Автомобиль. 1001 совет

Карданная передача состоит из карданных шарниров, основного карданного вала, промежуточного карданного вала, промежуточной опоры. В автомобилях, где главная передача установлена в кузове («Вольво-600»), связь коробки передач и главной передачи осуществляется торсионным валом, а карданные шарниры отсутствуют. На автомобилях российского производства используют жесткие вильчатые шарниры неравных угловых скоростей, асинхронные на игольчатых подшипниках. В приводе к передним ведущим колесам, которые являются управляемыми, применяют шарниры равных угловых скоростей – синхронные. В них вращение от ведущей вилки к ведомой передается через шарики, которые перекатываются по круговым желобам вилок. Для центрирования вилок служит центральный шарик.

Карданная передача на автомобилях повышенной проходимости передает крутящий момент от коробки передач к раздаточной коробке и уже от нее к ведущим мостам. Использование автоматической коробки передач обеспечивает уменьшение расхода топлива, более высокое качество переключения передач и большой выбор режимов езды.

В карданных передачах легковых автомобилей обычно устанавливают упругие полукарданные шарниры. Для компенсации неточности в сборке соединяемых механизмов в случае их установки на недостаточно жестком основании применяют жесткие полукарданные шарниры.

Главная передача. Для увеличения крутящего момента и изменения его направления под прямым углом к продольной оси автомобиля, а также для передачи вращательного движения от карданной передачи к ведущим колесам служит главная передача. Главные передачи могут быть одинарными коническими и двойными. Одинарные главные передачи состоят из одной пары шестерен, двойные – из пары цилиндрических шестерен и пары конических шестерен. Двойные главные передачи устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности для повышения передаваемого крутящего момента.

Простые одинарные конические главные передачи применяют на легковых автомобилях и на грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. При использовании одинарных передач с гипоидным зацеплением ось ведущей шестерни расположена ниже ведомой, что дает возможность опустить ниже карданную передачу, убрав из салона автомобиля канал расположения карданной передачи, а утолщенная форма основания зубьев шестерен гипоидной передачи повышает их износостойкость и нагрузочную способность. Кроме того, гипоидное зацепление шестерен обеспечивает снижение центра тяжести автомобиля. Ведущая малая коническая шестерня установлена на двух конических и одном цилиндрическом подшипниках. Выполнена она вместе с валом. Ведомая большая коническая шестерня закреплена на коробке дифференциала и вместе с ней установлена на двух конических подшипниках в картере заднего моста. Шестерни со спиральными зубьями применяют для обеспечения бесшумной и плавной работы.

Для передачи крутящего момента от главной передачи к полуосям автомобиля служит дифференциал. Он позволяет вращаться ведущим колесам с различной частотой вращения при поворотах, на неровностях дороги или при различной степени сцепления с дорожным покрытием, например при пробуксовке, когда одно колесо находится на мягком, рыхлом грунте, а другое – на твердом.

Шестеренчатые конические дифференциалы, применяемые на автомобилях, состоят из полуосевых шестерен, сателлитов с крестовиной, коробки дифференциала, ведомой шестерни главной передачи. При движении по бездорожью при повышенной проходимости автомобиля применяют дифференциалы с принудительной блокировкой или самоблокирующиеся дифференциалы. Корпус дифференциала при включении блокировки жестко соединяется с полуосевой шестерней зубчатой муфты, что обеспечивает вращение колес с одной угловой скоростью независимо от сцепления с дорогой. Для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам служат полуоси, которые в зависимости от изгибающей нагрузки могут быть полунагруженными или полуразгруженными. Полностью разгруженные полуоси устанавливаются свободно внутри моста, а ступица колеса жестко соединяется с фланцем полуоси. Такие полуоси применяют в автобусах, а также на автомобилях средней и большой грузоподъемности. Полуразгруженные полуоси опираются на подшипник, расположенный внутри балки моста, а ступица колеса жестко соединяется с фланцем полуоси. Их применяют в легковых автомобилях и в задних мостах грузовых автомобилей средней и малой грузоподъемности.

Ведущие мосты. Мосты автомобиля выполняют функции осей, на которых установлены колеса. Мосты автомобиля могут быть ведущими, ведомыми с управляемыми колесами, ведущими с управляемыми колесами, поддерживающими. Ведущий мост в одном агрегате объединяет главную передачу, дифференциал, полуоси, которые располагаются в одном картере ведущего моста. При передаче крутящего момента механизмами ведущего моста его картер испытывает усилия, которые стремятся провернуть мост против вращения колес. От такого проворачивания ведущий мост удерживается подвеской и ее направляющими элементами, которая передает на картер моста осевые усилия, возникающие при движении автомобиля.

У автомобилей повышенной проходимости с двумя осями ведущими являются оба моста, у трехосных автомобилей ведущими могут быть три моста или два задних.

Привод ведущих колес. Для передачи крутящего момента от выходных валов дифференциала к ведущим передним колесам служит привод управляемых ведущих колес. Кроме того, он обеспечивает возможность управления движением автомобиля. На легковых автомобилях привод состоит из двух валов: для правого и левого колес. Каждый из валов имеет наружный и внутренний шарниры равных угловых скоростей. Применение двух шарниров обусловлено использованием независимой подвески передних колес. Внутренние шарниры обеспечивают перемещение колес при вертикальных ходах подвески в зависимости от дорожного покрытия, а наружные обеспечивают перемещение колес при их повороте относительно вертикальной оси для изменения направления движения автомобиля.

Ходовая часть

В ходовую часть автомобиля входят рама, передняя ось (передний мост), задняя ось (задний мост), передняя подвеска, задняя подвеска, ступицы колес, колеса и шины. Основным несущим элементом автомобиля является рама или кузов.

Кузова грузовых автомобилей обычно состоят из кабины водителя и кузова для груза. В зависимости от компоновки автомобиля существуют капотные и бескапотные кабины. На раме кабину закрепляют так, чтобы перекосы рамы не вызвали ее разрушения. На современных грузовых автомобилях крепление кабины водителя выполняется с рессорами и амортизаторами. Кузов грузового автомобиля имеет основание, соединенное с полом. Оно образует платформу, откидные борта и жестко закрепленный передний борт.

