Текст книги "Устройство военной автомобильной техники"

Олег Поливода, Павел Москвин
Устройство военной автомобильной техники: учебное пособие

Рекомендовано

Экспертным советом УМО в системе ВО и СПО в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся на военных кафедрах и в учебных военных центрах гражданских высших учебных заведений

Под редакцией В.А. Родионова

Список сокращений

ВМТ – верхняя мертвая точка

ВС РФ – Вооруженные Силы Российской Федерации

ГРМ – газораспределительный механизм

ДВС – двигатель внутреннего сгорания

КВ – коленчатый вал

КИП – контрольно-измерительные приборы

КОМ – коробка отбора мощности

KП – коробка передач

КШМ – кривошипно-шатунный механизм

НМТ – нижняя мертвая точка

ТВЧ – токи высокой частоты

ТНВД – топливный насос высокого давления

ТО – техническое обслуживание

ТО № 1, № 2 – номерное техническое обслуживание

тс – тонна-сила

Глава 1
Общее устройство автомобильной техники

1.1. Использование военной автомобильной техники в ВС РФ. Требования, предъявляемые к ней

ВУС – военно-учетная специальность или категория воинского учета, указывающая военную специальность военнослужащего, его принадлежность к виду вооруженных сил, роду войск или службе. Имеет действительное наименование и код.

В результате изучения предмета обучаемый должен ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ: о перспективах развития автомобильной техники; об основных тенденциях и направлениях развития современных технологий производства и ремонта автомобильной техники. ЗНАТЬ: устройство автомобилей ЗИЛ-131 и КамАЗ-4310, их агрегатов, механизмов, узлов и взаимодействий между ними; общее устройство автомобильных средств подвижности вооружения и военной техники; устройство регулировочных узлов и принцип эксплуатационных регулировок. УМЕТЬ: подготовить двигатель к пуску, прослушать работу и остановить двигатель; регулировать минимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу; проверять и устанавливать угол опережения впрыска топлива дизеля; регулировать зазоры привода клапанов; устанавливать зажигание. ИМЕТЬ (ОПЫТ) НАВЫК: поиска, обнаружения и устранения характерных неисправностей, возникающих в процессе эксплуатации; организации и проведении занятия по технической подготовке с личным составом подразделения.

К автомобильной технике относятся принятые на вооружение в ВС РФ:

• автомобили (многоцелевого назначения; колесные тягачи; многоосные, специальные колесные шасси и многоосные тяжелые

колесные тягачи; колесные базовые шасси, предназначенные для установки (монтажа) вооружения средств управления и специальной техники; подвижные средства ремонта и технического обслуживания автомобильной техники, смонтированные на колесных шасси);

• гусеничные машины (гусеничные тягачи, транспортеры-тягачи и транспортеры; базовые шасси гусеничных тягачей, транспортеров-тягачей и транспортеров, предназначенные для установки (монтажа) вооружения средств управления и специальной техники; подвижные средства ремонта и технического обслуживания автомобильной техники, смонтированные на гусеничных шасси);

• тракторы, применяемые в качестве механической тяги и для вспомогательных работ;

• прицепы и полуприцепы.

В видах ВС РФ специальные машины составляют 50–70 % общего количества автомобилей. Если в фронтовых операциях в годы Великой Отечественной войны до 75 % автомобилей было занято в тылу перевозкой грузов снабжения, то сейчас примерно такой же процент машин непосредственно обеспечивает боевые действия. Без них не может обойтись ни одна воинская часть, ни одно подразделение. Поэтому не случайно автомобильную технику называют «ногами» армии.

В условиях, когда мобильность и маневренность войск на поле боя приобретает решающее значение, оснащению армии автомобильной техникой, поддержанию ее в постоянной боевой готовности, укреплению и совершенствованию автомобильной службы должно уделяться исключительное внимание.

