Основные узлы трения и изнашивание в двигателях внутреннего сгорания

Конструкция узлов трения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) должна максимально удовлетворять требованиям повышения ресурса работоспособности, надежности, экономичности расходования топлива и масел, увеличения удельной агрегатной мощности, простоты обслуживания, условиям экологической безопасности и др.

Несмотря на особенности двигателей легковых и грузовых автомобилей, железнодорожных тепловозов, тракторов, судовых и других двигателей, основные узлы трения имеют общую основу конструкции и характерные триботехнические показатели.

Цилиндро-поршневая группа(ЦПГ) является основным и важнейшим из узлов трения ДВС. Внутренняя поверхность цилиндра, днище поршня и крышка образуют камеру сгорания. Боковая поверхность (зеркало цилиндра) служит направляющей для движения поршня.

Поршни ДВС, являясь подвижным элементом пары трения, работают в условиях высоких механических и тепловых нагрузок.

Блоки цилиндров обычно выполняют как коробчатую конструкцию с отверстиями для цилиндровых гильз и каналов охлаждающей среды.

По конструкции гильзы подразделяют на «мокрые», омываемые снаружи охлаждающей жидкостью, и «сухие», имеющие небольшую толщину стенок (2-4 мм), что позволяет без больших расходов применять качественные износостойкие материалы.

В большинстве дизелей для изготовления гильз используют высокопрочный легированный чугун. Основные типы поршней и сведения об их тепловой нагруженности приведены в таблице 5.1.

Виды трения и методы их снижения в двигателе и агрегатах трансмиссии

Различают следующие виды трения: жидкостное, при котором трущиеся поверхности полностью разделены слоем смазки (коренные шейки шатунного вала) сухое, когда между трущимися поверхностями смазка полностью отсутствует;(шина об поверхность дороги) граничное, при которой трущиеся поверхности разделены очень тонким слоем смазки.(шестерни коробки передач)

а) При сухом трении имеет место наибольшая скорость изнашивания. Здесь создаются условия для возникновения молекулярного взаимодействия и таких явлений, как повышение температуры, концентрация давлений на отдельных участках, что ускоряет процесс разрушения поверхностных слоев. В общем случае, при работе деталей автомобиля, стремятся избежать сухого трения. В ряде случаев, там, где требуется передача усилий, наоборот используют сухое трение (например: сцепление, тормоза).

б) При жидкостном трении наблюдается наименьшая скорость изнашивания. Слой смазки устраняет непосредственный контакт двух поверхностей, благодаря чему не только значительно уменьшаются силы трения, но создаются условия для устранения или резкого уменьшения износа поверхностей.

в) Граничное трение наиболее характерно для большинства узлов трения в конструкции автомобиля. В этом случае на трение и износ оказывают влияние как характеристики сопряженных материалов, так и свойства смазочного слоя. Износ может происходить при локальных разрывах масляной пленки и при передаче усилий через эту пленку, которая играет роль эластичной прокладки и обладает некоторыми свойствами квазитвердого тела.

Очевидно, совсем «убрать» трение из двигателя невозможно. Более того, даже значительно снизить его величину оказывается достаточно большой проблемой. Хотя, если не торопиться, кое-что все-таки можно сделать.

А где и когда закладывается тот уровень потерь на трение, который двигатель конкретного автомобиля бесполезно «перегоняет» в тепло и в конечном счете рассеивает в окружающую среду? Не ошибемся, если скажем: еще при разработке двигателя. Действительно, от того, насколько грамотно сконструирован мотор, зависят его параметры, включая уровень потерь.

Еще один относительно новый способ снижения трения — нанесение на юбку поршня специального антифрикционного покрытия (чаще используют графит, реже — дисульфид молибдена). Такое покрытие хорошо работает в режиме так называемого полужидкостного трения, когда происходит соприкосновение поверхностей по вершинам микронеровностей.

