Грузовые автомобили. Электрооборудование

Грузовые автомобили. Электрооборудование

Трудно найти в настоящее время человека, который бы не представлял, что обозначает слово «машина». Слово и понятие настолько прочно вошли в наш лексикон, что многие не задумываются над тем, какой глубокий смысл заложен в нем.

В политехническом словаре дается определение слова машина: « машина – это механизм, совершающий какую – нибудь полезную работу с преобразованием одного вида энергии в другой».

Технический прогресс не стоит на месте, появляются все новые и новые машины. Но они не появляются на пустом месте. За каждым новым изобретением стоит богатый опыт прошлого, обобщаются достижения настоящего времени.

Еще совсем недавно было то время, когда всякое другое передвижение человека, кроме своих ног и использования животных, считалось противоестественным исправлением «божественного промысла», «улучшением творения творца» и воспринималось как грех.

Так изобретатель трехколесной паровой тележки Ульям Мердок еле спасся от побоев и увечий своих соотечественников, пришедших в ярость, при виде мчащайся тележки с паровым двигателем.

Но его опыт не пропал даром, уже в 1763 году французский инженер Каньо придумал первую паровую тележку. А в 1803 был изобретен первый паровоз шотландским инженером Ричардом Тревиком. В начале 1814 года появились паровозы Джорджа Стефенсона и вызвали при испытаниях бурю восторгов и изумления. Паровоз Джорджа Стефенсона в 1829 году был признал лучшим.

С тех пор прошло не так много времени и по улицам наших городов и сел едут автомобили различных марок, мощностей и форм.

Развитие автомобилестроения

История автомобильного транспорта

С давних времен люди сочиняли сказки и мечтали о создании более быстрого способа передвижения, примером могут служить Сапоги-Скороходы, Ковер-Самолет, волшебники, переносящие людей за тридевять земель, тридесять морей.

Сейчас трудно поверить в то, что чуть больше двухсот лет назад горожане с таким же удивлением встречали первые автомобили, появившиеся на улицах. Если наше удивление вызвано восторгом, то крики жителей древних городов раздавались от суеверного страха.

Появились тележки, затем конные экипажи, автомобиль. Первоначально появилось слово «самодвижущийся», буквально «авто – мобильный», произошло слово от греческого «аутос» – «сам» и латинского «мобилис» – «подвижный». Слово относилось ко всем механизмам созданным человеком: часы, куклы-автоматы, музыкальные шкатулки и многое другое.

В 18 веке лошадей в экипажах заменили силой пара и применили термин «автомобиль». В 1885-1886 годах были изобретены первые бензиновые автомобили «бензиномобили» с двигателем внутреннего сгорания. С этого времени наступил переломный момент в транспортной технике. В настоящее время парк автомобилей с двигателем внутреннего сгорания составляет более 99,9% мирового автомобильного транспорта. Нет ни одной отрасли народного хозяйства или деятельности человека, в которой бы не использовался автомобиль.

В России до 1917 года автомобили не получили широкого распространения. Были как их противники, так и сторонники, дальнейшая жизнь расставила все по своим местам.

В 1904 году в Санкт-Петербурге было организовано таксомоторное общество, а чуть позднее автомобили стали использовать почтовые и военные ведомства.

Первый российский автомобиль был создан в 1896 году Е.А. Яковлевым и П. П. Фрезе. Хотя дореволюционная Россия не имела высокоразвитой автомобильной промышленности, первые автомобили по своим внешним качествам и техническим характеристикам не уступали лучшим образцам зарубежной автомобильной промышленности. К большому огорчению, ни один образец не сохранился до нашего времени.

Мы не можем представить себе жизнь без автомобиля, он и друг и первый помощник, может нас доставить туда, где еще не ступала нога человека, очевидно, поэтому автомобиль является самым популярным видом транспорта.

Несмотря на большую популярность автомобиля, ученые подсчитали, что его используют не в полной мере. Две трети своей дневной жизни автомобиль не работает и количество пассажиров в среднем не превышает двух человек. Следует сделать вывод, что этот вид транспорта используется человеком всего на 10-15%.

Назначение и классификация современных грузовых автомобилей

Грузовики предназначены для использования на дорогах общего пользования. Могут иметь бензиновый, дизельный, газовый, комбинированный или гибридный двигатель. В грузовике может быть от 2-х до 5-ти осей. У всех грузовиков одинаковая рама основы шасси (лестничного или хребтового типа), необходимая для установки кузовов. Первый дизельный грузовик был сконструирован и построен в 1923 году.

