PREFAŢĂ Dintre realizările tehnice care au cunoscut o evoluţie rapidă şi spectaculoasă, autovehiculele rutiere au cucerit treptat un loc însemnat în viaţa cotidiană, ele fiind astăzi un mijloc eficace şi flexibil pentru a învinge distanţele şi timpul, devenind totodată şi stăpânul drumurilor ce străbat întinsul pământului. Prezenta lucrare intitulată BAZELE INGINERIEI AUTOVEHICULELOR RUTIERE se adresează în special studenţilor din anul II ai secţiei Ingineria Transporturilor şi se doreşte a fi un material de studiu şi lucru, care să permită studenţilor săcu asimileze într-un moddecât mai eficientşiade noţiunilor generale care să-i familiarizeze problemele legate funcţionarea construcţia automobilelor. Lucrarea este utilă şi studenţilor din anii I şi II ai secţiilor Autovehicule Rutiere şi Automobile, învăţământ cu frecvenţă redusă pentru o documentare suplimentară prealabilă în vederea stabilirii direcţiilor optime de abordare a disciplinelor tehnice generale şi a practicii tehnologice. Structurarea lucrării s-a elaborat în baza programei analitice a cursului de Bazele ingineriei autovehiculelor rutiere şi a experienţei în domeniu a autorilor, urmărindu-se în principal transmiterea unor concepte de bază privind funcţionarea şi construcţia autovehiculelor rutiere, în vederea armonizării procesului de învăţământ şi a conştientizării importanţei disciplinelor tehnice generale în vederea aprofundării ulterioare specifice disciplinelor de strictă specialitate. Prin punerea la dispoziţia studenţilor a materialelor cuprinse în această lucrare, se doreşte şi impulsionarea proceselor de documentare tehnică, în vederea dobândirii unor cunoştinţe şi aptitudini tehnice specifice specialiştilor în construcţia autovehiculelor rutiere. În fiecare capitol sunt prezentate rutiere, noţiuni precum de bază funcţionarea şi exploatarea autovehiculelor şi o privind serie deconstrucţia, teste de evaluare a cunoştinţelor, fapt care le dezvoltă studenţilor din primii ani de studiu, capacitatea de a aborda procesul de învăţare urmând o logică în studiu, pentru a mării eficienţa procesului de formare tehnică. S-a urmărit prezentarea unor soluţii tehnice sub o formă accesibilă studenţilor aflaţi în anii I şi II de studiu, pentru a forma capacitatea acestora de a aborda probleme din ce în ce mai complexe pe măsură ce vor fi parcurse disciplinele de specialitate din anii următori de studiu. Autorii mulţumesc anticipat tuturor celor care vor venii în sprijinul activităţii lor prin sugestii sau observaţii cu privire la conţinutul acestui material. AUTORII
7
1. PROBLEME GENERALE ALE AUTOVEHICULELOR RUTIERE 1.1.Rolul şi importanţa automobilelor, dezvoltarea şi modernizarea lor Autovehiculul este caracterizat de parametrii săi principali, constructivi, dinamici şi economici care influenţează direct calităţile de tracţiune şi de exploatare ale acestuia, determinând prin aceasta necesitatea Cunoaşterea şi alegerea judicioasă a acestor parametrii prezintăcunoaşterii importanţălor.pentru construcţia respectivă, deoarece condiţionează mărimea forţelor şi momentelor care solicită transmisia precum şi relaţiile dintre factorii care determină în general caracterul mişcării acestuia în diferite condiţii de deplasare. În concepţia generală, autovehiculul este un vehicul rutier care se deplasează pe drum sau pe teren neamenajat, fiind echipat cu roţi, cu şenile sau cu pernă de aer şi care pot fi automobile sau tractoare. Automobilul (autovehicul rutier cu viteză mai mare de 40 km/h) este un vehicul rutier care se poate deplasa prin mijloace proprii de propulsie în diferite condiţii de teren, având caroseria închisă sau deschisă, destinat transportului de persoane, bunuri sau prestări de servicii. Tractorul este un vehicul pe roţi sau pe şenile, destinat să execute lucrări agricole, de transport, în construcţii, exploatări forestiere, petroliere, mine, etc. prin folosirea unor utilaje şi maşini de lucru remorcate, purtate sau semipurtate, precum şi prin tractarea unor remorci şi semiremorci. Atât automobilele cât şi tractoarele pe lângă multitudinea asemănărilor, au şi unele particularităţi la motor, transmisie, sistem de rulare, suspensie şi caroserie, determinate de condiţiile diferite de exploatare. Datorită destinaţiei diferite, autovehiculele au unele particularităţi în transmisie, sistemul de rulare, suspensie, caroserie şi chiar la motorul acestuia. Apariţia primelor autovehicule este strâns legată de descoperirea şi perfecţionarea maşinii cu abur şi a motorului cu ardere internă. Primele autovehicule rutiere au apărut pe la mijlocul secolului al XVIII-lea şi erau echipate cu motor cu abur, iar spre sfârşitul secolului motorul cu abur începe să fie înlocuit cu motorul cu ardere internă. Aceste autovehicule erau prevăzute cu roţi metalice sau din lemn, aveau o transmisie simplă, greutate mare, iar gama vitezelor era foarte redusă. Primele automobile au fost utilizate în special pentru transportul persoanelor. Perioada care a urmat primelor autovehicule rutiere se caracterizează printr-o perfecţionare continuă a acestora, la care au contribuit cu eforturi fizice şi gândire creatoare multe generaţii de oameni din întreaga lume. În secolul XIX începe se diversifică continuu construcţia autovehiculelor şi sefolosirea măreşteroţilor gradulcude pneuri, universalitate a acestora. Au crescut necontenit vitezele de deplasare, s-a perfecţionat transmisia, sistemul de rulare şi caroseria. Mărirea vitezelor de deplasare a fost impusă şi de necesitatea deplasării rapide de la locul de muncă la cel de parcare, sau de la un loc de muncă la altul, mărindu-se în acest fel productivitatea lucrărilor. După cel de al doilea război mondial se produce un salt calitativ important în perfecţionarea autovehiculelor. Se introduc transmisiile automate hidraulice sau electrice, servomecanismele pentru uşurarea conducerii şi mărirea eficacităţii unor 8
sisteme, se introduce tot mai mult electronica, se acordă o atenţie deosebită problemelor dinamicităţii, economicităţii şi siguranţei circulaţiei, se reduce considerabil greutatea. Utilizarea tot mai largă a autovehiculelor în tot mai multe domenii ale economiei naţionale a fiecărei ţări a jucat şi continuă să joace şi la ora actuală un rol important din punct de vedere economic şi social. Astfel, dezvoltarea transportului de persoane şi bunuri materiale pe anumite distanţe şi în anumite zone geografice, a facilitat dezvoltarea considerabilă a turismului, creşterea confortului în transporturi, etc.
1.2. Evoluţia industriei de autovehicule în ţara noastră Înaintea celui de al doilea război mondial, ţara noastră, deşi dispunea de resurse materiale bogate, nu a produs autovehicule, socotindu-se că existenţa unei asemenea industrii este justificată numai în ţările puternic industrializate. Această stare de lucru a avut repercusiuni importante şi asupra transportului auto în ţara noastră. Pentru numărul mic de autovehicule, ce erau importate de diferite întreprinderi sau diferiţi proprietari de maşini, au existat mici ateliere de întreţinere şi reparaţii. Încercările, de cele mai multe ori reuşite, ale unor specialişti români de a realiza diferite autovehicule, dovedind din plin inteligenţa şi capacitatea creatoare a poporului nostru în domeniul tehnicii, nu s-au bucurat de sprijin din partea celor care trebuia să-l acorde. În acest sens trebuie amintit primul autoturism cu o formă aerodinamică aproape perfectă realizat de inginerul Perşu de la uzinele de avioane Braşov şi regretatul profesor Mărdărescu Radu. După cel de al doilea război mondial s-au pus bazele organizării industriei constructoare de maşini înaţara Pentru acestora de a fost nevoie de dezvoltarea concomitentă altornoastră. ramuri cum suntrealizarea cea producătoare maşini unelte speciale, de rulmenţi, de aparataj electric, de cauciuc, de mase plastice, etc. Tot în acest timp s-a dezvoltat într-un ritm rapid transportul rutier şi ca urmare s-a dezvoltat în mod corespunzător producţia de automobile de diferite tipuri. Prin reprofilarea şi dezvoltarea unor întreprinderi cum sunt: Întreprinderea de Autocamioane Braşov, Întreprinderea Autobuzul Bucureşti, Întreprinderea Mecanică Câmpulung-Muscel, Întreprinderea de Autoturisme Colibaşi-Piteşti, Întreprinderea de Autoturisme Craiova, Întreprinderea de Autoturisme Timişoara, s-au pus bazele unei ramuri a industriei construcţiilor de maşini, care după o perioadă relativ scurtă, înregistrează realizări importante ce situează la ora actuală ţara noastră pe un loc de frunte în lume, în ce priveşte diversitatea producţiei de autocamioane, autobuze, autoutilitare şi autoturisme de teren şi oraş. Primul tip de autocamion SR-101 a fost realizat la Uzinele Steagul Roşu Braşov în anul 1954, după ce în anul 1952 s-a realizat un lot experimental de autocamioane de 15 tone la fostele uzine 23 August Bucureşti destinate exploatărilor petroliere. Autocamionul SR-101 era echipat cu un motor cu carburator, în patru timpi, 6 cilindri în linie, cu puterea de 66 kw la turaţia de 2900 rot/min şi dezvolta o viteză maximă de 63 km/h la o sarcină utilă de 4 tone. Pe şasiul autocamionului SR101 au fost realizate autobasculante, autocisterne, autolaboratoare şi autobuze, iar o parte din subansamble s-au folosit la realizarea primelor troleibuze româneşti. Ţinându-se cont de solicitările marilor şantiere, agriculturii şi ale întreprinderilor de transport care cereau sa fie dotate cu un număr din ce în ce mai mare de mijloace de transport rapide şi economice, s-a trecut la realizarea unor noi tipuri de autocamioane de 3 şi 5 tone, cu parametrii tehnici superiori. Astfel, în anul 9
1962 ies pe poarta Întreprinderii de Autocamioane Braşov, primele autocamioane de 3 tone SR-131-Carpaţi- creaţie srcinală a specialiştilor români, printre care se numără şi răposatul profesor Radu Mărdărescu, şeful catedrei de Autovehicule şi Motoare. Aceste autocamioane erau echipate cu motoare cu carburator 8 în V, cu puterea de 103 kW la 3600 rot/min. După punerea în fabricaţie a autocamioanelor SR-131, prin perfecţionarea tehnologiei de fabricaţie, dotare cu linii în flux şi cu maşini de înaltă productivitate, urmează în 1963 autocamionul SR-132, cu patru roţi motoare, iar în 1964 de pe banda de montaj ies primele autocamioane de 5 tone SR113 (Bucegi). În acelaşi timp autocamioanele fabricate la Braşov au stat la baza producţiei Întreprinderii Autobuzul Bucureşti a autobuzelor urbane, interurbane şi turistice, precum şi a troleibuzelor. În scopul unei mai bune adaptări la condiţiile foarte diferite de exploatare, producţia Întreprinderii din Braşov s-a diversificat în mod continuu. Astfel, în perioada 1962-1967 s-au realizat 8 tipuri de autocamioane derivate, iar prin montarea pe şasiurile respectivelor autocamioane a diferitelor suprastructuri, s-au livrat 12 tipuri de autoutilitare destinate transporturilor speciale. Pentru dotarea într-un ritm şi mai rapid a diferitelor sectoare ale economiei naţionale cu diverse tipuri de autovehicule, pentru o diversificare mai accentuată a producţiei de autocamioane, autobuze, autobasculante şi autospeciale, în anul 1969 s-a achiziţionat licenţă pentru o familie de autocamioane cu motor Diesel de la firma MAN (Germania) cu putere de 98 şi 158 kw. Ulterior gama motoarelor a fost completată cu motoare Diesel de concepţie proprie cu puteri de 190 şi 237 kw. În prezent la Întreprinderea de Autocamioane Braşov se construiesc autocamioane în gama 3,5 la 30 tone echipate, la cerere, cu motoare Diesel din import care satisfac normele internaţionale de poluare. Pe lângă aceste autocamioane se construiesc în prezent, în colaborare cu alte întreprinderi din ţară, diferite suprastructuri şi anume: autobasculante, autocisterne de lapte şi combustibil, autobetoniere, autovehicule forestiere, etc. Paralel cu dezvoltarea industriei de autocamioane, la Câmpulung-Muscel s-au pus bazele producţiei de autoturisme de teren şi autoutilitare. În prezent, la aceasta întreprindere se produc autoturisme de teren cu dublă tracţiune ARO-240, ARO-241, ARO-10 echipate cu motoare cu carburator şi motoare Diesel de fabricaţie indigenă, sau la cerere cu motoare performante aduse din import. Pe baza acestor autoturisme de teren se construiesc autocamionete, autofurgonete, etc. În anul 1968 la Colibaşi-Piteşti a fost înfiinţată industria românească de autoturisme de oraş care a debutat cu montarea autoturismelor DACIA-1100. Ulterior a fost achiziţionată licenţă de la firma Renault pentru fabricarea autoturismelor DACIA-1300 cu variantele lor DACIA-1310, DACIA-1400, DACIA combi, DACIA papuc şi DACIA Nova. În prezent întreprinderea de autoturisme Colibaşi-Piteşti a fost privatizată având ca acţionar majoritar cunoscuta firmă de autoturisme Renault şi produce autoturismele DACIA berlină, DACIA combi, DACIA papuc iar la sfârşitul anului 2000 aadus fostdelansat oraşa fost Super Nova înavând grupul motopropulsor la firmaautoturismul Renault, iar de ulterior introdusă fabricaţie DACIA Solenza urmând să fie lansat în fabricaţie modelul X 90. În prezent la Colibaşi se fabrică autoturismele de oraş DACIA Logan, destinate atât necesităţilor proprii cât şi la export. În anul 1982 ia fiinţă sub licenţă franceză Întreprinderea de Autoturisme Olcit de la Craiova care până în anul 1992 a fabricat autoturisme Olcit Club şi Olcit Special.
10
În perioada 1985-1989 s-a încercat la Întreprinderea de Autoturisme din Timişoara sa fie construit un autoturism popular considerat de foarte mulţi specialişti ca o ruşine a industriei constructoare de autoturisme de la noi din ţară. După revoluţia din 1989, începând cu anul 1992 la Craiova se construieşte în colaborare cu firma DAEWOO din Coreea de sud o fabrica de autoturisme de oraş care la ora actuală fabrică autoturismele de oraş: Tico, Matiz, Cielo şi limuzinele Espero, Leganza şi Nubira. Datorită specialiştilor de la fostele uzine I.A.R. din Braşov (azi Uzina Tractorul) a fost posibil ca în 1946 să se realizeze primul tractor românesc I.A.R. 22 , iar în anul 1949 s-a trecut la construirea tractorului I.A.R. 23, derivat din tractorul I.A.R. 22. În anul 1951 a început fabricaţia în serie a tractorului pe şenile KD-35 cu destinaţie generală, după ce în anul 1950 s-a realizat tractorul pe roţi S.R.T. –1. Varianta KDP-35 derivată din tractorul KD-35, destinat lucrărilor de prăşit a intrat în fabricaţie în anul 1955. În acelaşi timp s-a început şi fabricarea tractorului pe roţi Universal-2 (U-2). În anul 1956 s-a fabricat un lot experimental de tractoare pe roţi U-22 cu priză de putere independentă, iar ulterior s-a trecut la fabricarea tractorului universal U-26, cu variantele perfecţionate U-27, U-29, U-450 cu priză de putere semiindependentă şi instalaţie hidraulică pentru acţionarea diferitelor maşini agricole purtate şi remorcate. Un pas important în dezvoltarea industriei româneşti de tractoare l-a constituit trecerea în anul 1963 la fabricarea în serie a tractoarelor universale pe roţi U-650 cu varianta U-651 (cu patru roţi motoare), tractoare care au variantele modernizate U650 M şi U-651M. Tot în anul 1963 a început fabricaţia tractorului pe şenile, de putere mare, S1300, destinat lucrărilor de terasamente, defrişări, drumuri forestiere, lucrări de irigaţie, tracţiuni grele, etc. În anul 1965 a intrat în producţia de serie tractorul pe şenile S-650, destinat atât pentru lucrări agricole cât şi pentru lucrări forestiere. Din 1969, a început construcţia tractoarelor pe roţi şi şenile din familia U-445, în variantele: Universal (U-445; U-445DT; U-445 DTE; U-445 S.D; U-445 DTSD, S445), legumicol (U-445 L), viticol (U-445 V; SV-445;U-445 HCV), pomicol (U-445 HCP), pentru lucrări în pante (SH-445) şi pentru lucrări multiple (U-445 TIH). În anul 1970 a început fabricaţia tractorului pe şenile S-1500, iar ulterior au fost fabricate tractoarele S-1500 IF derivat din tractorul S-1300. Ulterior au fost construite tractoarele S-1800 IF şi S-1800 LS pentru lucrări de construcţie şi industrie. După 1980 au fost realizate noi tipuri de tractoare grele pe roţi A-1800 A şi A3600L, cu şasiu articulat pentru lucrări grele. În ultimul timp la Uzina Tractorul din Braşov se fabrică tractoarele din gama: UNIVERSAL 4 × 2 de tipul U453 (45 C.P.);U533 (53 C.P.); U643 (64 C.P.); U703 (70 C.P.); şi din gama 4× 4 de tipul U453 D.T. C.P.); U643 (64 C.P.); U703 aD.T. (70 C.P.); U833 D.T. (45 (83 C.P.); C.P.); U533 U1033D.T. D.T.(53 (103 C.P.). De D.T. asemenea, în 1994 început construcţia tractoarelor echipate cu motoare ecologice de tipul: U774 D.T. (77 C.P.); U684 D.T. (68 C.P.); U484 D.T. (48 C.P.) şi U524 D.T. (52 C.P.) In paralel cu Braşovul, la M.A.T. Craiova se fabrică tractoarele ZIMBRU 2195 (195 C.P.), TO 45-IU (45 C.P.); TIH 445-DH (44 C.P.); HERCULES 3195 (319 C.P.). Odată cu dezvoltarea industriei de autovehicule din ţara noastră, s-a dezvoltat învăţământul de toate gradele pentru pregătirea specialiştilor necesari acestei industrii, precum şi organizării şi exploatării automobilelor. În acest sens la Braşov, 11
Bucureşti, Piteşti, Cluj, Oradea, Timişoara, Craiova şi Iaşi se pregătesc ingineri de automobile şi tractoare. Totodată, s-a dezvoltat cercetarea ştiinţifică în acest domeniu.