Конструкторы не обошли вниманием и подшипники. На смену широким шейкам и таким же вкладышам коленчатого вала пришли узкие — ширина подшипников на некоторых двигателях уменьшилась до 15-17 мм, что заметно снизило потери на трение.

63. Пластичные смазки. Требования к ним. Классификация смазок

Пластичные (консистентные) смазки занимают особое место в организации технического обслуживания автомобиля. Они, например, являются основным эксплуатационным материалом при первом техническом обслуживании. Качество применяемых пластичных смазок влияет на срок службы многих деталей автомобиля, надежность его работы, а также затраты на техническое обслуживание и ремонт.

Для смазки автомобилей наряду с жидкими маслами применяются пластичные смазки, находящиеся в пластическом мазеобразном состоянии. Применяются они в таких узлах автомобилей, где трудно создать герметичность для жидкого масла и трудно защитить поверхности деталей от проникновения влаги, пыли, грязи.

Пластичные смазки обладают более низкими смазочными качествами,, чем жидкие масла, и поэтому применяются там, где относительно невелики потери на трение. В некоторых случаях пластичная смазка применяется только или главным образом для защиты от коррозии.

Требования к автомобильным пластичным смазкам вытекают из их назначения и сводятся к следующему:

— разделять трущиеся детали прочной смазочной пленкой для уменьшения износов и потерь на трение;

— удерживаться в узлах трения, не вытекая из них;

— защищать трущиеся детали от попадания пыли, влаги и грязи;

— не вызывать коррозионного износа деталей;

— легко припрессовываться (прокачиваться) по смазочным каналам, не требуя для этого слишком больших давлений;

— не изменять длительное время своих свойств в процессе работы и хранения;

— быть экономичными и недефицитными.

Cмазки классифицируют по консистенции, составу и областям применения:

По консистенции смазки разделяют на полужидкие, пластичные и твердые.
Пластичные и полужидкие смазки представляют собой коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, дисперсной фазы, а также присадок и добавок. Наибольшее применение пластичные смазки получили в подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых, винтовых и цепных передачах, многожильных тросах. Наиболее существенными, влияющими на эффективность применения пластичных смазок, являются следующие факторы:

Твердые смазки до отвердения являются суспензиями, дисперсионной средой которых служит смола или другое связующее вещество и растворитель, а загустителем -дисульфид молибдена, графит, технический углерод и т.п. После отвердения (испарения растворителя) твердые смазки представляют собой золи, обладающие всеми свойствами твердых тел и характеризующиеся низким коэффициентом сухого трения.

По составу смазки разделяют на четыре группы.

Мыльные смазки, для получения которых в качестве загустителя применяют соли высших карбоновых кислот (мыла).

Неорганические смазки: бентонитовые, графитные, асбестовые и другие смазки.

Органические смазки. К ним относят полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые и другие смазки.

Углеводородные смазки, для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды В зависимости от типа их дисперсионной среды различают смазки на нефтяных и синтетических маслах.
По области применения смазки разделяют на:

Антифрикционные (снижение износа и трения сопряженных деталей);

Консервационные (предотвращение коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации)

Уплотнительные (герметизация зазоров, облегчение сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых, разъемных и подвижных соединений, в том числе вакуумных систем)

Канатные (предотвращение износа и коррозии стальных канатов).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Тормозная система автомобиля: устройство, основные узлы, принцип действия

Независимо от того, едете вы по городу в час-пик или резко тормозите перед внезапно появившимся животным, вы интенсивно пользуетесь тормозами своего авто. Ваша безопасность, а также то, доедете вы к месту назначения или нет — зависит именно от них!

Именно тормозная система позволяет безопасно и эффективно вовремя замедлить транспортное средство, вплоть до полной его остановки. В среднем водитель пользуется тормозами авто около 250 раз в день, в зависимости от того, по какой трассе он передвигается, а также какой стиль вождения предпочитает.

Тормозная система — самая важная система вашего авто!

