчета динамических параметров автомобиля
ЗИЛ-130................................................ 31
§ 15. Ускорение автомобиля.................................. 36
§ 1G. Динамическое преодоление подъемов . . 41
§ 17. Движение автомобиля накатом........................... 42
Глава III. Тяговые испытания автомобиля .... ... 43
Глава IV. Тормозная динамика . . ............. ........... 51
§ 18. Процесс торможения автомобиля......................... 51
§ 19. Уравнение движения автомобиля при торможении . . 52
Si 20. Измерители тормозных свойств.......................... 52
Глава V. Топливная экономичность автомобиля........... . 56
§ 21. Измерители топливной экономичности..................... 56
§ 22. Экономическая характеристика автомобиля................ 57
§ 23. Расход топлива при неустановившемся движении автомобиля С1
§ 24. Влияние эксплуатационных факторов на экономичность авто-
мобиля ...................................................... 62
§ 25. Пути повышения топливной экономичности автомобиля ... 64
§ 26. Нормы расхода топлива.................................. 65
810
Глава VI. Автопоезда.......................................... 67
§ 27. Тяговые свойства автомобиля-тягача . ............. 67
§ 28. Топливная экономичность автопоезда.................. 69
§ 29. Вес прицепов автопоезда............................. 70
§ 30. Типы автопоездов..................................... 71
Глава VII. Управляемость и устойчивость автомобиля............ 74
§ 31. Управляемость автомобиля............................. 74
§ 32. Колебания управляемых колес ......................... 80
§ 33. Стабилизация управляемых колес и углы их установки ... 82
§ 34. Устойчивость автомобиля.............................. 85
Глава VIII. Проходимость автомобиля........................... 91
§ 35. Тяговые и опорио-сцепиые измерители проходимости .... 91
§ 36. Геометрические параметры проходимости................ 94
§ 37. Влияние конструкции автомобиля на его проходимость ... 96
Глава IX. Плавность хода автомобиля........................... 98
§ 38. Колебания автомобиля................................. 98
§ 39. Способы повышения плавности хода автомобиля......... 105
Часть вторая
КОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
Глава X. Сцепление, коробка передач и раздаточная коробка .... 109
§ 40. Типы трансмиссий.................................... 109
§ 41. Сцепление........................................... 111
§ 42. Привод сцепления.................................... 123
§ 43. Коробка передач................... ................. 127
§ 44. Гидромеханическая передача.......................... 138
§ 45. Раздаточная и дополнительная коробки . . 147
Глава XI. Карданная и главная передачи, дифференциал, полуоси 154
§ 46. Карданная передача.................................. 154
§ 47. Критическое число оборотов карданного вала.......... 160
j 48. Главная передача.................................... 161
§ 49. Дифференциал........................................ 172
§ 50. Полуоси............................................. 175
§ 51. Привод к передним ведущим колесам . . 177
§ 52. Заднее расположение силового агрегата.............. 179
Глава XII. Ходовая часть автомобиля.......................... 181
§ 53. Рамные и безрамные конструкции автомобилей ...... 181
§ 54. Передний и задний мосты........................... 184
§ 55. Подвеска автомобиля........................... . . 187
§ 56. Амортизаторы...................................... 196
§ 57. Подвеска двух задних мостов . . .................. 197
§ 58. Типы колес и ободов........................ ........ 199
§ 59. Шины................................................ 203
§ 60. Централизованное регулирование давления воздуха в шинах 209
§ 61. Размеры шин......................................... 215
Глава XIII. Рулевое управление.................. . ...... 216
f 62. Передаточное число рулевого управления.............. 216
I 63. Рулевой механизм.................................... 217
§ 64. Рулевой привод....................... ... . . 223
§ 65. Усилители рулевого управления....................... 226
311
Глава XIV. Тормозная система................................... 238
§ 66. Типы тормозных систем................................ 238
§ 67. Тормозные механизмы.................................. 241
§ 68. Дисковый тормоз...................................... 254
§ 69. Т ормозной привод.................................... 256
Глава X V. Кузова автомобилей и дополнительное оборудование . . . 283
§ 70. Кузова легковых автомобилей.......................... 283
§ 71. Кузова автобусов..................................... 288
§ 72. Кузова грузовых автомобилей и дополнительное оборудова-
ние ....................................................... 293
Глава XVI. Перспективы развития конструкции автомобилей .... 303
Приложение.................................................... 308
Литература..................................................... 309
К ленников Владимир Михайлович, К л е ниик ов Евгений Владимирович
ТЕОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЯ
Редактор издательства Л. И. Степанова. Технический редактор В. Д. Элъкинд
Корректор И. М. Борейша. Переплет художника Е. В. Бекетова
Сдано в производство 13/ХП 1966 г. Подписано к печати 2/VI 1967 г. Т-08168.
Тираж 100 000 экз. Печ. л. 1Э,5. Бум. л. 9,75. Уч.-изд. л. 21,0. Темплан 1967 г., Кя 34.
Формат 60х90Ч1в. Цена 88 кои. Зак. № 723.
Издательство «МАШИНОСТРОЕНИЕ», Москва, Б-66, 1-й Басманный пер., 3
Ордена Трудового Красного Знамени Ленинградская типография № 1 «Печатный
Двор» имени А. М. Горького Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете
Министров СССР, г, Ленинград, Гатчинская ул., 26.
БЕСПЛАТНЫЕ
УЧЕБНИКИ!
ВРЕМЕН СССР
БОЛЬШАЯ БИБЛИОТЕКА
НА САЙТЕ
«СОВЕТСКОЕ ВРЕМЯ»
sovietime.ru
СКАЧАТЬ