Устройство автомобилей

Центробежные нагнетатели наиболее распространены из всех механических нагнетателей. Они компактные, легкие, эффективные, имеют возможность разнообразного крепления на двигателе. В пассив центробежных нагнетателей следуют отнести зависимость производительности от скорости вращения коленчатого вала. Это качество центробежных нагнетателей предполагает использование привода с переменным передаточным отношением. Максимальное передаточное отношение привода требуется при низких оборотах двигателя, минимальное - при высоких оборотах.

 

Область применения механических нагнетателей достаточно широка: спортивные и серийные автомобили, а также тюнинг автомобилей. Практически все спортивные автомобили используют механические нагнетатели – это их основное применение. Установка механических нагнетателей является одним из направлений тюнинга автомобилей. Производители предлагают комплекты, включающие необходимые конструктивные элементы для установки на двигатель. На серийных автомобилях механические нагнетатели встречаются достаточно редко.

В силу своей конструкции нагнетатели Roots и Lysholm применяются для обеспечения высокой разгонной динамики, центробежные нагнетатели эффективны в поддержании высоких скоростей.

 

Турбокомпрессор (turbocharger) обеспечивает повышение давления во впускной системе за счет использования энергии отработавших газов. В результате его работы увеличивается масса воздуха в камерах сгорания. Турбокомпрессор является более эффективным устройством наддува в сравнении с механическим нагнетателем, т.к. не использует мощность двигателя для привода.

Но использование турбокомпрессора все же приводит к определенным потерям мощности. Находясь в выпускном тракте, турбокомпрессор создает препятствие для движения отработавших газов из цилиндров. Создаваемое противодавление заставляет двигатель выполнять большую работы по очистке цилиндров от продуктов сгорания, соответственно тратить на это мощность. Но в сравнении с приростом мощности от применения турбокомпрессора на 30-40%, данные потери незначительны.

Основная проблема применения турбокомпрессора заключается в отставании изменения выходной мощности в ответ на изменение давления отработавших газов, т.н. турбозадержка или турбояма(turbolag). Основными причинами турбоямы являются инерционность, силы трения и нагрузки турбокомпрессора.

 

1. корпус компрессора
2. вал ротора
3. корпус турбины
4. турбинное колесо
5. уплотнительные кольца
6. подшипники скольжения
7. корпус подшипников
8. компрессорное колесо

Турбокомпрессор состоит из трех основных элементов: турбины, центробежного компрессора и центрального корпуса. Турбина преобразует кинетическую энергию отработавших газов во вращательное движение компрессора. Она объединяет турбинное колесо, помещенное в корпус специальной формы – улитку.

Отработавшие газы поступают в корпус, двигаются по его каналу и направляются на лопатки турбинного колеса. Колесо раскручивается до высокой скорости (до 250000 об/мин). Колесо приварено к валу, который передает вращение на колесо компрессора. Проходя через лопасти турбинного колеса, отработавшие газы покидают турбину через центральное отверстие и отводятся в выпускную систему.

 

Турбина работает в условиях высокой температуры, поэтому ее элементы изготавливаются из жаропрочных материалов: турбинное колесо - из железоникелевого сплава, корпус – из стали.

Производительность турбокомпрессора во многом определяется размером и формой турбины. В общем виде, чем больше турбина, тем выше производительность компрессора. Большой турбокомпрессор воспринимает большее давление отработавших газов и соответственно обеспечивает больший прирост мощности. Но при низких оборотах двигателя в нем наиболее остро наблюдается турбозадержка. Маленький турбокомпрессор раскручивается до номинальной скорости значительно быстрее, но имеет меньшую производительность.

Для регулирования давления наддува в корпусе турбины устанавливается перепускной клапан (wastegate). Клапан имеет пневматический привод и регулируется системой управления двигателем.

Центральный корпус служит для размещения вала, позволяя ему вращаться с максимальной скоростью и минимальным трением. Вал вращается в одном или двух подшипниках. В качестве подшипников используются различные конструкции подшипников скольжения, реже – шарикоподшипники.