В современных условиях без массового использования автомобильной техники невозможно осуществить быстрое и скрытое сосредоточение войск, поддержать высокий темп их наступления, совершить значительный маневр, обеспечить подвоз материальных средств и эвакуацию. Кроме того, в подразделениях и частях имеются средства технического обслуживания и ремонта вооружения и техники, смонтированные на автомобильном шасси. Эти средства являются материальной частью технических подразделений, в том числе отделений технического обслуживания ремонтных взводов и рот. Автомобильная техника подразделений родов войск на марше передвигается в походных порядках этих подразделений. На поле боя автомобильная техника размещается и перемещается в боевых порядках подразделений, одиночно или группами машин.

В мотострелковых подразделениях она используется для буксировки минометов, перевозки техники и имущества связи, подвоза боеприпасов, продовольствия, горюче-смазочных материалов и других материальных средств, буксировки походных кухонь, а также для эвакуации из подразделений в тыл раненых, больных, неисправного вооружения, техники и имущества.

В артиллерийских подразделениях автомобили и гусеничные машины используются в качестве тягачей для буксировки артиллерийских систем и специальных прицепов, монтажа пусковых установок реактивной артиллерии, зенитного вооружения, подвоза боеприпасов и других материальных средств.

В подразделениях инженерных войск на автомобилях монтируются понтоны, автомобильные краны, дорожные миноискатели. На базе гусеничных тягачей созданы быстроходные траншейные машины, бульдозеры и землеройные машины.

В подразделениях химической защиты используются специальные автомобили с дегазационно-душевым оборудованием, оборудованием радиационно-химической разведки, разливочными станциями и другим оборудованием.

В подразделениях связи на автомобилях смонтированы радиостанции различного назначения, радиорелейные и зарядные станции, подвижные узлы связи, кабелеукладчики и другое оборудование.

В Военно-воздушных силах на автомобилях смонтированы радиолокационные станции, ракетные пусковые комплексы, станции зарядки аккумуляторных батарей, топливозаправщики, тягачи для самолетов, подвоза боеприпасов и т. д.

К основным требованиям, предъявляемым к автомобилям, относятся:

• высокий уровень унификации автомобилей в целях сокращения многочисленности, многомарочности автомобильного парка ВС РФ;

• соответствие конструкции специфичным армейским условиям эксплуатации, требованиям государственных стандартов и нормалей. Удобство и легкость управления автомобилем, безопасность вождения автомобилей в колоннах с высокими скоростями движения, малая управляемость водителя и перевозимого личного состава, сохранность перевозимого груза и монтированного на автомобиле специального оборудования;

• простота и целесообразность конструкции с точки зрения их технического обслуживания и ремонта в армейских условиях; приспособленность автомобилей к эксплуатации;

• ТО современных многоцелевых автомобилей проводится в следующие сроки: ТО № 1 – 1200–1800 км, ТО № 2 – 6000–9000 км. Для улучшения качества ТО необходимо: повышать унификацию и взаимозаменяемость деталей, узлов, агрегатов, а также инструментов; уменьшать количество агрегатов и узлов, требующих систематического обслуживания; сокращать число точек смазки и регулировки, возможность независимого снятия отдельных агрегатов и замещение их на новые; повышать износостойкость и срок службы деталей, обеспечивая при этом прочность конструкций агрегатов; предусматривать возможность восстановления автомобилей войсковыми средствами ремонта, а также путем применения средств механизации работ и поточных методов ремонта, а также применения средств механизации работ и поточных методов обслуживания и ремонта;

• высокие технико-экономические показатели конструкций в производстве определяются ее экономичностью и трудоемкостью изготовления, количеством, стоимостью и степенью дефицитности используемых материалов, а также расходами капиталовложений, необходимых для реорганизации действующих или постройки новых заводов. Экономичность конструкций в эксплуатации зависит от способности эффективно выполнять свои функции по надежности работы всех механизмов и узлов, частоты и трудоемкости операций по техническому обслуживанию и ремонту, стоимости расходуемых эксплуатационных материалов, запасных частей и материалов, расходуемых на ремонт автомобиля;

• долговечность или срок службы автомобилей характеризуется продолжительностью их работы в километрах пробега или часах, включая километры пробега (время работы) после капитальных ремонтов до полного износа и дальнейшего списания.

