Любой двигатель внутреннего сгорания имеет впускной и выпускной механизм (по которым подается новая топливная смесь в цилиндры двигателя, а также отводится отработанные газы). Важнейшим элементом являются клапана (впускные и выпускные), именно от их правильной работы зависит работоспособность всего силового агрегата. Через определенный пробег работа мотора может стать шумной, также пропадает тяга, увеличивается расход топлива, и вы можете слышать от мастеров (да и просто от знающих водителей) – что нужно «регулировать клапана». Что это за процесс? Зачем он делается и почему так необходим? Давайте разбираться, как обычно будет и видео версия …
В самом начале мне хочется сказать, что я сегодня не буду рассказывать про систему ГРМ с , все же это тема для отдельной статьи. Рассмотрим систему с обычными толкателями, которые сейчас очень популярны на многих автомобилях, именно эта система нуждается в регулировке через определенный интервал
Начнем с простого (многие я уверен), не знают что это такое. Для того чтобы верхняя часть клапана, да и кулачек распределительного вала ходили дольше, на них стали одевать так называемые толкатели. Это цилиндр, с одной стороны он имеет дна, оно есть с противоположной стороны (если утрировать, он похож на металлический «стаканчик»).
Полой частью он одевается на клапанную систему с пружиной, а вот дном он упирается в «кулачек» распределительного вала. Так как поверхность толкателя большая, от 25 до 45 мм (у различных производителей по-разному), изнашиваться он будет дольше, чем скажем просто верхняя часть «штока» (у которой диаметр всего 5-7 мм).
Толкатели делятся на два вида:
Эти элементы невечные, и их (либо шайбы сверху) также нужно заменить через определенный пробег.
В идеале кулачек распределительного вала и толкатель должны быть максимально прижаты друг к другу, чтобы поверхности идеально контактировали. НО все мы знаем, что двигатель состоит из металла (алюминий чугун не важно), также из других металлов состоят и клапана, толкатели и распредвалы. При нагревании металлы имеют обыкновение расширяться (удлиняться).
И уже зазор, который был идеален на холодном двигателе, становится неправильным на горячем! Простыми словами клапана становятся зажатыми (это плохо, про это поговорим ниже).
Из этого следует, что на холодном моторе, нужно оставлять специальные тепловые зазоры с компенсацией на расширение при горячем. Эти значения небольшие и измеряются в микронах специальными щупами. Причем на впуске и выпуске эти значения отличаются
Если тепловой зазор между кулачком распределительного вала и толкателем клапана уменьшается или увеличивается – то это ОЧЕНЬ плохо для работоспособности двигателя и самого механизма ГРМ в целом . Сейчас у каждого производителя существует специальный регламент регулировки этого «теплового зазора» (это и называется «регулировкой клапанов») – обычно он колеблется от 60 до 100 000 км , все зависит от материалов, которые применяются в конструкции. Как я писал выше — регулировка осуществляется путем подбора либо «цельных» толкателей, либо замены «шайб» в верней части.
Хочу начать с того, что эти элементы двигателя это очень сильно теплонагруженные детали. Они достаточно миниатюрные, зачастую диаметр штока клапана всего 5 мм, а температура в камере сгорания может достигать 1500 – 2000°С (пусть кратковременно но все же).
Как я писал выше зазоры у впускных и выпускных клапанов различаются, обычно на выпуске они намного больше (примерно на 30%). Для примера (на моторах Корейских авто) «выпускные» имеют тепловой зазор около — 0,2 мм, а на «выпускных» около – 0,3 мм.
Но почему на выпуске зазоры устанавливаются больше? Все дело в том, что выпускные клапана «страдают» больше, чем впускные. Ведь через них отводятся ГОРЯЧИЕ отработанные газы, соответственно разогрев их больше – поэтому расширяются (удлиняются) они также больше.
Есть всего две причины. Это их «зажатие», когда тепловой зазор пропадает между кулачком распредвала и толкателем. И наоборот увеличение зазора. И тот и другой случай не несут ничего хорошего. Я постараюсь более подробно рассказать все на пальцах
Нужно отметить, что «зажатие» очень часто происходит у тех, кто ездит на газу (газомоторном топливе). Самая широкая часть клапана называется тарелка (у нее есть фаска по краям), именно она находится в камере сгорания одной стороной, другой она прижимается к «седлу» в головке блока (это часть куда заходит клапан, таким образом, герметизируя камеру сгорания).
От больших пробегов начинают изнашиваться «седло», а также фаска на «тарелке». Таким образом «шток» двигается наверх, прижимая «толкатель» к «кулачку» практически вплотную. Именно поэтому может происходить «зажим».
ЭТО ОЧЕНЬ ПЛОХО! Почему? Да все просто – тепловое расширение никто ни куда не делось. Значит, в «зажатом» случае, когда шток будет разогреваться (происходит удлинение), то тарелка будет чуть выходить из седла:
Нужно помнить что «впускные элементы» охлаждаются вновь поступающей топливной смесью!
А вот отвод тепла «выпускных» зависит от того, как он плотно прижимается к «седлу»!
