Особенности конструкции автомобиля ЗИЛ-5301 АО

В 90-е годы был довольно популярен малотоннажный грузовик производства автомобильного завода имени Лихачева. Он обладал множеством достоинств, потому пользовался большим спросом как со стороны частных перевозчиков, так и со стороны крупных компаний. С течением времени его модернизировали, он стал более экологичным и удобным в управлении.

ЗИЛ-5301 представляет собой переднемоторный малотоннажный грузовик российского производства. Пошел в серию с 1996 года на Заводе имени Лихачева. Свое название «Бычок» получил, по неофициальным банным, по предложению Ю. Лужкова, в то время бывшего мэром столицы. Работу над проектом начали еще в 1992 году, когда понадобился грузовик такого класса. Многие детали перешли от уже существовавших отечественных грузовиков, в частности кабина и КПП. Сам же индекс 5301 был назначен модели по ошибке, так как он должен был начинаться с цифры «3». Пятерка же должна обозначать тяжелый класс грузоподъемности. После обнаружения ошибки уже было слишком поздно вносить изменения в многочисленную документацию, потому индекс оставили как есть.

У автомобиля ЗИЛ 5301 технические характеристики следующие: длина 6195мм, ширина 2319мм, высота 2365мм, дорожный просвет – 180мм; колесная база 3650мм. Масса автомобиля в снаряженном состоянии составляет 3695 кг, при этом полная масса может составлять 6950 кг. То есть этот грузовик может перевозить почти 3, 5 тонны груза.

В целом модель создавалась для грузоперевозок по городу, и переняла многие детали и конструктивные решения от других автомобилей того времени. Целевая аудитория модели – коммерческий сегмент, предприниматели, мелкие развозки.

Технические характеристики Бычка позволяют перевозить массу груза и небольшую группу грузчиков одновременно. Автомобиль ЗИЛ 5301 технические характеристики может иметь очень разные, так как выпускались грузовики с короткой кабиной, длинной или даже двойной. Выпускались и фургоны. Выпускается также и трехосный «Бычок», полноприводный вариант с формулой 4х4, можно также встретить самосвалы, эвакуаторы, пожарные автомобили и некоторые другие модификации. На базе ЗИЛ-5301 выпускались также автобусы.

Хотя первейшая разработка началась еще в начале 90-х, но первые прототипы «Бычка» появились лишь в 1994 году. Ходовую, шасси изначально брали от Mercedes-Benz Т2. У первых экземпляров можно даже увидеть кабину с высоко расположенными фарами, на манер грузовиков Мерседес. Двигатель применяется тракторный, четырехцилиндровый ММЗ Д-245. Это дизель с турбонаддувом и промежуточным охлаждением воздуха. Его рабочий объём равен 4, 75 литра, максимальная мощность – 109 л.с. До 2005 года ставили двигатели ММЗ Д-245.9 и ММЗ Д-245.12С, оба отвечающие стандарту Евро-0. Позже ЗИЛ-5301 получил мотор ММЗ Д-245.9 Е2, а с 2008 года – ММЗ Д-245.9 Е3, отвечающие соответственно стандартам Евро-2 и Евро-3. В перспективе установка двигателей по стандарту Евро-4. В новых двигателях мощность удалось поднять до 136 л.с. Но в целом у ЗИЛ 5301 Бычок технические характеристики менялись с годами несущественно.

В комплект входят колеса по 16 дюймов, бескамерные. Тормоза и сцепление оснащены гидроприводом. Спереди тормоза дискового типа, а сзади – барабанного. КПП механическая, синхронизированная, на пять скоростей, типа ЗИЛ-130. Основная передача гипоидного типа. Предельная заявленная скорость достигает 95 кмч. Расход топлива на уровне 16 литров на 100 км пути при скорости движения около 60 кмч. Бак позволяет залить 125 литров топлива. Скорости 60 кмч грузовик способен достичь за половину минуты. Рулевое управление имеет гидроусилитель.

У машины ЗИЛ 5301 Бычок технические характеристики очень хорошо подходят именно для городской езды. Об этом говорит, например, небольшой дорожный просвет. Однако радиус поворота довольно велик, несмотря на небольшие габариты самого автомобиля – целых 7, 8 м. Рама лестничного типа, с швеллерными лонжеронами. Такая конструкция делает автомобиль безопасным, прочным, даже при прямом ударе вероятность складывания рамы минимальна. Лонжероны выполнены из металла толщиной 5 мм.