При нормальных условиях эксплуатации минимальный пробег автомобилей до первого капитального ремонта составляет 160–250 тыс. км, а при эксплуатации в трудных условиях 100–120 тыс. км, причем меньший пробег относится к легким автомобилям, а больший – к тяжелым. Общий пробег до списания автомобилей рассчитывается на 300–400 тыс. км при одном капитальном ремонте.

Увеличение срока службы этих автомобилей за счет дополнительных капитальных ремонтов экономически нецелесообразен.

При разработке требований к долговечности автомобилей следует также иметь в виду, что их срок службы определяется в мирное время не только естественным износом, но и фактором морального старения конструкций, а в военное время – повышенной интенсивностью эксплуатации и боевыми повреждениями.

1.2. Классификация военной автомобильной техники

Военная автомобильная техника подразделяется

в зависимости от назначения:

• на грузовые автомобили общетранспортного назначения,

• автомобили многоцелевого назначения,

• специальные транспортеры,

• специальные тягачи (БРДМ, БТР-70),

• бронированные колесные автомобили,

• длинногабаритные шасси;

по типам:

• легковые автомобили, предназначенные для обеспечения служебной деятельности, перевозки личного состава (2–7 человек), транспортирования мелких грузов и техники,

• грузовые автомобили, имеющие грузовые платформы и предназначенные для перевозки личного состава, вооружения с расчетами, различных материальных средств или для буксирования вооружения и техники, а также самосвалы и седельные тягачи с грузовыми прицепами,

• специальные автомобили, с установленными на них вооружением, оборудованием или приспособленные для перевозки определенного груза и имеющие соответствующие ему типы кузовов, а также санитарные автомобили, пассажирские, штабные и другие автобусы;

по группам эксплуатации:

• боевые машины, с установленным на них вооружением, аппаратурой радиолокационной, управления и связи, другой боевой техникой; машины, входящие в комплексы вооружения, а также предназначенные для буксирования (перевозке расчетами) артиллерийских систем и прицелов с аппаратурой управления огнем артиллерии, пуском ракет и т. п.,

• учебно-боевые машины, выделяемые для отработки задач по боевой подготовке и совершенствования водителей по практическому вождению,

• строевые машины, предназначенные для перевозки личного состава, вооружения, боеприпасов, военно-технического имущества, других материальных средств, для буксирования и обслуживания летательных аппаратов, эвакуации вооружения и техники, а также машины со штатным оборудованием и техникой инженерных, дорожных, трубопроводных и других частей и подразделений специальных войск, частей и подразделений технического обеспечения,

• учебные машины, предназначенные для обучения личного состава практическому вождению и применению специального оборудования, смонтированного на машинах,

• транспортные машины, предназначенные для повседневного хозяйственного культурно-бытового, медицинского и другого обслуживания воинской части;

по конструкции двигателя:

• с бензиновым двигателем,

• дизельным двигателем,

• газовым двигателем;

по количеству ведущих осей:

• двухосные с одной ведущей осью (2 × 4),

• двухосные с двумя ведущими мостами (4 × 4),

• трехосные с двумя ведущими осями (4 × 6),

• трехосные с тремя ведущими осями (6 × 6),

• четырехосные с четырьмя ведущими мостами (8 × 8);

по компоновке автомобиля:

• расположение кабины (за двигателем, над двигателем).

1.3. Общее устройство автомобильной техники

Современные автомобили являются сложными машинами, представляющие собой комплекс взаимосвязанных агрегатов, узлов, механизмов и систем, общая компоновка которых может быть различной. Однако принцип устройства и действие многих узлов и механизмов у большинства автомобилей одинаковы. Все агрегаты, механизмы и системы автомобиля можно разбить на основные части: кузов, двигатель, шасси, трансмиссия, электрооборудование, механизмы управления, специальное оборудование.