Бывает и другая ситуация. Она характерна для моторов, работающих на бензине. Наоборот увеличение «теплового зазора». Почему такое происходит и почему это плохо?
Со временем плоскость толкателя, как и поверхность кулачков рапределительного вала изнашиваются – что приводит к увеличению зазора. Если его вовремя не отрегулировать, то он еще более увеличивается от ударных нагрузок. Мотор начинает работать шумно, даже на «горячую».
Уменьшается мощность двигателя из-за нарушений фаз газораспределения. Если сказать «простым языком» впускные клапана открываются чуть позже, что не позволяет нормально наполнить камеру сгорания, «выпускные» также открываются позже, что не дает нормально отойти отработанным газам.
До того как в бензиновых двигателях стали применять популярную инжекторную систему впрыска, основным агрегатом для создания топливной смеси был карбюратор. От того, как он настроен и как проведена регулировка карбюратора зависит расход топлива, устойчивая работа мотора на холостых оборотах, долговечность работы всей топливной системы, экологические параметры мотора.
Так как отечественных автомобилей с такой системой топливообразования по нашим дорогам можно встретить еще очень много, то актуальность данных регулировок не снижается. Для иностранных автомобилей алгоритм регулировки будет схожим, ведь принципиальные схемы этих узлов у разных моделей авто достаточно близки.
Карбюратор является частью топливной системы бензинового двигателя. В нем воздух перемешивается с топливом в заданной настройками пропорции и подается в камеры сгорания автомобиля. Там смесь поджигается с помощью автомобильных свечей и, толкает поршни, закрепленные на коленчатом валу. Цикл повторяется, и таким образом энергия взрыва преобразуется во вращательное движение, передаваемое на колеса через трансмиссию.
Правильная настройка карбюратора дает возможность подавать в камеру качественную смесь.
Неверные пропорции приводят к детонациям, которые способствуют быстрому износу элементов топливной системы, неспособности воспламениться, неполному выгоранию бензина во время тактов двигателя, а, соответственно, перерасходу топлива.
Ежедневного контроля, настроек и чистки карбюратор не требует. Чаще всего такой процедуре агрегат подвергается по требованию после использования некачественного топлива или при явных признаках нестабильной работы мотора. Можно проводить профилактическую чистку или мойку после 5-7 тыс. км пробега.
Приступать к диагностике неполадок с карбюратором можно при выявлении очевидных проблем. Чаще всего водитель может заметить топливные подтеки. В этом случае необходимо проконтролировать уровень давления топлива. Сделать это можно либо дома с помощью топливного манометра, либо на станции за 200-300 рублей. В домашних условиях желательно позаботиться о пожарной безопасности, и не разбрызгивать бензин в подкапотном пространстве. Значение должно быть на уровне 0,2 — 0,3 атм. Точный параметр можно узнать в инструкции по эксплуатации. При удовлетворительных показаниях проблема может заключаться в поплавковой камере.
Шаг 1. Снимаем крышку воздухозаборника
Шаг 2. Регулируем жиклеры
Шаг 3. Настраиваем тяги
Контроль свечей зажигания должен выявить неправильную настройку. Если на них есть нагар с явным запахом бензина, то это говорит о неотрегулированном поплавке или прогоревшем клапане.
Стабильность работы на холостом ходу может снижаться не только из-за работы карбюратора, но и из-за работы троса, соединяющего тяги на карбюраторе с педалью газа. Выявить это просто, достаточно отсоединить трос от тяги и провернуть дроссельную заслонку без него. Если проблем с топливом нет, то причина может быть в передаче усилия от педали.
Перед тем как отрегулировать карбюратор, необходимо его помыть и почистить. Для этого есть специальные жидкости.
Нельзя применять маслосодержащие жидкости для мойки карбюратора.
Для прочистки жиклеров используют мягкую медную проволоку. Ни в коем случае не применяйте для этой операции стальные иглы, чтобы не повредить отверстие.
Правильная мойка карбюратора
Также нельзя мыть ветошью, которая может оставлять ворс на изделии. В дальнейшем такие остатки способны забиваться в проходные отверстия и создавать проблемы при работе агрегата.
Нагар и грязь хорошо смываются при помощи аэрозольных распылителей, которые продаются в автомагазинах. Для максимального удаления загрязнений необходимо промыть изделие дважды.
Уровень в поплавковой камере влияет на качество топливной смеси. При его повышении в систему будет подаваться обогащенная смесь, что увеличит расход бензина и добавит токсичности, но не даст прибавления динамичных качеств автомобилю.
Без проверки работоспособности этого узла не получится правильно отрегулировать карбюратор.
В процедуру входят такие операции:
Регулировать обогащение или обеднение топливной смеси можно с помощью настройки соответствующих жиклеров, проворачиваю контрольные винты. Если до вас никто не проводил никаких настроек с этими винтами, то на них останется заводская пластиковая напрессовка. Ее задача оставить заводскую настройку на устройстве, хотя она и позволяет на небольшой угол проворачивать винты для подстройки (угол от 50 до 90 градусов).