Фургоны имеют основание, каркас и облицовку, для которой используют фанеру, пластик, дюралюминий и другие материалы.

Для изготовления кузовов легковых автомобилей применяют рамные и безрамные конструкции. Рамные конструкции обеспечивают лучшую изоляцию кузова от вибрационных нагрузок, безрамные конструкции – наименьшую массу автомобиля. Тип кузова легковых автомобилей определяется объемом функциональных отсеков и конструктивным выполнением. По числу объемов кузова выполняют трехобъемными, двухобъемными и однообъемными.

В трехобъемный кузов входят моторный отсек, салон и багажник, в двухобъемный – моторный отсек и салон, в однообъемный объединены все три функциональных объема. Кузова легковых автомобилей могут быть следующих типов: закрытый, полностью открывающийся и грузопассажирский.

Для установки управляемых колес у грузовых автомобилей служит передний мост (передняя ось). Он передает через подвеску на раму от колес продольные и боковые силы, возникающие при движении автомобиля. Передний мост представляет собой стальную балку двутаврового сечения с отогнутыми вверх концами.

На концах оси к проушинам шкворнями закреплены поворотные цапфы. На их оси через два конических роликовых подшипника устанавливают ступицы колес, которые крепятся гайкой со стопорным шплинтом. Чтобы облегчить управление автомобилем шкворни поворотных цапф имеют продольный и поперечный наклоны, которые позволяют колесам автомобиля занять положение, соответствующее движению по прямой. Для разгрузки наружного подшипника ступицы колеса оси цапф наклонены концами вниз (развал колес).

Чтобы при движении колеса не проскальзывали, их устанавливают с некоторым схождением, т. е. расстояние между колесами спереди должно быть меньше, чем расстояние на ободах сзади. На легковых автомобилях с классической компоновкой трансмиссии с независимой подвеской передний мост образуется короткой балкой, прикрепленной к кузову. Эта балка служит и для крепления двигателя.

Задний мост состоит из картера главной передачи и кожухов полуосей. Он воспринимает на себя и передает через подвеску на раму или кузов автомобиля толкающие усилия от ведущих колес в режиме движения и тормозные усилия при торможении. В автомобилях с тремя мостами картеры среднего и заднего мостов сварены из стальных штампованных элементов, к которым приварены крышки картеров, фланцы крепления главных передач и суппортов тормозных механизмов, цапфы ступиц колес, опоры рессор и кронштейны для крепления реактивных штанг.

На полуоси через два конических роликовых подшипника устанавливают ступицы колес.

Передняя и задняя подвески. Подвеска соединяет колеса с кузовом, смягчает и поглощает удары колес по неровностям дороги, обеспечивает плавность хода и гасит колебания кузова. Подвеска бывает зависимой и независимой. При зависимой подвеске перемещение одного колеса зависит от перемещения другого колеса. При независимой подвеске каждое колесо соединяется с кузовом по отдельности. В качестве упругого элемента, который смягчает соединение кузова и колес, можно использовать листовые рессоры, торсионы и винтовые пружины.

Амортизаторы. Когда колеса автомобиля наезжают на неровности дорожного покрытия, возникают колебания кузова. Для гашения этих колебаний в конструкции подвески предусмотрены жидкостные амортизаторы телескопического типа или иные.

П р и н ц и п р а б о т ы амортизатора основан на сопротивлении протеканию жидкости из одной полости амортизатора через тонкие каналы в другую.

Применяют телескопические амортизаторы двойного действия, которые гасят колебания при сжатии и в ходе отдачи рессор или пружины.

Телескопический амортизатор состоит из кожуха, цилиндра с днищем, поршня со штоком, направляющей втулки с уплотнениями, впускного клапана, клапана сжатия с пружиной, клапана отдачи с пружиной, перепускного клапана. При сжатии пружины происходит сжатие амортизатора, поршень под действием штока перемещается вниз, и жидкость через перепускной клапан перетекает в полость под поршнем. Так как в этой оси находится шток, занимающий определенный объем, и вся жидкость здесь поместиться не может, то часть жидкости из полости под поршнем, преодолевая сопротивление пружины, откроет клапан сжатия и перетечет в полость между кожухом и стенкой цилиндра. Сопротивление перетеканию жидкости, создаваемое клапанами и каналами, обеспечивает нужное при сжатии сопротивление.

При отдаче рессоры или пружины амортизатор растягивается, и в полости над поршнем создается давление, под действием которого перепускной клапан закрывается и в поршне открывается клапан отдачи, часть жидкости поступает в полость под поршнем. Кроме того, часть жидкости из резервуара поступает в ту же полость через впускной клапан. При ходе отдачи сопротивление перетеканию жидкости в 2–3 раза больше, чем при сжатии. Достигается это путем подбора сечения отверстий клапанов и силы сжатия их пружин. Амортизаторы для передней и задней подвесок могут отличаться ходом и длиной штоков и креплением амортизатора к деталям кузова и подвески.

Колеса и шины. Конструкция, состоящая из обода и соединительного диска с деталями крепления, называется колесом. На колесо монтируют шину и затем закрепляют его на ступице. Колеса передают нагрузку от массы автомобиля к дороге, участвуют в создании и направлении движения, обеспечивают контакт с дорожным покрытием. По размерам, конструкции обода и жесткости колесо должно соответствовать применяемой шине, должно быть прочным, долговечным, удобным при сборке и разборке шины, надежно крепится к ступице.

Колеса могут быть ведущими, управляемыми, поддерживающими, комбинированными.

Ведущие колеса преобразуют крутящий момент от трансмиссии в силу тяги, вследствие чего возникает поступательное движение автомобиля. Управляемые колеса воспринимают усилия от кузова и с помощью рулевого управления задают направление движения. Поддерживающие колеса создают опору качения для задней части кузова или рамы и преобразуют толкающие усилия в качение колес. Комбинированные колеса выполняют функции ведущих и управляемых колес одновременно.