1.3. Clasificarea autovehiculelor
1.3.1. Clasificarea automobilelor În figura 1.1. este prezentată schematic clasificarea automobilelor după următoarele criterii: destinaţie, tipul motorului, tipul transmisiei şi după numărul de punţi motoare. După destinaţie automobilele se împart în trei grupe mari: a) automobile pentru transport de bunuri; b) automobile pentru transportul de persoane; c) automobile pentru prestări servicii. a) Automobile pentru transportul de bunuri pot avea caroseria închisă, deschisă şi caroserie specială. În categoria automobilelor cu caroserie închisă intră următoarele: furgonul; autodubele (fig. 1.2.b); autofrigorificele (fig. 1.2.a); autoizotermele (fig. 1.2.c). Din categoria celor cu caroserie deschisă intră: autocamionetele (fig., 1.2.d); autocamioanele (fig. 1.2.e şi f); autocamioanele pentru containere (fig. 1.2.h). În categoria automobilelor cu caroserie specială intră următoarele: autobasculante (fig. 1.2.i şi j); autocisternele (fig. 1.2.k); autobetonierele (fig. 1.2.l); automobile pentru transportul animalelor (fig. 1.2.m). Din grupa automobilelor pentru transportul de bunuri fac parte şi cele care lucrează în agregat cu remorci şi semiremorci (fig. 1.2.g). b) Automobile destinate transporturilor de persoane pot fi: autoturisme (fig. 1.3.a,b şi c) pentru cel mult opt locuri; microbuze (fig. 1.3.d) pentru 8…14 locuri; autobuze (fig. 1.3.c) pentru mai mult de 14 locuri. Autovehiculele pot avea caroserie închisă (cooch, combi, coupe, sedan, berlină, limuzină), caroserie deschisă, caroserie transformabilă (cu acoperiş pliant sau glisant). Autobuzele din punct de vedere al destinaţiei, pot fi: urbane, suburbane, interurbane, autocare. c) Automobile pentru prestări de servicii sunt echipate cu instalaţii auxiliare diverse şi pot fi grupate în: automobile pentru pompieri (fig. 1.3.g), autosanitare (fig.1.3.f), autoateliere (fig.1.3.i), autostropitori, automăturători (fig. 1.3.h), automacarale (fig. 1.3.j), autoscări, etc. În funcţie de numărul de punţi şi amplasarea punţilor motoare se deosebesc automobile pe două punţi cu tracţiune pe puntea din spate (4x2); automobile pe două punţi cu tracţiune pe puntea din faţă (4x2); automobile cu două punţi cu tracţiune pe ambele punţi (4x4); automobile cu trei punţi cu tracţiune pe cele două punţi din spate (6x4); automobile cu trei punţi cu tracţiune pe toate cele trei punţi (6x6); automob ile cu patru punţi în variantele 8x4 şi 8x8. După tipul de transmisie folosit, automobilele pot fi: cu transmisie mecanică (în trepte sau continuă), cu transmisie hidrostatică, cu transmisie hidrodinamică şi cu transmisie electrică. După tipul motorului, automobilele pot fi: cu motor termic şi cu motor electric. Cele cu motor termic pot fi: cu ardere internă şi cu turbină cu gaze. La rândul lor cele cu ardere internă pot fi: cu combustibili lichizi (Diesel şi cu carburator) şi cu combustibili gazoşi (cu gaze lichefiate şi cu gaze de generator). 12
CU CAROSERIE INCHISĂ CU CAROSERIE DESCHISĂ
PENTRU TRANSPORTUL DE BUNURI
CU CAROSERIE SPECIALĂ
FURGON AUTODUBĂ AUTOFRIGORIFI-CĂ AUTOIZOTERMĂ PICK-UP AUTOCAMIONETĂ AUTOCAMION PT.CONTAINERE AUTOBASCULANTE AUTOCISTERNE AUTOBETONIERE PT.TRANSP.ANI-MALE LIMUZINĂ DECAPOTABIL
AUTOTURISME
SEDAN CUPEU CABRIOLET
PENTRU TRANSPORTUL DE PERSOANE
MICROBUZE URBANE SUBURBANE AUTOBUZE INTERURBANE
DUPĂ DESTINAŢIE
AUTOCARE PENTRU POMPIERI SANITARE AUTOATELIERE PENTRU PRESTARE DE SERVICII
AUTOSTROPITORI AUTOMĂTURĂTORI AUTOMACARALE AUTOSCĂRI CU COMBUSTIBIL LICHID CU ARDERE INTERNĂ
AUTOMOBIL
CU MOTOR TERMIC
CU COMBUSTIBILI GAZOŞI
CU TURBINĂ CU GAZE
DUPĂ TIPUL MOTORULUI CU MOTOR ELECTRIC
ÎN TREPTE MECANICĂ CU TRANSMISIE CONTINUĂ DUPĂ TIPUL TRANSMIEI
HIDROSTATICĂ HIDRODINAMICĂ ELECTRICĂ CU O PUNTE MOTOARE (4X2) CU DOUĂ PUNŢI
CU DOUĂ PUNŢI MOTOARE (4X4) CU O PUNTE MOTOARE (6X2)
DUPĂ NUMARUL DE PUNŢI
CU DOUĂ PUNŢI MOTOARE (6X4) CU TREI PUNŢI CU TREI PUNŢI MOTOARE (6X6)
Fig.1.1. Clasificarea automobilelor 13
Fig. 1.2. Automobile pentru transportul de bunuri: a- autofrigorifică, bautodubă, c- autoizotermă, d- autocamionetă, e- autocamion cu două punţi, fautocamion cu trei punţi, g-autocamion cu semiremorcă, h- autocamion pentru containere, i- autobasculantă cu două punţi, j- autobasculantă cu trei punţi, kautocisternă, l- autobetonieră, m- pentru transportat animale.
14
Fig. 1.3. automobile pentru transportul de persoane şi speciale: a- autoturism limuzină, b- autoturism break, c- autoturism de teren, d- microbuz, e- autobuz, fautosanitară, g- pentru pompieri, h- automăturătoare, i- autoatelier, j – automacara.
1.3.2. Clasificarea tractoarelor Prin faptul că tractoarele sunt folosite tot mai mult atât în agricultură cât şi în alte ramuri construcţia lor s-a diversificat foarte criterii mult, deci, s-au stabilit a o serie de economice, criterii pentru clasifi care. Cele mai utilizate de clasificare tractoarelor sunt: destinaţia, tipul sistemului de rulare, tipul motorului şi tipul transmisiei (fig. 1.4). După destinaţia lor tractoarele se clasifică în următoarele grupe principale: tractoare agricole (cu utilizare generală, universale, specializate şi şasiuri autopropulsate); tractoare pentru industrie (cu utilizare generală şi speciale); tractoare de transport destinate transportului în agricultură a produselor agricole şi altor mat eri ale, atâ t pe dru muri amenajate, cât şi pe terenuri fără drumuri, 15
caracterizate prin viteze de deplasare între 25 şi 45 Km/h şi printr-o suspensie îmbunătăţită. CU UTILIZARE GENERALA UNIVERSALE AGRICOL SPECIALIZATE DUPĂ DESTINAŢIE
PENTRU GR DINI SI LIVEZI PENTRU VII PENTRU TERENURI ML ŞTINOASE PENTRU REGIUNI DELUROASE PENTRU BUMBAC
SASIUNRI
PENTRU INDUSTRIE-
AUTOPROPULSATE CU UTILIZARE GENERALA PENTRU LUCRĂRI PENTRU ÎNCĂRCAT SI SĂPAT SPECIALE PENTRU CORNANIT
PENTRU TRANSPORT CU PNEURI CU OBADA RIGIDA DUPĂ SISTEMUL DE TRACTOR RULARE
CU ROTI
CU DOUA PUNŢI
CU O PUNTE MOTOARE (4X2) CU DOUA PUNŢI MOTOARE (4X4)
CU O PUNTE (MOTOCULTOR) CU SEMISENILE CU SENILE CU ABURI
DUPĂ TIPUL MOTORULUI
CU MOTOR TERMIC
CU TURBINA CU GAZE CU ARDERE INTERNA
CU COMBUSTlBILI SOLIZI CU COMBUSTI -BILI LICHIZI
CU COMBUSTI BILI LICHIZI CU COMBUSTI BILI GAZOSI
DUPĂ TIPUL TRANSMISIEI
CU MOTOR ELECTRIC CU TRANSMISIE MECANICA CU TRANSMISIE HIDROSTATICA CU TRANSMISIE HIDRODINAMICA CU TRANSMISIE ELECTRICA CU TRANSMISIE COMBINATA
DIESEL CU APRINDERE PRIN SCÂNTEIE CU GAZE DE GENERATOR CU GAZE LICHEFIATE
IN TREPTE CONTINUA
Fig. 1.4. Clasificarea tractoarelor După sistemul de rulare tractoarele pot fi:
Tractoare peavea roţi (fig. 1.5), careroţi potmotoare avea o punte sau toate două punţi motoare, respectiv pot numai două (4x2) sau cele patru roţi motoare pot avea roţi inegale sau egale. La tractoarele cu două roţi motoare, putea din faţă poate fi cu ecartament normal, cu roţi apropiate şi cu o singură roată (tractoare pe trei roţi). Tractoarele cu o punte, numite motocultoare, sunt tractoare de putere mică (3...8 Kw) şi gabarit redus , utilizate la lucrări agricole pe suprafeţe mici, în parcuri, grădini, sere, orezarii, lucrări de transport pe distanţe mici şi la unele lucrări staţionare.
16
Tractoare pe şenile (fig. 1.6), care se deplasează cu ajutorul mecanismului şenilelor asigură o aderenţă mai bună şi o presiune pe sol mai scăzută faţă de tractoarele pe roţi. Tractoare cu semişenile(fig. 1.7), care au sistemul de rulare format în faţă de roţi, iar în spate din şenile. Aceste tractoare se obţin de regulă prin modificarea tractoarelor obişnuite pe roţi, prin montarea pe roţile din spate şi pe nişte roţi intermediare a unor şenile uşoare..
Fig. 1.5. Tractoare pe roţi: a) cu roţi inegale şi roţile spate motoare; b) cu roţi inegale
şi toate roţile moto are; c) cu roţi egale şi motoare; d) cu roţi egale (forestier); e) pentru viticultură (HC); f) cu roţi egale şi şasiu articulat.
Fig. 1.6. Tractoare pe şenile: a) tractor agricol pe şenile; b) tractor pe şenile pentru
construcţii
Fig. 1.7. Tractoare cu semişenile
Având în vedere că în transpo rturile rutiere se foloseşte în mod frecvent automobilul, în capitolele şi subcapitolele care vor fi tratate ulterior se vor face referiri numai la automobil, deoarece tractoarele au particularităţi la motor, transmisie, sistem de rulare, suspensie şi caroserie.
17
1.5. Organizarea gen erală a automobilelor Automobilele sunt alcătuite din mai multe ansambluri, subansambluri şi mecanisme care pot fi împărţite în următoarele grupe: a) motorul (sursa de energie), b) transmisia, c) sistemul de rulare (de propulsie), d) sistemele de conducere, e) caroseria, f) mecanisme de lucru şi instalaţiile de confort. Schema generală a plasării părţilor principale ale automobilelor este arătată în figura 1.4. a) Motorul 1 , care constituie sursa de energie a automobilului, transformă energia chimică a combustibilului folosit în energie mecanică necesară mişcării automobilului. De regulă motorul se plasează în faţă (fig. 1.4.). La unele autoturisme şi autobuze motorul se plasează în spate, iar în cazul autocamioanelor pentru a mări platforma de încărcare motorul se plasează sub cabină şi caroserie, de asemenea la unele autobuze sub podea între cele două punţi. b) Transmisia serveşte pentru modificarea, transmiterea şi distribuirea momentului motor al motorului 1, la roţile motoare 7 ale automobilului. Transmisia se compune din următoarele subansambluri: ambreiaj 2, cutie de viteze 3, transmisia cardanică 4, reductor central 5 şi diferenţial 6. De la motorul 1 cuplul motor se transmite ambreiajului 2, care serveşte la cuplarea şi decuplarea motorului de transmisie, în vederea opririi şi pornirii automobilului precum şi la schimbarea treptelor de viteze. Cutia de viteze 3 modifică vitezele de deplasare şi forţele de tracţiune ale automobilului. De asemenea, permite obţinerea mersului înapoi şi staţionarea îndelungată a automobilului cu motorul în funcţiune.
Fig.1.4. Părţile componente ale automobilului Transmisia cardanică, transmite cuplul motor de la cutia de viteze la puntea motoare din spate, iar în cazul automobilelor cu motorul în faţă, transmisie pe roţile din faţă, şi motor în spate şi transmisie pe roţile din spate, acest subansamblu dispare. Reductorul central , pe lângă faptul că transmite cuplul motor la puntea din spate, participă la mărirea transmitere şi facesunt în acelaşi se transmită mişcarea de la unraportului arbore latotal altul,deatunci când aceştia dispuşitimp unulsăfaţa de altul sub un unghi de 90o. Diferenţialul, dă posibilitatea celor două roţi motoare să se rotească cu turaţii diferite, lucru necesar la deplasarea automobilului în viraj sau pe drumuri cu neregularităţi. c) Sistemul de rulare, transformă mişcarea de rotaţie în mişcare de translaţie şi cu ajutorul lui automobilul se sprijină pe drum. 18
La automobilele cu o singură punte motoare (fig. 1.8), sistemul de rulare se compune din roţile motoare din spate 7 şi roţile de direcţie din faţă 8, care sunt legate la sistemul de direcţie 9. Tot din sistemul de rulare face parte şi suspensia. În funcţie de numărul roţilor motoare şi nemotoare automobilele pot fi realizate în diferite variante după cum urmează: 4X2 sau 4X4 autovehiculele cu două punţi (prima cifră indică numărul total al roţilor şi a doua indică numărul roţilor motoare), 6X2, 6X4, 6X6 – automobilele cu trei punţi şi 8X4, 8X8 – automobilele cu patru punţi. -Varianta 4X2 cu punte motoare dispusă în spate se întâlneşte la aproape toate tipurile de automobile, iar 4X2 cu punte motoare în faţă este utilizată, de regulă, la autoturisme. -Varianta 4X4 se foloseşte la autocamioanele şi autoturismele cu capacitate de trecere mărită. -Variantele 6X2, 6X4, 6X6, 8X4 şi 8X8 se folosesc la autocamioane si autotractoare. d) Sistemele de conducere , sunt formate din sistemul de direcţie 9 şi sistemul de frânare. Sistemul de direcţie are rolul de a orienta roţile de direcţie în funcţie de felul traiectoriei mişcării automobilului şi de a asigura acestora o manevrabilitate mai bună. Sistemul de frânare asigură încetinirea sau oprirea automobilului din mers, evitarea accelerării la coborârea pantelor şi imobilizarea automobilelor oprite. e) Caroseria, este montată pe şasiul (transmisie şi sistem de rulare) automobilelor şi este rezervată conducătorului auto, pasagerilor sau mărfurilor transportate. La autocamioane caroseria se compune din cabină şi platforma pe care se aşează bunurile de transportat. f) Mecanismele de lucru şi instalaţii de confort . La unele automobile se utilizează o serie de mecanisme de lucru ca priză de putere, diferite sisteme de ridicare, dispozitivul de remorcare, etc. cu ajutorul cărora puterea motorului este utilizată pentru executarea de lucrări. La automobilele actuale se găsesc instalaţii şi aparatură pentru asigurarea confortului, a siguranţei circulaţiei şi controlului exploatării. Din care fac parte instalaţia de încălzire şi aerisire, aparatajul de bord şi iluminat, centuri de siguranţă, etc..
1.6. Parametrii de bază ai automobilelor
Parametrii principali care caracterizează un automobil sunt: parametrii constructivi, dinamici, energetici şi economici. Aceşti parametrii servesc pentru aprecierea obiectivă a calităţilor diferitelor tipuri de automobile şi pentru a scoate în evidenţă dacă aceştia corespund condiţiilor de lucru impuse de exploatare.
1.5.1. Parametrii constructivi Parametrii constructivi ai automobilelor sunt: dimensiunile principale, capacitatea de trecere, greutatea şi capacitatea de încărcare.
19
1.5.1.1.Dimensiunile principale. Dimensiunile principale care caracterizează
construcţia unui automobil sunt cele arătate în fig. 1.9 a) Dimensiunile de gabarit , sunt cele mai mari dimensiuni privind lungimea A, lăţimea E şi înălţimea D, ţinând seama şi de dimensiunile caroseriei sau a cabinei. b) Ampatamentul L (baza sau distanţa dintre punţi), este distanţa între axele geometrice ale punţilor automobilului. La automobilele cu trei punţi, ampatamentul se consideră distanţa între axa geometrică a punţii din faţă şi jumătatea distanţei dintre cele două punţi din spate. c) Ecartamentul (calea) roţilor din faţă Bi şi din spate B 2, reprezintă distanţa dintre planele mediane ale roţilor care aparţin aceleiaşi punţi. Pentru roţile duble planul median se consideră la jumătatea distanţei dintre cele două roţi. d) Distanta minimă la sol C (lumina sau garda la sol), reprezintă distanţa dintre sol şi punctul cel mai de jos al automobilului. Punctele cele mai jos situate ale automobilelor se găsesc la cele două punţi şi la carterul ambreiajului. De obicei, lumina la puntea din faţă este mai mică decât la carterul ambreiajului, în scopul protejării acestuia din urmă de eventualele loviri. De asemenea, in general, lumina la puntea din spate este mai mică decât la puntea din faţă, datorită construcţiei reductorului central. Lumina automobile lor poate fi mărită prin utilizarea unor pneuri cu dimensiuni mai mari sau prin transmiterea mişcării la roţile motoare, cu ajutorul unor reductoare, care permit ridicarea punţii din spate. e) Consolele din fata F si din spate G , sunt distanţele pe orizontală dintre axa de simetrie a punţii din faţă, respectiv din spate, până la extremitatea din faţă respectiv din spate a automobilului. f) Raza longitudinală de trecere 1 este raza unui cilindru convenţional tangent la roţile din faţă, din spate şi la punctul de lumină minimă dintre cele două roţi. g) Raza transversală de trecere 2, este raza unui cilindru convenţional tangent la cele două roţi de pe aceeaşi punte şi punctul de lumină minimă dintre cele două roţi. h) Unghiurile de trecere faţă 1 şi spate 2 sunt unghiurile determinate de sol şi tangentele duse la roţi prin punctele extreme inferioare din faţă, respectiv spate. i) înălţimea platfor mei H este distanţa de la sol la suprafaţa inferioară a platformei. j) Dimensiunile platformei IxKxM, reprezintă lungimea, lăţimea şi înălţimea lăzii, măsurate în interiorul acesteia.
20
1.5.1.2. Capacitatea de trecere a automobilului. Prin capacitatea de trecere a
automobilului se înţelege calitatea automobilului de a se deplasa pe drumuri sau pe terenuri accidentate şi de a trece peste obstacole. Din punct de vedere al capacităţii de trecere, automobilele pot fi : automobile obişnuite şi automobile cu capacitate mare de trecere. Automobilele cu capacitate mare de trecere sunt caracterizate de faptul că au toate roţile motoare. In funcţie de condiţiile de deplasare, capacitatea de trecere poate fi îmbunătăţită prin folosirea pneurilor cu profil de tracţiune, prin folosirea pneurilor de joasă presiune, prin folosirea lanţurilor, etc. Capacitatea de trecere a unui automobil este caracterizată de următorii parametrii: a) Presiunea specifică pe sol dată de raportul dintre greutatea totală a automobilului şi suprafaţa de contact dintre pneuri şi sol. Cu cât presiunea specifică pe sol este mai mică cu atât automobilul se poate deplasa mai uşor pe terenuri moi, pe zăpadă, pe nisip, etc. La autocamioanele obişnuite presiunea specifică pe sol este de 3,0...5,5 daN/cm2. b) Lumina. Acest parametru indică obstacolele maxime peste care poate trece automobilul fără să le atingă. Cu cât lumina este mai mare, cu atât automobilul se poate deplasa mai uşor pe terenuri accidentate, însă se înrăutăţeşte stabilitatea, deoarece se ridică poziţia centrului de masă. 21
c) Raza longitudinală si raza transversală de trecere. Raza longitudinală de trecere este funcţie de mărimea ampatamentului şi a poziţiei punctului de lumină minimă. Cu cât această rază este mai mică cu atât capacitatea de trecere va fi mai mare, însă în acelaşi timp se înrăutăţeşte stabilitatea. Raza transversală de trecere este funcţie de ecartament şi de punctul de lumină minimă în plan transversal. Cu cât această rază este mai mică cu atât capacitatea de trecere este mai mare. d) Unghiurile de trecere faţă si spate. Mărimea acestor unghiuri este determinată de lungimea consolelor faţă şi spate ale automobilului. Cu cât unghiurile de trecere sunt mai mari, cu atât capacitatea de trecere a automobilului este mai bună. e) Raza minimă de viraj a automobilului . Este distanţa de la centrul instantaneu al virajului până la jumătatea punţii din spate a automobilului, la un unghi maxim de bracare a roţilor de direcţie. Cu cât raza de viraj este mai mare, cu atât capacitatea de trecere este mai bună. f) Raza roţilor automobilelor , influenţează capacitatea de trecere a automobilelor peste obstacole orizontale sau verticale. La automobilele obişnuite cu o singură punte motoare înălţimea unui obstacol vertical peste care poate sa treacă esteh≈ 2/3r (r fiind raza roţi), iar la automobilele cu mai multe punţi motoare h≈ r. Lăţimea canalului peste care poate trece un automobil cu condiţia ca marginile aces tuia să fie suficie nt de rezisten te, este b≈ r în cazul automobilelor cu o singură punte motoare, iar la automobilele cu mai multe punţi motoare b≈ 1,2r. g) Numărul roţilor motoare . Capacitatea de trecere a automobilelor este îmbunătăţită prin mărirea numărului de roţi motoare. 1.5.1.3 .Greutatea si parametru capacitatea de încărcare a automobilelor. Greutatea automobilelor este un important şi reprezintă suma greutăţilor tuturor
mecanismelor şi agregatelor din construcţia acestuia, precum şi greutatea încărcăturii. Suma greutăţii mecanismelor şi agregatelor automobilului reprezintă greutatea proprie şi se notează cu Go, iar greutatea încărcăturii prescrise reprezintă greutatea utilă şi se notează cu Gu. Greutatea totală Ga se obţine prin însumarea celor două greutăţi. Ga = G0 + Gu (1.1) Raportul între greutatea utilă şi greutatea proprie se numeşte coeficientul de utilizare a greutăţii automobiluluiηG: G G − G0 ηG = U = a (1.2) G0 G0 Introducerea noţiunii de coeficient de utilizare a greutăţii oferă posibilitatea de a compara diferite tipuri de automobile între ele (în special autocamioane) şi de a cunoaşte construcţiile cele mai raţionale, deoarece el arată cât de raţional a fost folosit metalul în construcţia respectivă.