Кузов предназначен для размещения в нем полезного груза и людей, перевозимых автомобилем. Грузовые автомобили обычно имеют грузовую платформу для груза и отдельную кабину для водителя. Легковые автомобили имеют кузов, приспособленный для размещения водителя и пассажиров.

Двигатель является источником механической энергии, необходимой для движения автомобиля. Наибольшее распространение на автомобилях получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые преобразуют тепловую энергию сгорания топлива в механическую работу.

Шасси объединяет механизмы и агрегаты, которые служат для изменения крутящего момента двигателя и передачи его на ведущие колеса автомобиля, а также создают усилия, необходимые для поступательного движения автомобиля. Шасси состоит из: трансмиссии; ходовой части; механизмов управления. Трансмиссия представляет собой группу механизмов, служащих для изменения крутящего момента двигателя и передачи его на ведущие колеса автомобиля. В автомобиле с передним расположением двигателя и приводом на все колеса трансмиссия состоит из следующих механизмов: сцепление, коробка передач, карданная передача, раздаточная передача, главная передача и дифференциал, полуоси. Главная передача, дифференциал и полуоси объединены в один агрегат, называемый ведущим мостом.

Ходовая часть автомобиля обеспечивает поступательное движения автомобиля, смягчает и поглощает толчки и удары, возникающие при движении по неровной дороге. Ходовая часть включает в себя: раму, балки мостов, подвески (рессоры, амортизаторы), колеса.

Подводимый к ведущим колесам крутящий момент преодолевает силы реакции дороги, приложенные к ведущим колесам и направленные в сторону движения автомобиля. От ведущего моста через рессоры эти силы передаются на раму и толкают ее вперед. Рама в свою очередь через передние рессоры передает силы реакции на передний мост и передние колеса автомобиля, что обеспечивает его поступательное движение.

Механизмы управления включают в себя: рулевое управление, служащее для изменения положения передних колес относительно рамы или кузова, что позволяет изменять направление движения автомобиля; тормозную систему, которая обеспечивает уменьшение скорости движения, быструю остановку автомобиля, а также удержание его на месте.

Электрооборудование составляют узлы и приборы, предназначенные для воспламенения рабочей смеси в двигателе, освещения сигнализации, пуска двигателя, питания контрольно-измерительных приборов.

К специальному оборудованию относятся: система регулирования давления воздуха в шинах, лебедка, коробка отбора мощности.

1.4. Краткая техническая характеристика автомобилей

Трехосный автомобиль ЗИЛ-131, внешний вид которого представлен на рис. 1.1, высокой проходимости и предназначен для перевозки грузов и буксировки прицепов по дорогам всех видов и бездорожью. Платформа автомобиля приспособлена для перевозки людей. Автомобиль пригоден для эксплуатации во всех климатических условиях при температуре воздуха от —40 до +55 °C.

Рис. 1.1. Автомобиль ЗИЛ-131

Автомобиль-тягач КамАЗ-4310 (рис. 1.2, а) предназначен для перевозки различных грузов и людей и буксировки прицепов по дорогам, допускающим осевую нагрузку 6 тс, а также по грунтовым дорогам и пересеченной местности. Автомобиль-тягач КамАЗ-43105 (рис. 1.2, б) – модификация автомобиля-тягача КамАЗ-4310, предназначен для перевозки различных грузов и буксирования прицепов с большей осевой нагрузкой. Пригодны для эксплуатации в климатических зонах с температурой от —45 до +50 °C.

Рис. 1.2. Автомобили:

а – КамАЗ-4310; б – КамАЗ-43105

Таблица 1.1

Краткие технические характеристики автомобилей

Контрольные вопросы и задания

1. Каковы требования к автомобильной технике, используемой в ВС РФ?

2. По каким признакам классифицируется военная автомобильная техника?

3. Что включают в себя механизмы управления военной автомобильной техники?