Часто их просто выламывают в тех ситуациях, когда проворот на разрешенный угол не приносит результат. Перед данным видом регулировки требуется прогреть мотор до рабочих температур.
Для регулировки закручиваем винты количества и качества смеси до упора, но не затягиваем с силой. Далее отвинчиваем каждый из них на пару оборотов назад. Запускаем двигатель и начинаем поочередно снижать качество и количество подаваемого топлива до установления стабильного режима работы мотора. Будет слышно, что двигатель работает ровно без избыточного «надрыва» или вращение происходит спокойно на необедненной смеси.
Правильной частотой вращения для «классики» ВАЗ считается 800-900 об/мин. Она регулируется с помощью винта «количества». Винтом «качества» выставляем уровень концентрации СО в пределах 0,5-1,2%.
Регулировка тяг начинается со снятия крышки с воздушного фильтра, которая блокирует доступ для работы. С помощью штангенциркуля проверяем табличное заводское значение между наконечниками тяг. Оно должно быть 80 мм. Чтобы отрегулировать длину тяги, ослабляем зажим ее при помощи отвертки. Ключом на 8 ослабляем контргайку и меняем длину, вращая наконечник.
После этого фиксируем все крепежи и закрепляем тягу в своем гнезде. Нажатием педали «газа» выявляем степень открытия дроссельной заслонки. Если она проворачивается не до конца, то необходимо устранить выявленный запас хода. Для этого потребуется уменьшить длину тяги. Достаем ее, и с помощью контргайки уменьшаем габариты. Ставим тягу на свое место и проводим тест с нажатием педали акселератора повторно.
Регулировка тяг
Необходимо также учитывать, что в нормальном состоянии заслонка должна быть закрыта полностью. Увеличивать длину тяги можно с помощью ослабления тросика.
Перед этой операцией необходимо накачать в поплавковую камеру топлива. Это даст возможность оценить закрытие запорного клапана. Далее надо отодвинуть крышку на фильтре и демонтировать клапан. Желательно провести его очистку в ванночке с растворителем, а после высушить компрессором.
В некорректной работе мотора, частых провалах и необоснованной потере мощности можно винить плохую подачу топлива. Это также заметно при неадекватной реакции двигателя на нажатие педали газа.
Одновременно можно проверить герметичность запорной иглы. Операция проводится медицинской резиновой грушей. Выдаваемое ею давление сопоставимо с тем уровнем, который выдает топливный насос. При установке крышки карбюратора обратно, поплавок должен быть в верхнем положении. Во время этой операции должно быть слышно сопротивление. Одновременно надо прислушиваться к утечкам воздуха, если они будут, то потребуется менять иглу.
Практически все настройки карбюратора можно провести в домашних условиях с минимальным набором инструментов. Во время разборки агрегата необходимо запоминать какие детали, где находились, чтобы вернуть их обратно. Чистить жиклеры нельзя стальными иглами. Быстро просушить карбюратор после промывки можно с помощью сжатого воздуха из компрессора или автомобильного насоса. Продуть жиклеры от загрязнения рекомендуется тем же способом.
Угол кастера – один из важнейших параметров при настройке автомобиля. От него зависит поведение машины на дороге. Для рядовых автолюбителей не так важно выставить точный угол, им достаточно наличие электроусилителя или гидроусилителя руля .
Для гонщиков на спортивных автомобилях ситуация другая, придется поломать голову над этим вопросом. Существует множество теорий на что влияет угол регулировки кастера на то, как поведет себя машина. Порой очень сложно выбрать оптимальный угол регулировки для нужной устойчивости Вашего авто.
Углом кастера называют отклонение угла продольной оси от вертикали. Функция заключается в стабилизации прямолинейного движения автомобиля. Получается самоцентрирующаяся система, которая в разных условиях по-разному может влиять на поворот автомобиля и сам руль. Самоцентрование напрямую зависит на поворачиваемость колес. Чем больше угол кастера, тем лучше центрование, но шире радиус поворота автомобиля.
Важно правильно выставить угол, если Ваш путь лежит по скоростной трассе, без большого количества резких поворотов и неровностей, то следует выставить большой угол, если же предполагается езда по серпантину, то угол должен быть минимальный. Кастер колеса заставляет ехать автомобиль прямо при отпущенном руле. Чем большее отклонение от вертикальной оси, тем устойчивее транспортное средство на дороге. Так же он не дает машине наклоняться и опрокидываться.
Правильно выставленный развал схождение обеспечивает максимальную площадь соприкосновения шины с дорогой. Но при повороте руля покрышка деформируется под действием боковой силы. Кастер наклоняет колеса в сторону поворота руля, тем самым увеличивая эффективность развала. Достигается наибольшая площадь соприкосновения шины с пятном контакта.
