Заміна та ремонт вузлів та агрегатів

Протягом останніх ста років пристрій автомобіля не зазнав принципових змін. Однак завдяки досягненням технічного прогресу за цей період були значно ускладнені практично всі автомобільні системи, основні вузли та агрегати автомобіля. Індустрія автомобілебудування продовжує рухатися вперед з кожним днем, і завдяки цьому у сучасних авто постійно підвищуються показники економічності та потужності двигуна, зростає швидкість, вдосконалюється дизайн. Автомобілі, що сходять із сучасних конвеєрів, оснащені складними комп'ютерними системами та елементами автоматизації, які ще ті ж сто років тому могли сприйматися хіба що як «розумні машини» з науково-фантастичної літератури.

Кожен автоаматор повинен бути знайомий із принципами роботи основних вузлів автомобіля

У цій статті ми розглянемо основні агрегати та вузли автомобіля. Зрозуміло, будь-який автолюбитель, який склав іспит на отримання прав водія, має уявлення про основні системи роботи транспортного засобу, але «повторення – мати навчання» – і тому даний матеріал послужить корисною пам'яткою автовласнику.

В автомобілебудуванні найбільш поширені три конструктивні схеми – передньопривідна, задньопривідна та повнопривідна (в останній провідними є всі колеса). Трьома основними вузлами, які забезпечують роботу автомобіля, є двигун, шасі та кузов. Наразі ми докладно розглянемо принципи роботи цих вузлів.

У ролі джерела механічної енергії, завдяки якій автомобіль здатний пересуватися, виступає двигун – життєвий центр, серце будь-якого транспортного засобу. Теплова енергія, що виділяється при згорянні палива, перетворюється двигуном в механічну енергію, яка в свою чергу створює крутний момент навалу двигуна. Саме крутний момент і надає руху транспортний засіб.

Розташований двигун зазвичай у передній частині машини, хоча бувають і винятки (наприклад, Porshe, Ferrari, Lamorghini та наш «Запорожець»). Фрагмент кузова, в якому знаходиться двигун, називається моторним відсіком.

Механічна енергія від двигуна до провідних колес передається за допомогою трансмісії (докладніше про цей пристрій буде розказано нижче). Термін «силова установка» означає конструктивне об'єднання трансмісії та двигуна в єдине ціле. Основні різновиди автомобільних двигунів різняться залежно від виду енергії, що перетворюється двигуном на механічну.

Найбільш поширеними є:

двигун внутрішнього згоряння (абревіатура – ДВЗ);
електродвигун;
гібридні силові установки (комбіновані двигуни, що працюють на кількох видах енергії).

Двигун – «життєвий центр» автомобіля

Найпопулярніший двигун - внутрішнього згоряння - перетворює хімічну енергію палива, що горить, в механічну роботу. Поршневий, роторно-поршневий, газотурбінний – це ДВС. Найбільший попит у наші дні має поршневий двигун внутрішнього згоряння, що працює на рідкому паливі (бензин, дизель або природний газ).

Автомобілі, що рухаються електродвигунами, називають електромобілями. Для виникнення електричної енергії в цьому випадку використовуються такі джерела, як паливні елементи або акумуляторні батареї. Головним недоліком електромобіля, звичайно, є мала ємність джерела електроенергії та, як наслідок, невеликий запас ходу.

У гібридній силовій установці об'єднані двигун внутрішнього згоряння та електричнийдвигун. Їхній робочий зв'язок здійснюється за допомогою генератора. Енергія на провідні колеса в гібридному автомобілі передається двома способами:

послідовно (ДВС – генератор – електричний двигун – колесо);
паралельно (ДВС –> трансмісія –> ДВС та колесо –> генератор –> електричний двигун –> колесо).

Зазначимо, що паралельна робота гібридної силової установки є кращою, ніж послідовна.

Сукупність агрегатів, що передає механічну енергію від двигуна до провідних колес, називається шасі. Крім того, шасі служить для надання руху автомобіля та управління ним. До складу шасі входять три групи механізмів: трансмісія, ходова частина авто та система управління.