Смазка подшипников и вала производится системой смазки двигателя. Масло проходит через множество каналов между корпусом и подшипником, а также между подшипником и валом. Масло не только смазывает, но и охлаждает нагретые детали. В турбированных двигателях с искровым зажиганием центральный корпус включен в систему охлаждения двигателя, чем достигается лучшее охлаждение.

Центробежный компрессор непосредственно создает дополнительное давление во впускной системе. Конструкция его аналогична соответствующему механическому нагнетателю и включает корпус с компрессорным колесом. Движение воздуха в компрессоре осуществляется от центра колеса к периферии корпуса. Диффузор преобразует кинетическую энергию воздуха в давление за счет резкого снижения скорости потока. Сжатый воздух поступает через впускной коллектор в двигатель. Компрессорное колесо и корпус компрессора изготавливаются из алюминия.

Для снижения последствий турбозадержки, повышения производительности конструкция турбокомпрессора постоянно совершенствуется. Наиболее востребованными техническими решениями являются:

• снижение массы турбины за счет применения более легких и прочных материалов (керамика и др.);
• применение новых конструкций подшипников, обеспечивающих снижение потерь на трение;
• раздельный турбокомпрессор (twin-scroll);
• турбина с изменяемой геометрией (VNT-турбина).

Раздельный турбокомпрессоримеет два входа для отработавших газов и два сопла, рассчитанных на каждую пару цилиндров. Одно сопло предназначено для быстрого реагирования. Другое сопло обеспечивает максимальную производительность. Помимо высокой производительности конструкция турбокомпрессора с двойной улиткой разделяет выпускные каналы, предотвращая их перекрытие при выпуске отработавших газов.

 

 

 

 

1. направляющие лопатки
2. кольцо
3. рычаг
4. тяга вакуумного привода
5. турбинное колесо

 

 

Турбина с изменяемой геометрией(другое наименование – турбина с переменным соплом) широко используется в дизельных двигателях, например в двигателе TDI от Volkswagen. В турбокомпрессоре установлено девять подвижных лопастей для регулирования потока отработавших газов к турбине. Угол наклона лопастей регулируется приводом, который блокирует или увеличивает поток отработавших газов. Изменение положения лопастей позволяет согласовать скорость отработавших газов и давление нагнетаемого воздуха с оборотами двигателя.

В ряде конструкций турбонаддува используется несколько турбокомпрессоров: два (twin-turbo), три (triple-turbo) и даже четыре (quad-turbo). Турбокомпрессоры устанавливаются последовательно, при этом один работает при низких оборотах двигателя, другой – при высоких оборотах. На V-образных двигателях практикуется параллельная схема установки турбокомпрессоров (на каждый ряд по компрессору). Резон данной схемы – два небольших турбокомпрессора эффективнее одного большого.

 

 

 

Задание № 19

1. Представить схему рулевого механизма автомобилей и описать его 
   работу согласно варианту задания таблица 11.

 

Рулевой механизм   ВАЗ -2190 

                                               Рис. 1.0. Рулевой механизм Лада  Гранта ВАЗ 2190: 
1 - пыльник; 2, 20 - болты; 3 - шайба; 4 - сальник; 5 - крышка картера; 6, 17 - уплотнительные кольца; 7 - сепаратор в сборе; 8 - приводная шестерня с подшипником в сборе; 9 - рейка рулевого механизма; 10 - левый защитный колпачок; 11 - опора тяг; 12 - скоба; 13 - заглушка; 14 - гайка упора; 15 - пружина упора; 16 - стопорное кольцо; 18 - упор рейки; 19 - вкладыш упора; 21 - стопорная пластина; 22 - пластина чехла; 23 - хомут; 24 - защитный чехол; 25 - правый защитный колпачок; 26 - картер рулевого механизма 