Отдельно стоит отметить довольно комфортабельную кабину. Она трехместная, унифицирована с грузовиком ЗИЛ-4331.Сидение удобное, регулируемое, очень мягкое. Обшивка выполнена из материала, который долго сохраняет хороший вид. В кабине хорошая звукоизоляция. Также присутствует хорошая теплоизоляция, плюс есть мощная печка. Руль большой, с двумя спицами. Немаловажно, что кабина рамная, с обшивкой, что серьезно повышает безопасность людей в ней. Есть также вариации со спальными местами.

После 2005 года, даже после начала установки освеженных двигателей, популярность автомобилей ЗИЛ-5301 «Бычок» стала падать. Во-первых, появился отечественный аналог ГАЗ-3310, во-вторых на рынок вышли также доступные иностранные грузовики этого же класса. Фургоны и автобусы практически не выпускались, лишь единично. Немаловажную роль в падении популярности сыграло весьма посредственное качество исполнения машины, несмотря на то, что автомобиль ЗИЛ 5301 технические характеристики имеет весьма высокого уровня.

Рисунок 1 – Автомобиль ЗИЛ-5301

Рисунок 2 – Автомобиль ЗИЛ-5301 АО (Бычок)

3 Карданная передача – назначение, типы передач, устройство и работа

Карданная передача — механизм, передающий крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и имеющими возможность взаимного углового перемещения. Широко используется в различных областях человеческой деятельности, когда трудно обеспечить соосность вращающихся элементов. Подобные функции может выполнять также зубчатая муфта.

Название передача получила от имени Джероламо Кардано, который описал её в XVI в. (но не изобретал).

В автомобиле карданный вал служит для передачи крутящего момента от коробки передач (раздаточной коробки) к ведущим мостам в случае классической или полноприводной компоновки. Также используется в травмобезопасной рулевой колонке для соединения рулевого вала и рулевого исполнительного механизма (рулевого редуктора или рулевой рейки).

Карданная передача имеет существенный недостаток — несинхронность вращения валов (если один вал вращается равномерно, то другой — нет), увеличивающуюся при увеличении угла между валами. Это исключает возможность применения карданной передачи во многих устройствах, например, в трансмиссии переднеприводных автомобилей (где главная проблема в передаче крутящего момента на поворотные колеса). Отчасти этот недостаток может быть скомпенсирован использованием на одном валу парных шарниров, повёрнутых на четверть оборота друг относительно друга. Однако там, где требуется синхронность, как правило, используется не карданная передача, а шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) — более совершенная, однако и более сложная конструкция того же назначения.

С началом своего движения автомобиль заставляет двигаться все свои узлы и агрегаты, в том числе и свою трансмиссию. Так как она находится в постоянном движении, соответственно взаимное месторасположение отдельных ее деталей может изменяться.

Карданная передача автомобиля – устройство для передачи вращения от ведущего вала к ведомому, расположенных под углом один к другому.

Неровное дорожное покрытие провоцирует колебание ведущих мостов, связанных подвеской. Рама и кузов автомобиля также совершают некоторые движения, как результат воздействия внешних факторов. Соответственно, могут смещаться относительно друг друга и оси валов агрегатов, которые передают крутящий момент от двигателя автомобиля к ведущим колесам.

Эта система агрегатов называется карданной передачей и предназначена она для того, чтобы уравновесить колебательные движения механизмов автомобиля для спокойной передачи крутящего момента.

В зависимости от автомобиля карданная передача может соединять такие механизмы:

§ коробку передач и раздаточную коробку;

§ коробку передач и главную передачу ведущего моста;

§ главные передачи заднего и среднего ведущих мостов;

§ полуоси и передние ведущие колеса;

§ главную передачу и ведущие колеса.

Строение карданных передач в разных автомобилях одинаково, отличия лишь в размерах агрегатов или в форме отдельных элементов.