Кастер бывает:
Представьте ситуацию, Вы едете по ровному асфальту, впереди поворот и на скорости 40 км/ч автомобиль совершает маневр. Машина начинает описывать дугу поворота, как вдруг передняя ось начинает скользить, Вы ослабляете угол поворота руля, но автомобиль все равно выносит на внешнюю часть поворота и ни чего не остается, как увеличить или уменьшить скорость, ловя сцепление шин с дорогой. Так произошло по причине недостаточной поворачиваемости. Передний или задний рулевой привод, в зависимости от того какой у Вас основной, просто не поймал сцепление с дорогой. Причин может быть много:
Все это влияет на поведение автомобиля при повороте. Малейшее изменение одного из параметров может существенно сказаться на управляемости всего транспортного средства. Производитель старается найти компромисс между величиной всех параметров автомобиля. И зачастую маневренностью жертвуют в угоду комфортности. Поэтому устанавливаются небольшой угол Аккермана и кастера. Рассчитывая, что для повседневного использования не нужны характеристики гоночного болида, который реагирует на малейший угол поворота.
На автомобилях устанавливаю положительный угол отклонения в пределах 1-2˚, что обеспечивает более острый угол поворота. Подвеска лучше ловит ухабы и неровности, езда становиться мягче. Однако при выходе из поворота нагрузка перемешается на заднюю ось и передние колеса, с которых ушла нагрузка, хуже держат сцепление с дорогой. Колесо хуже самоцентрируется, приходиться доводить самому.
Увеличив угол кастера до 5-6˚ руль становиться тяжелее, увеличивается информативность, управляемость, обратная связь и улучшается сцепление с дорогой при выходе из поворота. Но ухудшается поворачиваемость колес в начале поворота, ось меньше отклоняются в сторону. Самоцентрирование улучшается, так как колеса сопротивляются центробежной силе и пытаются вернуться в исходное положение.
Кастер задается заводом изготовителем. Он обусловлен конструктивно и геометрией деталей. Если у вас произошло отклонение его, то вероятнее всего был удар, при котором его сместило. И нужно ехать в сервис на диагностику и замену деформированных деталей. В 98% случаев регулировка кастера не предусмотрена, что может являться для некоторых открытием. Кастер лишь дополняет поведенческие характеристики каждого отдельного автомобиля, углы являются индивидуальными.
Примером может служить Mercedes-Benz, у них угол кастера установлен на +10-12˚ при этом, обладают отличной маневренностью, управляемостью и устойчивостью на дороге. Достигается такой эффект за счет изменения развала. При таком наклоне углов развала будет больше, чем при наклоне в 1-2 градус и автомобиль не потеряет в маневренности и сохранит устойчивость. Так цель была достигнута нестандартным путем.
Двигатели внутреннего сгорания, которые устанавливаются на современных автомобилях, это достаточно сложные механизмы с множеством деталей. Поэтому для нормальной работы на протяжении длительного времени они требуют правильного обслуживания.
К сожалению, многие автомобилисты не уделяют этому должного внимания. Например, они не очень хорошо понимают, для чего нужна регулировка клапанов и часто игнорируют эту процедуру, что приводит к дополнительным поломкам и большим расходам на ремонт. В данной материале мы расскажем о том, что такое регулировка клапанов, каким двигателям она нужна и как она выполняется.
Прежде чем ответить на вопрос, что такое регулировка клапанов, необходимо сначала выяснить, что же представляю собой клапаны двигателей внутреннего сгорания, где они находятся, и выполнение каких функций на них возложено. Конструктивно эти важные детали современных двигателей представляют собой «тарелки» цилиндрической формы с достаточно длинными стержнями. Они устанавливаются в блоке цилиндров, причем в количестве как минимум два на каждый из них. Клапаны в закрытом состоянии прилегают к седлам, которые изготавливаются из стали и запрессовываются в головку блока цилиндров (ГБЦ). Поскольку в процессе функционирования эти детали испытывают значительные механические и тепловые нагрузки, то они изготавливаются из специальных, устойчивых к такого рода воздействиям сталей.
Клапаны являются составными частями газораспределительных механизмов автомобилей (ГРМ), которые нередко называются клапанными. Они подразделяются на впускные и выпускные. Функцией первых является, как нетрудно догадаться по самому названию, впуск горючей смеси в цилиндры, а вторых - выпуск из них отработавших газов. В процессе работы двигателя клапаны расширяются, их стержни удлиняются, соответственно, изменяются размеры зазоров, которые должны быть между их торцами и толкающими кулачками (в двигателях старых конструкций - коромыслами). В процессе эксплуатации ДВС размеры этих отклонений нарастают, и именно тогда, когда они начинают превышать предельно допустимые значения, следует производить регулировку клапанов. Она состоит в том, чтобы привести зазоры в норму.
Если клапаны периодически не регулировать, то это может привести к весьма нерадостным последствиям. В том случае, когда зазор чересчур мал, то неизбежно будет происходить «подгорание». Это означает, что на поверхностях клапанов будет образовываться достаточно плотный слой продуктов сгорания топливной смеси. Из-за него нарушается нормальная работа системы газораспределения, а, следовательно, и двигателя в целом. К тому же этот нагар достаточно трудно поддается удалению.