По конструкции обода и его соединению со ступицей колеса могут быть дисковыми и бездисковыми. На всех легковых и большинстве грузовых автомобилей устанавливают дисковые колеса. Бездисковые колеса применяют на автобусах и большегрузных автомобилях. На автомобилях повышенной проходимости используют дисковые колеса с разъемным ободом. Типовая конструкция колеса для автомобилей грузоподъемностью до 1,5 т выполняется неразъемной, сварной из двух частей – обода и диска. Диски изготавливают сплошными, с ребрами, с вырезами. Вырезы делают для уменьшения массы диска и охлаждения тормозного механизма. Обод состоит из боковых упоров для бортов шины (закраин), полок – посадочных мест, бортов шины для передачи сил в окружном направлении и ручья для облегчения монтажа шины. Расстояние между закраинами равняется ширине обода.

Из-за удобства компоновки тормозного механизма преимущественное распространение имеет обод со смещением ручья. Дисковые колеса с разборным ободом и распорным кольцом, которое прижимает борт шины к закраинам обода, применяют для шин с регулируемым давлением воздуха, бездисковые колеса – для крупногабаритных шин.

Крепление колеса должно обеспечивать точность центрирования колес, возможность контроля состояния крепления, стабильность затяжки, надежность, простоту установки и снятия колеса. Дисковые колеса к фланцу ступицы крепятся гайками на болтах или запрессованными в ее фланец шпильками.

Центрируют крепление колес по сферическим или коническим фаскам крепежных отверстий, центральному отверстию диска и цилиндрической поверхности крепежных отверстий диска.

Балансировка колес. В процессе балансировки устраняют неуравновешенность колеса. Разбалансировка шин проявляется в вибрации и подпрыгивании автомобиля, ухудшении комфортабельности, возрастании расхода топлива, сокращении срока службы шин, амортизаторов, рулевого управления. Влияние этих отрицательных явлений возрастает с ростом скорости движения автомобиля.

Шины. Шина состоит из каркаса, брекера, протектора, боковин, вентиля, камеры или герметизирующего слоя, ободной ленты. Камерные и бескамерные шины, смонтированные на ободе, должны быть герметичными и обеспечивать заданную стабильноть внутреннего давления по времени; сцепление шин с покрытием дороги должно быть достаточным, а сопротивление качению – минимальным; шина должна обеспечивать низкую удельную нагрузку в контакте с дорогой; биение шин не должно превышать допустимых значений по типам шин, а уровень шума при движении должен быть в пределах допустимого; шина должна быть удобной для сборки и разборки; она должна обладать достаточной прочностью, противостоять проколам и другим видам повреждений, быть долговечной; рисунок протектора шины должен соответствовать дорожному покрытию.

Шины классифицируют по назначению (для легковых, грузовых автомобилей, для автомобилей высокой проходимости); по способу герметизации (камерные, бескамерные); по профилю (обычного профиля, низкопрофильные, широкопрофильные, пневмокаток, арочные, сверхнизкопрофильные); по размерам (крупногабаритные, среднегабаритные, малогабаритные); по конструкции (диагональные, радиальные, со съемным протектором в каркасе, бескаркасные, с регулируемым давлением).

Важное значение для шин имеет срок службы, надежность, малое сопротивление качению, безопасность, экономичность, обеспечение оптимального диаметра при заданной грузоподъемности, комфортабельности. Пневматические радиальные и диагональные шины на каждой покрышке носят маркировку, которая включает товарный знак предприятия-изготовителя, обозначение шины, модель.

В настоящее время разрабатывают, совершенствуют и применяют бескамерные радиальные шины. Для бескамерных шин требуется специальный глубокий обод, который обеспечивает полное уплотнение при простоте сборки. Если устанавливают шины с регулируемым давлением, автомобиль должен быть оснащен устройством для подвода к шине воздуха на стоянке и на ходу. Это устройство использует сжатый воздух от компрессора тормозной системы.

Рулевое управление

Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля поворотом управляемых колес и состоит из рулевого механизма, рулевого привода и рулевого усилителя для некоторых моделей автомобилей. Так как от рулевого управления в значительной степени зависит безопасность движения, оно должно удовлетворять следующим требованиям: быть легким в управлении, обеспечивать хорошую маневренность автомобиля с минимальным радиусом поворота, иметь минимальное боковое скольжение колес при повороте, исключать возможности возникновения автоколебаний управляемых колес, иметь минимальную передачу толчков на рулевое колесо, быть очень надежным, так как выход его из строя приводит к аварии. Кроме того, рулевое управление должно исключать самопроизвольный поворот управляемых колес.

Управление с помощью поворота управляемых колес применяется на легковых автомобилях, грузовых автомобилях общего назначения и автобусах. На специальных внедорожных автомобилях большой грузоподъемности используют иные конструкторские решения. В автомобилях с двумя мостами, за исключением специальных автотранспортных средств, как правило, управляемыми являются передние колеса.

Поворот управляемых колес с небольшим усилием на рулевом колесе обеспечивает рулевой механизм, который состоит из рулевой передачи или рулевой пары, размещенной в картере рулевого вала, который может состоять из двух или трех частей, соединяемых карданными шарнирами, и рулевого колеса. В зависимости от типа рулевой передачи рулевые механизмы могут быть червячными, шестеренчатыми, кривошипными, винтовыми. Червячные рулевые механизмы применяют на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распространение получили червячно-роликовые механизмы, например в заднеприводных моделях ВАЗ, АЗЛК-2140, ГАЗ-3102, УАЗ и др. Шестеренчатые рулевые механизмы изготовляют в виде редуктора зубчатых колес или в виде пары из шестерни и рейки.

Из-за простоты и компактности реечные рулевые механизмы широко применяют на легковых автомобилях ВАЗ-2108, ВАЗ-1111, ЗАЗ-1102, а также на легковых автомобилях среднего и даже большого классов. Винтовые рулевые механизмы по конструкции могут быть винторычажными и винтореечными. На грузовых автомобилях и автобусах используют винтореечные механизмы без клиновидной формы, зубья в них нарезаны параллельно оси вала сошки.