Каждый многоосный грузовик может перевозить груз от 20 до 25 тонн. Начиная с конца девятнадцатого века традиционная конструкция кузова грузовика – бортовая платформа . Их используют и как универсальный грузовой транспорт (общего назначения), и для перевозки отдельных видов грузов. Грузовые автомобили общего назначения подразделяют по массе груза, который можно перевозить в кузове на:

– особо малые, (от 0, 3 т до 1, 0т), для перевозки небольших партий грузов, обычно в пределах города;

– малые (от 1,0 т до 3,0 т), для перевозки товаров в торговой сети (доставка товаров населению на дом и в сельском хозяйстве);

– средние (от 3,0т до 5,0т), для перевозки массовых грузов промышленных предприятий, строительных материалов и сельскохозяйственных грузов;

– большие (от 5,0т до 8,0т), для массовых перевозок по дорогам с твердым покрытием;

– особо большие автомобили (свыше 8т), для перевозки руды, угля, вывозки породы, работы на крупных стройках и т.д.

Типы кузовов используют шасси только в качестве транспортера. Специализированные кузова используются для перевозки определенных типов груза. Например: фургоны для штучного груза, цистерны – для перевозки жидких и сыпучих продуктов, самосвалы – для перевозки навалочных грузов, панелевозы – для перевозки панелей и т.д. Самосвалы имеют металлический усиленный кузов и оборудованы специальным гидравлическим устройством позволяющим опрокидывать его, чтобы разгрузиться. Для перевозки контейнеров используются контейнеровозы. Автокраны, пожарные машины, машины скорой помощи, автобетономешалки, разбрасыватели минеральных удобрений, топливозаправщики и другие – это транспортно-технологические специализированные автомобили.

Сельскохозяйственные машины имеют кузова с добавочными бортами и с трехсторонней разгрузкой. Двуосные кузова выдерживают нагрузку от 1, 5тонн до 12 тонн, а многоосные кузова до 45 тонн.

Для транспортировки леса используются лесовозы, они рассчитаны на перевозку груза до 400 тонн и имеют мощный двигатель в 3000 лошадиных сил. Такие машины имеют огромный вес и им не разрешается пользоваться дорогами общественного пользования.

В обозначении марки грузового автомобиля российского производства используют сокращенное название завода изготовителя (КамАЗ, МаЗ, ЗИЛ , ГАЗ). Цифра, указанная через дефис, означает номер модели.

Например: грузовой автомобиль ГАЗ-330753, где 3 – третий класс, 3 – вид автомобиля, 07 – номер модели, 5 – пятая модификация седьмой модели, 3 – номер экспортного варианта.

Исключение составляет первая цифра в марках автомобилей ЗИЛ 5301 и «ГАЗель».

Автомобили, со специальным кузовом, для перевозки пассажиров, называют пассажирскими. Подразделяются такие автомобили на две группы: легковые – для перевозки до 8 человек и автобусы – до перевозки группы людей свыше 9 человек, не считая водителя автобуса. Автобусный транспорт бывает городской, пригородный и междугородний. В зависимости от длины автобусы подразделяют на классы – от 2-го до 8-го.

Общее устройство автомобиля

Все автомобили, в независимости от особенности своей конструкции состоят из трех основных частей:

1. двигателя,

2. кузова,

3. шасси.

Двигатель – это главная движущая сила автомобиля, источник механической энергии. В двигателе тепловая энергия преобразуется в механическую работу. Тепловая энергия возникает в двигателе внутреннего сгорания, за счет сгорания топлива в его цилиндрах.

Кузов – часть автомобиля, предназначенная для размещения водителя и пассажиров или размещения груза. Кузов состоит из двух частей:

1. кабины,

2. платформы.

К кузову автомобиля можно отнести крылья, облицовку и капот.

Шасси – в шасси входят все узлы и механизмы, передающие усилия от двигателя на ведущие колеса, а также служащие для передвижения и управления автомобиля. Шасси состоит из следующих частей:

1.механизмы управления,

2. ходовую часть (рис ходовая часть),

3. трансмиссию (силовую передачу),

Механизмы управления включают рулевое управление, связанное с передними колесами рулевым приводом, и тормозную систему.

