ответы к ГОСам / Билет09

25. Карданные передачи. Назначение, требования, конструкция.

Особенностью работы трансмиссии автомобиля является воз­можность изменения взаиморасположения отдельных ее агрегатов. Так, например, двигатель, установленный на раме или кузове с использованием виброизолирующих элементов, колеблется под действием реактивного момента и неуравновешенных сил инерции; ве­дущие мосты, связанные с несущей системой через подвеску, перемещаются под действием возмущающих сил, порождаемых неров­ностями дороги. Кроме того, сами кузова и рамы имеют некоторую податливость, и при действии внешних возмущений происходит их упругая деформация. Все это приводит как к относительным пере­мещениям осей валов агрегатов, передающих крутящий момент от двигателя к ведущим колесам, так и к изменению расстояния между агрегатами. При наличии на автомобиле ведущих управляемых колес появляется необходимость подвода крутящего момента к ним в ус­ловиях широкого изменения положения осей их вращения. Передачу крутящего момента при несовпадении осей валов и изменении их взаиморасположения способны обеспечить карданные шарниры. Валы, соединяющие карданные шарниры, называются карданными валами. Механизм, состоящий из одного или несколь­ких карданных валов и карданных шарниров и предназначенный для передачи крутящего момента между агрегатами, оси которых не совпадают и могут изменять свое положение, называется кар­данной передачей. Для компенсации изменения расстояния между агрегатами трансмиссии в карданной передаче могут использоваться подвижные в осевом направлении муфты. Кроме трансмиссии, карданные передачи часто используются в рулевых управлениях и для привода дополнительного оборудо­вания, что обуславливается обычно особенностями компоновочной схемы автомобиля. Требования к карданным передачам: 1. Работоспособность карданной передачи должна обеспечиваться при всех эксплуатационных режимах. Это означает, например, что работа карданных шарниров при больших углах между осями валов не должна приводить к их ускоренному выходу из строя. С этим требованием непосредственно связано и исключение возможных резонансных явлений. Возможность передачи крутящего момента с обеспечением равенства угловых скоростей ведущего и ведомого валов независимо от угла между соединяемыми валами; 2. Передача крутящего момента не должна порождать больших дополнительных динамических нагрузок в трансмиссии. (изгибающих, скручивающих, вибрационных, осевых); 3. Во всех эксплуатационных условиях должен обеспечиваться высокий КПД передачи. Поскольку КПД карданной передачи определяется коэффициентами полезного действия карданных шарниров, это тре­бование имеет особое значение при наличии большого их числа. Углы наклона карданных валов должны быть по возможности минимальными, так как при этом карданная передача будет работать с более высоким КПД 4. Бесшумность;

Элементами карданной передачи являются карданный вал (валы) карданный шарнир, промежуточная опора и упругие муфты. Из этих элементов карданные шарниры, отличаются большим разнообразием конструкций и в набольшей степени влияют на характеристику карданной передачи. Тип карданной передачи определяется, как её расположением относительно автомобиля, так и типом карданов и наличием или отсутствием компенсирующего устройства.

Закрытая карданная передача применяется для легковых и грузовых автомобилей, в которых реактивный момент в заднем мосту воспринимается трубой, карданная передача размещается внутри трубы. Иногда эта труба служит для передачи толкающих усилий. Поскольку длина карданного вала в такой конструкции не изменяется при относительных перемещениях кузова и заднего моста, компенсирующее соединение в карданной передаче такого типа отсутствует и используется только один карданный шарнир. При этом неравномерность вращения карданного вала в некоторой степени компенсируется его упругостью.