В тех случаях, когда зазор чрезмерно велик, клапаны открываются не полностью, и поэтому мощность двигателя существенно падает. Кроме того, они начинают «стучать», и этот стук опытные водители слышат, даже находясь в салоне, за рулем своего авто. Само собой разумеется, что увеличенные клапанные зазоры влияют на работу двигателя внутреннего сгорания ничуть не менее негативно, чем чрезмерно малые.
Следует заметить, что далеко не всем двигателям внутреннего сгорания требуется периодическая регулировка клапанов. Дело в том, что сейчас во многих современных ДВС, которыми оснащаются легковые автомобили, в системах их газораспределительных механизмов устанавливаются таки называемые гидрокомпенсаторы. Эти устройства самостоятельно, в режиме реального времени регулируют зазоры, и поэтому их величина всегда является оптимальной.
Если в двигателе транспортного средства гидрокомпенсаторов нет, то регулировать клапана необходимо вручную. О том, что пришла пора заняться этим делом, довольно легко узнать по некоторым симптомам. Одним из них является характерное «цокание» клапанов, которое уже было упомянуто выше, а другим - то, что двигатель начинает «троить», в его цилиндрах или существенно падает, или же полностью пропадает компрессия. Как только проявляется хотя бы один из этих симптомов, необходимо проверить размеры промежутков в клапанном механизме.
Делать это нужно также и не дожидаясь «тревожных звоночков», в рамках проведения мероприятий по текущему техническому обслуживанию автомобиля. Периодичность проверки клапанных зазоров указывается в технической документации на каждое транспортное средство, и, как правило, составляет один раз на каждые 25000 – 30000 километров пробега. Ее обычно проводят на станциях технического обслуживания, но, обладая определенными навыками, проверку клапанных зазоров можно осуществить и самостоятельно.
Производить регулировку клапанов необходимо только на холодном двигателе, причем со строгим соблюдением определенной последовательности действий. В противном случае зазоры будут отрегулированы неправильно со всеми вытекающими из этого последствиями.
Процесс регулировки начинается с того, что поршень цилиндра устанавливается в самую верхнюю точку сжатия. Чтобы привести его в такое положение, необходимо провернуть коленчатый вал или же за пусковую рукоятку, или же за винт крепления шкива привода генератора. Следует заметить, что вращение нужно производить только по часовой стрелке. После того, как поршень установлен, необходимо произвести проверку величины зазора. Делается это с помощью специального щупа.
Если выясняется, что зазор или чрезмерно велик, или слишком мал, то необходимо его изменить. Для этого на соответствующем болте или винте необходимо сначала освободить контргайку, а затем установить зазор до требуемого предела. Он определяется толщиной соответствующего щупа. Как только величина зазора установлена, нужно зафиксировать это положение, затянув контргайку. Делать это нужно аккуратно и осторожно, чтобы не сбить настройку. После этого надо обязательно проверить правильность регулировки клапана с помощью щупа: он должен входить в зазор, однако не свободно, а с некоторым усилием. Если так и есть, то это означает, что регулировка конкретного клапана конкретного цилиндра произведена правильно, и нужно проделать всю описанную выше процедуру для всех оставшихся клапанов и цилиндров.
Следует отметить, что регулировка клапанов двигателей внутреннего сгорания - процедура весьма кропотливая, требует аккуратности, не терпит спешки. Предпочтительнее всего не производить ее самостоятельно, а обратиться на станцию технического обслуживания и доверить эту работу профессионалам, имеющим соответствующий опыт и необходимые навыки.
1
В представленной статье рассматривается влияние регулировки привода на работу регулятора тормозных сил (ВАЗ-2108-351205211) переднеприводных автомобилей ВАЗ. Правильно отрегулированный заводом-изготовителем привод в процессе эксплуатации подвергается вибрационным нагрузкам, приводящим к изменению точки крепления привода. Для исследования были взяты регулятор тормозных сил и его механический привод, не имеющие наработки. На стенде снимались выходные параметры – давление тормозной жидкости, создаваемое на выходных отверстиях регулятора тормозных сил, при разных положениях точки крепления привода и двух режимах нагрузки, имитирующие снаряжённый и полный вес автомобиля. На основании полученных данных были построены рабочие характеристики регулятора тормозных сил. По результатам анализа были сделаны выводы о влиянии положения точки крепления привода регулятора тормозных сил на его работоспособность. Для подтверждения полученных лабораторных данных были исследованы механические приводы регулятора тормозных сил эксплуатируемых автомобилей ВАЗ. При анализе полученных данных была определена предельная наработка элементов крепления механического привода регулятора тормозных сил, на основании которой сформулированы рекомендации по техническому воздействию при обслуживании.
механический привод регулятора тормозных сил.
регулятор тормозных сил
контуры тормозной системы
рабочая тормозная система
1. ВАЗ-2110i, -2111i, -2112i. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. – М.: Издательский Дом Третий Рим, 2008. – 192 с.;
2. Патент на полезную модель №130936 «Стенд для определения статической характеристики регулятора тормозных сил» / Д.Н. Смирнов, С.В. Курочкин, В.А. Немков // Патентообладатель ВлГУ, зарегистрирован 10 августа 2013 г.;
3. Смирнов Д.Н. Исследование износа элементов конструкции регулятора тормозных сил // Электронный научный журнал «Современные проблемы науки и образования». – 2013. -№2. SSN-1817-6321 / http://www..