1.5.2. Parametrii dinamici ai automobilelor Parametrii dinamici cei mai importanţi care caracterizează un automobil sunt: factorul dinamic, forţa maximă de tracţiune la cârlig, viteza maximă, panta maximă, stabilitatea, etc.
22
1.5 .2. 1.Factorul dinamic al automobilului. Pentru aprecierea calităţilor dinamice
ale automobilului se foloseşte noţiunea de factor dinamic, determinat de raportul: F − Fa D= R (1.3) Ga unde: FR este forţa tangenţială de tracţiune la roata motoare; Fa forţa de rezistenţă a aerului; Ga greutatea totală a automobilului cu sarcina maximă utilă. După cum rezultă din relaţia prezentată factorul dinamic, reprezintă o forţă de tracţiune disponibilă specifică, care poate fi folosită pentru învingerea rezistenţelor totale ale drumului şi pentru accelerarea automobilului.
R
dinamic D îşi modifică valoarea în funcţie de viteză, deoarece atât F cât şi FFactorul a variază în funcţie de viteza de deplasare. Variaţia factorului dinamic în funcţie de viteză ne dă caracteristica dinamică a automobilelor şi este o diagramă foarte importantă pentru aprecierea calităţilor dinamice ale automobilelor.
1.5.2.2.Forta de tracţiune la cârlig. Este forţa maximă rezultată la cârligul
automobilului şi care poate fi folosită pentru tractarea remorcilor sau a semiremorcilor. Forţa de tracţiune la cârlig se determină experimental cu ajutorul dinamometrelor, dinamografelor, pe cale tensometrică, etc.
1.5.2.3.Viteza maximă a automobilului. Reprezintă viteza reală (m/s sau km/h) cu
care se poate depl asa automobilul pe un drum orizonta l, în condiţii normale, în treapta superioară din cutia de viteze şi cu sarcina maximă utilă. Viteza teoretică a unui automobil se poate calcula cu relaţia: n⋅r Va = ω ⋅ r ≅ 0.377 it [km/h] (1.4) unde: r - este raza de rulare a roţilor motoare, în m; n - turaţia motorului, în rot/min;t iraportul total de transmitere. Viteza reală se determină experimental, ţinând seama şi de patinarea roţilor. 1.5.2.4.Panta maximă. Este valoarea maximă a pantei, exprimată în grade sau
procente, pe care o poate urca automobilul cu sarcină maximă. Acest parametru indică posibilităţile automobilului de a învinge rezistenţele suplimentare ce apar la urcarea pantei şi posibilitatea acestuia de a fi utilizat cu sarcină maximă pe drumuri cu declivităţi. De obicei, panta maximă se indică pentru fiecare automobil la treapta inferioară şi cea superioară din cutia de viteze. 1.5.2.5. Stabilitatea automobilelor. Prin stabilitatea automobilului se
înţelege fără a secapacitatea răsturna sauacestora derapa.de a se deplasa pe pante, drumuri înclinate, curbe, etc. Stabilitatea automobilului se apreciază în funcţie de condiţiile în care are loc deplasarea, viteza de deplasare, valoarea pantei, înclinarea transversală a drumului, razele de curbură ale drumului, precum şi de anumiţi parametrii constructivi ca: ecartamentul, ampatamentul, coordonatele centrului de masă, etc.
1.5.3. Parametrii energetici ai automobilului 23
Posibilitatea mişcării automobilului este condiţionată de prezenţa unei forţe motoare (de tracţiune) care ia naştere ca rezultat al interacţiunii dintre drum şi roţile motoare, acţionate de un moment oarecare. în prezent, sursa de energie cea mai utilizată pentru punerea în mişcare a automobilelor este motorul cu ardere internă, în care energia chimică a combustibilului se transformă în energie mecanică.
1.5.4. Parametrii economici ai automobilelor Parametrii economici cei mai importanţi care caracterizează un automobil sunt: costu l iniţia l, amortis mentu l şi ch eltuie lile de explo atare ( consumul de combustibil şi lubrifianţi, consumul de pneuri, durabilitatea automobilului, cheltuielile de întreţinere şi reparaţii). a) Consumul de combustibil este cel mai important indice care caracterizează economicitatea automobilelor şi depinde de următorii factori: tipul, starea şi puterea motoru lui montat pe automobil; construcţia saşiului; viteza de deplasare; tipul şi starea drumului. La automobile consumul de combustibil se raportează la 100 km parcurşi (l/100km sau kg/l00km), la tona kilometru transportată ( 1/t × km) şi călător kilometru (1/călător km). b) Durabilitatea automobilului, este dată de calitatea acestuia de a funcţiona timp îndelungat fără defecţiuni în limita uzurilor admise. Ea este determinată de factorii constructivi (calitatea materialelor folosite la fabricarea pieselor, de tehnologia de fabricaţie a pieselor, de calitatea montajului, felul ungerii, etc.) şi de factorii de exploatare (starea drumurilor, condiţiile climaterice, calitatea combustibililor, calitatea conducătorului auto, etc).şi punctualitatea reviziilor tehnice şi periodice, calificarea c) Cheltuielile de întreţinere şi reparaţii, sunt determinate de simplitatea şi uşurinţa cu care se pot executa. De asemenea, ele depind de uşurinţa cu care se poate ajunge la punctele de ungere şi reglare, de simplitatea montării şi demontării agregatelor, de uşurinţa cu care acestea pot fi scoase de pe automobil şi de gradul de unificare şi interschimbabilitate a pieselor şi agregatelor automobilului.
1.7. Noţiuni sumare asupra deplasării automobilului Utilizarea automobilului constă în transportul pe drumuri al pasagerilor, încărcăturilor sau al utilajului special montat pe automobil. Automobilul trebuie să învingă rezistenţele, care apar la deplasarea lui, deci energia mecanică dezvoltată de motorul automobilului este folosită pentru învingerea rezistenţelor ce apar la deplasarea acestuia. Cantitatea de energie consumată în unitatea de timp pentru învingerea rezistenţelor la înaintarea automobilului determină puterea necesară, în fiecare moment, la arborele cotit al motorului. Valoarea limită a puterii dezvoltate de motor la o anumită turaţie a arborelui cotit este limitată de însăşi parametrii motorului (tipul său, construcţia şi dimensiunile sale), la fel este limitată şi de valoarea rezistenţelor care, la o anumită viteză, pot fi învinse de un automobil având un anumit motor. Fiind cunoscute puterea Pe în C.P. dezvoltată de motor şi turaţia arborelui cotit ne în rotaţii pe minut se poate calcula cuplul motor M e, în daN*m la arborele cotit al motorului: 24
Pe (1.5.) ne După cum s-a văzut puterea dezvoltată de motor se transmite, prin intermediul mecanismelor transmisiei, la roţile motoare ale automobilului. O parte anumită din putere se consumă pentru învingerea frecării şi a celorlalte rezistenţe din mecanismele transmisiei. Din această cauză puterea la roţile motoare P R este mai mică decât puterea la arborele cotit al motorului. Raportul între puterea la roţile motoare ale automobilului, P R, şi puterea dezvoltată de motor, P e, se numeşte randamentul transmisiei şi caracterizează Me = 716,2
calitatea transmisiei în privinţa pierderilor transmiterea puterii de la motor la roţile motoare. Randamentul transmisiei poate filacalculat cu relaţia: ηtr = PR / Pe = (Pe – Ptr)/Pe (1.6.) unde Ptr este puterea pierdută în transmisie. Conform relaţiei 1.6. puterea la roţile motoare ale automobilului în funcţie de puterea motorului se poate calcula cu relaţia: PR = ηtr Pe (1.7.) Valoarea randamentului transmisiei depinde de construcţia mecanismelor transmisiei şi de condiţiile de lucru, fiind în medie egal cu 90%, deci, pentru învingerea rezistenţelor din mecanismele transmisiei se consumă în medie 10% din puterea motorului. Datorită prezenţei mecanismelor transmisiei, turaţia roţilor automobilului (pentru simplificare se consideră cazul de mişcare în linie dreaptă a automobilului când turaţia roţilor din dreapta şi din stânga sunt egale) este mai mică decât turaţia arborelui cotit al motorului. Pentru a ilustra acest lucru se notează cu i o raportul de transmitere al reducătorului central, care arată de câte ori turaţia roţilor motoare este mai mică decât turaţia arborelui cardanic sau, decât ori cuplul motor la roţile motoare este mai mare decât cuplul motor al arborelui cardanic. De asemenea se notează cu icv raportul de transmitere al cutiei de viteze care arată de câte ori turaţia arborelui cardanic este mai mică decât turaţia arborelui cotit al motorului sau, de câte ori cuplul motor al arborelui cardanic este mai mare decât cuplul motor al arborelui cotit al motorului. Cu notaţiile adoptate , turaţia roţilor motoare n R poate fi exprimată prin turaţia ne a arborelui cotit al motorului, în modul următor: nR = ne/(io iCV) (1.8.) Cunoscând turaţia roţilor automobilului, se poate calcula şi viteza de înaintare a acestuia. Pentru aceasta se notează cu r raza roţilor automobilului, în metri, rază la determinarea căreia se ţine seama de deformaţia cauciucului montat pe roată, deci la o rotire a roţii, automobilul parcurge un drum de 2 πr. Dacă roata face n R rot/min, drumul parcurs de automobil pe minut în metrii va fi egal cu 2 πnR r. Drumul parcurs într-o secundă, adică viteza automobilului va fi de 60 de ori mai mică. 1.8. şi introducând în acesta expresia în locul turaţiei roţii n R turaţia Folosind motoruluirelaţia, ne, se obţine: Va = (2πr ne)/(60 io iCV) [m/s] (1.9.) Pentru a trece de la viteza exprimată în m/s la o viteză exprimată în km/h valoarea vitezei calculată cu relaţia 1.9. trebuia împărţită la 1.000 şi înmulţită cu 3.600. Astfel, relaţia pentru calculul vitezei de deplasare a automobilului în km/h în funcţie de turaţia arborelui cotit al motorului, capătă forma următoare: Va = (2πr ne)*3.600/(60 io iCV) 1.000 = 0.377 r n/i o iCV [km/h] (1.10.)
25
Cuplul motor la roţile motoare ale automobilului se poate calcula cunoscând puterea la roţile motoare şi turaţia lor cu relaţia următoare: MR = 716,2 PR/nR (1.11.) Introducând în această relaţie valorile lui PR şi n R date de relaţiile 1.3.şi1.4., şi ţinând seama de relaţia 1.1., se obţine: MR = 716,2(ηtr Pe io iCV)/nR = ηtr Me io iCV (1.12.) Împărţind momentul la roţile motoare prin raza lor, se obţine forţa periferică la roţile motoare, care se notează cu FR: FR = MR/r = (ηtr Me io iCV)/r (1.13.) Forţa periferică F R este îndreptată în sens invers deplasării automobilului şi reprezintă acţiunea roţilor motoare ale automobilului asupra drumului în punctele lor de contact (fig. 1.9).
Fig. 1.9 Forţele de interacţiune a roţilor motoare cu drumul. asupraşiroţilor motoare seînexprimă prin forţa de reacţieAcţiunea T aplicatăreciprocă de drum apedrumului roţile motoare este îndreptată sensul de deplasare a automobilului. Deci, T reprezintă o forţă mobilă numită forţă de tracţiune. Dacă nu se ţine seama de rezistenţa relativ mică de rostogolire a roţilor motoare, atunci forţa de tracţiune este egală în valoare absolută cu forţa periferică. T ≈ FR (1.14.) Aceasta permite ca la rezolvarea unor probleme practice să se considere în locul forţei de tracţiune, forţa periferică, ce se poate calcula uşor cu relaţia 1.13. Mărimea forţei periferice la roţile motoare este limitată de aderenţa acestor roţi cu drumul, adică: FR ≤ ϕ ⋅ Zm (1.15.) unde: ϕ este coeficientul de aderenţă dintre roată şi drum, care depinde de starea drumului; Zm - reacţiunea normală la roţile motoare. Pentru un drum uscat, cu acoperire artificială tare, coeficientul de aderenţă este în medie ϕ = 0,6. Pe un drum alunecos, coeficientul de aderenţă scade de 2…3 ori, adică ajunge la valori 0,2…0,3. Dacă roţilor motoare ale automobilului li se transmite o forţă periferică în valoare mai mare decât forţa de aderenţă, forţa de tracţiune nu creşte, iar roţile încep să patineze pe drum. Mărimea reacţiunii normale Z m depinde de schema şi construcţia automobilului. La un automobil cu două punţi cu roţile motoare în spate Z m = Z2, iar daca are roţile motoare în faţă Z m = Z 1. Dacă automobilul are toate roţile motoare Z m = Z 1 + Z2 = G a. (unde Z 1 este reacţiunea statică pe puntea din faţă, iar Z 2 reacţiunea statică pe puntea din spate). 26
1.6.1. Forţele de rezistenţă la înaintarea automobilului Ca rezultat al acţiunii drumului şi aerului asupra automobilului aflat în mişcare apar o serie de rezistenţe la înaintare a căror sumă este echilibrată de forţa de tracţiune. Aceste rezistenţe determină caracterul mişcării şi valoarea vitezei dezvoltate de automobil. Forţa totală la roată obţinută prin însumarea forţelor tangenţiale de la toate roţile motoare se utilizează la învingerea rezistenţelor la înaintare formate din: rezistenţa la rulare F r, rezistenţa la urcarea pantei F p, rezistenţa aerului F a, şi rezistenţa la accelerare sau rezistenţa la demaraj F d, după cum este arătat în figura 1.10.
Fig. 1.10. Schema forţelor care acţionează asupra automobilului Rezistenţa la rulare F r şi rezistenţa aerului F a sunt totdeauna forţe care se opun mişcării automobilului. Rezistenţa datorită pantei F p se opune mişcării numai în cazul urcării automobilului pe un drum înclinat, la coborârea pantei devine forţă activă, iar la deplasarea pe drum orizontal este egală cu zero. Rezistenţa la accelerare, sau rezistenţa la demarare Fd, acţionează asupra automobilului numai în timpul mişcării cu regim variabil, nestaţionar (va ≠ const.) şi este totdeauna de sens opus acceleraţiei. Astfel, la accelerarea automobilului (demarare) ea acţionează ca forţă de rezistenţă, iar la frânare ca forţă activă. Rezistenţa totală F la înaintarea automobilului, în cazul cel mai general al mişcării (drum înclinat şi viteză variabilă) este dată de relaţia: F = Fr ± Fp + Fa ± Fd (1.16.) Deoarece rezistenţa totală la înaintare în timpul deplasării este echilibrată de forţa totală la roţile motoare, se poate scrie: FR = F = Fr ± Fp + Fa ± Fd (1.17.) Forţa de rezistenţă la rulare Fr este condiţionată de pierderile datorită rulării roţii elastice pe suprafeţe tari sau deformabile ale drumului. Pentru calcularea forţei de rezistenţă la rulare a automobilului se consideră un coeficient mediu de rezistenţă la rulare f, pentru toate roţile automobilului. Astfel, forţa de rezistenţă la rulare pe un drum orizontal a unui automobil sau a unei remorci se calculează cu relaţiile: Fr = Ga ⋅ f ; Fr = Gr ⋅ f (1.18.) iar în cazul unui autotren cu n remorci, relaţia 1.18. devine: 27
n
Fr = (Ga + ∑ Gr ) ⋅ f
(1.19.)
1
unde: Ga este greutatea totală a automobilului sau autotractorului; G r este greutatea unei remorci; f coeficientul mediu de rezistenţă la rulare. Pe un drum înclinat cu unghiul α, relaţiile 1.18 şi 1.19 devin: Fr = Ga ⋅ f ⋅ cosα ; Fr = Gr⋅ f ⋅ cosα (1.20.) respectiv: Fr = (Ga +
n
∑ Gr ) ⋅ f ⋅ cosα
(1.21.)
1
Valoarea coeficientului de rezistenţă la rulare, pe drum cu acoperire tare, artificială, variază în medie între limitele 0,02…0,03, iar pe drumurile de pământ, cu acoperire moale între limitele 0,06…0,1. Forţa de rezistenţă la urcarea pantei F p este dată de componenta greutăţii automobilului paralelă cu suprafaţa drumului, adică: Fp = Ga ⋅ sinα (1.22.) unde: α este unghiul de înclinare longitudinală a drumului. În cazul în care automobilul lucrează în agregat cu remorcă, forţa de rezistenţă la urcarea pantei se calculează cu relaţia: Fp = (Ga +
n
∑ Gr ) sin α
(1.23.)
1
Forţa de rezistenţă a aerului F a este forţa la înaintarea automobilului exercitată asupra acestuia de mediul de aer în care circulă automobilul. Din totalul puterii consumate de un autoturism obişnuit, care s-ar deplasa cu o viteză de circa 100 km/h, aproape două treimi sunt datorate forţei de rezistenţă a aerului. Forţa de rezistenţă a aerului constă dintr-o rezistenţă de frecare, determinată de dimensiunile şi calitatea suprafeţei automobilului şi dintr-o rezistenţă de presiune şi formare a turbioanelor, determinată de forma automobilului. Forţa de rezistenţă a aerului poate fi calculată cu relaţia: Fa = K ⋅ S ⋅ Va2 (1.24.) unde: K este coeficientul aerodinamic, caracterizat îndeosebi de forma caroseriei; S secţiunea transversală perpendiculară pe direcţia de deplasare a automobilului , în m2; Va viteza de deplasare a automobilului în m/s. Dacă în relaţia forţei de rezistenţă a aerului viteza se introduce în km/h, ea capătă forma: K ⋅ S ⋅ Va K ⋅ S ⋅Va ≈ Fa = (1.25.) 2 2
3,6
2
13
Forţa de rezistenţă la demaraj F
este o forţă care acţionează asupra automobilului când el se deplasează în regim tranzitoriu, confundându-se în ultimă instanţăatunci cu forţa disponibilă pentru accelerare. Această forţă se poate calcula cu relaţia: δ ⋅ Ga ⋅ dva Fd = ⋅ g
d
dt
(1.26.) unde: δ este coeficientul maselor automobilului în mişcarea de rotaţie; d Va/dt acceleraţia automobilului. 28
În concluzie se poate arăta că echilibrul tuturor forţelor care acţionează asupra automobilului la mişcarea rectilinie pe un drum oarecare, reprezintă ecuaţia bilanţului de tracţiune, adică: FR = Fr ± Fp + Fa ± Fd (1.27.) Prin analogie cu ecuaţia bilanţului de tracţiune se poate scrie şi ecuaţia bilanţului de putere.