Открытые карданные передачи применяются для автомобилей в которых реактивный момент воспринимается рессорами или реактивными тягами. Карданная передача должна иметь не менее двух шарниров и компенсирующее соединение, так как расстояние между шарнирами в процессе движения изменяется. На длиннобазных автомобилях часто карданная передача состоит из двух валов: промежуточного и главного. Это необходимо в тех случаях, когда применение длинного вала может привести к опасным поперечным колебаниям, в результате совпадения его критической угловой скорости с эксплуатационной. Короткий вал обладает более высокой критической скоростью. Карданные передачи равных угловых скоростей (синхронные), применяют в приводе ведущих и одновременно управляемых колес, угол наклона ведомого вала в зависимости от конструкции шарнира может достигать 450. Некоторые конструкции синхронных шарниров выполняются с компенсирующим устройством внутри механизма, т.е. универсальными. Простые шарниры отличаются от универсальных тем, что компенсация осевого перемещения осуществляется не в них, а в шлицевом соединении.

Агрегаты трансмиссии, крепящиеся непосредственно к несущей системе, обычно устанавливаются почти соосно. В этом случае при передаче момента между ними иногда можно обойтись полукарданными шарнирами. Полукарданным называют шарнир, не имею­щий определенных осей качания. Различают жесткие и упругие полукарданные шарниры. Наиболее распространенная конструкция - валы, имеющие на концах тройные вилки, соединяются между собой через шестигранное резиновое кольцо, в углах которого методом вулканизации закреплены металлические втулки. Карданные шарниры неравных угловых скоростей. При передаче крутящего момента в трансмиссии (например, к ведущим мостам) углы между осями валов обычно больше тех, которые способны обеспечить полукарданные шарниры. В таком случае используются полные карданные шарниры. В отличие от полукарданного, полный карданный шарнир имеет определенные оси качания (точка пересечения осей соединяемых им валов имеет вполне определенное положение). Изображенный па рис. 5.3 карданный шарнир включает в себя две вилки и крестовину. Вилки могут покачиваться относительно шипов крестовины, что да­ет возможность передавать крутящий мо­мент от одного вала к другому при уг­ловом несовпадении их осей.

Рассмотрим два положения кардан­ного шарнира, отличающиеся тем, что во втором случае ведущий вал повернут на 90° относительно его первоначального положения. В положении, изображенном на рис. 5.4а, мгновенная окружная скорость точки А может быть выражена через угловые скорости ведущего и ведомого валов сле­дующим образом: VA=w1r=w2*r*cos a, где w1 (w2) угловая скорость ведущего (ведомого) вала; (Откуда w2= w1 / cos a) В положении, изображенном на рис. 5.4 б, мгновенная окружная скорость точки В равна: VB = w2r = w1*r*cos a; (Откуда w2=w1 * cos a). При повороте ведущего вала еще на 90° мгновенная угловая скорость ведомого вала опять станет равной w2=w1 / cos a. Угловая скорость ведомого вала изменяется в пределах: от (w1*cos) a до (w1/cos a) иллюстрируется графиком. Можно утверждать, что потери передаваемой через карданный шарнир мощности (при неизменном взаимном расположении осей валов) не зависят от угла поворота валов. Следовательно, при по­стоянных моменте и угловой скорости ведущего вала мощность, передаваемая ведомому валу, тоже будет постоянной. Это означает, что пульсация угловой скорости ведомого вала будет вызывать син­хронное изменение крутящего момента, что увеличивает динами­ческую нагруженность деталей трансмиссии. Колебания крутящего момента будут приводить к соответствующим изменениям реакций в опорах карданного вала и, передаваясь на кузов в виде вибраций, ухудшать комфортабельность автомобиля.

9.2.26. Виды гидравлического оборудования при техническом обслуживании автомобилей.

Гидравлические домкраты Имеют грузоподъемность от 1 до 5 т и более, бывают одно- и многоплунжерными (рис. 7). Несущими элементами являются не только корпус и выдвигаемый плунжер (поршень), но и специальная жидкость (рабочее тело). Корпус — это одновременно и направляющий цилиндр для плунжера, и резервуар для рабочей жидкости. Подъемная пята находится в верхней части винта, ввернутого в плунжер. Это позволяет при необходимости, выворачивая винт, увеличить начальную высоту домкрата. Существуют конструкции гидравлических домкратов, где для привода насоса используется электродвигатель, подключаемый к бортовой сети автомобиля, или пневмопривод. Они требуют контроля за уровнем жидкости, состоянием и герметичностью сальников. (+) Невысокое усилие на приводной рукоятке, жесткость конструкции, хорошая устойчивость.(–) Сложность устройства, большие вес и начальная высота, небольшой рабочий ход (у одноплунжерных), высокая стоимость.