4. Смирнов Д.Н., Кириллов А.Г. Исследование работоспособности привода регулятора тормозных сил // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIV Международной научно-практической конференции / под ред. А.Г. Кириллова. – Владимир: ВлГУ, 2011. – 334 с. ISBN 978-5-9984-0237-1;
5. Смирнов Д.Н., Немков В.А., Маюнов Е.В. Стенд для определения статической характеристики регулятора тормозных сил // Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств: материалы XIV Международной научно-практической конференции / под ред. А.Г. Кириллова. – Владимир: ВлГУ, 2011. – 334 с. ISBN 978-5-9984-0237-1.
Введение. Проводимые авторами исследования работы регулятора тормозных сил (РТС) в условиях эксплуатации позволили установить, что на его работоспособность влияет изменение геометрических параметров элементов РТС. В процессе эксплуатации сопряжённые поверхности элементов конструкции РТС подвергаются механическому и коррозионно-механическому изнашиванию. Чем больше износ элементов, тем выше вероятность отказа регулятора. На работоспособность РТС также оказывает влияние его привод.
Материалы и методы исследования. В конструкции привода РТС имеются четыре сопряжения элементов конструкции , которым в процессе эксплуатации присущи характерные дефекты или износ, приводящие к некорректной работе системы:
Дефекты во всех четырёх сопряжениях формируются параллельно, но проявляться они могут как отдельно друг от друга, так и одновременно. Наиболее распространённым дефектом является неправильная регулировка привода.
Рис. 1. Регулятор тормозных сил с приводом: 1 - пружина рычага; 2 - штифты; 3 - двуплечий кронштейн рычага привода РТС; 4 - крепление привода; 5 - кронштейн крепления регулятора к кузову автомобиля; 6 - упругий рычаг (торсион) привода РТС; 7 - РТС; 8 - рычаг привода регулятора; A, D - входные отверстия РТС; B, C - выходные отверстия РТС
Неправильная регулировка привода возникает при сдвиге влево или вправо относительно РТС двуплечего кронштейна рычага привода регулятора 3 (рис. 1), имеющего овальное отверстие в точке крепления 4 (длина большой оси 20 мм). Данный сдвиг может являться следствием эксплуатации (ослабление крепления при вибрационной нагрузке или постоянной перегрузке автомобиля) или вмешательства некомпетентных лиц.
Рекомендуемая регулировка привода обеспечивается соблюдением зазора между нижней частью рычага 8 привода регулятора и пружиной 1 рычага. Данный зазор по рекомендациям завода-изготовителя должен быть в пределах ∆ = 2…2,1 мм при снаряжённой массе автомобиля.
Результаты исследования и их обсуждения. Рассмотрим рабочие характеристики РТС при различной регулировке привода. Для исследования были взяты регулятор и его привод, которые не эксплуатировались на автомобиле. Выбор нового регулятора основан на отсутствии износа элементов РТС и его привода, что позволяет получить нормативные характеристики РТС.
Для получения рабочих характеристик РТС был использован стенд для определения статической характеристики регулятора тормозных сил .
На рис. 2, а представлены рабочие характеристики РТС при имитации снаряжённого состояния автомобиля в трёх положениях регулировки привода.
При рекомендуемой регулировке привода (линии 1, 2, рис. 2, а) ограничение давления тормозной жидкости происходит при величине p0xср = 3,04 МПа, что находится в допустимых пределах при сравнении с заводскими характеристиками (линии вг и нг, рис. 2, а). Далее продолжается плавное нарастание давления за счёт дросселирования жидкости внутри РТС. В результате при давлении тормозной жидкости на входах A, DРТС p0 = 9,81 МПа, на выходе B - p1 = 4,61 МПа, на выходе C - p2 = 4,90 МПа, что тоже вписывается в допустимый коридор, установленный заводом-изготовителем (линии вг и нг, рис. 2, а). Разница между выходными величинами давления тормозной жидкостиp1 и p2 составляет ∆p =0,29 МПа, что соответствует допустимым пределам заводской характеристики .
При регулировке привода в крайнем левом положении (линии 3, 4, рис. 2, а) отсутствует полное срабатывание РТС, но присутствует момент начала его срабатывания, которое наблюдается при p0xлев = 4,12 МПа. Этот факт объясняется тем, что зафиксированный в крайнем левом положении привод воздействует на шток поршня с большим усилием Pп, которое выше результирующего усилия на головку поршня при максимальном значении p0max (как показали измерения p0max>>9,81 МПа). В конечном итоге при давлении тормозной жидкости на входах A, DРТС p0 = 9,81 МПа на выходе B создастся давление p1 = 6,77 МПа и на выходе C - p2 = 7,45 МПа. Разница между выходными величинами давления тормозной жидкости составляет ∆p = 0,69 МПа, что превышает допустимое значение на 0,29 МПа.