Рулевое управление , нужно для управления ходом движения автомобиля и для изменения направления движения. Рулевым управлением изменяют направление движения автомобиля путем поворота передних колес.

Тормозная система служит для замедления скорости движения и остановки автомобиля, а также удержание автомобиля в неподвижном состоянии длительное время.

Ходовая часть служит для перемещения автомобиля. Вращательное движение ведущих колес при их сцеплении с дорожным покрытием, преобразуется в поступательное движение автомобиля. Ходовая часть автомобиля состоит из рамы, передней и задней осей, соединяемых с рамой подвеской, в которую входят упругие элементы (рессоры, цилиндрические пружины или пневматические баллоны) и амортизаторы. У большинства легковых автомобилей роль рамы выполняет несущий кузов.

Трансмиссия состоит из:

1. сцепления,

2. коробки передач,

3. карданной передачи,

4. ведущего моста (главной передачи, дифференциала и полуосей-приводных валов).

Трансмиссия представляет собой совокупность механизмов, передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам автомобиля, а также изменяющих вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по величине и направлению.

Сцепление служит для кратковременного отъединения коробки передач от двигателя, плавного их соединения при трогании автомобиля с места и переключения передач.

Коробка передач предназначена для изменения вращающего момента на ведущих колесах, скорости и направления движения автомобиля путем ввода в зацепление различных пар шестерен. Коробка передач позволяет разобщать на длительное время двигатель от ведущих колес и обеспечивать движение автомобиля задним ходом.

Карданная передача передает крутящий момент от коробки передач к главной передаче под изменяющимися углами.

Ведущий мост состоит из механизмов, с помощью которых происходит увеличение вращающего момента и вращение валов передается к ведущим колесам под прямым углом.

Электрооборудование

Основные требования по электротехнике

Современный автомобиль не может работать без электрического тока.

Электрическую энергию используют в автомобиле для зажигания рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных и газовых двигателей, пуска двигателя стартером, питания приборов освещения, сигнализации, контрольных и других приборов электрооборудования.

Кроме этих потребителей электрического тока, в систему электрооборудования автомобиля входят источники тока. Включатели, предохранители и провода. Источниками электрического тока называются такие приборы или агрегаты, которые превращают один из видов энергии в электрическую.

В качестве источников тока на автомобиле применяют аккумуляторную батарею и генератор. Аккумуляторная батарея питает потребители, когда двигатель не работает или работает на малых оборотах холостого хода, превращает химическую энергию в электрическую, а генератор питает потребители и заряжает аккумуляторную батарею при работе двигателя на средних и малых оборотах. Генератор превращает механическую энергию в электрическую.

Приборы электрооборудования в автомобилях рассчитаны на постоянный ток. В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно принято, что во внешней цепи постоянный ток движется от «+» к « -.».

Потребители – это приборы, которые превращают электрическую энергию в другие виды энергии. К ним относятся лампы освещения, электродвигатель вентилятора, стартер, электродвигатель стеклоочистителя и обогрева кабины, указатель давления масла в двигателе, указатель температуры воды и другие приборы.

Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов (заряженных частиц, электронов). Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле. На практике электрическое поле в проводнике создается и поддерживается источниками электрического тока. Обязательное условие получение электрического тока – наличие замкнутой электрической цепи. Характерным признаком электрической автомобильной цепи является то, что одним проводом служит масса (металлические части автомобиля, а другим проводом служат изолированные провода). На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой. В связи с этим электрическая цепь на автомобиле называется однопроводной.

Переменный ток – это электрический ток, который изменяется во времени по направлению и значению.

Постоянный то к – электрический ток, не изменяющийся во времени ни по силе, ни по направлению.

Проводниками называют материалы, которые хорошо проводят электрический ток. В качестве проводников используют медную или алюминиевую проволоку.

Материалы, которые практически не проводят электрический ток называются диэлектриками или изоляторами , к ним относятся пластмассы, стекло, резина, эбонит и многие другие.

Материалы, которые по своим физическим свойствам, в том числе и по проводимости, занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками, называют полупроводниками.

Некоторые полупроводники обладают свойством образовывать на граничной поверхности между полупроводником и металлом запирающий слой, пропускающий ток только в одном направлении. В качестве полупроводников применяют кремний, селен, германий. В электротехнике применяют полупроводниковые приборы: диоды и транзисторы.

Сила тока – величина равная электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за 1 с. Силу тока измеряют в амперах (А), прибором который называется амперметр.