До системи трансмісії відносяться головна передача, зчеплення, карданні передачі та диференціали, півосі, ШРУС (шарніри рівних кутових швидкостей), карданний вал. У повнопривідних машин, де провідними є всі колеса, до трансмісії належать також роздавальні коробки.

Трансмісія передає крутний момент від двигуна до провідних колес. Крім цього вона служить для змін моменту, що крутить, залежно від зміни умов, в яких відбувається рух автомобіля.

Трансмісія забезпечує здатність автомобіля до руху

Рушійною силою транспортного засобу є сила тяги. Вона виникає внаслідок взаємодії провідних коліс автомобіля із дорогою. Робота машин із двигуном внутрішнього згоряння неможлива без наявності трансмісії – вона встановлюється на всіх автомобілях, у тому числі вантажних та легкових, на автобусах, і навіть на велосипедах. Так, велосипед також оснащений трансмісією найпростішого пристрою – ланцюговою передачею. Між іншим, перші автомобілітакож були обладнані ланцюговою передачею у трансмісії.

До речі, для того, щоб визначити кількість провідних коліс, можна скористатися так званою колісною формулою, яка виглядає, наприклад, як 4х2 або 4х4. Перша цифра у цій формулі означає загальну кількість коліс, а друга – кількість коліс провідних.

Розглянемо деякі пристрої, що входять до системи трансмісії.

Для тимчасового відключення двигуна від трансмісії (провідних коліс), а також для їх плавного з'єднання при моторі, що працює, служить зчеплення. Зчеплення задіяне, коли автомобіль рушає з місця, а також у момент перемикання передач.

Крутний момент, що передається на провідні колеса, змінюється за необхідності за допомогою коробки перемикання передач (КПП). Крім цього коробка перемикання передач використовується під час руху заднім ходом. Також робота КПП необхідна для відключення двигуна від трансмісії (вірніше – від провідних коліс) під час руху накатом і при тривалій стоянці автомобіля.

Завдяки КПП змінюється крутний момент, що передається на провідні колеса автомобіля

Крутний момент передається між валами, розташованими під певним кутом. Цей кут здатний змінюватись у процесі руху автомобіля. А передається крутний момент пристроєм, що зветься карданна передача. На задньопривідних автомобілях, де двигун встановлений у задній частині кузова, а також у передньопривідних машинах карданна передача відсутня.

У задньопривідних трансмісіях використовується карданний вал, оскільки в автомобілях із заднім приводом двигун розташовується досить далеко від провідних коліс.

А ось шарніри рівних кутових швидкостей (ШРУС), які у просторіччі називаються серед автолюбителів «гранатами»,встановлюються виключно на автомобілях із переднім приводом.

Головна передача необхідна для здійснення збільшення моменту, що крутить, і його передача на півосі машини під прямим кутом. Півосі, у свою чергу, служать для передачі моменту, що крутить, на провідні колеса.

Диференціалом називається спеціальний механізм, який використовується для того, щоб провідні колеса транспортного засобу оберталися з різними швидкостями (у випадках, коли це необхідно – наприклад, при русі по вибоїстій дорозі або на поворотах).

Сучасні вимоги до трансмісій надзвичайно високі. Трансмісії останніх поколінь повинні бути простими за своєю конструкцією, але при цьому мати великий коефіцієнт корисної дії (ККД), а також передавати високий момент, що крутить. Крім цього, трансмісія має бути невеликих розмірів і бути вкрай надійною, щоб не дати раптового збою в невідповідний момент. Ще однією з головних вимог автовласників до трансмісії є її безшумність у процесі роботи.

Наступна група механізмів, що входить до системи шасі – це ходова частина автомобіля. Зовні вона нагадує візок і складається з рами, мостів (переднього та заднього), підвіски (з амортизаторами та ресорами) та коліс. Якщо кузов транспортного засобу є несучим – це означає відсутність рами. В цьому випадку всі агрегати кріпляться безпосередньо до кузова. Як правило, це стосується автобусів і легкових автомобілів.

Для підтримки кузова служать автомобільні мости – передній та задній. Вертикальне навантаження завдяки мостам передається на колеса.