Подкатные гидравлические домкраты Используются в основном как технологическое оборудование в автосервисах (рис. 12). Диапазон грузоподъемности — от 2 до 3,5 и более тонн. Представляет из себя низкий корпус на небольших колесиках, из которого гидроцилиндром поднимается рычаг с подъемной пятой. У некоторых моделей с помощью приводной рукоятки можно поднимать или опускать груз, а также перевозить домкрат..(+) Жесткость конструкции, хорошая устойчивость, невысокое усилие на приводной рукоятке, небольшая начальная высота.(–) Большой вес, высокая стоимость, возможность работы только на ровном и твердом покрытии. Двухстоечные электрогидравлические подъемники Они не имеют нагруженных трущихся поверхностей, а следовательно, долговечнее; скорость их подъема выше; они тише работают. Существует предвзятое мнение о том, что гидравлика крайне ненадежна, ее соединения, шланги и манжеты текут. Можем заверить, что современная техника избавлена от этих недостатков. Сердце механизма – электрический насос, приводящий в действие гидроцилиндры, коих может быть два или один. Если он расположен только в одной из стоек, то каретка другой стойки приводится в движение тросом, пропущенным сверху, через "мостик", что создает некоторые ограничения по высоте подъема. Стоимость «гидравлики» на 15 - 20% выше стоимости «механики» из-за наличия прецизионных деталей. Каретки двухстоечных подъемников снабжены телескопическими несущими консолями с изменяемой длиной и подвижными в горизонтальной плоскости. На конце каждой консоли располагается регулируемая по высоте, в пределах 100 мм, опорная тарелка. Для обслуживания рамных машин опорные тарелки заменяются на стаканы различной высоты. Стаканы также имеют плавную регулировку, но ее диапазон раза в три меньше. До недавнего времени консоли имели равную длину, сегодня преобладают асимметричные. Это дает возможность расположить машину так, чтобы у нее можно было открывать двери. Асимметричные консоли создают дополнительную нагрузку на стойки, что усложняет конструкцию. Удобство двухстоечных подъемников в том, что они позволяют вывешивать колеса автомобиля для работы с подвеской и тормозными механизмами. При этом они не пригодны для установки углов схождения-развала колес. Четырехстоечные подъемники для обслуживания легковых автомобилей обладают большей, чем двухстоечные, грузоподъемностью. В качестве опорной поверхности для машин служат две параллельные платформы длиной по 4 - 4,8 м. Практически все устройства имеют электрогидравлическую схему с одним рабочим гидроцилиндром. Гидроцилиндр располагается под одной из платформ, от него к каждой стойке идут тяговые тросы. Для предотвращения несчастных случаев через каждые 7 - 8 сантиметров установлены страховочные стопоры-защелки. Платформы можно подстраивать под ширину колеи автомобиля. Для въезда на них имеются наклонные рампы, служащие одновременно противооткатными упорами. Для автомобилей с небольшим клиренсом применяют ступенчатые рампы. В простейшем случае поверхности платформы ровные, но существуют вариации с выемками, куда вставляются поворотные платформы для регулировки углов установки передних колес. При необходимости выемки можно закрыть крышками. В самом сложном исполнении поворотные круги дополняются «плавающими» площадками под задние колеса, необходимыми для уменьшения взаимосвязи колес при регулировках. Установка четырехстоечных подъемников не сопряжена с порчей покрытия пола. Однако спектр работ, производимых с их помощью, чаще всего ограничивается выполнением техобслуживания и других работ, не связанных с вывешиванием колес. Стоимость четырехстоечных подъемников примерно на треть выше, чем стоимость аналогичных по грузоподъемности двухстоечных.В подъемник могут быть встроены дополнительные устройства для вывешивания колес. Например, траверсы, выполненные в виде коротких гидравлических стоек, или ножничные, расположенные между платформами. Но самыми лучшими надо признать встроенные в платформы ножничные подъемники, управляемые порознь. Такие гибриды очень удобны, но их цена почти вдвое выше, чем у конструкций в базовом исполнении. Ножничные подъемники могут монтироваться как на поверхности пола, так и вровень с ним. Наиболее интересны последние - в нерабочем положении они не занимают места, потому что вся их механика спрятана под землей. Но это неоспоримое преимущество может сильно огорчить хозяев арендуемого помещения, которым целостность собственного пола дороже всего. Ножничные подъемники бывают только электрогидравлическими и управляются с расположенного отдельно пульта. Они имеют короткие или длинные платформы. Последние можно оснастить поворотными кругами, скользящими платформами, траверсами и дополнительными ножничными подъемниками. Снизу, в опорных рамах имеется пневмоуправляемая гребенчатая система страховки. Различаются ножничные подъемники длиной платформ, позволяющих вставать на них колесами или поднимать машины за днище; а также числом Х-образных секций (одна или две). Всем хороши ножничные подъемники, кроме цены. Из-за сложности изготовления она вдвое выше, чем у четырехстоечных. Плунжерные подъемники. Впервые такие конструкции появились за океаном, а пионерами их европейского производства стали немцы. Вся нехитрая механика находится в коробчатой кассете и состоит из электрического гидронасоса и пары плунжерных стоек. Плунжеры увенчаны съемными телескопическими консолями либо платформами, что позволяет говорить об универсальности. Наборы опций в обоих случаях такие же, как и в ранее описанных изделиях. В нерабочем положении эти конструкции совсем не занимают места. Изящный внешний вид и надежность плунжерных подъемников - вне конкуренции, правда, за все это приходится расплачиваться сложностью установки (готовы ли вы углубляться на три метра?), необходимостью создания дренажной системы (грунтовые воды, эксплуатационные жидкости). Некоторые виды плунжерных подъемников имеют герметичное исполнение, позволяющее использовать их на автомойках. Стенд для восстановления геометрии кузова автомобиля (Стапель.) СИГК – систем исправления геометрии кузовов. Каждая из них способна зафиксировать автомобиль и воспроизводить тяговые усилия, необходимые для исправления повреждений. Предсказать продолжительность цикла кузовного ремонта (читай: восстановления геометрии) или высчитать некое усредненное потребное время практически невозможно. Кузовные повреждения всегда индивидуальны.