Эксплуатация автомобиля при таких условиях опасна по двум причинам:
§ давление тормозной жидкости в тормозных механизмах задней оси выходит за верхнюю границу коридора рекомендуемых значений, что приведёт при экстренном торможении к первоочередному блокированию колёс задней оси при всех значениях φ;
§ неравномерность тормозного усилия задней оси, вызванная разностью давлений, может привести к потере устойчивости автомобиля при экстренном торможении вне зависимости от состояния покрытия.
Рис. 2. Рабочие характеристики РТС при разной фиксации привода: а) - при снаряжённой массе автомобиля; б) - при полной массе автомобиля;p0 - величина давление тормозной жидкости на входных отверстиях РТС, МПа; p1, p2 - величина давления тормозной жидкости на выходных отверсиях РТС; 1, 2 - правильная фиксация привода; 3, 4 - фиксация привода в крайнем левом положении;5, 6 - фиксация привода в крайнем правом положении; 1, 3, 6 - изменение давления тормозной жидкости на тормозном механизме заднего левого колеса автомобиля; 2, 4, 5 - изменение давление тормозной жидкости на тормозном механизме заднего правого колеса автомобиля; вг, нг - верхняя и нижняя границы допустимых значений рабочих характеристик; ном - номинальное значение рабочей характеристики; p0xср, p0xлев - давление тормозной жидкости, при котором происходит срабатывание РТС, при правильной фиксации привода и фиксации в крайнем левом положении, соответственно
Регулировка привода в крайнем правом положении создаёт зазор ∆ = 6…6,1 мм между нижней частью рычага 8 привода регулятора (рис. 1) и пружиной 1 рычага. Данная величина зазора делает бесполезным механический привод РТС при снаряжённой массе автомобиля, т.к. привод не обеспечивает усилия на головке штока поршня, что и показывает рабочая характеристика (линии 5, 6, рис. 2, а). Точка срабатывания РТС отсутствует для выхода C, а для выхода B она находится в нуле. Рост давления тормозной жидкости p2 на выходе C не наблюдается, т.к. клапан пробки РТС находится в закрытом положении. При входном давлении (отверстия A,D, рис. 1) p0 = 9,81 МПа давление тормозной жидкости на выходе B будет ограничено до p1 = 2,45 МПа. Разница между выходными величинами давления тормозной жидкости p1 и p2 превышает допустимое значение ∆p = 2,06 МПа, установленное заводом-изготовителем.
Эксплуатация автомобиля при регулировке привода РТС в крайнем правом положении опасна по тем же причинам, что и при регулировке в крайнем левом положении.
На рис. 2, б представлены рабочие характеристики РТС в трёх положениях фиксации привода при имитации полной нагрузки автомобиля.
При рекомендуемом положении регулировки привода (линии 1, 2, рис. 2, б) характеристики давлений тормозной жидкости на выходах РТС имеют практически линейный вид. Разница между выходными величинами давления p1 и p2 тормозной жидкости составляет ∆p =0,39 МПа (например, при давлении на входах p0 = 2,94 МПа) - в допустимых пределах . Ограничения давления на выходах B и C не происходит, т.к. при имитации полной загрузки автомобиля механический привод воздействует на шток поршня с усилием, которое выше результирующего усилия на головку штока дифференциального поршня при максимальном значении p0max.
При регулировке привода в крайнем левом положении рабочие характеристики РТС имеют тот же вид (линии 3, 4, рис. 2, б), что и рабочие характеристики при рекомендуемой регулировке привода. Ограничение давления тормозной жидкости на выходах РТС не происходит. В результате при входных величинах давления тормозной жидкости p0 = 9,81 МПа, на выходах РТС будет p1 = 9,81 МПа,p2 = 9,61 МПа. Разница выходных давлений ∆p = 0,20 МПа в допустимых пределах.
При регулировке привода в крайнем правом положении (линии 5, 6, рис. 2, б) рабочие характеристики имеют вид рабочих характеристик, полученных при имитации снаряжённого состояния автомобиля и рекомендуемой регулировке привода (линии 1, 2, рис. 2, а). Но есть одно существенное отличие: ограничение давления тормозной жидкости происходит очень рано, и точка срабатывания может лежать в интервале p0x =0…0,39 МПа. Это приведёт к значительному сокращению ресурсаколодок и шин передних колёс, т.к. при полной нагрузке автомобиля передние тормозные механизмы постоянно будут перегружены при возрастающей тормозной силе.
Для сбора статистических данных, связанных с изменением регулировки привода РТС, были исследованы автомобили, находящиеся в эксплуатации в центральном федеральном округе РФ на автомобильных дорогах обычного типа категории II, III, IV и V. Автомобили имели разный срок эксплуатации, варьирующийся от 3 до 70 тыс. км. Исследованию подвергалось 55 автомобилей, имеющих в тормозном приводе РТС маркировки ВАЗ-2108-351205211.