Напряжением называется часть ЭДС источника тока, затрачиваемая на преодоление сопротивления внешней цепи. Напряжение измеряют в вольтах (В), прибором, который называется вольтметр. Когда источник тока включают в цепь, то в цепи появляется напряжение, что и создает ток.

Всякий проводник создает сопротивление прохождению тока. Сопротивление измеряется омами (Ом).

Мощностью, называется работа электрического тока, выполненная за единицу времени. Мощность измеряется ваттами (Вт).

Потребители и источники тока могут быть соединены между собой параллельно и последовательно. При параллельном соединении образуется несколько путей тока, необходимо соединить между собой одноименные полюса – отрицательный с отрицательным, положительный с положительным.

Рис. Схема параллельного соединения потребителей тока.

Достоинства такого соединения состоит в том. что выход из строя одного потребителя не влияет на работу других. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока.

При последовательном соединении отрицательный полюс о дного источника соединяют с положительным полюсом другого. В результате общее напряжении будет равно сумме напряжений всех источников тока.

При напряжении одного источника тока 2 В для получения 12 В нужно соединить последовательно шесть аккумуляторов.

Несколько соединенных вместе аккумуляторов образуют батарею.

В системе электрооборудования автомобиля применяют полупроводниковые приборы – диоды и транзисторы.

Диод – это электрорадиоэлемент, который обладает свойством пропускать ток в одном направлении.

Рис. Полупроводниковые приборы а – диод, I – схема включения, II – условное изображение выпрямительного диода. III– изображение стабилитрона, IV– конструкция диода, 1 – примесь, 2 – база, 3 – переходный слой, 4 – основание, 5 – корпус, 6 – вывод, 7 – изолятор, 8 – кристалл, б – транзистор, I-конструкция, II – условное обозначение, 1 – корпус, 2 – кристалл, 3 – изоляционная втулка, 4 –выводы, 5 – держатель, К – коллектор, Б – база, Э – эмиттер.

Диод состоит из пластинки германия или кремния, в которую вплавлена капелька примеси 1 алюминия или индия(рис.)

На границе между ними образуется переходный слой, имеющий одностороннюю проводимость. Такие диоды используются в качестве выпрямителей переменного тока. Одни из таких выпрямителей изображен на( рис. а IV) Для обозначения диода на схеме используют специальный знак (рис 52, а, II). Для стабилизации напряжения, т.е. поддержания его в определенных пределах, применяют пробойные диоды, или стабилитроны (рис а, III).

На рисунке (рис. б) изображен полупроводниковый триод – транзистор. Транзистор состоит из трех слоев кристалла 2, полупроводниковой пластинки – базы (например, германия или кремния) и двух направленных капель, образующих две зоны проводимости. Электрод (капля) к которому подводится напряжение, называется эмиттером (Э), другой электрод с которого снимается напряжение называется коллектором (К). С помощью тока, подводимого к базе (Б) транзистора осуществляется управление проводимостью. Транзисторы применяют для усиления или прерывания тока. Схемное изображение транзистора показано на рис (52, б, I I). Стрелка на эмиттере показывает направление прямого тока в цепи эмиттера.

В электрооборудовании автомобилей используют интегральные микросхемы. Это такие сложные электорорадиоэлементы, в которых на небольшой площади размещают большое количество ЭРЭ (диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и др), соединенных между собой проводниками на печатной плате. Одна микросхема может состоять из десятка различных составных электрорадиоэлементов.

Общая схема электрооборудования

Электрооборудование автомобилей представляет собой сложную систему соединенных между собой электроприборово сигнализации, зажигания, предохранителей, контрольно – измерительных приборов, соединительных проводов.

Рис. Принципиальная схема электооборудования автомобиля. 1 – стартер, 2 – аккумуляторная батарея, 3 – амперметр, 4– генератор, 5 – регулятор напряжения, 6 – свеча зажигания, 7 – распределитель, 8 – прерыватель, 9 – катушка зажигания, 10 – контрольно – измерительные приборы, 11 – фара, 12 – переключатель дальнего и ближнего света, 13 – центральный переключатель света, 14 – приборы о свещения, 15и 16 – звуковая и световая сигнализации, 17 – предохранитель.

Наиболее важными в этой схеме являются приборы энергоснабжения, зажигания, контрольно – измерительные приборы, сигнализация и освещение.