При лобовом столкновении автомобиля с препятствием рулевой механизм может стать причиной травмы водителя. Поэтому картер рулевого механизма располагают в таком месте, где деформация при столкновении будет наименьшей. Основным требованием к травмобезопасным рулевым механизмам является требование поглощения удара, наносящего травму водителю. Чтобы придать рулевым механизмам травмобезопасные свойства, устанавливают рулевое колесо с утопленной ступицей и двумя спицами, а также специальный энергопоглощающий элемент. Такая конструкция позволяет намного снизить тяжесть наносимых повреждений при ударе. Рулевой механизм ВАЗ-2121 состоит из трех частей, связанных карданными шарнирами. При любом ударе рулевой вал складывается. На моделях некоторых других автомобилей энергопоглощающий элемент травмобезопасного рулевого механизма представляет собой резиновую муфту, которую устанавливают между верхней и нижней частями рулевого вала. В некоторых зарубежных конструкциях энергопоглощающим элементом рулевого механизма служит сильфон, который соединяет рулевое колесо с рулевым валом, или сам вал в верхней части представляет собой перфорированную трубу. Существуют и другие конструкции травмобезопасных рулевых механизмов.

Рулевой привод состоит из рулевой трансмиссии, рычагов и тяг, связывающих рулевой механизм с рулевой трансмиссией, и рулевого усилителя. Рулевую трапецию в зависимости от компоновки располагают перед осью или за ней. При зависимой подвеске колес применяют трапеции с цельной поперечной тягой, при независимой подвеске – только трапеции с рычажной поперечной тягой, что необходимо для того, чтобы избежать самопроизвольного поворота управляемых колес при их колебаниях на подвеске. При зависимой и независимой подвесках могут применять как переднюю трапецию, так и заднюю. Поперечную тягу изготовляют из бесшовной стальной трубы, на резьбовые концы которой навертывают наконечники с шаровыми кольцами. Длина поперечной тяги должна быть регулируемой, так как она определяет схождение колес. При независимой подвеске регулирование осуществляют поворотом поперечной тяги относительно наконечников.

Сошку с поворотным рычагом связывает продольная тяга, которая в основном применяется при зависимой подвеске. Шаровые шарниры, размещенные по концам тяги, поджимаются жесткими пружинами. Шарниры и пружины расположены таким образом, что это дает возможность немного амортизировать удары, воспринимаемые управляемыми колесами.

На переднеприводных автомобилях часто применяют рулевое управление с реечным механизмом. Реечный рулевой механизм располагается в алюминиевом кратере, где на подшипниках установлен вал-шестерня, находящаяся в зацеплении с рейкой. Рейка прижимается к шестерне металлокерамическим упором, который поджат размещенной в пробке пружиной. Таким образом, обеспечивается беззазорное зацепление шестерни с рейкой по всему ее ходу. Ход рейки в одну сторону ограничивается напрессованным на нее кольцом, в другую сторону – втулкой резинометаллического шарнира тяги.

Полость картера защищена от грязи резиновым гофрированным чехлом. Вал рулевого управления соединен с валом шестерней упругой муфтой. На верхней части вала, которая вращается в подшипнике качения, на шлицах крепится рулевое колесо через демпфер, служащий для повышения безопасности. Рулевой привод включает в себя составные рулевые тяги. Они при помощи шаровых шарниров соединены с поворотными рычагами стоек. Длина рулевой тяги изменяется при помощи регулировочной тяги с внутренней резьбой, которая навертывается на наконечники тяги и контрится гайками. Изменение рулевых тяг позволяют регулировать схождение колес.

Поворотный рычаг приварен к телескопической стойке и имеет отверстие, в нем вмонтирована втулка для установки пальца шарового шарнира. На легковых и грузовых заднеприводных автомобилях распространено рулевое управление с механизмом передачи типа «червяк—ролик». Верхний рулевой вал в некоторых моделях автомобилей вращается в радиально-упорных шариковых подшипниках и соединен с нижним через промежуточный вал, карданные шары которого изготовлены неразборными. Редуктор рулевого механизма закреплен на лонжероне кузова и представляет собой червячную пару. Напрессованный на вал червяк вращается в радиально-упорных подшипниках. Зазоры в подшипниках регулируют подбором прокладок. Ролик, который находится в зацеплении с червяком, установлен на ось и вращается в подшипнике качения. Рулевой привод включает в себя рулевую сошку, шарнирно соединенную с ней среднюю тягу и левую боковую тягу, поворотные рычаги, маятниковый рычаг и шарнирно соединенную с ним правую боковую тягу.

Боковые тяги состоят из двух наконечников, соединенных разрезной регулировочной муфтой. Для крепления тяг к рычагам и сошке используют однотипные шаровые шарниры, состоящие из шарового кольца, вкладыша с пружиной и опорной шайбы пружины. Палец своей шаровой головкой вместе с вкладышем вставлен в конусную расточку головки наконечника тяги, а вкладыш поджат пружиной, что автоматически устраняет зазор, который возникает по мере износа вкладыша и пальца. Шарнир защищен резиновым чехлом и в процессе эксплуатации не требует смазки. Ось маятникового рычага вращается во втулках, вставленных в кронштейне оси. Он крепится к правому лонжерону пола кузова.