Анализируя собранные статистические данные о надёжности механического привода и вероятности его отказа по причине изменения кинематики, был получен график зависимости изменения положения регулировки ∆Sкрепления привода от наработки привода РТС (рис. 3).
Рис. 3. График зависимости сдвига крепления механического привода от величины наработки: ∆S - величина изменения положения регулировки крепления привода, мм; L - наработка привода РТС, тыс. км; X - точка начала сдвига; Y - точка критической величины сдвига; 1 - линия, характеризующая максимально допустимую величину смещения крепления привода РТС; уравнение зависимости: ∆S = 0,0021L2 - 0,0675L + 0,2128
В интервале 1 (рис. 3) наработки (29,1% исследованных автомобилей) причиной отказов является нарушение технологии изготовления и сборки. Изменение положения регулировки ∆S крепления привода на интервале 1 отсутствует.
На интервале 2 (рис. 3) наработки L от 29,400 ± 0,220 до 51,143 ± 0,220 тыс. км (41,8% выборки) начинает проявляться изменение положения регулировки ∆S крепления привода в сторону крайнего правого положения. На пробеге L = 51,143 ± 0,220 тыс. км наблюдается величина изменение положения регулировки ∆S= 2,25 мм крепления привода, при этом зазор между нижней частью рычага 8 (рис. 1) привода регулятора и пружиной 1 рычага ∆ =3,5…3,6 мм. При таком зазоре клапан пробки РТС, отвечающий за ограничение давления тормозной жидкости в приводе к заднему правому рабочему цилиндру и имеющий ход 1,5 мм, будет закрыт при снаряжённой массе автомобиля. В результате на колёсах задней оси возникнет разность тормозных сил, что приведёт к потере устойчивости автомобиля при торможении.
На рис. 4 представлена прямая зависимость зазора ∆ от изменения положения регулировки ∆S крепления привода РТС, а на рис. 5 - зависимость динамического коэффициента преобразования Wд РТС от изменения положения регулировки ∆S крепления привода РТС. Величина максимально допустимого изменения положения регулировки ∆S крепления привода РТС в правую сторону, определённая двумя способами, имеет одно значение ∆S = 2,25 мм.
При дальнейшей эксплуатации автомобиля (болееL = 51,143 ± 0,220 тыс. км, интервал 3) возрастает вероятность отказа РТС по причине отсутствия усилия Pп со стороны привода.
Рис. 4. График зависимости зазора ∆ между нижней частью рычага привода регулятора и пружиной рычага от изменения положения крепления ∆S привода РТС; уравнение зависимости: ∆ = 0,6667∆S + 2,1
Рис. 5. График зависимости динамического коэффициента преобразования Wд РТС от изменения положения крепления ∆S привода РТС: 1, 2, 3 - нижняя граница, номинальное значение и верхняя граница динамического коэффициента преобразования РТС соответственно; 4 - изменение динамического коэффициента преобразования от крайней левой фиксации привода к крайней правой; А, Б - максимально допустимые значения сдвига привода РТС в левую и правую сторону соответственно
В ходе исследований наблюдались случаи, не соответствующие естественному эксплуатационному изменению положения крепления привода РТС (5,5% исследуемых автомобилей): 1) на автомобиле, имеющем L = 27,775 тыс. км наработки, изменение положения крепления привода составило 6 мм в сторону крайнего левого положения; 2) на автомобиле, имеющем пробег L = 58,318 тыс. км с начала эксплуатации, изменение положения крепления привода был в сторону крайнего правого положения на 6 мм; 3) на автомобиле, имеющем L = 60,762 тыс. км наработки, изменение положения крепления привода составил 1 мм в сторону крайнего правого положения фиксации привода РТС.
На основании результатов исследования можно рекомендовать включить в регламентные технические воздействия следующие виды работ по приводу РТС:
Выводы. Таким образом, положение регулировки привода оказывает существенное влияние на рабочие процессы РТС. Как показали исследования, при полной нагрузке автомобиля изменение положения регулировки привода РТС в меньшей степени влияет на активную безопасность, чем при снаряжённой массе. При снаряжённой массе опасна эксплуатация автомобиля при изменении положения регулировки привода от рекомендуемой, т.к. происходит первоочередное блокирование колёс задней оси автомобиля, и дальнейшая эксплуатация может привести к дорожно-транспортному происшествию. При исследовании выборки автомобилей было выявлено, что изменения в настройках привода РТС начинают возникать при L =29,400± 0,220 тыс. км эксплуатации. В большинстве случаев (70,9% выборки) изменение положения крепления привода происходит в сторону крайнего правого положения. Поэтому необходимо проводить комплекс мероприятий, направленных на обслуживание механического привода РТС при достижении автомобилем пробега 30 тыс. км, а при ТО на пробеге 45 тыс. км необходимо заменить элементы крепления механического привода РТС.
Рецензенты:
Гоц А.Н., д.т.н., профессор кафедры «Тепловые двигатели и энергетические установки» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ), г. Владимир.
Кульчицкий А.Р., д.т.н., профессор, главный специалист ООО «Завод инновационных продуктов», г. Владимир.