Для питания всех электроприборов автомобильного оборудования используется источник питания с напряжением 12 В (у автомобилей КамАЗ – 24В), при постоянном токе.

У автомобиля есть два источника питания – аккумулятор и генератор, к аккумулятору подключаются приборы электороборудования, потребляющие большой ток и имеющие кратковременный период действия (прикуриватель, стартер), а также приборы аварийной сигнализации – переносные лампы, звуковой сигнал. Остальные приборы подключают к генератору, если они работают длительное время и потребляют ток малой мощности.

В автомобилях применяют однопроводную систему – вторым проводом служит металлические части автомобиля. Потребители энергии подключены к источнику питания параллельно, поэтому включение или выключение одного из них происходит автономно и абсолютно безболезненно для других потребителей.

Ток идущий от аккумулятора проходит через амперметр 3 (кроме звукового сигнала и стартера). Ток необходимый для зарядки аккумуляторной батареи 2, от генератора 4 также направляется через амперметр.

Для соединения всех приборов электрооборудования применяют провода низкого напряжения марки ПГВА, в полихлорвиниловой изоляции и различные по площади поперечного сечения.

Для удобства монтажа и ремонтопригодности их соединяют в жгуты, применяют изоляцию различного цвета. На концах проводов предусмотрены наконечники под винтовой зажим или штекерное соединение. При замене приборов электрооборудования соединение электрических проводов необходимо выполнять в строгом соответствии с монтажной схемой электрооборудования данного автомобиля.

Источники тока

В качестве источников ток на автомобиле применяют аккумуляторную батарею и генератор. Аккумуляторная батарея питает потребители, когда двигатель не работает или работает на малых оборотах холостого хода, а генератор питает потребители и заряжает аккумуляторную батарею при работе двигателя на средних и больших оборотах.

Аккумуляторная батарея

Состоит из трех или нескольких одинаковых по устройству кислотных аккумуляторов, соединенных последовательно. В аккумуляторных батареях химическая энергия превращается в электрическую. Характерная особенность такого источника питания – способность вырабатывать ток и после разряда, если через батареи пропустить постоянный ток в обратном направлении в течении определенного времени.

Устройство батареи приведено на рисунке.

Рис. Аккумуляторная батарея. А – блок пластин, б– детали узла выключателя «массы», в – общий вид, 1 – отрицательно заряженная пластина, 2 – сепаратор, 3 – положительно заряженная пластина, 2 – сепаратор, 3 – положительно заряженная пластина, 4 – малый шток, 5 – провод, соединяющий выключатель «массы» с выводом12, б – большой шток, 7 – положительный вывод, 8 – бак, 9 – пробка наливного отверстии, 10 – крышка, 11 – перемычка, 12 – отрицательный вывод, 13 – предохранительная решетка, 14 – баретка, 15 – штырь, А – полублок отрицательных пластин, Б – полублок положительных пластин, В – выключатель «массы».

Эбонитовый или из кислотоупорной пластмассы бак 8 имеет отделения для аккумуляторов, составляющих батарею. В каждом отделении (банке) помещается один аккумулятор. Бак, изготовленный из кислотостойкой пластмассы или эбонита, имеет на дне ребра, на которые опираются пластины. В каждую банку помещен набор чередующихся положительно 3 и отрицательно заряженных свинцовых пластин в виде решеток, погруженных в раствор серной кислоты и дистиллированной воды определенной концентрации. Этот раствор называется электролитом. Электролит получают, растворяя серную кислоту в воде. В процессе эксплуатации автомобиля уровень электролита может понижаться из-за выкипания воды. Следовательно, восстанавливаем необходимый уровень, доливая дистиллированную воду. В 1 л электролита заряженного аккумулятора содержится 500 г чистой серной кислоты и 800 г воды. Важным параметром аккумуляторной батареи является плотность электролита. Нормальная плотность электролита у полностью заряженной батареи 1,28-1,29 г/см3, зимой плотность электролита из – за опасности замерзания повышают до 1,31 г/см3. плотность электролита зависит от степени заряженности батареи, а температура замерзания зависит от плотности электролита. Зависимость показана в таблице.

Плотность электролита измеряют специальным прибором называемым ареометром.

Рис. Проверка уровня и плотности электролита 1 – стеклянная трубка; 2 – резиновая груша; 3 – стеклян ный цилиндр; 4 – денсиметр; 5 – наконечник; А – ареометр; Б – шкала денсиметра