Картер 26 (рис. 1.0) рулевого механизма закреплен на моторном щите (для наглядности показано при снятом впускном коллекторе). В картере рулевого механизма 26 на шариковом и роликовом подшипниках установлена приводная шестерня 8, которая находится в зацеплении с рулевой рейкой 9. Шариковый подшипник шестерни и сепаратор 7 поджаты крышкой 5 в сборе с сальником 4 и закрыты пыльником 1.  
На картере рулевого механизма и на пыльнике выполнены метки для правильной сборки рулевого механизма.  
Рулевая рейка 9 поджата к зубьям приводной шестерни пружиной 15 через металлокерамический упор 18, уплотненный в картере резиновым кольцом 17. Пружина поджата гайкой 14 со стопорным кольцом 16, создающим сопротивление отворачиванию гайки.  
На картер рулевого механизма с левой стороны надет защитный колпачок, а с правой стороны напрессована труба с продольным пазом, на которую также надет защитный колпачок. Через паз трубы и отверстия в защитном чехле проходят распорные втулки резинометаллических шарниров рулевых тяг. Тяги рулевого привода прикреплены к рулевой рейке болтами 20, которые проходят через соединительные пластины 22 и распорные втулки резинометаллических шарниров. Фиксируются болты стопорной пластиной 21.

 

 

Рулевой механизм УРАЛ 6367

 

Рулевой механизм состоит из червяка 3 и червячного сектора 5 со спиральными зубьями. Сектор выполнен вместе с валом и смонтирован на двух подшипниках 24, запрессованных в картер 1. Сошка 26 рулевого управления соединена с концом вала сектора посредством конического шлицевого соединения. Другой конец вала упирается в боковую крышку 19 картера через регулировочные шайбы 20. 
При повороте рулевого колеса вследствие реактивных усилий, возникающих в паре червяк— сектор, происходит осевое перемещение червяка и вала рулевого управления с золотником. Необходимое осевое перемещение рулевого вала обеспечивается конструкцией подшипника 2. Прогиб сектора ограничен штифтом 18, установленным в крышке картера. 
На новом рулевом механизме зазор между торцом сектора 5 и упорным штифтом 18 должен быть 0,37—0,67 мм. В процессе эксплуатации пределы этого зазора изменяются из-за износа пары червяк — сектор и прогиба вала червяка и сектора. Полное отсутствие указанного зазора недопустимо. Этот зазор не может быть измерен непосредственно на рулевом механизме, установленном на автомобиле, поэтому его величину определяют при сборке рулевого механизма по следующим признакам: 
— на новом рулевом механизме плоскость сектора должна быть ниже плоскости фланца картера на 1,02—1,12 мм; при эксплуатации указанные пределы изменяются, но выступание плоскости сектора нал плоскостью фланца картера недопустимо; 
— торец штифта 18 должен выступать над плоскостью крышки 19 на 1,15—1,35 мм, при этом толщина прокладки должна быть 0,8 мм. 
Зацепление червяка с сектором регулируют после полной сборки золотникового устройства. Зацепление выполнено так, что при повороте сектора в ту или другую сторону от среднего положения осевой зазор между зубьями червяка и сектора постоянно увеличивается. 
Величину осевого зазора регулируют подбором регулировочных шайб 20 определенной толщины, при этом сошка должна быть туго затянута на шлицевом конусе вала сектора и сохранена толщина установленной заводом уплотннтельной прокладки 0,8 мм под боковой крышкой картера. Правильность регулировки осевого зазора на собранном рулевом механизме проверяют по 
величине осевого перемещения вала сектора, замеренной индикатором. 
На новом рулевом механизме осевое перемещение сектора в крайних положениях находится в пределах 0,25—0,60 мм, а в промежуточном положении —в пределах 0,01—0,05 мм. 
В процессе эксплуатации зазоры в зацеплении увеличиваются вследствие износа, что вызывает необходимость регулировки, при которой осевое перемещение в промежуточном положении следует установить, как и для нового руля, в пределах 0,01—0,05 мм. Перемещение в крайних положениях после регулировки не должно быть равно или меньше перемещения в промежуточном положении, в противном случае червяк и сектор к дальнейшей эксплуатации будут непригодны. 
После регулировки рулевого механизма обратите особое внимание на то, чтобы вал руля вращался свободно, без заеданий. 
На торце сектора против второго зуба и на червяке имеются отметки. При сборке, чтобы не нарушить приработки червяка и сектора, эти отметки следует совместить. 
Момент затяжки ганки крепления сошки руля должен быть 40—45 кгс-м. Момент затяжки болтов крепления боковой крышки картера руля, крышки и корпуса золотника должен быть 3—3,5 кгс-м. Гайку 14 сначала затяните (момент затяжки 6—7 кгс-м), затем отпустите и окончательно затяните (момент затяжки 2,0—2,3 кгс-м) и законтрите вдавливанием пояска в паз на валу 6. Момент затяжки гайки 42 4—5,6 кгс-м. 
После затяжки контрить вдавливанием пояска в паз вала. Момент затяжки гаек крепления шаровых пальцев рулевых тяг 15—20 кгс-м.