1.8. Test de e valuare. Capitolul 1 1.7.1. Forţele de rezistenţă la înaintarea automobilului
Figura 1.11. Forţele care acţionează asupra automobilului şi dimensiunile de bază Prezentaţi elementele componente din figura 1.11.
Ga - ...............................................................…. Fr - ..............................................................…... Fp - .............................................................…... Fa - .............................................................……. Fd - ............................................................……. Ftc - .............................................................…… Z1 - ..............................................................…... Z2 - ...............................................................….. a - .................................................................…. b - ..................................................................… L - ..................................................................… ha - ................................................................… hg - .................................................................... h - ..................................................................… l - ...............................................................……. α-...............................................................…….
Care sunt expresiile de calcul pentru forţele care acţionează asupra automobilului? Fr =.................................................................... Fp =................................................................... 29
Fa =...............................................................…. Fd =..............................................................…. Ftc =.................................................................... Prezentaţi forţele care se opun deplasării automobilului în toate cazurile de mişcare ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………............................................................................................................................ ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ... Prezentaţi forţele care pot deveni şi forţe active în timpul deplasării automobilului. ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………............................................................................................................................ ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ...
30
2. MOTOARELE CARE ECHIPEAZĂ AUTOMOBILELE În prezent, sursa de energie cea mai utilizată pentru punerea în mişcare a automobilului este motorul cu ardere internă.
2.1. Clasificarea motoarelor cu ardere internă Motoarele cu ardere internă sunt acele motoare la care procesele de ardere a combustibilului, de degajare a căldurii şi de transformare a unei părţi din căldură în lucru mecanic cedat pistonului, au loc chiar în interiorul motorului. Procesele care asigură transformarea energiei chimice a combustibilului în lucru mecanic se succed periodic în fiecare cilindru formând ciclul motorului. Din punct de vedere constructiv, motoarele cu ardere internă sunt foarte variate, ceea ce a dus la necesitatea folosirii mai multor criterii de clasificare şi anume: ciclul funcţional, modul de aprindere a amestecului proaspăt, modul de umplere al cilindrilor cu amestec proaspăt, modul de răcire, dispoziţia cilindrilor, domeniul de utilizare, etc.. Din punct de vedere al ciclului funcţional, motoarele cu ardere internă pot fi: motoare în patru timpi, la care ciclul motor se efectuează în două rotaţii complete ale arborelui cotit, adică în patru curse ale pistonului; motoare în doi timpi , la care ciclul motor se efectuează într-o rotaţie completă a arborelui cotit, adică în două curse ale pistonului. internăDupă pot fi: modul de formare a amestecului proaspăt, motoarele cu ardere motoare cu formarea amestecului proaspăt în exteriorul cilindrilor într-un dispozitiv special numit carburator ( motoare cu carburator); motoare cu formarea amestecului proaspăt în interiorul cilindrilor ( motoare cu injecţie). După modul de aprindere a amestecului proaspăt, motoarele cu ardere internă pot fi: motoare cu aprindere prin scânteie (MAS), la care aprinderea amestecului proaspăt se realizează prin declanşarea unei scântei electrice între electrozii unei bujii; motoare cu aprindere prin compresiune (MAC), la care aprinderea amestecului proaspăt se realizează prin autoaprindere, datorită comprimării prealabile a aerului în cilindru. În funcţie de combustibilul întrebuinţat, motoarele cu ardere internă pot fi: motoare cu benzină, alimentate prin carburator sau pompă de injecţie, care funcţionează după ciclul MAS; motoare cu motorină, alimentate prin pompă de injecţie, care funcţionează după ciclul MAC; motoare cu petrol sau amestec petrol – benzină, care funcţionează după ciclul MAS;
31
motoare cu ţiţei brut sau păcură , alimentate prin pompă de injecţie, care lucrează după ciclul MAC; motoare cu gaz, care funcţionează cu amestecător, utilizând gaz metan, gaz de cocs, gaz de furnal, gaz de generator, etc.; motoare cu combustibil solid , introdus în motor de obicei în stare pulverulentă;
După modul de umplere a cilindrilor cu amestec proaspăt, motoarele cu ardere internă pot fi: motoare cu admisie naturală, la care amestecul proaspăt intră în cilindrul motorului datorită depresiunii ce se creează prin deplasarea pistonului; motoare supraalimentate, la care amestecul proaspăt este introdus în cilindrul motorului cu ajutorul unei pompe speciale la o presiune mai mare decât presiunea atmosferică. După modul de răcire motoarele cu ardere internă pot fi: motoare răcite cu lichid; motoare răcite cu aer (cu curent de aer natural sau forţat). Motoarele cu un singur cilindru se numesc monocilindrice, iar cele cu mai mulţi cilindrii se numesc policilindrice. La motoarele policilindrice aşezarea cilindrilor a căpătat o foarte mare diversitate. Din acest punct de vedere se deosebesc: motoare verticale, la care cilindrii sunt dispuşi deasupra arborelui cotit; motoare inversate, la care cilindrii sunt dispuşi sub arborele cotit; motoare orizontale, la care cilindrii sunt dispuşi într-un plan orizontal; motoare în linie , la care axele cilindrilor sunt paralele şi situate în acelaşi plan, pistoanele acţionează un singur arbore cotit; motoare cu două linii paralele, la care pistoanele acţionează asupra a doi arbori cotiţi; motoare în V sau W, la care axele cilindrilor sunt situate în două plane (în V), sau în trei plane (în W), ce se intersectează de obicei în axa arborelui cotit, pistoanele acţionând un singur arbore cotit; motoare în evantai, în X, în U, în H, etc.; motoare în stea, la care cilindrii sunt dispuşi radial în acelaşi plan, cu axele concurente într-un singur punct, pistoanele acţionând un singur arbore cotit (pot fi şi cu stea dublă); motoare cu cilindri opuşi, la care axele cilindrilor sunt situate în două plane ce formează între ele un unghi de 180 o, pistoanele acţionând un singur arbore cotit; motoare cu pistoane opuse în cilindru comun , la care în fiecare cilindru lucrează două pistoane ce se apropie şi se depărtează concomitent, acţionând unul sau doi arbori cotiţi (sunt motoare numai în doi timpi). Din punct de vedere al utilizării în exploatare, motoarele cu ardere pot fi: motoare staţionare sau stabile; motoare pentru tracţiunea terestră; 32
motoare navale; motoare de aviaţie.
2.2. Principiul funcţional şi schema generală a motorului cu ardere internă cu piston În figura 2.1 este prezentată schema de principiu a unui motor cu ardere internă elemente funcţionale ale5acestui motor cilindrul pistonulcu 2, piston. biela 3,Principalele arborele cotit 4, supapa de admisie şi supapa de sunt: evacuare 6. 1,
Fig.2.1.Schema generală a unui motor cu ardere internă cu piston. Amestecul proaspăt sau aerul pătrunde prin supapa de admisie în cilindru, unde are loc arderea. Gazele rezultate prin ardere, la o anumită presiune şi temperatură, apasă asupra pistonului. Mişcarea rectilinie alternativă a pistonului este transformată în mişcare de rotaţie a arborelui cotit prin intermediul mecanismului bielă – manivelă. Poziţia pistonului corespunzătoare celui mai apropiat punct faţă de camera de ardere se numeşte punct mort superior (PMS). Poziţia pistonului corespunzătoare celui mai îndepărtat punct faţă de camera de ardere se numeşte punct mort inferior (PMI).
33
În punctele moarte se inversează sensul de mişcare al pistonului şi deci viteza acestuia în aceste puncte este zero. Distanţa dintre punctele moarte se numeşte cursa pistonului (S). La fiecare cursă a pistonului corespunde o rotaţie de 180 o a arborelui cotit. Cursa pistonului este egală cu dublul razei manivelei R. S=2R (2.1.) Volumul cavităţii interioare a cilindrului corespunzător poziţiei pistonului în PMS se numeşte volumul camerei de ardere (VC). Volumul generat de fundul pistonului la deplasarea lui de la PMS la PMI (sau invers) se numeşte volumul util al cilindrului (VS) şi se calculează cu relaţia: π ⋅ D2 ⋅ S (2.2.) VS = 4
în care D este diametrul cilindrului. Volumul de deasupra pistonului când acesta se află în PMI se numeşte volumul total al cilindrului (Vt), adică: Vt = VS + VC (2.3.) Suma volumelor utile ale tuturor cilindrilor motorului se exprimă de obicei în litri şi se numeşte capacitatea cilindrică a motorului sau cilindree (litraj) şi se calculează cu relaţia: VS
2 = π ⋅ D ⋅ S ⋅i 4
(2.4.)
în care: i este numărul cilindrilor motorului. Raportul dintre volumul total al cilindrului (V t) şi volumul camerei de ardere (VC) se numeşte raport de compresiune (ε) şi se calculează cu relaţia: (2.5.) = Vt = VS + Vc = 1 + VS Vc Vc Vc Raportul de compresiune arată de câte ori se micşorează volumul cilindrului la deplasarea pistonului de la PMI la PMS. ε
2.3. Ciclurile reale de funcţionare ale motoarelor cu ardere internă 2.3.1. Ciclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin scânteie (M.A.S.) Majoritatea motoarelor cu carburator folosite la maşinile de tracţiune funcţionează după ciclul în patru timpi. Pentru a examina procesele ce au loc în motor se consideră un motor cu un singur cilindru (fig. 2.2), folosind diagrama de variaţie a presiunii în cilindru, în funcţie de volumul cilindrului, corespunzător diferitelor poziţii ale pistonului. În funcţie de procesul care are loc în cilindrul motorului la timpul respectiv, fiecare din aceşti timpi poartă o anumită denumire: primul timp – admisie, al doilea timp – compresie, al treilea timp – ardere şi destindere, al patrulea timp – evacuare. Admisia (fig. 2.2,a). Procesul de admisie are loc după evacuarea gazelor arse. În timpul evacuării gazelor arse, datorită rezistenţelor gazodinamice, presiunea gazelor care se evacuează variază continuu şi se menţine puţin mai mare decât cea 34
atmosferică. Din această cauză, la sfârşitul evacuării, adică înaintea începerii admisiei, în camera de ardere rămâne o parte din gazele arse, numite gaze arse reziduale, având o presiune mai mare decât cea atmosferică. În perioada de admisie pistonul se deplasează de la PMS la PMI, supapa de admisie este deschisă, iar presiunea gazelor arse reziduale începe să scadă până la cea atmosferică. Ulterior, la admisia în cilindru a amestecului proaspăt, datorită rezistenţelor gazodinamice din instalaţia de admisie (rezistenţa filtrului de aer, lungimea şi secţiunea conductelor, existenţa unor coturi în instalaţia de admisie, rugozitatea pereţilor conductelor, rezistenţa la aspiraţia amestecului proaspăt prin carburator, etc.) presiunea scade sub cea atmosferică.
Fig.2.2.Schema de funcţionare a motorului cu carburator în patru timpi şi ciclului lui de lucru Scăderea presiunii în timpul admisiei se accentuează cu creşterea turaţiei, deoarece rezistenţele gazodinamice cresc cu creşterea vitezei curentului de amestec proaspăt. Presiunea de admisie mai este influenţată şi de fazele de distribuţie şi de corespondenţa acestor faze cu turaţia dată. Presiunea gazelor în timpul admisiei, variază în limitele: pa = 0,7…0,9 daN/cm2 la motoarele cu carburator în patru timpi; p a = 0,65…0,8 daN/cm 2 la motoarele cu gaze. În diagrama (fig2.2, p – V, admisia este se reprezentată prin Compresia b). Pistonul deplasează decurba la PMIa –la b.PMS iar ambele supape sunt închise. Procesul real de compresie se desfăşoară în condiţiile unei variaţii continue a temperaturii amestecului proaspăt şi a existenţei unui schimb de căldură între amestecul proaspăt şi pereţii camerei de ardere, precum şi a scăpării unei părţi din amestecul proaspăt prin neetanşeităţi. Din această cauză, compresia are loc după o politropă cu coeficientul politropic variabil. În diagrama p-V, compresia este reprezentată prin curba b-c. 35
Arderea şi destinderea (fig.2.2, c). În acest timp ambele supape sunt închise. Amestecul proaspăt este aprins înainte ca pistonul sa ajungă în PMS (avans la aprindere) de o scânteie electrică produsă între electrozii unei bujii. La motoarele cu aprindere prin scânteie (cu carburator) principala particularitate a procesului de ardere a amestecului proaspăt este combinarea procesului de oxidare a moleculelor de combustibil cu fenomenul de propagare a frontului flăcării în spaţiu şi timp. Procesul de ardere la aceste motoare este întotdeauna însoţit de mişcarea gazelor în camera de ardere, provocată de deplasarea pistonului şi de dilatarea termică a gazelor, ceea ce duce la deformarea frontului flăcării. Destinderea gazelor arse are ca efect deplasarea pistonului spre PMI şi prin intermediul bielei roteşte arborele cotit al motorului. Deoarece în decursul destinderii gazele efectuează un lucru mecanic util, cursa corespunzătoare a pistonului se numeşte cursă utilă. Timpul de destindere se termină când pistonul a ajuns în PMI (punctul e, fig.2.2 c). Presiunea gazelor la sfârşitul destinderii scade până la 4…5 daN/cm 2. Procesul real de destindere are loc după o politropă cu exponent politropic variabil, ca şi în cazul compresiei, deoarece în acest timp se modifică starea gazelor, are loc un schimb intens de căldură de la gaze la pereţii camerei de ardere, iar o parte din gaze scapă prin neetanşeităţi. Evacuarea (fig. 2.2, d) În acest timp, pistonul se deplasează de la PMI la PMS, împingând gazele arse prin supapa de evacuare care este deschisă şi galeria de evacuare în atmosferă. Curăţirea cilindrului de gazele arse depinde de timpul de evacuare şi de presiunea la evacuare. Presiunea gazelor în timpul evacuării depinde de aceeaşi factori care influenţează presiunea în instalaţia de evacuare a gazelor arse. Pentru a micşora presiunea la evacuare este necesar să micşoreze rezistenţele gazodinamice. Pentru a mări timpul de evacuare, adică pentru o curăţire cât mai bună a cilindrului de gaze arse, supapa de evacuare se deschide înainte ca pistonul să ajungă la PMI (adică cu avans) şi se închide după ce pistonul a ajuns la PMS (cu întârziere).
2.3.2. Ciclul de funcţionare al motorului cu aprindere prin compresiune (DIESEL) în patru timpi La motoarele Diesel, procesele de funcţionare se deosebesc de cele ale motorului cu carburator prin modul de formare a amestecului proaspăt şi prin procesul de aprindere. În figura 2.3 este reprezentată schema de funcţionare a unui motor Diesel în patru timpi şi ciclul său în diagrama p-V. La motorul Diesel în timpul admisiei, în cilindru este admis aer curat, care se comprimă în cursa de compresiune, apoi în cilindru se injectează o cantitate de combustibil bine determinată, care se autoaprinde datorită presiunii şi temperaturii ridicate a aerului la sfârşitul cursei de compresiune. În diagrama p-V (fig. 2.3, b), admisia este reprezentată de curba 0-1, compresia prin politropa 1-2, arderea prin curba 2-3-4, destinderea prin politropa 4-5 şi evacuarea prin curba 5-0. Ridicarea presiunii şi a temperaturii aerului admis în cilindru, la sfârşitul cursei de compresiune, se realizează la motorul Diesel prin rapoarte de compresiune mari, variind în limitele 16…24. 36
Fig.2.3.Schema de funcţionare a motorului cu aprindere prin compresie (Diesel) în patru timpi şi ciclul lui de lucru. Când pistonul ajunge în apropierea PMS, în cilindru se injectează combustibil cu o presiune mare (150…500 daN/cm2, chiar mai mult). Combustibilul este injectat cu o pompă de injecţie 1 (fig. 2.3,a) prin injectorul 2. Presiunea la care se injectează combustibilul în cilindrii motorului este mult mai mare decât presiunea la sfârşitul compresiei, lucru necesar pentru o pulverizare cât mai bună şi pentru distribuirea uniformă a picăturilor de combustibil în camera de ardere, care venind în contact cu aerul comprimat, aflat la presiune şi temperatură ridicată, se autoaprinde şi arde. Desfăşurarea procesului de ardere la motorul Diesel este mult mai complicată decât laLamotoarele cu carburator. motorul Diesel, arderea nu începe imediat după injecţia combustibilului, ci cu o oarecare întârziere, numită întârziere la aprindere. Datorită acestei întârzieri la aprindere, în cilindru se acumulează o anumită cantitate de combustibil, iar în momentul când începe arderea are loc o creştere bruscă a presiunii. Viteza de creştere a presiunii este influenţată mult de perioada întârzierii la aprindere. Procesul de ardere la motoarele Diesel este influenţat de raportul de compresie, sarcina şi turaţia motorului, avansul la injecţie, caracteristicile injecţiei, arhitectura camerei de ardere, natura combustibilului, etc. Cu creşterea raportului de compresie, creşte atât procesul de compresie cât şi temperatura la sfârşitul compresiei şi are ca urmare o scădere accentuată a duratei de întârziere la autoaprindere. În acest fel se explică faptul că la motoarele Diesel raportul de compresie are valori mult mai mari decât la motorul cu carburator. Creşterea turaţiei motorului duce la creşterea vitezei de ardere a combustibilului, datorită accentuării mişcărilor turbionare în camera de ardere şi pulverizării mai fine a combustibilului, dar această creştere a vitezei de ardere nu are loc în aceeaşi proporţie cu scurtarea timpului care rezultă în urma creşterii turaţiei. Din această cauză, este necesar ca la turaţii mari, paralel cu creşterea turaţiei să se mărească şi unghiul de avans la injecţie, dar în acest caz arderea trece şi pe curba destinderii. De aceea, la motoarele Diesel turaţia maximă este limitată şi nu poate depăşi anumite valori, mult mai mici decât acelea ale motoarelor cu carburator. Modul de introducere a combustibilului în cilindri are influenţă mare asupra aprinderii şi arderii sale. La începutul injecţiei este avantajos să se injecteze cantităţi mai mici de combustibil pentru ca în durata întârzierii la aprindere să nu se
37
aglomereze o cantitate prea mare de combustibil deoarece, în acest caz, arderea se extinde prea mult în destinderea gazelor. Fineţea pulverizării are o influenţă mare asupra procesului de ardere. Pentru a realiza o pulverizare cât mai fină a combustibilului se utilizează presiuni mari de injecţie (150…500 daN/cm2).
2.3.3. Ciclul de funcţionare al motorului cu carburator în doi timpi La motoarele în doi timpi, ciclul motor se efectuează în timpul a două curse ale pistonului, adică la o singură rotaţie a arborelui cotit şi se desfăşoară în aceeaşi ordine ca şi la motorul în patru timpi. În figura 2.4. este arătată schema de funcţionare a unui motor cu carburator în doi timpi cu baleiaj prin carter şi ciclul său de lucru în diagrama p-V.
Fig.2.4.Schema de funcţionare a motorului cu aprindere prin scânteie (cu carburator) în doi timpi şi ciclul lui de lucru. Cilindrul motorului are trei ferestre, acoperite la diferite momente de piston în mişcarea sa de la un punct mort la altul. Fereastra 1 este pusă în legătură cu carburatorul şi serveşte la admisia amestecului proaspăt în carterul 5. Prin fereastra 2, legată de conducta de evacuare, sunt eliminate în atmosferă gazele arse. Fereastra 3 serveşte la trecerea amestecului proaspăt din carter în cilindru. În figura 2.4. a, este arătat momentul când pistonul se deplasează în sus. Închizând ferestrele, el începe să comprime amestecul proaspăt în cilindru. În acest timp, sub piston, în carter, se produce o depresiune. Deplasându-se în continuare în sus, pistonul va deschide fereastra 1, şi sub acţiunea depresiunii din carter, amestecul proaspăt trece din carburator în carter. Când pistonul a ajuns în apropierea PMS, amestecul în presiunii cilindru este aprins de oeste scânteie produsă de proaspăt bujia 4 şi,comprimat sub acţiunea gazelor, pistonul împinselectrică, în jos, producând lucrul mecanic util. Arderea amestecului proaspăt se termină în punctul 3 (fig. 2.4,c). La deplasarea în jos, pistonul acoperă fereastra 1, după care se produce comprimarea prealabilă a amestecului proaspăt admis în carter la cursa precedentă. Spre sfârşitul cursei sale în jos, pistonul deschide fereastra de evacuare 2, prin care gazele arse ies în atmosferă, după aceea se deschide şi fereastra de baleiaj 3, prin care amestecul proaspăt comprimat în prealabil în carter, trece din carter în cilindru.