Загнать на обычный четырехстоечный подъемник длинномерный тягач с трейлером или сочлененный «Икарус» не представляется возможным. Для подобных случаев существуют мобильные электромеханические и электрогидравлические колонны, грузоподъемностью от 5 до 10 т каждая. Нужное количество этих агрегатов подкатывается к грузовику сбоку, под покрышку каждого колеса подводится вильчатый захват, набор колонн синхронизируется электрическими кабелями и после этого производится подъем. От нагрузки подпружиненные опорные колеса утапливаются внутрь, а колонна опускается пяткой на пол. Эти изделия удобны тем, что «извлекаются из чулана» только в случае нужды, то есть не стоят столбом где не надо, а еще тем, что для их работы требуется только подвод электричества. В шиномонтажных мастерских незаменимы карликовые разновидности ножничных подкатных подъемников с ручным гидравлическим, электрогидравлическим, пневматическим или пневмогидравлическим приводом. Применение последних двух типов возможно только при наличии пневмосети. Конечно, можно обойтись и подкатным домкратом, но поднимать колеса поочередно – тоскливое занятие. Еще меньше радости менять их местами, зато обладатель подкатного ножничного подъемника проделает всю работу быстро и не перенапрягаясь.

Шиномонтажный станок для колес Грузовых автомобилей и автобусов

Прессы

Станки для правки дисков

Краны

9.3.27. Особенности эксплуатации и требования к конструкции автомобилей в жарком (тропическом) климате.