Гидравлический усилитель рулевого привода. В некоторых моделях автомобилей рулевое управление облегчается гидравлическим усилителем. Гидравлический усилитель обеспечивает поворот рулевого колеса с минимальными затратами сил. Состоит он из масляного насоса, бачка и напорного трубопровода. Его масляный насос приводится в действие двигателем с помощью клинового ремня. Насос закачивает гидравлическое масло из бачка и подает его под высоким давлением на соответствующую сторону рабочего цилиндра. Там масло давит на поршень зубчатой рейки, облегчая тем самым управление. Одновременно с другой стороны цилиндра поршень выдавл

Тормозная система

Тормозная система служит для снижения скорости автомобиля, его остановки и удержания на месте на стоянке. Тормозное управление является важнейшим средством обеспечения безопасности автомобиля. К нему предъявляют следующие требования: минимальный тормозной путь, сохранение устойчивости при торможении, стабильность тормозных свойств при неоднократных торможениях, минимальное время срабатывания тормозного привода, малое усилие на тормозной педали при ее ходе 80–180 мм, надежность всех элементов тормозной системы. Основные элементы должны иметь гарантированную прочность, не должны выходить из строя на протяжении гарантированного ресурса, время срабатывания тормозного привода должно быть минимальным, между усилием на педаль и приводным моментом должна быть пропорциональность, о неисправности тормозной системы должна оповещать сигнализация.

Виды и устройство тормозных систем. Тормозное управление автомобиля должно включать рабочую, запасную, стояночную и вспомогательную тормозные системы.

При всех режимах движения автомобиля для снижения его скорости до полной остановки используют рабочую тормозную систему, которая приводится в действие нажатием ноги водителя на педаль ножного тормоза. Рабочая тормозная система обладает наибольшей эффективностью из всех типов тормозных систем. Запасная тормозная система предназначена для остановки автомобиля в случае отказа основной рабочей системы. Она обладает меньшим тормозящим действием, чем рабочая система. Обычно функции тормозящей системы может выполнять исправная часть рабочей тормозной системы или полностью стояночная система. Стояночная тормозная система служит для удержания остановленного автомобиля на месте, чтобы исключить его самопроизвольное движение. Управляется стояночная тормозная система через рычаг ручного тормоза. Вспомогательная тормозная система обязательна для автобусов грузоподъемностью свыше 5 т и грузовых автомобилей грузоподъемностью свыше 12 т. Вспомогательная тормозная система предназначена для торможения на длинных спусках. Она должна поддерживать скорость 30 км/ч на спуске с уклоном 7 % протяженностью 6 км. В некоторых видах автомобилей тормозом-замедлителем является двигатель, выпускной трубопровод которого перекрывается специальной заслонкой. Замедление может осуществляться и при переводе двигателя в компрессионный режим.

Тормозная система состоит из тормозного механизма и тормозного привода. Тормозные механизмы при работе системы препятствуют вращению колес, в результате между колесами и дорогой образуется тормозная сила, останавливающая автомобиль. Размещают тормозные механизмы на передних и задних колесах. Тормозной привод передает усилие от ноги водителя на тормозные механизмы.

На всех легковых автомобилях и грузовых автомобилях грузоподъемностью до 7,5 т применяют тормозной гидропривод, который состоит из главного тормозного цилиндра, рабочих тормозных цилиндров, гидровакуумного усилителя, трубопроводов, педали тормоза с элементами крепления.

П р и н ц и п д е й с т в и я тормозного гидропривода состоит в следующем. При нажатии на педаль тормоза поршень главного цилиндра давит на жидкость, которая перетекает по трубопроводам к колесным рабочим цилиндрам. Поскольку жидкость практически не сжимается, она передает усилие нажатия тормозным механизмам колес, преобразующим это усилие в сопротивление вращению колес и вызывающим торможение автомобиля. Если педаль тормоза отпустить, жидкость перетечет по трубопроводам обратно к главному тормозному механизму и колеса растормозятся. Гидровакуумный усилитель облегчает создание дополнительного усилия, передаваемого на тормозные механизмы, и тем самым облегчает управление тормозной системой.

Тормозные механизмы. В зависимости от конструкции вращающихся рабочих деталей тормозных механизмов различают тормоза барабанные и дисковые.

Барабанный тормозной механизм с гидравлическим приводом состоит из двух колодок с фрикционными накладками, установленных на опорном диске. Нижние концы колодок закреплены шарнирно на опорах, а верхние концы упираются через стальные сухари, колодки в поршни разжимного колесного рабочего цилиндра.

Стяжная пружина прижимает колодки к поршням цилиндра, обеспечивая зазор между колодками и тормозным барабаном в нерабочем положении тормоза. При поступлении жидкости из привода в колесный рабочий цилиндр его поршни расходятся и раздвигают колодки до соприкосновения с тормозным барабаном, который вращается вместе со ступицей колеса. Возникающая сила трения колодок о барабан вызывает затормаживание колеса. После прекращения давления жидкости на поршни рабочего цилиндра стяжная пружина возвращает колодки в исходное положение и торможение прекращается. На легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности тормозные барабаны обычно изготовляют биметаллическими. Это может быть стальной диск, залитый чугунным ободом, или тормозной барабан из алюминиевого сплава с залитым внутрь чугунным кольцом. На грузовых автомобилях большой грузоподъемности используют литые тормозные барабаны, как правило, из серого чугуна.

На легковых автомобилях главным образом применяют дисковые тормозные механизмы. На автомобилях высокого класса дисковые тормозные механизмы, изготовленные обычно из листовой стали, применяют на всех колесах, на автомобилях малого и среднего классов – обычно на передних колесах. На задних колесах используют барабанные тормозные механизмы. На некоторых зарубежных грузовых автомобилях также стоят дисковые тормозные механизмы.

В барабанных тормозных механизмах силы трения создаются на внутренней поверхности тормозного барабана, который представляет собой вращающийся цилиндр, в дисковых – на боковых поверхностях вращающегося диска. Тормозной диск закреплен на ступице переднего колеса.

На фланце поворотного кулака крепится при помощи кронштейна скоба. Тормозные легкосъемные колодки помещена в пазах скобы. В скобе имеются два рабочих тормозных цилиндра, изготовленных из алюминия. Размещаются они по обе стороны тормозного диска. Цилиндры сообщаются между собой при помощи соединительной трубки. В цилиндрах установлены стальные поршни, которые уплотняются резиновыми кольцами. Благодаря своей упругости кольца возвращают поршни в исходное положение при растормаживании колес. При износе колодок они дают возможность поршню переместиться, сохранив между колодкой и диском зазор в 0,1 мм.