38
Curentul de amestec proaspăt ce vine din carter umple cilindrul motorului, contribuind şi la curăţirea (baleierea) lui de gazele arse (fig. 2.4,b). Astfel, la motorul în 2 timpi, în decursul unui timp, adică la o cursă a pistonului de la PMI la PMS, deasupra pistonului are loc comprimarea amestecului proaspăt, iar sub piston admisia amestecului proaspăt în carterul motorului. În diagrama p-V, acest timp este reprezentat de curba 0-1-2 (fig. 2.4,c). În decursul celui de al doilea timp, adică la deplasarea pistonului de la PMS la PMI, deasupra pistonului are loc destinderea gazelor (cursa utilă), iar sub piston comprimarea prealabilă a amestecului proaspăt admis în carter la cursa precedentă. În diagrama p-V timpul 2 este reprezentat prin curba 2-3-4-0 (fig. 2.4,c). În punctul 4 se deschide fereastra de evacuare iar în punctul 5 fereastra de baleiaj. La motoarele în doi timpi, cursa utilă are loc la fiecare rotaţie a arborelui cotit. Din această cauză, funcţionarea motorului este mai uniformă, datorită succesiunii mai dese a curselor utile, iar puterea motorului creşte – practic – de două ori faţă de un motor în patru timpi cu aceleaşi dimensiuni principale şi aceeaşi turaţie. Dezavantajul principal al motoarelor în doi timpi cu carburator constă în consumul mare de combustibil din cauza baleiajului cilindrului cu amestec proaspăt, când o parte din acesta iese prin fereastra de evacuare odată cu gazele arse. Această pierdere este provocată de necesitatea îmbunătăţirii spălării cilindrului de gazele arse şi este o pierdere inevitabilă a motoarelor în doi timpi. La baleiaj se pierde până la 30% din încărcătura de amestec proaspăt, rămasă după baleiaj în cilindru. De aceea, motoarele în doi timpi sunt mai puţin economice decât motoarele în patru timpi, motiv pentru care ele sunt folosite rar la automobile. Ele au răspândire mai mare la motociclete, autoturisme de capacitate mică, fierăstraie mecanice, pompe, etc. La motoarele Diesel în doi timpi, funcţionarea este aproape identică cu cea a motoarelor cu carburator în doi timpi, cu deosebirea că la primul în carter şi apoi în cilindru este admis aer proaspăt, care este folosit şi pentru baleiaj, iar la sfârşitul cursei de compresie se injectează în cilindru o anumită cantitate de combustibil, cu ajutorul instalaţiei de injecţie. Rezultă că motoarele Diesel în doi timpi funcţionează mai economic decât cele cu carburator în doi timpi deoarece pentru baleiaj este folosit aerul comprimat în prealabil în carter, şi nu amestec aer plus combustibil .
2.4. Supraalimentarea motoarelor cu ardere internă Pentru a mări puterea şi randamentul motoarelor cu ardere internă, cea mai eficace metodă care se foloseşte este supraalimentarea, prin care se înţelege introducerea forţată a aerului sau a amestecului proaspăt în cilindru, la o presiune superioară celei atmosferice. Avantajele supraalimentării sunt: se măreşte puterea motorului cu până la 50% prin mărirea randamentului de umplere; de la valori subunitare la motoarele obişnuite, la valori supraunitare; se măreşte presiunea medie efectivă; greutatea specifică a motorului scade simţitor; spălare mai eficace a cilindrului de gaze arse şi în consecinţă se produce o răcire mai bună a pistonului, chiulasei şi supapelor. În prezent, supraalimentarea este răspândită în special la M.A.C fiind limitată la M.A.S din cauza detonaţiei şi aprinderilor secundare. Supraalimentarea motoarelor se realizează cu ajutorul compresoarelor de aer (suflantelor) de diferite tipuri. Cele mai utilizate sunt compresoarele volumice rotative (Roots) şi compresoarelor centrifugale Compresorul poate fi antrenat de motor printr-un sistem mecanic, sau de o turbină cu gaze acţionată de gazele de evacuare. Ultima metodă este cea mai 39
răspândită la motoarele moderne şi constă în cuplarea pe acelaşi ax a unui compresor centrifugal, cu o turbină de gaze, formând aşa numitul turbocompresor (turbosuflantă). În figura 2.5,a este arătată schema unui motor Diesel în patru timpi supraalimentat cu aer la care compresorul este antrenat de motor prin intermediul unor roţi dinţate.
.
Fig.2.5.Scheme de supraalimentare a motoarelor în patru timpi.
În timpul funcţionării motorului, suflanta 1 refulează aerul admis din atmosferă, în conducta de admisie 2 şi de aici în cilindru la o presiune p s =1,2…1,5 daN/cm2. Umplerea forţată a cilindrului cu o cantitate mai mare de aer decât în cazul admisiei naturale, permite ca în cilindru să se injecteze o cantitate mai mare de combustibil şi în final puterea motorului creşte în mod corespunzător. În figura cu 2.5., b, este arătată schema unui motor cu carburator în patru timpi supraalimentat ajutorul unei turbosuflante. Gazele de ardere din cilindrul motorului 4, sunt dirijate prin conducta de evacuare 5 spre turbina 8, pe care o pune în funcţiune. Pe acelaşi ax cu turbina este montat rotorul compresorului 1, care aspiră aer din atmosferă şi îl refulează prin conducta 2 în carburatorul 3. Mai departe, amestecul proaspăt este introdus forţat în cilindrul motorului la o presiune de 1,2… 1,5 daN/cm2. Pentru menţinerea unei presiuni de refulare a aerului spre carburator, turaţia turbinei, deci şi a compresorului, poate fi reglată prin variaţia cantităţii de gaze arse ce intră în turbină cu ajutorul obturatorului 6, restul de gaze fiind evacuate în atmosferă. Gazele care au trecut prin turbină sunt evacuate în atmosferă prin conducta 7. La motoarele cu carburator, turbosuflanta poate fi montată în amonte sau în aval de carburator. În figura 2.6 este arătată schema unui motor Diesel în doi timpi cu supraalimentare cu compresor Roots cu baleiaj în echicurent cu ferestre şi supape Aerul sub presiune, debitat de compresorul 3, este introdus în cilindrul motorului prin camera 2, executat în jurul cilindrului şi printr-o serie de ferestre 1, executate în pereţii cilindrului. La începutul cursei de deplasare a pistonului de la PMI la PMS, ferestrele de admisie 1 şi supapa de evacuare 4 sunt deschise, producându-se baleiajul cilindrului cu aerul debitat de compresorul 3. La deplasarea pistonului spre PMS, ferestrele de baleiaj şi supapa de evacuare se închid, începând cu comprimarea aerului în cilindru. în apropiere de PMS, se injectează în cilindru c anumită cantitate de combustibil, corespunzătoare cantităţii de aer comprimat, care se autoaprinde şi arde. 40
Gazele de ardere, la presiuni şi temperaturi ridicate, se destind împingând pistonul spre PMI. Când pistonul a ajuns în apropiere de PMI se deschide supapa de evacuare gazele arse sunt evacuate în atmosferă. Când presiunea gazelor de evacuare a scăzut la o anumită valoare, sunt deschise şi ferestrele de baleiaj, începând baleiajul cilindrului cu aerul debitat de compresorul de supraalimentare.
2.5. Parametrii caracteristici ai motoarelor cu ardere internă Principalii parametrii caracteristici ai motoarelor cu ardere internă sunt: diagrama indicată a motorului; presiunea medie indicată; lucrul mecanic indicat al motorului; puterea indicată a motorului; puterea efectivă a motorului; randamentul motorului; consumul de combustibil.
2.5.1.Diagrama indicată a motorului Diagrama indicată a motorului reprezintă variaţia reală a presiunii din cilindru în funcţie de volum. Suprafaţa diagramei indicate A 1 (fig.2.7), reprezintă la o anumită scară lucrul mecanic dezvoltat de motor, iar suprafaţa A2 reprezintă lucrul mecanic consumat pentru procesele schimbării gazelor (admisie, evacuare etc).
Fig.2.7.Diagrama indicată a unui motor în patru timpi 41
2.5.2 Presiunea medie indicată Presiunea medie indicată este o pr esiune convenţională, constantă ca mărime, care acţionând asupra pistonului în cursa de destindere, produce un lucru mecanic util, egal cu cel al întregului ciclu. Din punct de vedere geometric, în coordonatele p-V, presiunea medie indicată reprezintă înălţimea dreptunghiului a cărui suprafaţă A este egală cu suprafaţa diagramei indicate A 1, construit pe aceeaşi bază V s (fig. 2.7). Cu cât această presiune este mai mare, cu atât lucrul mecanic indicat va fi mai mare şi deci gradul de folosire a capacităţii cilindrice va fi mai ridicat. Pentru diferite motoare, presiunea indicată medie are următoarele valori: pi=6,5...1O daN/cm pentru motoarele Diesel în patru timp i; p i =10...20 daN/cm 2 pentru motoarele Diesel în patru timpi supraalimentate; p i =6,5...11 daN/cm 2 pentru motoarele în patru timpi şi pi =5...7 daN/cm 2 pentru motoarele cu gaz.
2.5.3 Lucrul mecanic indicat al motorului Lucrul mecanic indicat (Li) este lucrul mecanic util dezvoltat de motor în timpul unui ciclu şi este proporţional cu suprafaţa diagramei indicate A 1. Pentru capacitatea cilindrică Vs, lucrul mecanic indicat se calculează cu relaţia: Li = pi ⋅ Vs (2.6.) Pentru un motor cu i cilindri, lucrul mecanic indicat va fi: Li = p i ⋅ i ⋅ V s (2.7.)
2.5.4. Puterea indicată a motorului Prin putere indicată se înţelege puterea transmisă de gaze pistonului în timpul cursei de destindere şi corespunde lucrului mecanic indicat al ciclului dezvoltat într-un cilindru. n rot/min, numărul ciclurilor pe Pentru un motor în patru timpi care are minut va fi n/2, iar puterea indicată dezvoltată de un cilindru va fi: p ⋅V ⋅ n p ⋅V ⋅ n p ⋅V ⋅ n Pi = i s = i s [CP] Pi = i s [kW] (2.8.) 2 ⋅ 60 ⋅ 75 9000 120000 Pentru motoarele cu i cilindrii, puterea indicată va fi: p ⋅V ⋅ n ⋅ i p ⋅V ⋅ n ⋅ i Pi = i s Pi = i s [CP] sau [kW] 9000
120000
(2.9.) Pentru motoarele în doi timpi, puterea indicată se calculează cu relaţiile: Pi = pi ⋅4500 Vs ⋅ n ⋅ i [CP]
sau Pi = pi 60000 ⋅ Vs ⋅ n ⋅ i [kW]
(2.10.)
2.5.5.Puterea efectivă a motorului. Puterea efectivă a motorului este puterea dezvoltată de motor la arborele cotit şi pe care o cedează la consumatori. Această putere P e se obţine prin diferenţa 42
dintre puterea indicată Pi şi puterea pierderilor mecanice din interiorul motorului, adică: Pe = Pi − Pf (2.11.) unde: Pf reprezintă pierderile datorită frecărilor dintre piesele în mişcare ale motorului, pierderile la acţionarea sistemului de distribuţie, pompe de apă, pompe de ulei, pompe de combustibil, generatorului de curent, ventilatorului, pierderile la admisie şi evacuare. O relaţie asemănătoarecu (2.11) se poate scrie şi între presiuni,adică: pe = pi − pt (2.12.) unde pe este presiuneamedie medieindicată. efectivă; pt presiunea medie, corespunzătoare pierderilor mecanice; pe presiunea Puterea efectivă a motorului se determină experimental cu ajutorul frânelor mecanice, hidraulice, etc, montate pe standuri de încercare. Prin analogie cu relaţiile 2.9 şi 2.10, puterea efectivă a motorului va fi: p ⋅V ⋅ n ⋅ i p ⋅V ⋅ n ⋅ i Pe = e s [CP] sau Pi = e s [kW] (2.13.) 9000
120000
Pentru motorul în doi timpi: p ⋅V ⋅ n ⋅ i Pi = e s [CP] 4500
sau
Pi
=
p e ⋅ Vs ⋅ n ⋅ i 60000
[kW]
(2.14.)
2 unde: pe reprezintă presiunea medie efectivă în daN/cm sau N/m2
2.5.6.Randamentul motorului Randamentul mecanic
permite aprecierea pierderilo r interioare ale
motorului şi este definit de raportul dintrePputerea efectivă şi puterea indicată. P Pi − Pf ηm = e = = 1− f (2.15.) Pi Pi Pi ηm = 0,8...0,9, iar pentru Pentru motoare de automobile cu carburator motoare Dieselηm =0,7... 0,82. Randamentul indicat al motorului este dat de raportul dintre căldura transformată în lucru mecanic indicat (A⋅ Li)şi căldura totală consumată (Q) adică: A ⋅ Li ηi = (2.16.) Q La motoarele actuale, randamentul indicat variază în limitele: ηi = 0,25...0,52. Valorile inferioare se referă la motoarele cu raport de compresiune redus (cu carburator), iar valorile superioare la motoarele cu raport de compresiune ridicat (Diesel). Randamentul efectiv al motorului este dat de raportul dintre căldura e transformată efectiv în lucru A ⋅ Lemecanic (A⋅ L ) şi căldura totală consumată (Q), adică: ηe = (2.17.) Q Pentru motoarele actuale, randamentul efectiv are următoarele valori: ηe = 0,22... 0,28 la motoarele cu carburator şiηe = 0,26... 0,40 la motoarele Diesel.
2.5.7. Consumul specific de combustibil
43
Consumul specific de combustibil este cantitatea de combustibil consumată de motor pentru a produce o putere efectivă de 1 CP sau 1 kW timp de o oră şi se determină cu relaţia: 1000 ⋅ C e g ce = (2.18.) CPh P0 La motoarele actuale, consumul specific de combustibil variază în limitele: ce = 220...290 g/CPh la motoarele cu carburator în patru timpi, c e = 300...400 g/CPh la motoarele cu carburator în doi timpi şi c e = 160...220 g/CPh la motoarele Diesel în patru timpi.
2.6. Diagramele caracteristice ale motoarelor de automobil Pentru aprecierea diferitelor tipuri de motoare cu ardere internă pentru automobile din punct de vedere al calităţilor dinamice şi economice la diverse regimuri de încărcare se folosesc o serie de diagrame caracteristice, construite pe baza datelor experimentale sau analitice. Cele mai importante diagrame caracteristice ale motoarelor cu ardere internă sunt: caracteristica externă; caracteristica de sarcină; caracteristica de reglaj; caracteristica de mers în gol.
2.6.1. Caracteristica externă a motorului cu carburator Caracteristica externă reprezintă curbele de variaţie a puterii efective (P e
e
),
e
(Me) în funcţie consumul orar de (C ),turaţie. consumul De obicei specific în aceleaşi de combustibil coordonate (c ) şi se momentul traseazămotor şi variaţia efectiv presiunii medii efective (pe). În figura 2.8 este reprezentată caracteristica externă a unui motor cu carburator.
Fig.2.8.-Caracteristica externă a motorului cu carburator. Domeniul de funcţionare a motorului este dat de intervalul de turaţie nM-nmax La turaţii mai mici decât n M funcţionarea motorului nu este posibilă sau este instabilă, 44
deoarece cu scăderea turaţiei scade şi momentul efectiv fapt ce duce la oprirea motorului. Peste turaţia n max, funcţionarea motorului devine neeconomică, deoarece consumul orar şi specific de combustibil cresc peste limitele admisibile. Raportul între turaţia corespunzătoare momentului maxim n M şi turaţia puterii maxime nn se numeşte coeficient de elasticitate a motorului C şi caracterizează zona de funcţionare stabilă a motorului. C=nM/nn (2.19.) Coeficientul de elasticitate al motorului variază în limitele 0,4…0,7. Raportul dintre momentul efectiv maxim al motorului M emax şi momentul corespunzător puterii maxime M en se numeşte coeficient de adaptabilitate al motorului K: K = Memax/Men (2.20.) Acest coeficient caracterizează capacitatea motorului de automobil de a învinge creşterea posibilă a rezistenţelor la înaintare fără a trece la treapta de viteză inferioară şi are pentru motoarele existente valori cuprinse între 1,1…1,4.
2.6.2. Caracteristica externă a motorului DIESEL Majoritatea motoarelor Diesel ale automobilelor sunt echipate cu dispozitive speciale de limitare a cantităţii de combustibil injectată în cilindrii motorului, numite regulatoare. Caracteristica externă a motorului Diesel echipat cu regulator “tot-regim” este arătată în figura 2.9.
Fig.2.9.Caracteristica externă a motorului Diesel cu regulator. Regulatorul intră în funcţiune la turaţia n reg, mai mică decât turaţia ce ar corespunde puterii maxime la funcţionarea cu fum. Această turaţie (n reg), corespunde funcţionării motorului Diesel pe caracteristica externă la limita de fum. La turaţii mai mari decât nreg regulatorul acţionează asupra pompei de injecţie, astfel încât cantitatea de combustibil injectată se micşorează, reducând puterea şi momentul. La turaţia n 0 puterea şi momentul motorului devin zero, consumul specific de combustibil creşte la infinit, iar consumul orar de combustibil are o valoare oarecare.
45
Până la intrarea în funcţiune a regulatorului, variaţia parametrilor din caracteristica externă a motorului Diesel este similară cu cea a motorului cu carburator.
2.6.3. Caracteristica de sarcină a motorului Caracteristica de sarcină reprezintă variaţia consumului specific de combustibil (c e) sau consumului orar (C e) în funcţie de puterea motorului (P e) la turaţie constantă (figura 2.10). Avansul la aprindere este optim la fiecare turaţie la care se ridică caracteristica de sarcină. Caracteristica de sarcină serveşte la aprecierea economicităţii funcţionării motorului la diferite sarcini.
Fig.2.10.Caracteristica de sarcină a motorului.
2.6.4. Caracteristica de mers în gol Caracteristica de mers în gol reprezintă curba de variaţie a consumului orar de combustibil în funcţie de turaţie (figura 2.11).
Fig.2.11.Caracteristica de mers în gol a motorului Această caracteristică se ridică în scopul aprecierii economicităţii funcţionării motorului la mersul în gol.
46
2.7. Construcţia motorului de automobil
Motorul cu ardere internă este format din mecanisme şi instalaţii, şi anume: mecanismul motor, mecanismul de distribuţie, instalaţia de alimentare, instalaţia de răcire, instalaţia de ungere şi instalaţia de aprindere.
2.7.1. Mecanismul motor
Mecanismul motor constituie partea principală a unui motor cu ardere internă. În cazul motorului cu ardere internă cu piston acesta se compune din : mecanismul bielă-manivelă (ansamblul pistonului, biela şi arborele cotit) volant, blocul cilindrilor, carter şi chiulasă. Schematic, mecanismul motor este prezentat în figura 2.12:
Fig.2.12.Schema mecanismului motor.