Пустынные районы Специфика природно-климатических условий зоны жаркого климата (высокая температура воздуха; резкие ее колебания в течение суток: за 8 ч — до 25°С; низкая относительная влажность: при температуре 40°С — около 10 %; высокая солнечная радиация) обусловливает ряд особенностей эксплуатации автомобилей. При эксплуатации в пустынных районах стандартных автомобилей имеет место существенное ухудшение таких их эксплуатационных качеств, как скоростность, топливная экономичность, надежность, безопасность, удобство использования. Высокие температуры воздуха, особенно при движении автомобиля с большой нагрузкой и малой скоростью, вызывают частые перегревы двигателя. Этому способствует также то, что воздух в двигатель у стандартных автомобилей поступает из подкапотного пространства, где он нагревается в жаркое время до 80…100°С. В результате существенно ухудшаются показатели эффективности работы двигателя. При температуре наружного воздуха выше 40°С мощность двигателя уменьшается почти на 12 %, а расход топлива увеличивается на 17,5 %. Кроме того, значительно повышается содержание токсичных компонентов в отработавших газах. Перегрев приборов системы электрооборудования (катушки зажигания, реле-регулятора, аккумуляторной батареи), особенно интенсивный при размещении последних в подкапотном пространстве, приводит к нарушению режима их работы, более частым отказам. Высокая температура окружающего воздуха, а также интенсивное солнечное облучение вызывают переход легких фракций бензина в топливопроводах из жидкого в парообразное состояние. Это приводит к тому, что к карбюратору подается смесь топлива в жидкой фазе и его паров. При этом рабочая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, оказывается обедненной настолько, что может вызвать перебои в работе двигателя или даже прекращение его работы. Парообразование в системе питания зависит от давления в ней, температуры ее деталей и склонности бензина к испарению. Чем ниже давление, тем благоприятнее условия для парообразования. Самое низкое давление в топливной системе имеет место во всасывающем тракте и особенно над диафрагмой бензонасоса во время впуска топлива. Именно для этого места паро­образование топлива характерно в наибольшей степени. Давление же над диафрагмой зависит от взаимного расположения топливного бака и насоса, гидравлического сопротивления топливопроводов. Высокие температуры приводят к плавлению консистентных смазочных материалов и вытеканию их из негерметизиро-ванных узлов, повышению давления нагретого воздуха в картерах агрегатов трансмиссии и вследствие этого течи масла через сальники, прокладки. В некоторых узлах (спидометрах, стеклоочистителях) из-за высыхания смазочного материала происходит интенсивное изнашивание деталей, что влечет за собой снижение их надежности. Высокие температуры вызывают снижение вязкости тормозной жидкости и подтекание ее, образование паровых пробок в гидравлическом приводе тормозов и отказ тормозов.

Высокие температуры и солнечное облучение отрицательно сказываются на работоспособности и сроке службы деталей из резины, пластмассы и других материалов. Вследствие высокого нагрева (до 70…80°С) при движении по раскаленным дорогам интенсивно изнашиваются шины. В 2…3 раза сокращается срок службы ремней вентилятора. Быстро выходят из строя резиновые втулки амортизаторов, уплотнения дверных проемов и стекол. Детали из пластмассы теряют свою форму, размягчаются, обивочные материалы, лакокрасочные покрытия выгорают. Высокая запыленность воздуха приводит к интенсивному изнашиванию двигателей (особенно деталей цилиндропоршневой группы), деталей подвески, рулевого управления, карданной передачи и др. Вследствие высокой температуры окружающего воздуха, сильной запыленности ухудшаются условия работы водителей, снижается комфортабельность поездки пассажиров. Особенности эксплуатации автомобилей в условиях пустынных районов жаркой зоны определяют ряд требований к их конструкции. Это касается в первую очередь приспособленности двигателя к работе в этих условиях. В целях предотвращения его перегрева, снижения показателей эффективности целесообразны такие меры конструктивного характера, как: применение герметичной системы охлаждения с расширительным бачком; организация забора воздуха в систему питания не из подкапотного пространства, а снаружи; использование масляного радиатора; применение топливных насосов повышенной про­изводительности; установка насоса и топливопроводов, исключающая нагрев их от двигателей или прямыми солнечными лучами, а также сводящая к минимуму гидравлическое сопротивление всасывающей ветви топливопровода (лучшим решением является установка насоса в топливном баке, при этом всасывающая ветвь топливопровода вообще отсутствует); применение бензинов, имеющих высокую температуру 10 %-ной точки, более высокую детонационную стойкость.