Гидравлическая тормозная система (ТС) вашей машины состоит из сотен отдельных деталей. Основные компоненты тормозной системы: педаль тормоза, усилитель тормозов, главный тормозной цилиндр (ГТЦ), магистрали и шланги, суппорты и поршни, колодки, тормозные диски или барабаны, тормозная жидкость (ТЖ), система (ABS) и модуль управления, датчики скорости вращения колес, а также много других отдельных деталей, которые входят в состав вышеперечисленных компонентов.

Педаль тормоза имеет форму, которая позволяет умножить усилие, поступающее от вашей ноги, несмотря на то, что основное усилие создает все же ГТЦ и тормозная жидкость. Педаль тормоза позволяет контролировать ТС легким ее нажатием или отпусканием.

Нажимая педаль тормоза, ваше усилие в несколько раз усиливает механический рычаг, после чего в дело вступает усилитель тормозов, ГТЦ и ТЖ. Механическое давление на педаль преобразуется в гидравлическое, благодаря ГТЦ, который путем нагнетания ТЖ создает необходимое давление внутри всей тормозной системы, в тормозных магистралях состоящих из трубок, шлангов и т. д. Далее усилие передается на все четыре колеса, путем воздействия на поршни суппортов, давление прижимает тормозные колодки к тормозным диском. В результате из-за возникшего трения и большого сопротивления ваш автомобиль замедляется, затормаживается.

Усилитель тормозов увеличивает давление, которое вы прилагаете, нажимая на педаль тормоза, используя для этого вакуум или гидравлический насос. Без усилителя тормозить было бы намного тяжелее, для этого пришлось бы прилагать намного больше сил. Усилитель работает только когда работает мотор. Далее в работу включается главный тормозной цилиндр (ГТЦ), он преобразует и усиливает ваше нажатие на педаль тормоза в гидравлическое давление. Когда вы нажимаете на педаль, ГТЦ перемещает поршни внутри цилиндра, тем самым создавая давление и воздействия на ТЖ. Жидкость начнет двигаться внутри системы под давлением воздействия на рабочие механизмы.

Главный тормозной цилиндр оснащен резервуаром, в котором находится тормозная жидкость, сам резервуар расположен в верхней части цилиндра, что позволяет контролировать уровень ТЖ в системе и вовремя производить доливку в случае необходимости.

Тормозные магистрали и шланги представляют собой сеть тонких, но прочных металлических и резиновых трубок, которые соединяют различные узлы системы. Внутри магистрали образуется давление, поэтому прочность трубок и герметичность — чрезвычайно важна.

Тормозные суппорты бывают разных форм и размеров и могут включать в себя от одного до 4 или даже 6 поршней с гидравлическим приводом. Как я уже говорил, под воздействием поршней тормозные колодки начинают двигаться навстречу тормозному диску. Вступая с ним в контакт возникает трение, ну, а дальше вы уже знаете. Чем больше поршней имеет суппорт, тем более равномерным будет распределение тормозного усилия по колодкам, кроме того это позволяет увеличить рабочую поверхность самих колодок. Чем больше будет рабочая поверхность колодки, тем большей будет площадь контакта, тем выше будет сопротивление и трение колодок о диски. В конечном итоге получим более эффективное торможение и остановку транспортного средства.

Тормозные колодки установлены попарно на каждое колесо дискового тормоза. Они изготовлены из износостойкого фрикционного состава, который обеспечивает отличные термостойкие свойства, а также высокий уровень трения, что в итоге обеспечивает высокое сопротивление и эффективное торможение. При каждом нажатии на педаль и контакте колодок с дисками, они постепенно стираются. Этот процесс неизбежен и считается абсолютно нормальным явлением. Не нормально, когда к естественному износу добавляется деформация, неравномерный износ, замасливание или разрушение фрикционного слоя колодок.