2.7.1.1 Ansamblul pistonului. Evoluţia agentului motor în cilindru este strâns legată de prezenţa pistonului 7 care participă la transformarea căldurii în lucru mecanic şi îndeplineşte următoarele funcţiuni: transmite bielei 5 forţa de presiune a gazelor; transmite cilindrului 4 reacţiunea normală produsă de bielă; etanşează cilindrul; evacuează o parte din căldura dezvoltată în urma arderii combustibilului, în plus în funcţie de tipul motorului, pistonul are rol de sertar (la motoarele în doi timpi) sau încorporează parţial sau total camera de ardere (în special la motoarele cu aprindere prin comprimare). Pentru îndeplinirea funcţiilor enumerate, pistonul este completat cu următoarele organe: segmenţii de compresiune 8, segmenţii de ungere 10, axul pistonului sau bolţul 9, formând împreună ansamblul pistonului. Pistoanele, constructiv se prezintă sub forme variate în funcţie de tipul motorului şi al materialului din care sunt executate, dar la orice piston putem distinge următoarele părţi componente: capul pistonului, regiunea port segmenţi, mantaua şi umerii pistonului (locaşurile bolţului).
47
Segmenţii de piston sunt elemente importante în ansamblul pistonului, având ca rol principal etanşarea cilindrului. Pe lângă acest rol ei mai îndeplinesc şi funcţiunea de reglare a fluxului de căldură de la piston spre cilindru şi de dozare a cantităţii de ulei pe oglinda cilindrului (segmenţi de ungere 10). Axul pistonului (bolţul) (9), realizează legătura dintre piston şi bielă şi face posibilă mişcarea relativă dintre cele două organe amintite. Ca formă constructivă a bolţului se alege forma tubulară, acesta asigurâ nd o rezistenţă la încovoiere şi ovalizare cu masă redusă. Biela (5) face legătura dintre piston şi arborele cotit, servind la transformarea mişcării de translaţie alternativă a pistonului în mişcare de rotaţie a arborelui cotit, concomitent cu transmiterea acestuia din urmă a forţei de presiune a gazelor, exercitată asupra pistonului. Alături de piston şi de arborele cotit, biela este un organ al mecanismului motor extrem de solicitat. Ca elemente componente ale bielei se disting: piciorul bielei (6), parte care articulează cu bolţul, corpul bielei (5) şi capul bielei (2), care este partea ce se articulează cu manetonul (3) al arborelui cotit. Biela are constructiv forme variate. Capul bielei este secţionat, capacul bielei separându-se de acesta printr-un plan normal sau oblic (de obicei la 45°) la axa bielei. Asamblarea celor două jumătăţi ale capului care strâng între ele fusul maneton se face prin şuruburi. Capetele bielei fiind articulate, trebuie asigurată ungerea suprafeţelor în mişcare relativă pentru a preveni gripajul. în acelaşi scop în piciorul bielei se montează o bucşă din material antifricţiune iar în capul bielei se montează lagăre numite cuzineţi. Ungerea piciorului bielei se realizează prin barbotare sau sub presiune. În articulaţia capului bielei uleiul se aduce sub presiune. Arborele motor (1), numit şi arbore cotit datorită configuraţiei speciale pe care o prezintă, împreună cu biela transformă mişcarea de translaţie a pistonului în mişcare de rotaţie transmiţând totodată în exterior lucrul mecanic realizat. Forma arborelui cotit depinde de numărul şi dispoziţia cilindrilor motorului, de necesitatea uniformizării succesiunii exploziilor şi de indicii de echilibrare, fiind alcătuit dintr-un număr de coturi egal cu numărul de cilindri, la motoarele în linie, şi cu jumătatea numărului de cilindri la motoarele în V sau cu cilindri opuşi. Unghiul dintre coturi se determină cu relaţia ϕ = 360°/i, pentru motoarele în doi timpi şi ϕ = 720°/i, pentru motoarele în patru timpi în care i este numărul de cilindrii. Elementele principale ale arborelui cotit sunt: fusurile paliere (16), care constituie reazemele arborelui cotit, fusurile manetoane (3), pe care se montează bielele şi braţele (15) care asamblează fusul maneton cu cel palier formând coturile. La unele motoare braţele arborelui cotit prezintă contragreutăţi pentru echilibrare. Arborele cotit se poate realiza demontabil sau nedemontabil, ultima soluţie fiind utilizată pe scară largă. Extremităţile arborelui cotit sunt prevăzute cu diferite dispozitive care antrenează agregatele motorului. La motoarele de automobil în partea din faţă se montează racul pentru pornirea manuală şi roţile de distribuţie, iar în spate se montează volantul (13) cu o coroană dinţată pentru antrenarea motorului cu demarorul. Volantul (13) serveşte pentru a scoate elementele mecanismului bielămanivelă din punctele moarte, pentru a acumula în timpul cursei utile energia 48
necesară rotirii arborelui cotit în cursul celorlalţi trei timpi de pregătire şi pentru a micşora iregularitatea rotirii arborelui cotit. Totodată volantul mai serveşte pentru a uşura pornirea motorului şi pornirea din loc a automobilului (demararea) folosind în acest scop energia cinetică a acestuia. Pe volant se montează mecanismul ambreiajului şi în majoritatea cazurilor volantul este fixat prin şuruburi de flanşa arborelui cotit. 2.7.1.2. Carterul motorului . Constituie baza pe care se montează piesele principale ale motorului. Carterul este format din două jumătăţi - una superioară (12) şi una inferioară (14). Jumătatea superioară a carterului este formată de obicei dintr-o bucată cu blocul cilindrilor, ceea ce face construcţia mai rigidă şi se amplasează în ea pistonul, biela, arborele cotit şi unele sisteme auxiliare. Tot prin aceasta motorul se fixează pe şasiul automobilului. Jumătatea inferioară a carterului este matriţată de obicei din tablă de oţel şi se foloseşte ca rezervor pentru ulei. Îmbinarea jumătăţii inferioare a carterului cu cea superioară se face cu şuruburi şi între ele se aşează o garnitură de etanşare. În peretele din faţă şi în cel din spate al jumătăţii superioare a carterului ca şi în pereţii despărţitori din mijloc, se află lagărele paliere ale arborelui cotit. Capacele lagărelor paliere sunt demontabile şi sunt fixate de carte cu şuruburi. În carterul superior se montează în general şi arborele de distribuţie (arborele cu came); pentru aceasta, în pereţii carterului şi în pereţii despărţitori se prevăd găuri în care se introduc lagărele arborelui de distribuţie. Pe carterul superior se montează şi unele mecanisme auxiliare cum sunt: demarorul, alternatorul sau dinamul, pompa de apă, pompa de benzină, instalaţia
de aprindere, etc.
Partea superioară a cilindrului, la motoarele cu ardere internă, este o piesă separată numită chiulasă (11). Această piesă poate cuprinde, în funcţie de tipul motorului (M.A.C., M.A.S., doi timpi sau patru timpi), camera de ardere, galeria de admisie şi evacuare, supapele, bujiile sau injectoarele. Chiulasa se confecţionează prin turnare din fontă cenuşie sau aliaje de aluminiu. Construcţia chiulasei este determinată de arhitectura camerei de ardere şi a galeriilor de admisie şi evacuare, de necesitatea răcirii eficiente a zonelor calde, de considerente tehnologice. Chiulasă poate fi comună pentru toţi cilindrii, pentru un grup de cilindri sau individuală. Pentru a transmite la blocul cilindrilor efortul pe care îl primeşte, chiulasa se fixează de acesta prin prezoane. Numărul acestora este cât mai mare posibil pentru a reduce solicitările prezoanelor şi pentru a asigura o cât mai uniformă strângere a garniturii de etanşare dintre chiulasă şi partea superioară a carterului motorului. 2.7.1.3.Chiulasa.
2.7.2. Mecanismul de distribuţie Pentru desfăşurarea normală a schimbului de gaze al cilindrului cu exteriorul, motorul este prevăzut cu un ansamblu de piese, numit mecanism de distribuţie. Acesta permite umplerea periodică a cilindrului cu gaze proaspete şi evacuarea periodică a gazelor de ardere din cilindru în atmosferă.
49
Condiţia principală pe care trebuie să o îndeplinească mecanismul de distribuţie este să permită evacuarea cât mai completă a gazelor de ardere şi o umplere cât mai completă a cilindrului cu încărcătura proaspătă. În principal se disting trei procedee de comandă a deschiderii şi închiderii orificiilor de admisie şi evacuare, denumite corespunzător: distribuţie prin sertare, distribuţie prin lumini şi distribuţie prin supape. Distribuţia prin lumini a căpătat o foarte mare răspândire la motoarele în doi timpi datorită faptului că, la fiecare rotaţie a arborelui cotit în motor are loc un ciclu complet. Astfel la acest sistem se foloseşte drept organ de distribuţie chiar pistonul, care deschide şi închide admisia, respectiv evacuarea, gazelor în şi din cilindru. Pătrundere a în cilindru a încărcătu rii şi evacuare a gazelor arse în atmosferă se face prin nişte deschideri în cilindru numite lumini.
Fig 2.13.Elementele principale ale mecanismului de distribuţie. Distribuţia prin supape a căpătat o largă răspândire la motoarele de automobile. Construcţia ei depinde de modul de dispunere a supapei în raport cu cilindrul. Există trei posibilităţi: supape montate în chiulasă (varianta cea mai des întâlnită), supape montate în blocul cilindrilor şi supape montate în blocul cilindrilor şi în chiulasa (construcţia mixtă). Schema de montare a supapelor în chiulasa şi elementele principale ale mecanismului de distribuţie sunt prezentate în figura 2.13. Elementele principale ale mecanismului de distribuţie sunt: supapele (6), care obturează orificiile de admisie şi evacuare ale cilindrilor; arcurile (5), care menţin supapa pe scaun; arborele de distribuţie (arborele cu came) (1), care acţionează supapele şi determină legea lor de mişcare; culbutorul (4), care acţionează asupra supapei; tija împingătoare (3); tachetul (2), care transmite mişcarea de la arborele cu came la tija împingătoare; ghidul şi scaunul supapei (7). Numărul arborilor cu came utilizaţi la motoarele cu ardere internă variază între 1 şi 4, în funcţie de varianta constructivă aleasă. La motoarele cu cilindrii în linie se utilizează de obicei un singur arbore cu came care comandă atât supapele de admisie cât şi cele de evacuare. Motoarele în V pot fi prevăzute cu unu (aşezat între cilindrii), doi (în carter) sau patru (montaţi pe chiulasa) arbori cu came. Momentele de deschidere şi închidere ale supapelor şi mărimea secţiunii de trecere a gazelor depind de înălţimea şi profilul camei. Profilul camei trebuie să 50
asigure deplasarea lină a supapei, deschiderea şi închiderea rapidă a acesteia, iar forţele de inerţie trebuie sa fie minime. Profilul poate fi identic pentru toate camele sau diferit pentru admisie şi evacuare, în funcţie de fazele de distribuţie a gazelor. Numărul de came al arborelui de distribuţie depinde de numărul supapelor şi de schemele de acţionare ale acestora. Pentru transmiterea mişcării de la arborele cotit la cel de distribuţie se folosesc mai multe tipuri de mecanisme, în funcţie de poziţia pe care o are arborele de distribuţie faţă de arborele cotit. Astfel, se pot întâlni mecanisme cu roţi dinţate cilindrice, când arborele de distribuţie se află plasat lateral la partea inferioară a cilindrului, mecanisme cu lanţ sau curea dinţată, folosite pentru antrenarea arborilor de distribuţie amplasaţi la nivelul superior al carterului sau în chiulasă.
2.7.3. Sistemul de alimentare Sistemul de alimentare depinde de tipul motorului (M.A.S. sau M.A.C.). are rolul de a asigura prepararea amestecului proaspăt (amestec carburant), format din aer şi combustibil, într-o anumită proporţie şi introducerea lui în interiorul cilindrilor în vederea producerii de lucru mecanic. Procesul de alimentare cuprinde următoarele faze: alimentarea carburatorului cu combustibil şi aer, formarea amestecului proaspăt, introducerea amestecului proaspăt în cilindrii. Schema instalaţiei de alimentare a M.A.S. este prezentată în figura 2.14. 2.7.3.1. Sistemul de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scânteie
Fig.2.14.Schema de alimentare a M.A.S. Combustibilul aflat în rezervorul (6) este aspirat de pompa de combustibil (4) şi refulat prin sistemul de conducte şi filtrul (3), în carburatorul (2). Pompa de combustibil este acţionată de arborele cu came (5). Aerul necesar formării amestecului carburant se aspiră prin filtrul (1), unde se curăţă de praf şi alte impurităţi. În carburator aerul şi combustibilul se amestecă în anumite proporţii, formând un amestec carburant de diferite dozaje, corespunzătoare unei funcţionări corecte a motorului la diferite regimuri.
51
Cantitatea de amestec carburant ce urmează a fi debitată în interiorul cilindrilor se reglează cu ajutorul obturatorului (8) (clapeta de acceleraţie), iar distribuţia lui la fiecare cilindru se realizează prin galeria (colectorul) de admisie (7). Pătrunderea amestecului proaspăt în interiorul cilindrului se produce datorită depresiunii create de piston în timpul admisiei. Elementul principal din sistemul de alimentare al motoarelor cu aprindere prin scânteie îl constituie carburatorul. Carburatorul are rolul de a forma un amestec carburant cu compoziţia necesară pentru fiecare regim de funcţionare al motorului. În exploatare motorul funcţionează în regim variat de putere şi turaţie, compoziţia amestecului carburant necesitând a fi modificată conform cerinţelor. Regimurile caracteristice întâlnite în funcţionarea motorului sunt: regimul de pornire; regimul de mers în gol şi sarcini mici; regimul sarcinilor mijlocii; regimul sarcinilor mari sau regimul de putere maximă; regimul de accelerare sau repriză. Carburatorul elementar constituie partea fundamentală a unui carburator modern şi este prezentat în figura 2.15. Se compune dintr-o cameră de nivel constant (C.N.C.), camera de amestec (C.A.) şi tubul port-jiclor (T.P.J.) ce face legătura între C.N.C. şi C.A.
Fig. 2.15. Carburatorul elementar Camera de nivel constant reprezintă rezervorul de combustib il al carburatorului, în care nivelul acestuia este menţinut constant prin intermediul plutitorului (1), fixat articulat de corpul camerei de nivel constant şi a supapei cu ac (2), ce obturează orificiul de alimentare (3). La scăderea nivelului combustibilului, plutitorul coboară iar supapa deschide orificiul (3), combustibilul refulat de pompa de alimentare admis înorificiul cameradedetrecere. nivel constant. Nivelul crescând, ridică, supapa fiind ac obturând Nivelul benzinei din cameraplutitorul de nivelse constant este mai scăzut decât nivelul marginii superioare a pulverizatorului (4), astfel ca la oprirea motorului acesta să nu se scurgă continuu în camera de amestec. Procesul de formare a amestecului carburant are loc în camera de amestec. Difuzorul (5), reprezintă un tub cu secţiune variabilă, iar scurgerea unui fluid printr-un asemenea tub este caracterizată de două fenomene: viteza de curgere a fluidului creşte odată cu micşorarea secţiunii şi presiunea statică scade cu creşterea vitezei. 52
În plină sarcină a motorului viteza de curgere a aerului este de 80... 100 m/s, iar depresiunea în difuzor de 1000.. .1300 mm coloană de apă. Cantitatea de combustibil ce trece prin pulverizatorul (4) este dozată de orificiul calibrat (6), numit jiclor. Micşorarea sau mărirea secţiunii acestui orificiu produce sărăcirea sau îmbogăţirea amestecului carburant. Obturatorul (7) (clapeta de acceleraţie) reglează cantitatea de amestec carburant admis în interiorul cilindrilor prin obturarea parţială sau totală a colectorului de admisie. Obturatorul este format dintr-un disc pivotant comandat de pedala de acceleraţie printr-un sistem de acţionare corespunzător. Deplasarea pistonului în cursa de admisie provoacă un curent de aer prin carburator, care îşi măreşte local viteza în dreptul difuzorului, unde se creează depresiunea maximă. Ca urmare a faptului că asupra combustibilului din pulverizator şi camera de nivel constant acţionează presiuni diferite, presiunea din difuzor (pd), respectiv presiunea atmosferică (pa) şi anume p d < pa coloana de combustibil se deplasează spre camera de amestec. Viteza de curgere a combustibilului prin pulverizator, la sarcină maximă a motorului, este de 4... 5 m/s. Diferenţa mare între vitezele de curgere a combustibilului lichid şi a curentului de aer, provoacă o frecare intensă între cele două fluide, determinând fragmentarea vanei de combustibil în picături fine, favorizând vaporizarea lui. Rezultă că pentru a îmbunătăţii pulverizarea combustibilului, este necesară mărirea vitezei aerului prin difuzor adică micşorarea secţiunii minime de trecere a acesteia, însă un difuzor cu o secţiune mică de trecere introduce în calea aerului o rezistenţă locală mare, fapt ce înrăutăţeşte condiţiile de umplere a cilindrilor, micşorând astfel puterea motorului. Pentru a elimina în parte acest dezavantaj, în camera de amestec se introduce un difuzor multiplu, alcătuit din două sau trei difuzoare concentrice. Picăturile de combustibil se vaporizează în mare parte în camera de amestec, iar turbulenţa ce apare ajută la omogenizarea amestecului carburant. Pentru a corecta caracteristica carburatorului elementar, el este echipat cu un număr de dispozitive corespunzătoare regimurilor principale de funcţionare, apropiind-o de caracteristica optimă de reglaj şi anume: dispozitivul principal de dozare, dispozitivul de formare a amestecului carburant în regim tranzitoriu de funcţionare - regimul de accelerare şi decelerare, dispozitivul de formare a amestecului carburant în regimul sarcinilor mari şi dispozitivul de pornire al motorului. 2.7.3.2. Sistemul de alimentare al motoarelor cu aprindere prin compresie (Diesel). Cerinţa fundamentală a proceselor care se desfăşoară într-un motor cu
ardere internă, în general, este formarea unui amestec omogen aer-combustibil într-o proporţie bine determinată, lucru ce se realizează prin pulverizarea fină a combustibilului, vaporizarea rapidă şi prin amestecarea cât mai intimă cu aerul. La motoarele cu aprindere prin compresie, pulverizarea fină a combustibilului se realizează prin mărirea vitezei unui jet de combustibil în raport cu aerul, procesul purtând numele de injecţie. Instalaţia de alimentare cu combustibil a motoarelor Diesel diferă de cea a motoarelor cu carburator, datorită modului şi locului de formare a amestecului carburant. Schema instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie este prezentată în figura 2.16 şi cuprinde două grupe de organe: -aparatura de joasă presiune, ce cuprinde: rezervorul de combustibil (8), conducte, pompa de alimentare (1) şi filtrele de combustibil (2); 53
-aparatura de înaltă presiune ce cuprinde: pompa de injecţie (7), conductele de înaltă presiune (4) şi injectoarele (6). Combustibilul din rezervorul (8) este aspirat de pompa de alimentare (1) şi trimis la joasă presiune prin filtrele de combustibil (2), la pompa de injecţie (7). Pompa de injecţie ridică presiunea combustibilului trimiţându-l prin conductele de înaltă presiune (4) la injectoarele (6), care introduc combustibilul în cilindrii sub formă pulverizată. Scăpările de combustibil de la injectoare se scurg prin conducta (5) către rezervor. Debitul pompei de alimentare este mai mare decât cel necesar funcţionării motorului, surplusul de combustibil trece de la filtrul (2) prin conducta de joasă presiune (3) către rezervor.
