Одним из основных агрегатов любого автомобиля, в том числе и пожарного, является его двигатель, который состоит из систем и механизмов, выполняющих определенные функции. Основным механизмом двигателя является кривошипно-шатунная группа, служащая для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала двигателя.
Группа состоит из неподвижных (блок цилиндров, головка блока цилиндров, крышки распределительных шестерен, картер маховика) и подвижных (маховик, коленчатый вал, шатунно-поршневая группа) элементов.
В большинстве случаев долговечность и надёжность двигателей автомобилей определяется применяемыми техническими решениями, а также культурой производства на предприятии. Однако существует и ряд факторов, которые зависят исключительно от потребителя. Это своевременность обслуживания, качество топлива и применяемых расходных материалов, выполнение профилактической диагностики.
Согласно статистике ресурс работы двигателей лидирующих автопроизводителей превышает отечественных. В чем же здесь причина? Одной из основных причин очевидно могут быть отличия в конструкции двигателей, в частности в конструкции кривошипно-ползунного механизма. Для изучения этой причины был проведен кинематический и динамический анализ двигателя отечественного пожарного автомобиля ЗИЛ 508 и пожарного автомобиля производства Германии Econic 2633 LL. Данными типами двигателей комплектуются пожарный автоцистерны построенные на шасси ЗИЛ и Мерседес (рис. 1).
Кинематический анализ кривошипно-ползунных механизмов рассматриваемых двигателей выполнялся для двух заданных положений выходного звена, которым является ползун. В ходе кинематического анализа были определены кинематические характеристики звеньев: перемещение; скорость; ускорение; траектория движения; функции положения при известных законах движения входных звеньев. Также была произведена оценка кинематических условий работы рабочего звена — поршня. Определены необходимые численные данные для проведения силового расчёта механизмов. Кинематическая схема кривошипно-ползунных механизмов двигателей представлена на рисунке 2. Механизмы двигателей хоть и имеют различные геометрические параметры, но принципиально не отличаются друг от друга.
Анализ механизмов был выполнен в двух положениях: в крайнем верхнем положении поршня и в среднем положении. В таблицах 1 и 2 представлены результаты расчетов кинематических и силовых характеристик кривошипно-ползунных механизмов двигателей.
Двигатель | Номинальная частота вращения колен вала, n, мин-1 | Кинематические, силовые характеристики | ||
Ускорение, т. В, м/с2 | Ускорение, т. С, м/с2 | Нагрузка на поршень, Н | ||
ЗИЛ 508 | 2500 | 3080 | 4080 | 3264 |
Econic 2633 LL | 2500 | 2960 | 3846 | 2864 |
Двигатель | Номинальная частота вращения колен вала, n, мин-1 | Кинематические, силовые характеристики | ||
Ускорение, т. В, м/с2 | Ускорение, т. С, м/с2 | Нагрузка на поршень, Н | ||
ЗИЛ 508 | 2500 | 3080 | 1020 | 887 |
Econic 2633 LL | 2500 | 2960 | 918 | 679 |
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что конструктивно главные механизмы отечественных двигателей и двигателей ведущих иностранных производителей не отличаются между собой. Таким образом причина меньшего ресурса работы отечественных двигателей кроется не в инженерно-конструкторских просчетах, а прежде всего в недостаточной культуре обслуживания техники. Поэтому своевременность и качество технического обслуживания пожарных автомобилей должно способствовать увеличению ресурса работы их двигателей.