Для обеспечения необходимого уровня надежности автомобиля в целом, его агрегатов, узлов необходимо: применение более эффективной системы очистки воздуха, подаваемого в двигатель, в частности двухступенчатой фильтрации (фильтр типа «циклон» на первой ступени и масляно-инерционный на второй); использование более надежной пылезащиты всех смазываемых узлов; применение тугоплавких (с температурой плавления не ниже 105… 110°С) смазочных материалов для трудногерметизируемых узлов, невысыхающих для смазывания приборов (стеклоочистителей, спидометров и др.); повышение герметичности картеров агрегатов; применение теплостойкой резины при изготовлении шин, различных резиновых изделий; использование термостойких пластмасс при изготовлении раз­личных деталей, теплостойких клеевых композиций, лакокрасочных покрытий, стойких против выгорания обивочных материалов и др. Для автомобилей, предназначенных к эксплуатации в пустынных районах жаркой зоны, необходимо применение тормозных жидкостей с необходимыми вязкостными свойствами при высоких (до +50°С) температурах, не склонных к образованию при повышении температуры паровых пробок. Для обеспечения надлежащих условий работы водителя и комфортабельности поездки пассажиров необходимы: защита кабины водителя и пассажирского салона от проникновения пыли, горячего воздуха из подкапотного пространства, отработавших газов, паров топлива; оборудование кабины и салона системой кондиционирования воздуха; термоизоляция крыши кузова пассажирского автомобиля и кабины грузового от действия солнечных лучей, а также кабины и пассажирского салона от двигателя; окрашивание кузова и кабины, особенно их крыш, в светлые тона и т.д.

Субтропические районы Эксплуатация автомобилей в этих районах имеет те же особенности, что и в пустынных районах жаркой зоны, и, кроме того, свои специфические. Высокая относительная влажность воздуха вызывает уменьшение коэффициента избытка воздуха в цилиндрах двигателя, что ведет к ухудшению его мощностных показателей и топливной экономичности. При этом повышенная влажность всасываемого в цилиндры воздуха способствует снижению склонности рабочей смеси к детонации, чем компенсируется требование повышения октанового числа топлива в связи с повышением температуры попадающего в цилиндры воздуха. Вследствие высокой влажности воздуха интенсифицируются процессы коррозии деталей автомобиля, особенно кузова легковых автомобилей и автобусов, кабины и крыльев грузовых. Постоянная смена сухого времени года и периодов дождей приводит к тому, что пыль, проникшая в различные механизмы (подъема стекол, дверные запоры и т.д.), насыщается влагой, затем снова высыхает. Образовавшиеся в результате этого твердые отложения в механизмах приводят к отказам в их работе.

В связи с изложенным следует отметить некоторые дополнительные требования к конструкции автомобилей, предназначенных для эксплуатации в субтропических районах: учет влияния влажности воздуха на эффективную мощность двигателя и расход топлива; надежная антикоррозионная защита металлических деталей автомобиля, подверженных коррозии; надежная влагоизоляция проводов высокого напряжения системы зажигания (так как влага, сконденсированная внутри них, будет приводить к перебоям в работе двигателя или остановке его и затруднительному пуску) и др. В зоне жаркого климата в связи с ограниченными возможностями развития железнодорожного, водного транспорта роль автомобильного возрастает. Недостаточная приспособленность конструкций стандартных автомобилей к работе в этих условиях в значительной мере снижает эффективность автоперевозок и безопасность движения. Поэтому целесообразен выпуск специализированных автомобилей в южном и горном исполнении, конструкция которых обеспечивала бы получение наибольшего эффекта в увеличении производительности подвижного состава и снижении себестоимости перевозок, уменьшении расхода топлива, обеспечении безопасности движения, облегчении труда водителей, улучшении комфортабельности поездки пассажиров.