Fig.2.16. Schema instalaţiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin compresie Pompa de combustibil are rolul de a pompa combustibilul din rezervor spre pompa de injecţie la o anumită presiune (3... 5 daN/cm 2) şi cu un debit de 3... 5 ori mai mare decât cel necesar motorului în plină sarcină. Pompele de alimentare cele mai larg răspândite sunt: pompe cu piston plonjor, cu roţi dinţate, rotative şi cu membrană. Pompa de injecţie are rolul de a introduce la un moment dat în camera de ardere la o presiune anumită, o cantitate de combustibil precis dozată, corespunzătoare cu încărcarea motorului. Potrivit rolului pe care îl are, pompa de injecţie trebuie sa îndeplinească următoarele condiţii: să asigure presiunea necesară de injecţie în vederea obţinerii unei pulverizări corespunzătoare a combustibilului; să permită dozarea precisă a combustibilului, în raport cu regimul de lucru al motorului; să asigure debitarea aceleiaşi cantităţi de combustibil în toţi cilindrii motorului, neuniformitatea de distribuţie între cilindrii să nu depăşească 2,3%; să asigure acelaşi unghi de avans pentru toţi cilindrii şi aceeaşi durată de injecţie; să asigure o întrerupere netă a debitării combustibilului la sfârşitul injecţiei, pentru a evita scurgeri ale injectoarelor; să prezinte siguranţă în exploatare, un cost scăzut şi uşurinţă la întreţinere în exploatare. Din punct de vedere constructiv pompele de injecţie pot fi cu piston plonjor şi rotative. Injectorul este partea componentă a sistemului de înaltă presiune care are rolul de a introduce şi de a pulveriza fin şi omogen combustibilul în camera de ardere.
54
Pulverizarea fină depinde în special de construcţia pulverizatorului, iar distribuţia sa uniformă în camera de ardere depinde atât de construcţia pulverizatorului cât şi de curenţii de aer din camera de ardere în timpul procesului de ardere. In figura 2.17 se prezintă schema de funcţionare a unui injector de tip închis cu comandă hidraulică. Combustibilul de la pompa de injecţie intră în injector prin canalul (1), ajungând în camera (2) din pulverizatorul (3). în momentul injecţiei presiunea combustibilului acţionează asupra suprafeţei conice a acului pulverizatorului (4), şi prin învingerea tensiunii arcului (6), deplasează acul în sus. Prin deplasarea arcului pulverizatorului (4) în sus se deschide orificiul (8) al pulverizatorului permiţând trecerea combustibilului sub presiune în camera de ardere. Scăpările de combustibil ce apar între ac şi corpul pulverizatorului sunt colectate în conducta (7) şi trimise spre rezervor.
Fig. 2.17. Schema injectorului tip închis Valoarea presiunii de injecţie este reglată prin tensiunea acului (6), ce poate fi modificată cu un şurub de reglaj.
2.7.4. Sistemul de ungere Prezenţa unei instalaţii de ungere la motoarele cu ardere internă este determinată de existenţa în ansamblul motorului a unor piese în mişcare relativă. Pe suprafeţele în contact aparţinând unor astfel de piese, apar forţe de frecare care produc încălzirea şi uzura acestora. În principal, rolul ungerii este de a înlătura contactul direct dintre suprafeţele pieselor în mişcare relativă reducând prin aceasta forţele de frecare, încălzirea şi uzura pieselor. Uleiul din instalaţia de ungere favorizează totodată răcirea motorului, în special a pieselor a căror răcire este imposibilă cu alt procedeu (lagărele arborelui cotit, lagărele de bielă, bolţurile de piston, etc.) şi protejează piesele motorului contra distrugerii prin coroziune. 55
Pentru ca uleiul sa ajungă la locul de contact al pieselor motorului în mişcare relativă este nevoie de o serie de dispozitive şi conducte care grupate la un loc alcătuiesc sistemul de ungere. În construcţia motoarelor cu ardere internă se folosesc, în funcţie de sarcina şi viteza deplasării relative a pieselor, mai multe procedee de ungere: prin barbotare (stropire), sub presiune şi ungere mixtă. Ungerea prin barbotare constituie cel mai simplu procedeu în sensul că uleiul din baia de ulei este antrenat de capul bielelor, nivelul fiind mai înalt decât poziţia lor inferioară şi unge prin stropire toate organele. Sistemul de ungere numai prin barbotare a tuturor pieselor motorului nu se mai foloseşte astăzi decât la motoarele de pornire care funcţionează un timp scurt. Ungerea cu ulei sub presiune a tuturor pieselor motorului este cea mai eficientă, dar complică şi scumpeşte sistemul de ungere lucru ce a atras după sine o slabă răspândire (se întâlneşte la motoarele mari de navă şi în aviaţie). La marea majoritate a motoarelor cu ardere internă se întâlneşte ungerea mixtă. Aceasta presupune următoarele: piesele puternic solicitate cum sunt lagărele arborelui cotit şi de distribuţie celelalte organe ale mecanismului de distribuţie şi uneori bolţurile de piston se ung sub presiune; restul pieselor cum sunt pistonul, segmenţii, cilindrul, tacheţii, etc., se ung prin stropi şi ceaţă de ulei. Sistemul de ungere al unui motor în patru timpi se compune dintr-un circuit principal de ulei şi mai multe circuite secundare. Circuitul principal cuprinde un rezervor de ulei, una sau mai multe pompe de ulei, filtrele de ulei racordate în linie, supape de siguranţă şi conductele prin care circulă uleiul sub presiune spre locurile de ungere. Circuitele secundare cuprind filtrele de ulei şi radiatoarele de ulei. În figura 2.18 este prezentată schema de principiu a unui sistem de ungere folosit la motoarele în patru timpi. Uleiul din carterul (1) este aspirat prin sorbul (2) de către pompa (3) şi împins prin conductele (5) şi (9) în rampa centrală de ungere (11), după ce în prealabil a fost trecut prin filtrul (6) racordat în serie. Din rampa centrală uleiul ajunge prin conducte (executate în blocul motorului) la lagărele paliere iar prin canalele executate în manivelele arborelui cotit la lagărele manetoane ale acestuia. Tot din rampa centrală de ungere, prin conducte, uleiul trece la palierele arborelui de distribuţie, la pinioanele de distribuţie şi lagărele culbutorilor. Celelalte piese cum sunt pistoanele, cilindrii, segmenţii, tacheţii, etc., se ung prin stropi şi ceaţă de ulei.
56
Fig.2.18.Sistemul de ungere la motoarele în patru timpi. Circuitul secundar (care lipseşte la unele motoare) cuprinde filtrul fin (7) şi radiatorul de ulei (12) alimentat cu ulei cald din carter prin conducta (14), uleiul răcit revenind în carter prin conducta (15). Radiatorul, la temperaturi scăzute ale mediului ambiant poate fi scos din funcţiune, manual sau automat de supapa de siguranţă (13). În circuitul principal se prevăd două supape de siguranţă având rolul de protejare a pieselor componente şi asigurarea ungerii motorului toate condiţiile de exploatare. Astfel supapa (4) menţine presiunea uleiului cât maiînconstantă în rampa centrală de ungere la creşterea turaţiei motorului sau când vâscozitatea uleiului este mare (pornirea la rece). Supapa de siguranţă (8) a filtrului (6), prin deschiderea ei, asigură continuitatea ungerii motorului în cazurile de blocare a filtrului cu depuneri. Motoarele în doi timpi, datorită caracteristicilor funcţionale pe care le posedă, pun probleme speciale în privinţa ungerii. Pentru realizarea ungerii unui astfel de motor se poate utiliza unul din următoarele procedee: ungerea cu ulei dizolvat într-o anumită proporţie în benzină; introducerea uleiului sub presiune în curentul de aer din carburator; introducerea uleiului cu o pompă direct în cilindrii motorului. În toate aceste cazuri uleiul folosit nu se mai recuperează. Cea mai largă răspândire, în construcţia motoarelor în doi timpi cu carburator, a căpătat-o procedeul de ungere prin dizolvarea în benzină a uleiului. Pompa de ulei este elementul principal a unui sistem de ungere sub presiune. O condiţie esenţială care se impune acesteia este de a asigura alimentarea locurilor de ungere cu cantitatea necesară de ulei în toate condiţiile de funcţionare a motorului. În sistemele de ungere ale motoarelor de automobil se folosesc trei tipuri principale de pompe de ulei: pompe cu roţi dinţate, pompe cu palete şi pompe cu piston. Dintre acestea pompele cu roţi dinţate sunt cele mai răspândite, deoarece au o construcţie simplă, dimensiuni reduse şi o funcţionare sigură. Presiunea creată de 2 aceste pompe în instalaţia de ungere variază între 2...5 daN/cm , depinzând de vâscozitatea uleiului, starea motorului, rezistenţele instalaţiei şi presiunea arcului supapei de siguranţă. 57
Filtrul de ulei . Produsele metalice rezultate din uzura pieselor în frecare, particulele de calamină, gudroane, particule abrazive care pătrund în motor pe diferite căi, toate acestea sunt spălate şi înglobate de uleiul din sistemul de ungere în timpul funcţionării motorului. Pentru prevenirea şi diminuarea influenţei dăunătoare a acestor produse de impurificare a uleiurilor asupra funcţionării motoarelor se prevăd în sistemele de ungere sub presiune dispozitive de curăţire continuă a uleiului denumite filtre. Filtrele obişnuite reţin din ulei impurităţile insolubile de o anumită dimensiune. Impurităţile solubile, cu acţiune acidă pot fi reţinute numai în filtre speciale prin absorbţie sau sunt neutralizate prin aditivarea corespunzătoare a uleiului. După modul şi natura produselor de impurificare ce sunt reţinute, filtrele se împart în: filtre mecanice, filtre magnetice, filtre centrifuge şi filtre active. Radiatorul de ulei se utilizează la motoarele răcite cu aer, motoarele puternic solicitate termic sau la motoarele la care fluxul de căldură nu se poate evacua integral prin suprafaţa inferioară a carterului. Radiatoarele de ulei pot fi de două feluri: cu aer, întrebuinţate mai mult la motoarele de automobil şi cu apă, utilizate la motoarele staţionare, de nave sau de tracţiune feroviară.
2.7.5. Sistemul de răcire al motoarelor În urma arderii amestecului carburant în cilindri, numai o parte din căldura dezvoltată se transformă în lucru mecanic. Căldura în lucru se evacuează în mediul ambiant prin gazele arse, onetransformată parte, iar o altă parte mecanic se transmite pieselor ce sunt în contact cu gazele fierbinţi, (cilindrii, pistoane, supape, chiulasă) producând încălzirea puternică a acestora. Încălzirea pieselor menţionate peste limitele normale duce la reducerea rezistenţei mecanice a materialelor din care sunt confecţionate. Pe de altă parte se reduce capacitatea portantă a peliculei de ulei sau chiar se arde, lucru ce poate duce la gripaj. De aceea, o parte din căldura netransformată în lucru mecanic se evacuează către mediul ambiant prin pereţii cilindrului în care scop se asigură răcirea lor exterioară folosindu-se o instalaţie adecvată acestui scop numită instalaţie de răcire a motorului. Gradul de răcire a motorului precum şi organizarea raţională a răcirii influenţează sensibil performanţele dinamice, economice şi de durabilitate ale acestuia. Pentru asigurarea unui regim normal de funcţionare al motorului este necesar să se asigure o răcire controlată a acestuia prin fluidul de răcire (lichid sau aer). Regimul termic normal al motorului este caracterizat de o anumită temperatură a lichidului de răcire (la instalaţiile cu lichid temperatura variază între 100…110 oC, când lichidul lucrează sub presiune şi 80…90 oC, în cazul instalaţiilor deschise; temperatura aerului la ieşirea din motor, la instalaţiile de răcire cu aer atinge 90… 120oC). Funcţionarea motorului la un regim termic mai ridicat decât cel normal atrage după sine supraîncălzirea acestuia, care are ca efecte: înrăutăţirea umplerii cilindrilor cu încărcătură proaspătă, tendinţa de ardere anormală (cu detonaţie sau cu aprinderi secundare), mărirea consumului de ulei prin accelerarea alterării, etc. Pe de altă parte funcţionarea motorului la un regim termic prea coborât duce la micşorarea 58
randamentului indicat datorită amplificării pierderilor de căldură. Totodată are loc o intensificare a formării depunerilor, şi o intensificare a uzurii (creşte vâscozitatea uleiului, ungerea făcându-se anevoios). După natura fluidului de răcire sistemul de răcire se clasifică în: sistem de răcire cu lichid şi sistem de răcire cu aer, iar după viteza de deplasare a fluidului de răcire în: răcire naturală şi răcire forţată. 2.7.5.1. Sistemul de răcire cu lichid . Răcirea cu lichid a căpătat o largă răspândire în construcţia motoarelor cu ardere internă, prin faptul ca asigură o bună transmisie a căldurii şi o temperatură relativ constantă a motorului, lucru important pentru diminuarea uzurilor. Lichidul utilizat pentru răcire este apa. În scopul coborârii punctului de îngheţ se introduc în apa de răcire adaosuri ca: glicerină, alcool metilic, etc. Pentru micşorarea acţiunii sale corozive se mai adaugă în apa de răcire substanţe speciale, obţinându-se un amestec lichid care satisface în mare măsură cerinţele unui lichid de răcire ideal. La instalaţiile de răcire cu lichid circulaţia lichidului de răcire în interiorul sistemului se poate realiza în două moduri: prin termosifon şi forţat cu ajutorul unei pompe fapt care conturează o categorisire a instalaţiilor de răcire cu lichid în: instalaţii de răcire prin termosifon şi instalaţii de răcire cu circulaţie forţată a lichidului de răcire. În instalaţia de răcire prin termosifon, circulaţia lichidului de răcire se realizează printr-un proces de convecţie datorat diferenţei de densitate între lichidul rece şi lichidul cald. Schematic, instalaţia de răcire prin termosif on este prezentată în figura 2.19. Lichidul de răcire încălzindu-se in cămaşa de apă 4 a motorului devine mai
uşor şi se ridicăse prin racordul superior partea superioară radiatorului În radiator lichidul răceşte, având acum3 în o densitate mai mare,a el trece prin 1. racordul inferior 5 în cămaşa de apă a motorului.
Fig. 2.19 Schema instalaţia de răcire prin termosifon Lichidul de răcire încălzindu-se în cămaşa de apă 4 a motorului devine mai uşor şi se ridică prin racordul superior 3 în partea superioară a radiatorului 1. în 59
radiator lichidul se răceşte, având acum o densitate mai mare, el trece prin racordul inferior 5 în cămaşa de apă a motorului. Ventilatorul 2, aşezat în spatele radiatorului are rol în accelerarea răcirii lichidului prin mărirea vitezei curentului de aer ce străbate radiatorul. Pentru realizarea regimului de lucru normal al motorului cu un astfel de sistem este necesar un radiator cu suprafaţă mare de răcire şi o mare cantitate de lichid de răcire. În plus, pentru a nu întrerupe circuitul lichidului în sistem trebuie asigurat un nivel al lichidului în radiator superior orificiului racordului. Din aceste motive instalaţia de răcire prin termosifon este foarte rar folosită, şi atunci la motoare de putere mică, staţionare. Sistemul de răcire cu circulaţie forţată a lichidului de răcire este unanim folosită pentru răcirea motoarelor de automobil. Instalaţia se caracterizează printr-o circulaţie intensă a lichidului de răcire realizată cu ajutorul unei pompe (1) (figura 2.20) montată în circuitul lichidului de răcire. Creşterea vitezei de circulaţie a lichidului a făcut posibilă reducerea capacităţii instalaţiei, respectiv reducerea cantităţii de lichid de răcire din instalaţie. Instalaţia de răcire poate să fie în legătura permanentă cu atmosfera (instalaţie deschisă), sau pentru a preveni pierderea prin evaporare a lichidului de răcire instalaţia se separă de atmosferă printr-o supapă montată în dopul orificiului de umplere al radiatorului. În acest ultim caz trebuie ca instalaţia să fie prevăzută cu un vas de expansiune.
Fig. 2.20. Schema instalaţiei de răcire cu circulaţie forţată a apei. Instalaţia de răcire trebuie să asigure evacuarea cantităţii de căldură în condiţiile cele mai grele (sarcină mare la turaţie mică, temperatură ridicată a mediului înconjurător). Această face catemperatura la sarciniapei micide capacitatea instalaţiei de răcire să fiedimensionare prea mare şi înînsă consecinţă răcire prea scăzută. Pentru menţinerea constantă la valoarea optimă a temperaturii lichidului de răcire din motor se utilizează mecanisme care reglează automat intensitatea răcirii. Cea mai răspândită metodă de reglare este prima. În acest caz intensitatea circulaţiei lichidului de răcire se modifică cu ajutorul unui dispozitiv automat special, numit termostat, montat în calea circulaţiei lichidului încălzit. Pompa de lichid are drept rol recircularea lichidului în sistemul de răcire şi de obicei este de tip centrifugal cu palete radiale fiind acţionată de arborele cotit al 60
motorului prin intermediul unei curele trapezoidale. Adeseori pe axul pompei de lichid se montează şi ventilatorul. Radiatorul este un schimbător de căldură lichid - aer cu curenţi încrucişaţi. Constructiv este format din trei părţi principale: bazinul superior 2, unde este adus lichidul încălzit; partea centrală de răcire 3, unde lichidul este fărâmiţat în fire de curent facilitându-se răcirea prin creşterea suprafeţei de contact cu aerul; bazinul inferior 4, unde se colectează apa răcită; el este prevăzut cu un racord care merge spre pompă şi cu un robinet de golire. Partea principală a unui radiator este partea centrală de răcire în raport cu care se face şi clasificarea radiatoarelor. Astfel, există: radiatoare acvatubulare, acvalamelare şi aerotubulare. La radiatoarele acvatubulare lichidul de răcire trece prin ţevi care pot fi rotunde, ovale sau plate. Ţevile sunt susţinute de plăci comune orizontale, sau de benzi pliate. Radiatoarele acvalamelare sunt confecţionate din benzi de metal pliate încât între două benzi alăturate rămâne un interstiţiu de 2...3mm prin care curge lichidul de răcire; capacitatea acestor radiatoare este mai redusă decât a celor acvatubulare. Radiatoarele aerotubulare sunt confecţionate din tuburi scurte orizontale prin care circulă aerul, iar lichidul se scurge printre ţevi, aceste radiatoare au o rigiditate şi capacitate redusă şi nu se mai utilizează în construcţia de automobile. Ventilatorul (5) se montează în mod obişnuit imediat în spatele radiatorului, iar prezenţa lui în sistemul de răcire este determinată de necesitatea producerii unui curent de aer prin partea centrală a radiatorului în vederea intensificării procesului de răcire a lichidului. La motoarele de automobile răcite cu lichid se folosesc ventilatoare axiale fixate pe axul pompei de lichid, sau direct pe arborele cotit. În scopul micşorării puterii consumate de ventilator de la motor şi în acelaşi timp al optimizării răcirii se utilizează următoarele soluţii: ventilatoare cu pas variabil, la care comanda schimbării pasului palelor se fac e prin termo contac te, astfel când motor ul este insufi cient de cald palel e su nt în aşa fel orientate încât debitul de aer este nul; ventilatoare acţionate prin ambreiaje hidrodinamice al căror gra d de umplere (deci cuplu de acţionare) este controlat prin temperatura lichidului de răcire; ventilatoar e acţion ate electro magnet ic; ventilatoare acţionate de motoare electric de curent continuu care se cuplează numai la temperaturi mari ale lichidului de răcire. Termostatul este o supapă termică plasată în circuitul lichidului de răcire şi care poate dirija lichidul funcţie de temperatura acestuia pe circuitul mic, sau pe circuitul mare de răcire. În construcţia de automobile se folosesc în general termostatele cu burduf a căror schemă este prezentată în figura 2.20.
61
Fig.2.21.Termostat Ca părţi principale se disting burduful 1 umplut cu lichid uşor volatil (eter, clorură de etil sau de metil) şi care este scăldat de lichidul de răcire. Se mai remarcă supapa principală 2 şi cea suplimentară 3 ca şi racordurile necesare. Când temperatura lichidului de răcire creşte peste temperatura de reglaj (85…90 oC) burduful se destinde, supapa principală 2 închide accesul spre pompă (deci închide circuitul mic), iar supapa suplimentară 3 permite accesul spre radiator (deschide circuitul mare). 2.7.5.2. Sistemul de răcire cu aer. Răcirea cu aer a motorului se realizează prin circulaţia forţată a unui curent de aer, cu viteze ridicate 20…60 m/s, dirijat printr-o
cămaşă de răcire din tablă montată în jurul motorului. Antrenarea aerului în circulaţie se realizează printr-un ventilator axial sau centrifugal. Pentru intensificarea răcirii cilindrul şi chiulasa motorului sunt prevăzute cu nervuri (aripioare). Suprafaţa exterioară de răcire (perete-aer) trebuie sa fie de circa 11 ori mai mare decât suprafaţa interioară a cilindrului (gaze-perete). Debitul de aer trebuie să fie de cel puţin 60 m 3 pentru un cal putere, iar suprafaţa necesară răcirii de 250…500cm 2 pentru fiecare cal putere.