Тормозные диски представляют собой металлические тарелки, которые вступают в контакт с колодками и принимают непосредственное участие в торможении колес. Тормозные диски вращаются вместе с колесами и располагаются между колесом и ступицей, обеспечивая необходимую поверхность для трения колодок. Первые тормозные диски были монолитными, но в ходе эволюции, их конструкция стала более сложной. Современные тормозные диски, как правило, имеют вентиляционные отверстия, по сути, это два диска, между которым находится сеть вентиляционных каналов, которые способствуют лучшему отводу тепла. Вентилируемые тормозные диски чаще всего устанавливают на передние колеса, поскольку на передние тормоза приходится большая часть тормозного усилия, трение более сильное и температуры более высокие.

Истирание дисков также неизбежно, однако из-за тяжелых условий эксплуатации тормозные диски часто выходят из строя гораздо раньше. Среди основных проблем можно выделить: деформацию диска, появление глубоких борозд, неравномерный износ, растрескивание, а также полное разрушение диска.

Тормозные барабаны на современных авто встречаются все реже ввиду их невысокой эффективности. Как правило барабанные тормоза сегодня устанавливаются на коммерческие или грузовые авто на заднюю ось. В такой системе тормозные колодки располагаются внутри барабана, а во время нажатия на педаль колодки разводятся и прижимаются к внутренней части барабана, тем самым затормаживая колесо.

Ключевым элементом любой гидравлической тормозной системы является давление, которое образуется в результате воздействия силы в одной точке, с последующей передачей ее в другую точку посредством несжимаемой жидкости. Уникальность ТЖ заключается в том, что она в отличие от других жидкостей не сжимается, то есть не подвержена сжатию в случае воздействия на нее давления. Такая жидкость прекрасно себя зарекомендовала при работе под высоком давлением, более того жидкость прекрасно переносит высокие температуры. Именно жидкость является рабочим инструментом, который приводит в движение тормозные поршни суппортов.

Система ABS под управлением электроники и блока управления следит за тем, чтобы во время торможения колесо не блокировалось и не шло «юзом». Когда колесо блокируется во время нажатия на педаль, торможение происходит неэффективно. Система включает в себя большое количество электронных датчиков, а также модуль управления. Сигналы от датчиков поступают в «мозг» системы ABS, которая принимает решение согласно заложенному в нее алгоритму действий, исходя из тех или иных расчетов. Модуль посылает сигналы клапанам и насосу, активируя и деактивируя тормозное усилие (около 15 раз/сек). Водитель ощущает такие частые прерывистые торможения через свою педаль, на которую давит непрерывно с одним усилием. Система имеет функцию самодиагностики, и при каждом запуске мотора электроника сканирует всю антиблокировочную систему на предмет неисправностей. В случае наличия таковых загорается соответствующий индикатор, как правило в виде одноименной надписи «ABS».

Для обеспечения безопасности и эффективности, проверка тормозной системы и отдельных ее узлов должна быть частью регулярного техобслуживания любого авто. Проверка должна включать в себя визуальный осмотр рабочих узлов, тормозных дисков и колодок, проверку их толщины и целостности. При обнаружении любых недостатков или дефектов следует произвести замену дефектной детали.

Также следует контролировать уровень и состояние ТЖ в системе, а также магистрали и рабочие цилиндры, суппорты и т. д. Магистрали должны быть герметичны, а сами трубки не должны иметь трещин и прочих дефектов.

Типичные признаки неисправности тормозной системы

Во время торможения:

1. Авто тянет в сторону (влево или вправо);
2. Педаль мягкая или уходит слишком глубоко;
3. Авто не реагирует на педаль или очень слабо тормозит;
4. Ощущается вибрация или пульсация педали;
5. Вибрация в салоне идущая от передних колес;
6. Загорается индикатор неисправности тормозов;
7. Посторонние шумы (скрип, скрежет, и т. д.);
8. Загорается лампочка ABS на приборной панели.

Обнаружив любой из вышеперечисленных симптомов — примите немедленные меры по устранению неисправности, использовать авто с неисправными тормозами — ЗАПРЕЩЕНО!