Глава 2
Двигатели

2.1. Общее устройство карбюраторного и дизельного двигателей

В современном мировом энергетическом балансе ДВС занимают первое место как по количеству, так и по вырабатываемой суммарной мощности. В настоящее время они применяются практически во всех областях техники.

Первый поршневой ДВС был построен в 1860 г. французским инженером Ленуаром. В связи с отсутствием предварительного сжатия рабочего тела двигатель представлял собой крайне несовершенную модель, которая не могла конкурировать даже с паровыми машинами того времени.

Впервые бензиновый двигатель в металле был построен русским инженером Костовичем в 1881 г. При весе 240 кг двигатель имел мощность 80 л.с., опережая по удельному весу на два – три десятилетия все получившие в последующем распространение карбюраторные двигатели.

В 1897 году немецкий инженер Дизель впервые выполнил в металле разработанный им же двигатель с воспламенением от сжатия. Эти двигатели в настоящее время носят его имя. Вследствие ряда конструктивных недостатков этот двигатель был снят с производства. Значительно больших успехов в производстве компрессорных дизелей добились русские инженеры. Внеся ряд конструктивных оригинальных изменений в двигатель Дизеля, они создали образцы, получившие применение не только в России, но и за рубежом.

В настоящее время осуществляется непрерывная модернизация двигателей, при этом особое внимание уделяется повышению их надежности и долговечности, экономичности, повышению их удельных показателей мощности.

Основными силовыми установками для армейских машин по-прежнему остаются поршневые ДВС воспламенением от сжатия и от постороннего источника. При этом на легковых армейских автомобилях, легких и средних грузовых автомобилях многоцелевого назначения и колесных тягачах используются карбюраторные двигатели, а на тяжелых грузовых автомобилях и гусеничных тягачах применяются исключительно дизели.

Достоинствами карбюраторных двигателей являются: меньшие габаритные размеры и вес; более легкий пуск, особенно при низких температурах меньший шум; простота и меньшая стоимость топливной аппаратуры; более простые регулировки и обслуживание.

К числу основных недостатков карбюраторных двигателей можно отнести низкую экономичность; загрязнение воздушного бассейна вредными ядовитыми продуктами; высокие требования к топливу; низкие динамические качества при переменных режимах нагрузки; зависимость работы питания от положения автомобиля; высокая пожароопасность.

По сравнению с карбюраторными двигателями дизели обладают более высокой экономичностью; могут работать кратковременно на нестандартных сортах топлива; имеют хорошие динамические качества; допускают форсирование мощности путем наддува.

Основные недостатки дизелей: большие габаритные размеры и вес; сложная и дорогая топливная аппаратура; большой шум и жесткая работа.

Наиболее перспективными установками для всех классов армейских машин следует считать дизели. Высокая экономичность увеличивает запас хода, при одинаковой мощности дизели обладают более высокими тягово-динамическими качествами.

Одноцилиндровый двигатель (рис. 2.1) состоит из: картера; цилиндра; головки цилиндра; коленчатого вала; маховика; шатуна; поршня; пальца; впускного и выпускного клапанов.

В поршневом ДВС преобразование тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу происходит внутри цилиндра двигателя. В двигателе с внешним смесеобразованием в замкнутое пространство, образованное стенками цилиндра, его головкой и днищем поршня, через впускной клапан при перемещении поршня вниз всасывается горючая смесь. Смесь состоит из жидкого топлива, смешанного в определенной пропорции с воздухом. При перемещении поршня вверх смесь сжимается и воспламеняется от постороннего источника тепла. При сгорании смеси выделяется большое количество тепла, вследствие чего газы, образовавшиеся при сгорании смеси, нагреваются и давление их сильно возрастает. Под действием давления газовый поршень, перемещаясь вниз, с помощью шатуна вращает коленчатый вал, совершая при этом полезную работу, при обратном ходе поршня вверх отработавшие газы удаляются из цилиндра через открытый выпускной клапан. Рассмотренный процесс периодически повторяется, чем обеспечивается работа двигателя и получение на коленчатом валу необходимого для движения автомобиля усилия.