Если в дисковом тормозном механизме имеется плавающая скоба, то она может перемещаться в пазах кронштейна, закрепленного на фланце поворотного кулака. В этом случае цилиндр или несколько цилиндров расположены с одной стороны. В конструкциях дисковых механизмов с качающейся на маятниковом подвесе скобой и односторонним расположением цилиндра или цилиндров исключается заедание скобы, что порой наблюдается в конструкциях с плавающей скобой.

Формованные фрикционные накладки в настоящее время все чаще изготовляют безасбестовыми, так как безасбестовые накладки экологически чистые. Применяют и пластмассовые накладки, в состав которых входит эбонит и другие компоненты. Для дисковых и барабанных тормозных механизмов используют накладки из асбокаучуковых композиций. Накладки прикрепляют к колодкам заклепками, болтами или приклеивают. Тормозные колодки изготовляют из листовой стали, для грузовиков изготовляют литые колодки из чугуна.

Гидравлический привод тормозов. Гидравлический тормозной привод применяют на всех легковых и некоторых грузовых автомобилях. Основными узлами и деталями его являются главный тормозной цилиндр и колесные тормозные цилиндры. Тормозная система с гидравлическим приводом одновременно выполняет функции рабочей, запасной и стояночной систем. Для повышения надежности на легковых автомобилях ВАЗ и АЗЛК применяют двухконтурный гидравлический привод, состоящий из двух независимых приводов, действующих от одного главного тормозного цилиндра на тормозные механизмы отдельно передних и задних колес.

На легковых автомобилях ГАЗ с той же целью предусмотрен в приводе тормозов разделитель, который позволяет использовать исправный контур тормозной системы в качестве запасной, если в аварийной ситуации откажет другой контур. Иногда в тормозных системах с гидроприводом применяют дисковые тормозные механизмы на передних колесах и барабанные – на задних; в приводе к дисковым тормозным механизмам устанавливают клапан задержки, который вызывает одновременное начало торможения всех колес автомобиля. Клапан задержки необходим потому, что для прижатия колодок в барабанных тормозных механизмах необходимо вначале создать некоторое давление для преодоления усилия стяжных пружин. В дисковых тормозных механизмах таких растормаживающих пружин нет.

Основными элементами гидравлического привода в тормозной системе автомобилей ГАЗ являются главный тормозной цилиндр, колесный тормозной цилиндр, гидровакуумный усилитель. Корпус главного тормозного цилиндра выполнен совместно с резервуаром для тормозной жидкости. Внутри цилиндра находится алюминиевый поршень с уплотнительным резиновым кольцом. Поршень передвигается под действием толкателя, шарнирно соединенного с педалью. Днище поршня упирается в уплотнительную манжету, которая прижимается пружиной. Эта же пружина прижимает к гнезду впускной клапан, совмещенный с нагнетательным. Внутренняя полость цилиндра сообщается с резервуаром через компенсационное и перепускное отверстия. Главный тормозной цилиндр приводится в действие от тормозной педали.

При нажатии на тормозную педаль под действием толкателя поршень с манжеткой перемещается и закрывает компенсационное отверстие, из-за чего давление тормозной жидкости в цилиндре увеличивается, открывая нагнетательный клапан, и жидкость поступает к тормозным механизмам. При отпуске педали давление жидкости в приводе снижается и она перетекает по трубопроводам обратно в цилиндр. При этом избыток тормозной жидкости через компенсационное отверстие возвращается в резервуар. В это же время пружина, действуя на впускной клапан, поддерживает в системе привода избыточное давление и после полного отпускания педали тормоза.

Колесный тормозной цилиндр барабанного тормозного механизма состоит из чугунного корпуса, внутрь которого помещены два алюминиевых поршня с уплотнительными резиновыми манжетами. В наружные торцы поршней для уменьшения изнашивания вставлены стальные сухари. С обеих сторон цилиндр уплотнен пылезащитными резиновыми чехлами. Тормозная жидкость в полость цилиндра поступает через присоединительный штуцер. Для выпуска воздуха из тормозной системы в колесном тормозном цилиндре имеется клапан прокачки, защищенный резиновым колпачком. В корпус цилиндра вставлено с натягом пружинное упорное кольцо. Оно служит для регулировки зазора между колодками и барабаном тормозного механизма.

П р и н ц и п р а б о т ы колесного тормозного цилиндра следующий. Когда начинается торможение, под действием давления тормозной жидкости поршень цилиндра перемещается и отжимает тормозную колодку. По мере изнашивания ход поршня при торможении увеличивается и наступает момент, когда он передвигает упорное кольцо, преодолевая усилие его посадки. При обратном перемещении колодки под действием растормаживающей стяжной пружины упорное кольцо остается на новом месте, так как усилия пружины недостаточно, чтобы сдвинуть его назад. Так происходит автоматическая выборка увеличения зазора между колодкой и барабаном, который образовался из-за износа накладки.

Работа гидровакуумного усилителя основана на использовании энергии разряжения во внутреннем трубопроводе двигателя, благодаря чему создается дополнительное давление тормозной жидкости в гидравлической системе привода тормозов. Это позволяет при сравнительно небольших усилиях, прилагаемых к тормозной педали, получать большие усилия в тормозных механизмах колес. С главным тормозным цилиндром, впускным коллектором двигателя и разделителем тормозов гидроусилитель соединен трубопроводами.

Камера усилителя представляет собой изготовленные из стали корпус и крышку, между которыми находится диафрагма, которая жестко соединена штоком с поршнем усилителя и отжимается конической пружиной в исходное положение растормаживания.

В поршне усилителя расположен запорный шариковый клапан управления, состоящий из диафрагмы, поршня и самого клапана. Здесь же размещен вакуумный клапан и связанный с ним при помощи штока атмосферный клапан. Первая и вторая полости клапана управления сообщаются соответственно с третьей и четвертой полостями камеры усилителя, которая через запорный клапан соединена с выпускным коллектором двигателя.