 

9-Шайба.12-Болт.11-Гайка.1-Тяга рулевой трапеции в сборе.15-Болт.10-Болт.14-Гайка.13-Кронштейн.4-Кронштейн маятникового рычага с осью.5-Механизм усилительный.8-Рулевой механизм с распределителем и сошкой.2-Рычаг маятниковый.3-Тяга продольная переднего второго моста.6-Тяга продольная переднего первого моста.7-Тяга сошки в сборе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Назначение и устройство гидроусилителя рулевого управления автомобиля КАМАЗ-65115-865-30

Работа гидроусилителя руля Камаз осуществляется следующим образом. При прямолинейном движении винт 15 (рис.1) и золотник 20 находятся в среднем положении. Линии нагнетания 26 и слива 32, а также обе полости 7 и 25 гидроцилиндра соединены.

 

 

 

 

 2 Рулевое управление: 1— клапан  управления гидроусилителем; 2—радиатор; 3—карданный вал; 4—колонка; 5-—рулевое колесо, 6—бачок гидросистемы; 7—насосгидроусилителя; 8—трубопровод высокого давления; 9—трубопровод низкого давления; 10—сошка; 11 — продольная тяга; 12—гидроусилитель с рулевым механизмом; 13—угловой редуктор

 

Рис.1. Схема работы гидроусилителя руля Камаз

1 - колесо рулевое; 2 - пружина  предо-хранительного клапана фильтра  гидросистемы; 3 - фильтр; 4 - насос гидроусилителя  руля; 5 - клапан перепускной; о - вал  сошки с зубчатым сектором; 7 - полость задняя гидроусилителя; 8 - поршень-рейка; 9 - сошка; 10 - тяга продольная; 11 -Тяга поперечная; 12 - колесо переднее  автомобиля; 13 – пробка магнитная; 14 - гайка шариковая; 15 - винт; 16 - картер  рулевого механизма; 17 - клапан обратный; 18 - клапан предохранительный рулевого  механизма; 19 - клапан управления  гидроусилителем; 20 - золотник; 21 - подшипник  упорный; 22 - плунжер реактивный; 23 - пружина центрирующая; 24 - редуктор  угловой; 25 - полость передняя гидроусилителя; 26 - линия нагнетания; 27 - вал карданный; 28 - радиатор; 29 - колонка рулевая; 30 - фильтр заливочный; 31 - бачок насоса (гидроусилителя); 32 -линия слива; 33 - пружина перепускного клапана; 34 - клапан предохранительный насоса; 35 - клапан перепускной; А и В - дросселирующие отверстия; I - движение  прямо или нейтраль; II - поворот направо; III - поворот налево

Масло свободно проходит от насоса ГУР Камаз через клапан 19 управления и возвращается в бачок 31 гидросистемы. При поворачивании водителем рулевого колеса 1 винт 15 вращается.

Вследствие сопротивления повороту колес, первоначально удерживающего колеса 12 и поршень-рейку 8 на месте, возникает сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом направлении в соответствующую сторону.

Когда эта сила превысит усилие предварительного сжатия центрирующих пружин 23, винт перемещается и смещает жестко связанный с ним золотник.