Часто в процессе работы угол и расстояние между валами непрерывно изменяются. В автомобилях карданные передачи применяются для соединения двигателя и коробки передач (угол до 5°), коробки передач с раздаточной коробкой (угол до 5°), коробки передач (раздаточной коробки) с главной передачей (угол до 15°), а также в др. случаях (в рулевом приводе, для привода лебёдок и т. И.). Карданная передача включает карданный вал с двумя (реже одним) карданами. Если карданным валом соединяются механизмы, угол и расстояние между которыми изменяются (например, коробка передач и главная передача автомобиля), предусматривается осевая компенсация в виде скользящего шлицевого соединения, допускающего изменение длины вала в заданных пределах. В зависимости от величины угла между валами в карданной передачи могут быть использованы полукарданы (жёсткие или упругие), полные карданы неравных угловых скоростей или карданы равных угловых скоростей. Наиболее распространены полные карданы, основными деталями которых являются две вилки, игольчатые подшипники, крестовина, опоры для цапф крестовины и уплотняющие устройства. КПД одного кардана – 0, 985–0, 99.

Современный грузовой автомобиль представляет собой объединение сложных технических систем длительного пользования. В процессе эксплуатации детали, образующие эти системы, изнашиваются и теряют часть своих рабочих характеристик. Одним из важнейших узлов транспортных средств является трансмиссия. Специфика работы автомобильной трансмиссии в том, что отдельные ее части могут несколько изменять свое взаимоположение. Таким образом, оси валов агрегатов, передающие крутящий момент от двигателя к ведущим колесам, могут смещаться относительно друг друга, может изменяться линейное расстояние между агрегатами. Передачу крутящего момента обеспечивают карданные шарниры. Валы, соединяющие карданные шарниры, называются карданными валами. Система, состоящая из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров, называется карданной передачей. Для компенсации колебания расстояний между агрегатами трансмиссии в карданной передаче используются запатентованные еще в 1903 году Спайсером подвижные, в осевом направлении, муфты.

Однако возникновение дополнительных нагрузок, вызываемых центробежными силами, величина которых пропорциональна квадрату частоты вращения, негативно сказывается на долговечности работы данного узла. Жесткость вала на изгиб до определенной частоты вращения компенсирует центробежную силу, но только до критической частоты. Благодаря особой конструкции карданного вала, а также тому, что в опорах вала присутствуют силы трения, поломки вала, как правило, не происходит. Но при работе вала на критических оборотах уровень динамических нагрузок в трансмиссии значительно увеличивается. В результате чего возникает вибрация, которая, передаваясь через опоры карданного вала, «разбивает» несущую систему автомобиля. Для снижения вибрации валы карданной передачи необходимо тщательно балансировать.

Карданные передачи различных транспортных средств идентичны и отличаются, в основном, габаритными размерами и формой отдельных элементов. Трубы карданных валов обычно изготавливаются из сталей 15-20 с твёрдостью по Бринеллю HB 80-100. Вилки делаются из более прочного материала, из сталей 35-40 с HB 170-235. Шлицевые втулки выполняются, как правило, из стали 40Х с соответствующей закалкой.

Конструкции карданных шарниров неравных угловых скоростей претерпевают постоянный процесс модернизации с целью получения лучших эксплуатационных свойств – прежде всего увеличения КПД, а также повышения способность передавать вращение при повышенном угле между валами. Актуальность работ по модернизации очевидна, особенно, если учесть, что в некоторых конструкциях грузовых автомобилей карданных шарниров в трансмиссии может использоваться много. Например, в многоосной машине, порой, можно встретить более 2 десятков карданных шарниров. Причём, часть шарниров устанавливается последовательно, что существенно влияет на снижение общего КПД трансмиссии.

Ещё одной важной задачей, стоящей перед производителями узлов и деталей карданной передачи является увеличение срока службы крестовин карданного вала, фланцев, вилок, валов и карданной передачи в целом.

Использование конструкционных материалов меньшей плотности существенно упрощает проблему повышения критической частоты вращения карданной передачи. Производители карданных валов, крестовин карданного вала и других элементов карданной передачи ведут постоянные перспективные разработки использования неметаллических композиционных материалов с полимерной матрицей. Существуют разработки с использованием стеклянных, углеродных и других волокон в качестве материала карданных валов.

Положительные результаты достигнуты как иностранными компаниями, так и российскими предприятиями. Однако цена композитных карданов пока очень высока. Применение новых технологий для повышения износостойкости, например, крестовин карданного вала Вилюй достигается за счёт тесного сотрудничества с иностранным партнёром – английской компанией RP Technology LTD. Полимерные упорные шайбы и кольца уже применяются при производстве карданных крестовин некоторых модификаций, в частности это касается крестовин карданного вала для европейских грузовых автомобилей, а также для отечественной техники, например КАМАЗ 6520 (мосты МАДАРА).

Рисунок 3 – Карданная передача и ШРУС