Пружний зв'язок мостів (колес) із кузовом встановлює підвіска. Підвіска є сукупністю пристроїв, які пов'язують кузов і колеса автомобіля. Одна з основнихмісій підвіски – це перетворення впливу дороги на автомобіль у найбільш допустимі та комфортні коливання коліс та кузова. При цьому автомобіль повинен не тільки швидко набирати швидкість при розгоні, але й не менш швидко уповільнювати хід до повної зупинки.

Підвіска легкового автомобіля

Крім іншого, машина повинна бути стійкою і «слухняною» в управлінні. Для досягнення всіх цих цілей служить підвіска, конструкцією якої визначається безпека при русі, а також інші основні експлуатаційні властивості автомобіля. Важливо пам'ятати про те, що підвіска впливає і на зчеплення. Надійне зчеплення коліс з поверхнею дороги залежить не тільки від протекторів шин – а й від навантаження, що передається на колеса. А зміна вертикального навантаження на колеса, своєю чергою, визначається роботою амортизаторів і прогином ресор. Відповідно, внаслідок зменшення вертикального навантаження, зчеплення коліс із поверхнею дороги знижується.

У легкових автомобілях підвіска складається з таких основних типів пристроїв, як:

напрямні пристрої (до них відносяться стійки, розтяжки, важелі, тяги);
пружні елементи (пружини, пневморесори, листові ресори та ін.);
гасять пристрої (гідравлічні амортизатори);
пристрої керування та регулювання (наприклад, регулятори крену та висоти, та інше).

Колеса, що також входять до системи ходової частини автомобіля, здійснюють зв'язок транспортного засобу з дорогою.

Таким чином, ходова частина транспортного засобу використовується для об'єднання коліс та пристроїв кріплення до кузова, забезпечуючи рух машини за допомогою провідних коліс.

Остання, третя група механізмів, що стосується шасі – це система керування автомобілем. До цихпристроям відносяться:

система кермового управління, яка служить для зміни напрямку руху машини;
гальмівна система, яка призначається для уповільнення швидкості автомобіля, його зупинки та утримання у нерухомому стані під час стоянки.

Розглянемо ці системи докладніше.

Схема роботи системи кермового керування автомобіля

У разі зміни положення керма змінюється кут повороту коліс. За цей процес відповідає кермо автомобіля. Робота кермового управління полягає в тому, що якщо, наприклад, кермо повертається вправо, то і колеса автомобіля також повертаються в праву сторону - причому чим більшим буде градус повороту керма, тим на більший кут повернуться керовані колеса.

Сучасне кермове керування автомашини має працювати точно і надійно, адже якщо ця система несправна - автомобіль стає повністю некерованим. Коли кермо повертається, колеса повинні без затримки повертатися на певний кут, який повинен точно відповідати куту повороту кермового колеса. Складається рульове керування з приводу та кермового механізму. Сучасні кермові механізми приділяться на три типи: «черв'як-ролик», «гвинт-гайка» та «рейка-сектор». Всі вони відносяться до механічних, однак останнім часом великі автомобільні концерни планують заміну механічного кермового керування на електронне. В електронному рульовому управлінні не буде механічних приводів і тяг - їх повністю замінить блок управління, який повертатиме колеса відповідно до повороту керма за допомогою електромоторів.

Від справної роботи гальм залежить безпека водія та пасажирів

Однією з найбільш важливих та відповідальних систем автомобіля є його гальмівна система. Відїї справності та якісної роботи найчастіше залежить життя водія та пасажирів. Гальмівна система автомобіля складається з цілого ряду компонентів та деталей, що служать для уповільнення руху машини та для її повної зупинки. Гальма також потрібні для того, щоб, наприклад, утримати автомобіль у нерухомому стані на схилі. У принципі гальмівна система транспортного засобу ділиться на дві системи – робочу та стоянкову. Робоча система необхідна зниження швидкості і зупинки автомобіля, а стоянкова утримує машину на нерівній поверхні. До деталей гальмівної системи належать диски, циліндри, барабани, гальмівні колодки та приводи. Основна частина сучасних автомобілів обладнана так званими фрикційними гальмами. Їхня робота базується на використанні сили тертя нерухомої деталі про рухому (колодки, наприклад, труться про гальмівний диск або барабан).