В случае, когда работает двигатель и тормозная педаль отпущена, в полостях камеры усилителя существует разрежение, и все детали гидроцилиндра находятся под действием конической пружины в левом крайнем положении. При нажатии на педаль тормоза жидкость от главного тормозного цилиндра перетекает через шариковый клапан в поршне усилителя к тормозным механизмам колес. По мере повышения давления в системе поршень клапана управления поднимается, закрывает вакуумный клапан и открывает атмосферный клапан.

Атмосферный воздух через фильтр попадает в четвертую полость и уменьшает в ней разрежение. Поскольку в третьей полости разрежение продолжает сохраняться, разность давлений между третьей и четвертой полостями выгибает диафрагму, сжимая пружину усилителя, и через шток воздействует на поршень усилителя, который в этом случае испытывает давление двух сил: жидкости от главного тормозного цилиндра и атмосферное со стороны диафрагмы, что усиливает эффект торможения. Когда педаль тормоза отпускают, давление жидкости на клапан управления снижается, его диафрагма прогибается вниз и открывает вакуумный клапан, сообщая между собой третью и четвертую полости. Давление в четвертой полости падает, и все подвижные детали камеры и цилиндра усилителя перемещаются в исходное положение, происходит растормаживание тормозных механизмов колес. При несправностях гидроусилителя привод работает только от педали главного тормозного цилиндра.

Для управления рабочей тормозной системой автомобиля и приводом тормозных механизмов прицепа служит тормозной кран. Кран стояночного тормоза предназначен для управления стояночной и запасной тормозными системами. Кроме того, он служит для включения клапана управления тормозной системой полуприцепа или прицепа. Тормозные механизмы колес приводят в действие тормозные камеры. Они передают давление сжатого воздуха на валы разжимных кулаков, которые раздвигают колодки и производят торможение.

П р и н ц и п д е й с т в и я тормозных камер заключается в следующем. При нажатии на педаль тормоза сжатый воздух поступает от тормозного крана в наддиафрагменную полость камеры и перемещает диафрагму. Усилие передается через опорный стальной диск на шток и далее на рычаг, вызывая отклонение рычага и поворот разжимного кулака тормозного механизма. Тормозные колодки при этом прижимаются к барабану, вызывая торможение колеса. Когда педаль отпускают, воздух выходит из тормозной камеры через кран в атмосферу, тормозные колодки освобождают барабан и торможение прекращается. Тормозные камеры задних колес работают при включении рабочей, стояночной и запасной тормозных систем. Когда камера работает в режиме рабочего тормоза, тормозной механизм приводится в действие диафрагменным устройством.

При работе в режиме стояночного или запасного тормоза тормозной механизм приводится в действие пружинным энергоаккумулятором.

Стояночная тормозная система. Она может обеспечить высокую надежность при длительном действии. На легковых автомобилях в качестве стояночного тормоза используют механизмы задних колес с рычажнотросовым механизмом.

Антиблокировочная система тормозов (АБС). Импульсное торможение на скользком и мокром дорожном покрытии на легковых автомобилях обеспечивает антиблокировочная система тормозов. Благодаря ей стало возможным тормозить даже на повороте: автомобиль при этом не теряет устойчивости и управляемости. Кроме того, АБС предотвращает торможение юзом в экстренной ситуации. С ее помощью удается достичь максимальной эффективности, надежности и безопасности торможения.

Электрооборудование

Чтобы получить электроэнергию на автомобиле, без которой современная машина работать не может, на ней устанавливают генератор и аккумуляторную батарею. С помощью электрического тока происходит зажигание рабочей смеси в бензиновых и газосмесительных двигателях, пуск двигателя стартером, работает световая и звуковая сигнализация, освещение, контрольно-измерительные приборы. Генератор превращает механическую энергию в электрическую, а аккумуляторная батарея– химическую энергию в электрическую. Аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кислотных аккумуляторов и является химическим источником постоянного тока, питая электрическим током приборы электрооборудования автомобиля, когда не работает двигатель, а также при работе двигателя на малой частоте вращения коленчатого вала и при пуске двигателя стартером.

Устройство и принцип действия кислотных аккумуляторов. Простейшим аккумулятором является емкость (банка), в которую опущены две свинцовые пластины и залит электролит – раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Чтобы аккумулятор мог отдавать ток, его предварительно заряжают, пропуская через него электрический ток от источника постоянного тока. В этом случае в аккумуляторе произойдет разложение серной кислоты, один из электродов (анод) окислится и покроется слоем перекиси свинца – аккумулятор зарядится. Аккумулятор заряжают до тех пор, пока из всех его емкостей (банок) не начнут выделяться пузырьки газов. При отключении постороннего источника тока и включении аккумулятора на внешнее сопротивление в цепи пойдет ток. Обратный процесс называется разрядкой аккумуляторной батареи. При разрядке аккумулятора химические процессы будут противоположны тем, которые наблюдались при его зарядке. При зарядке и разрядке аккумуляторной батареи плотность электролита меняется. По плотности определяют степень разряженности и заряженности батареи. Все аккумуляторы батареи размещаются в одном баке, разделенном внутренними перегородками на шесть ячеек. Собранную батарею помещают в отделение бака и закрывают крышкой. В крышке имеются два отверстия для выхода полюсных штырей и для заливки электролита. Отверстия закрыты пробками с вентиляционными отверстиями для выхода газов, которые образуются во время работы батареи.

Устройство и принцип действия генератора. Генератор служит для питания всех потребителей электрооборудования автомобиля и для заряда аккумуляторной батареи при работающем двигателе. Он состоит из двух основных частей: неподвижной – статора и вращающейся – ротора, а также выпрямительного блока, щеток, электронного регулятора напряжения, двух крышек, стягивающихся стяжными болтами, и приводного шкива с вентилятором и конденсатором.

Статор состоит из сердечника и катушек обмотки переменного тока. Ротор состоит из вала, на котором напрессована втулка с обмоткой возбуждения и электромагнитных полюсных наконечников, создающих под действием обмотки возбуждения магнитное поле. Обмотка возбуждения питается постоянным током от возбудителя постоянного тока. Магнитное поле ротора пересекает обмотку статора и индуктирует в ней электродвижущую силу переменного тока.