Рис. 2.1. Одноцилиндровый двигатель

Изменение направления движения поршня происходит в нижней и верхней мертвой точках.

ВМТ называют самое верхнее положение поршня и кривошипа. НМТ называют самое нижнее положение поршня и кривошипа.

Ходом поршня (рис. 2.1) называется расстояние между крайними положениями поршня (от ВМТ до НМТ). По величине ход поршня равен двум радиусам кривошипа, двигатели, у которых ход поршня меньше диаметров цилиндра, называются короткоходным. Эти двигатели более долговечны, так как уменьшены инерционные нагрузки.

Тактом называют процесс, происходящий в цилиндре при движении от одной мертвой точки к другой.

Камерой сгорания (сжатия) называется объем пространства в цилиндре над поршнем при положении его в ВМТ (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Ход поршня и объемы цилиндров

Рабочим объемом называется объем, освобождаемый цилиндром при перемещении поршня от ВМТ к НМТ.

Полным объемом называется объем камеры сжатия и рабочего объема, вместе взятые.

Литражом двигателя называется рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах.

Степенью сжатия называют отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, чем выше степень сжатия двигателя, тем больше его экономичность.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя совершается за два оборота КВ или четыре хода поршня и состоит из тактов: впуска; сжатия; расширения (рабочего хода); выпуска.

Такт впуска. При этом цилиндр заполняется горючей смесью, поршень движется от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, а выпускной закрыт, при этом объем над поршнем увеличивается, и в цилиндре создается разряжение. Горючая смесь поступает в цилиндры двигателя и смешивается с отработавшими газами. Получившаяся смесь называется рабочей смесью. Когда поршень доходит до НМТ, впускной клапан закрывается, так как впускной трубопровод обладает гидравлическим сопротивлением, то давление в цилиндре не успевает за поршнем зарастать до атмосферного и равномерно, примерно 0,7–0,8 атм. при увеличении числа оборотов двигателя, это давление снижается. Температура в конце запуска равна 90—125 °C.

Такт сжатия. При этом происходит сжатие рабочей смеси, что необходимо для увеличения скорости сгорания и деления газов в цилиндре. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. В конце такта рабочая смесь сжимается до объема камеры сгорания, благодаря чему улучшаются испарение и перемешивание паров бензина с воздухом, и соответственно предельные значения степени сжатия ограничиваются свойством применяемого топлива. К концу такта сжатия давление в цилиндре возрастает до 10–12 атм., а температура до 450–500 °C.

Такт расширения (рабочий ход). При этом такте происходит воспламенение рабочей смеси, поршень под действием давления газов перемешается от ВМТ до НМТ. Через шатун приводится во вращение КВ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. При рабочем ходе давление достигает 35–40 атм., а температура – 2000 °C. В конце рабочего хода давление падает до 3–4 атм., а температура снижается до 1100–1200 °C.

Такт выпуска. При этом такте происходит очищение цилиндра от отработавших газов. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, впускной клапан закрыт, выпускной открыт. При движении поршня к ВМТ отработавшие газы через выпускной клапан выталкиваются в атмосферу. Так как выпускной тракт имеет гидравлическое сопротивление, то не все отработавшие газы выходят в атмосферу, и давление газов в цилиндре составляет 1,05—1,15 атм., а температура с 700–800 °C понижается до 300–400 °C.

При дальнейшем вращении КВ перечисленные такты непрерывно чередуются в такой же последовательности.

Таким образом, в четырехтактном одноцилиндровом двигателе КВ под действием давления газов вращается только при такте расширения. Для совершения вспомогательных тактов к КВ необходимо приложить внешний момент, для этого на КВ устанавливают маховик. Так как он обладает значительной массой, то маховик при рабочем ходе накапливает кинетическую энергию и продолжает далее вращаться по инерции. Вместе с маховиком вращается и коленчатый вал, который перемещает поршень в течение всех вспомогательных тактов.

Наличие маховика также способствует более равномерному вращению КВ и выводу КШМ из мертвых точек.