П р и н ц и п д е й с т в и я г е н е р а т о р а. Когда включается зажигание, на щитке приборов загорается контрольная лампочка, которая сигнализирует о том, что в обмотку возбуждения ротора поступает ток от аккумуляторной батареи. Протекающий по обмотке возбуждения ток создает вокруг полюсов ротора магнитный поток, который, проходя через зубцы статора, меняется по силе и направлению. Переменное напряжение и ток, индуцированные в обмотке статора, выпрямляются выпрямительным блоком, и для питания потребителей уже идет постоянный ток, снимаемый с клеммы генератора.

В это же время с общего вывода дополнительных диодов подается выпрямленное напряжение для питания обмотки возбужденного ротора. Если работающий генератор исправен, то напряжение на клемме и напряжение на общем выводе дополнительных диодов будет равным. В этом случае в контрольную лампочку щитка ток не поступает и она не горит. Если лампочка будет гореть, значит, генератор неисправен: либо он вообще не дает напряжения, либо оно ниже напряжения, которое дает аккумуляторная батарея.

Когда частота вращения ротора увеличится и напряжение генератора превысит 13,7–14,5 В, с помощью регулятора напряжения поступление тока в обмотку возбуждения регулятора прекращается. Когда напряжение генератора вновь падает, регулятор снова пропускает ток в обмотку возбуждения и процесс повторяется. Так как этот процесс протекает с большой частотой, напряжение генератора остается практически постоянным – от 13,7 до 14,5 В. Напряжение в цепи системы энергообеспечения контролируется вольтметром, расположенным на щитке приборов.

Крепится генератор к двигателю болтами и приводится в движение клиновым ремнем, идущим от коленчатого вала.

Стартер. Для пуска двигателя служит стартер. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока, питающийся от аккумуляторной батареи через выключатель зажигания. Стартер состоит из блоков привода, обмотки и коллектора. В блоке обмотки и коллектора расположен держатель щеток, в котором находятся контактные щетки. Контактные щетки изнашиваются медленно, но постоянно и их, как и щетки генератора, время от времени нужно менять. Стартеры различных производителей имеют разную мощность, на что следует обращать внимание при замене.

Контрольно-измерительные приборы. Их применяют для контроля за работой системы смазки, заряда аккумуляторной батареи, наличия топлива в баке, системы охлаждения. К ним относят указатели температуры охлаждающей жидкости, уровня топлива в баке, давления масла в баке, аварийные сигнализаторы давления масла и температуры воды, амперметр.

Чтобы двигатель работал нормально, необходимо контролировать температуру охлаждающей жидкости в полости охлаждения и корректировать ее с помощью указателя температуры. Указатель температуры состоит из датчика, укрепленного в головке цилиндров, и самого указателя температуры, который находится на щитке приборов. Основными деталями датчика являются корпус, термистер, изготовленный в виде диска, и пружина. Проводимость термистера изменяется с изменением температуры, увеличиваясь при повышении температуры, и уменьшаясь при охлаждении.

В указателе температуры охлаждающей жидкости имеются три катушки: одна – последовательно включена с термистером, а две другие – через резистор соединены с массой. Сопротивление этих двух катушек практически не меняется, поэтому сила тока также постоянна. Стрелка указателя закреплена на оси вместе с постоянным магнитом, который находится под действием результирующего магнитного поля катушек. При измерении температуры охлаждающей жидкости магнит со стрелкой отклоняются под действием изменившегося результирующего поля. В случае, если температура охлаждающей жидкости превышает установленный уровень, срабатывает аварийный сигнализатор, который состоит из датчика, устанавливаемого в верхнем бачке радиатора, и сигнальной лампы на щитке приборов. Датчик состоит из корпуса с латунной гильзой, в которой размещен неподвижный контакт, соединенный с массой, и подвижный контакт, закрепленный на упругой пластине.

Биметаллическая пластина изолирована от массы и соединена с зажимом снаружи корпуса. Провод от зажима соединен с сигнальной лампой на щитке приборов. При нормальной температуре охлаждающей жидкости контакты датчика разомкнуты. При температуре, выше расчетной, пластина изгибается, замыкает контакты и включает лампу сигнализатора.

Для контроля за уровнем топлива в баке предназначен указатель уровня топлива, состоящий из датчика и указателя. Датчик находится на топливном баке и состоит из реостата, расположенного снаружи бака, и поплавка с рычагом, находящегося внутри бака. При уменьшении уровня топлива сопротивление, включаемое реостатом, уменьшается, а при увеличении – увеличивается. Устроен указатель аналогично указателю температуры охлаждающей жидкости. Сила тока и магнитное поле левой катушки зависят от положения ползунка реостата. При полном баке обмотка реостата включена полностью, сила тока в левой катушке будет небольшой. Результирующее магнитное поле трех катушек повернет магнит со стрелкой на отметку: «П» (полный бак). Если уровень топлива уменьшается, уменьшается и сопротивление. Сила тока левой катушки увеличивается, и результирующее магнитное поле переместит магнит со стрелкой в сторону нулевой отметки.

Указатель давления масла в системе смазки двигателя состоит из датчика и указателя. Датчик состоит из корпуса с диафрагмой, крышки и ползункового реостата, который связан с диафрагмой. При увеличении давления под диафрагмой она прогибается, а вместе с ней перемещается по реостату и подвижный контакт, изменяя сопротивление. Устройство указателя схоже с устройством указателя температуры охлаждающей жидкости. Для уменьшения влияния температуры на точность показания прибора одна из катушек соединена с массой через резистор, который является температурным компенсатором.

Сигнализатор аварийного давления масла состоит из контрольной лампочки на щитке приборов и датчика, состоящего из корпуса, диафрагмы, контактного устройства, пружины и изолированного вывода. Если давление в системе смазки падает ниже установленного предела, контакты смыкаются и загорается лампочка. При повышении давления диафрагма прогибается, контакты размыкаются и лампочка гаснет.