2.7.6. Sistemul de aprindere al motoarelor cu ardere internă La motoarele cu ardere internă, aşa cum s-a arătat, aprinderea amestecului aer-combustibil în interiorul cilindrului se realizează printr-o scânteie electrică ce se formează între electrozii unei bujii (M.A.S.) sau are loc autoaprinderea amestecului carburant printr-o comprimare accentuată Producerea scânteii între electrozii (M.A.C.). bujiei este condiţionată de existenţa unei tensiuni care prin câmpul electric foarte intens creat între electrozi, produce ionizarea volumului de gaze cuprins în câmp; acest lucru face să apară un flux de electroni care se mişcă spre electrodul pozitiv şi de ioni, care se deplasează spre electrodul negativ. Acest proces se termină printr-o descărcare de străpungere cu scânteie, care produce instantaneu o mărire a temperaturii, suficientă pentru aprinderea combustibilului.
62
Valoarea tensiunii care asigură formarea scânteii trebuie să depăşească o anumită valoare critică, aşa numita tensiune de străpungere. Mărimea tensiunii de străpungere depinde de parametrii constructivi ai motorului, de starea termică a acestuia, de amestecul carburant, de regimul de funcţionare al motorului, de parametrii aparaturii de aprindere etc. Tensiunea de aprindere are valori cuprinse între 12.000…20.000V. Tensiunea înaltă de aprindere se obţine într-un generator special de înaltă tensiune (bobina de inducţie) care transformă curentul de joasă tensiune (6,12 sau 24V) luat de la bateria de acumulatori sau generatorul de curent. În construcţia motoarelor cu ardere internă cu aprindere prin scânteie se întâlnesc următoarele variante de sisteme de aprindere: sistemul de aprindere în curent continuu (baterie-bobină); sistemul de aprindere în curent alternativ (de la magnetou); sisteme de aprindere speciale. 2.7.6.1. Sistemul de aprindere cu baterie de acumulatori-bobină de inducţie.
Acest sistem de aprindere este un sistem de aprindere în curent continuu şi în varianta clasică este cu contacte mecanice. La sistemul de aprindere în curent continuu producerea înaltei tensiuni (secundară) are loc ca urmare a variaţiei curentului primar în bobina de inducţie. Schema de principiu a sistemului de aprindere în curent continuu cu contacte mecanice este prezentată în figura 2.22. În construcţia unui astfel de sistem intră: ruptorul (a) compus din contactele Km, cama 5 şi condensatorul C 1; distribuitorul de înaltă tensiune (b) care repartizează înalta tensiune la bujiile 1…4, în funcţie de ordinea de aprindere, prin intermediul lamelei 6; bobina de inducţie (c) care seşi ruptorul compunesunt din înfăşurarea primară rotitoare L1 şi înfăşurarea secundară L 2. Distribuitorul unificate constructiv într-un singur ansamblu “ruptorul-distribuitor” care este antrenat mecanic de la arborele de distribuţie al motorului printr-un angrenaj (d). Pe ruptordistribuitor se montează servomecanismul vacuumatic (e) al regulatorului de avans. Aşa cum reiese din schema prezentată, sistemul de aprindere cuprinde două circuite şi anume: circuitul primar (de joasă tensiune), care cuprinde bateria de acumulator 7, înfăşurarea primară L 1 a bobinei de inducţie şi ruptorul (a) şi circuitul secundar (de înaltă tensiune), care cuprinde înfăşurarea secundară L 2, distribuitorul (b), conductorii de înaltă tensiune (fişele) şi bujiile 1…4. Funcţionarea acestui sistem de aprindere este următoarea: prin rotirea camei 5 se deschid contactele Km şi circuitul primar se întrerupe. La întreruperea circuitul primar, energia acumulată în inductivitatea L1 începe să oscileze cu frecvenţă mare. Drept urmare, în înfăşurarea secundară L 2 prin inducţie se creează o tensiune înaltă care se descarcă în spaţiul disruptiv dintre electrozii bujiei.
63
Fig.2.22.Schema sistemului de aprindere în curent continuu. Condensatorul C1 are rolul în stingerea scânteilor la deschiderea contactelor şi transformă circuitul primar într-un circuit oscilant când se deschid contactele Km. Rezistenţa de sarcină R5 este montată în circuitul primar cu scopul de a asigura un consum de curent raţional în sistemul de aprindere. Rezistenţele de deparazitare Ra1…Ra4 au rol în atenuarea perturbaţiilor pe care le creează câmpul electric de înaltă frecvenţă al circuitului secundar, în circuitele radio. Caracteristicile bujiei de care trebuie să se ţină seama în exploatare sunt: dimensiunea filetului corpului bujiei, distanţa medie dintre electrozi şi valoarea termică. Valoarea termică a bujiei este o caracteristică importantă pentru buna funcţionare în regim de lungă durată a bujiei. Un motor cu ardere internă poate aduce o bujie la o temperatură la care se produce autoaprinderea amestecului carburant înainte de declanşarea scânteii. Acest lucru se poate întâmpl a dacă valoar ea termică a bujiei nu coresp unde motorului respectiv. Valoarea termică reprezintă durata în secunde ce trece de la începutul funcţionării bujiei până la apariţia autoaprinderii, pe un motor standard. Aceasta depinde de raportul suprafeţelor de transfer al căldurii, la primirea şi la cedarea acesteia. Pentru prescrierea valorii termice pentru un motor anume, se foloseşte o sondă specială. Pentru identificare şi comparaţii, bujiile se marchează, în funcţie de valoarea termică, lungimea piciorului izolatorului, dimensiunile filetului, etc. Din acest punct de vedere există două moduri de marcare a bujiilor şi anume: după valoarea termică (România şi Germania) şi după lungimea liberă a piciorului izolatorului (Rusia, SUA, Anglia). Marcarea bujiilor în România se face conform STAS şi cuprinde următoarele: mărimea filetului; tipul A sau B, după modul de prindere al fişei de înaltă tensiune; litera C arată că bujia nu necesită o garnitură de etanşare (etanşarea se face pe con); valoarea termică. Un exemplu de notare este următorul: M18C-175, unde M18 indică filet metric 18mm, C arată etanşarea pe con, iar 175 valoarea termică.
64
2.7.6.2. Sistemul de aprindere de la magnetou . Aprinderea de la magnetou este un sistem de aprindere în curent alternativ, întrucât magnetoul reprezintă un agregat alcătuit dintr-un generator de curent alternativ cu magnet permanent şi un autotransformator (fig. 2.23).
Fig. 2.23 Schema principală a magnetoului cu doi poli Acesta se compune din rotorul 1 pe care se montează magnetul principal 2 şi cama 3. Pentru a mării numărul scânteilor s-a montat amplificatorul de turaţie compus din roţile dinţate 4 cu raport de transmitere 0,5 care antrenează distribuitorul 5. Prin rotirea magnetului se creează un flux magnetic variabil care induce în înfăşurarea primară 7 un curent electric de joasă tensiune. Prin întreruperea circuitului primar cu ajutorul camei 3 la momentele potrivite, se induce în înfăşurarea secundară 9 un curent de înaltă tensiune care prin distribuitor 5, firele de înaltă tensiune 10, ajunge la electrozii bujiilor 11 producându-se scânteia. Condensatorul 12 serveşte la mărirea tensiunii secundare şi a protejării contactelor 13. Avansul la aprindere se reglează în funcţie de turaţie prin regulatorul centrifugal 14. întrerupătorul 15 serveşte pentru oprirea motorului prin scurtcircuitarea curentului primar. 2.7.6.3. Sisteme speciale de aprindere. Pe măsura perfecţionării motoarelor cu ardere internă, cerinţele ce se impun sistemului de aprindere sunt tot mai mari. Astfel s-a ajuns la situaţia ca instalaţia clasică de aprindere să nu satisfacă pe deplin cerinţele motoarelor moderne. Punctul nevralgic al acestor instalaţii este ruptorul din circuitul primar, ale cărui contacte de wolfram se uzează la apariţia scânteilor produse de curenţi de 4…5 A. Uzura contactelor şi camei duce la dereglarea momentului de aprindere cu consecinţe importante în funcţionarea motorului. Creşterea turaţiei motoarelormecanice cere un moment foarte aprecis, care nu poate fi asigurat cu sistemele actuale. de O aprindere altă consecinţă creşterii turaţiei este micşorarea tensiunii la bujie, datorită timpului prea mic de creştere a curentului în bobina de inducţie, ceea ce duce la micşorarea lungimii scânteii de aprindere. Instalaţiile de aprindere electronice cu tranzistoare elimină cea mai mare parte din dezavantajele instalaţiilor de tip clasic. Slaba lor răspândire în construcţia de motoare este determinată numai de preţul de cost destul de ridicat al acestor sisteme de aprindere. 65
Printre sistemele moderne de aprindere pot fi amintite: 1.Sistemul de aprindere tranzistorizat cu contacte mecanice . La acest sistem pentru întreruperea curentului din circuitul primar se utilizează un tranzistor. Contactele ruptorului sunt utilizate pentru comanda tranzistorului. Prin ele trece un curent de numai 0,5…1,5 A. Ca avantaje ale instalaţiei se evidenţiază faptul că între contactele ruptorului nu se produc scântei, curentul fiind mic şi întreruperea curentului în primar se face mult mai repede decât în instalaţiile clasice, astfel încât mărimea tensiunii curentului din secundarul bobinei, practic nu depinde de turaţia motorului. 2.Sisteme de aprindere tranzistoriale fără contacte . În locul contactelor mecanice pentru comanda scânteii electrice se folosesc diferiţi traductori. Aceştia pot fi: traductori inductivi; traductori fotoelectrici; traductori magnetici. Cei mai utilizaţi sunt traductorii inductivi, întrucât asigură o robusteţe suficientă pentru funcţionarea pe automobil. 3.Sisteme de aprindere capacitive . În cazul acestui sistem de aprindere energia necesară scânteii pentru aprinderea amestecului carburant se acumulează într-un condensator. Tensiunea de încărcare a condensatorului se obţine de la un convertizor de curent continuu. În momentul când trebuie creată scânteia, se descarcă condensatorul. Avantajul principal al acestor sisteme este timpul extrem de scurt de producere al scânteii. Timpul scurt de descărcare asigură o funcţionare corectă a instalaţiei chiar dacă bujiile sunt murdare.
66
2.8. Teste de evaluare. Capitolul 2
2.8.1. Construcţia şi funcţionarea mecanismului motor
Figura 2.24. Schema de principiu a motorului cu ardere internă şi în patru timpi
Prezentaţi elementele componente şi dimensiunile din figura 2.24.
1 - .................................................. 3 - ................................................... 5 - ................................................... 7 - ................................................... 9 - ................................................... 11 - ................................................. 13 - ................................................ 15 - ................................................. 17 - ................................................. 19 - ................................................. S=2R - ............................................ Vc - .................................................. R - .................................................. P.M.I. - ...........................................
2 - ................................................... 4 - ................................................... 6- .................................................... 8 - ................................................... 10 - ............................….................... 12 - ..............................…................... 14 - .................................…............... 16 - ...................................….............. 18 - .....................................…............ L - ........................................….......... Vh - ...........................................…....... Va - ..............................................….... D - .................................................…. P.M.S. - .........................................……
67
2.8.2. Construcţia şi funcţionarea mecanismului de distribuţie
Figura 2.25. Mecanismul de distribuţie al motoarelor 810.99 şi 102.00 ce echipează autoturismele Dacia 1310; a) secţiune transversală; b) diagrama de distribuţie
Prezentaţi rolul sistemului de distribuţie. ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Denumiţi părţile componente ale mecanismului de distribuţie prezentat în figura 2.25.
1 - .................................................................... 2 - .................................................................... 3 - .................................................................... 4 - .................................................................... 5 - .................................................................... 6 - .................................................................. 7 - .................................................................... 8 - .................................................................... 9 - .................................................................... 10 - .................................................................... 11 - .................................................................. 12 - .................................................................
68
Ce este diagrama de distribuţie? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
2.8.3. Sistemul de ungere
Figura 2.26. Schema sistemului de ungere
Prezentaţi clasificarea şi rolul sistemului de ungere. Prezentaţi elementele componente ale mecanismului de ungere prezentat în figura 2.26.
1 - .................................................................... 2 - .................................................................... 3 - .................................................................... 4 - .................................................................... 5 - .................................................................... 6 - .................................................................. 7 - .................................................................... 8 - .................................................................... 9 - .................................................................... 10 - .................................................................... 11 - .................................................................. 12 - .................................................................
69
Prezentaţi circuitul uleiului din figura 2.26.
………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………
2.8.4. Sistemul de răcire
Figura 2.27. Sistemul de răcire presurizat
Prezentaţi clasificarea şi rolul sistemului de răcire. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Prezentaţi semnificaţia componentelor din figura 2.27.
1 2 3 4
-
.................................................................... .................................................................... .................................................................... ....................................................................
56 7 8 9
--
.................................................................... .................................................................. .................................................................... .................................................................... ...................................................................
70
Prezentaţi funcţionarea sistemului de răcire pentru cele două poziţii ale termostatului (închis şi deschis) din figura 2.28.
………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………
2.8.5. Sistemul de aprindere la M.A.S.
Figura 2.29. Schema instalaţiei de aprindere de la baterie folosită la autoturismele Dacia
Prezentaţi clasificarea şi rolul sistemului de aprindere de la baterie folosit la M.A.S. ………………………………………………………………………………………………… 71
………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………
3. AMBREIAJE MECANICE UTILIZATE LA AUTOMOBILE Ambreiajul este primul ansamblu din transmisia automobilului care se plasează între motor şi cutia de viteze. La majoritatea automobilelor ambreiajul este fixat de volantul motorului mărind astfel momentul de inerţie al acestuia, şi constituie, în cazul ambreiajelor mecanice, un cuplaj de fricţiune, prin care, cu ajutorul forţelor de frecare cuplul motorului se transmite la roţile motoare, prin transmisia automobilului. În cazul ambreiajelor hidraulice el joacă chiar un rol de volant. Introducerea ambreiajului în transmisia automobilului se face în scopul compensării principalelor dezavantaje ale motorului cu ardere internă ca: incapabilitatea de a porni sub sarcină, existenţa unei zone de funcţionare instabilă, obţinerea mersului în gol la o turaţie relativ mare şi mersul neuniform. Cerinţa principală impusă ambreiajului este aceea ca momentul pe care îl poate transmite să fie reglabil, lucru ce poate fi obţinut prin mai multe soluţii constructive, dintre care cea mai simplă este soluţia cu discuri de fricţiune. Ambreiajul automobilului serveşte la decuplarea temporară şi la cuplarea lină a transmisiei cu motorul. Decuplarea este necesară la oprirea şi frânarea automobilului sau la schimbarea vitezelor. Cuplarea lină este necesară la pornirea din loc şi după schimbarea treptelor de viteză. Prin decuplarea motorului de transmisie roţile dinţate din cutia de viteze nu se mai află sub sarcină şi cuplarea lor se poate face fără eforturi mari între dinţi. În caz contrar, schimbarea vitezelor este aproape imposibilă, funcţionarea cutiei de viteze este însoţită de zgomot puternic, uzura dinţilor este deosebit de mare şi se poate produce chiar ruperea lor. Cuplarea lină a arborelui cutiei de viteze cu arborele cotit al motorului, care are turaţie relativ mare, asigură creşterea treptată şi fără şocuri a sarcinii la dinţii roţilor dinţate şi la piesele transmisiei, fapt care micşorează uzura şi elimină posibilitatea ruperii lor. Ţinând seama de fenomenele care apar în timpul funcţionării automobilului, condiţiile principale care se impun unui ambreiaj sunt următoarele: la decuplare, ambreiajul trebuie să izoleze rapid şi complet motorul de transmisie, pentru a face posibilă schimbarea treptelor de viteză fără şocuri; la cuplare, ambreiajul trebuie să îmbine lin organele de acţionare cu cele antrenate, pentru a evita pornirea bruscă a automobilului, şocurile în mecanismele transmisiei şi suprasolicitările pieselor, care pot provoca ruperea loc; în stare cuplată, ambreiajul trebuie să asigure o îmbinare perfectă între motor şi transmisie, fără a avea o patinare între discuri. Examinând procesul de cuplare al ambreiajului rezultă că punerea în mişcare a automobilului se suprapune cu fazele de funcţionare ale ambreiajului, din momentul când începe cuplarea şi până când automobilul a obţinut mişcarea uniformă corespunzătoare unui regim de lucru oarecare. Mişcarea automobilului începe în momentul egalării cuplului de frecare din ambreiaj cu momentul rezistent redus la arborele primar din cutia de viteze. Din 72
momentul începerii cuplării şi până în momentul punerii în mişcare a automobilului are loc patinarea ambreiajului. Procesul în care automobilul ajunge să aibă o viteză uniformă corespunzătoarea unui regim de lucru oarecare se poate împărţi în trei perioade, după cum se arată în figura 3.1.
Fig.3.1.Diagrama de variaţie a vitezelor unghiulare şi a momentelor în timpul cuplării ambreiajului Perioada I reprezentată prin porţiunea „ab” se caracterizează prin patinarea completă a discului condus al ambreiajului şi reprezintă timpul t 1, în care automobilul f nu se deplasează din loc, deşi ambreiajul a fostautomobilului, cuplat parţial,iar deoarece < Mr.de În general, aceasta perioadă depinde de sarcina timpul t M1 este aproximativ 1…2 secunde. Până în momentul începerii cuplării ambreiajului, motorul lucrează în gol, cu viteza unghiulară de mers în gol (punctul a). După începerea cuplării ambreiajului, în urma frecării din ambreiaj viteza unghiulară a motorului ( ω m) începe să scadă, iar momentul de frecare din ambreiaj (M f) este mai mic decât cel rezistent (Mr). Perioada II caracterizată de porţiunile „bd” şi „cd” reprezintă timpul t 2, de la începutul pornirii din loc a automobilului, punctul b, respectiv c când momentul de frecare din ambreiaj (Mf) devine egal cu cel rezistent până în momentul când are loc egalizarea vitezelor unghiulare ale discului condus (ω 2) şi motorului ( ω m). În această perioadă viteza unghiulară a motorului este mai mare decât viteza unghiulară a discului condus al ambreiajului, deci ambreiajul încă patinează. Viteza unghiulară a motorului continuă să se micşoreze în această perioadă datorită frecării din ambreiaj şi creşterii momentului transmis de aceasta, în timp ce viteza unghiulară a discului condus creşte. Micşorarea vitezei unghiulare a motorului şi creşterea vitezei unghiulare a discului condus al ambreiajului continuă până la egalarea lor (punctul d) când momentul de frecare din ambreiaj devine egal cu momentul maxim al ambreiajului. Timpul t2 are valori cuprinse între 0,4…0,6 secunde. Perioada III caracterizată de porţiunea „da” reprezintă timpul t 3, din momentul în care vitezele unghiulare ale motorului şi discului condus al ambreiajului s-au egalat, până când automobilul capătă o mişcare uniformă. În această perioadă are loc o creştere atât a vitezei unghiulare a motorului cât şi a discului condus al ambreiajului, până la atingerea vitezei uniforme a automobilului, corespunzătoare regimului de lucru dat.
73
Clasificarea ambreiajelor de automobile se face după modul de transmitere a momentului şi după modul de acţionare. Din punct de vedere al modului de transmitere al momentului, ambreiajele se împart în ambreiaje simple şi ambreiaje combinate. La rândul lor, ambreiajele simple se împart în ambreiaje mecanice (de fricţiune), hidraulice şi electromagnetice. Cele mecanice pot avea unul sau mai multe discuri de fricţiune, pot fi cu arcuri dispuse periferic, cu arc central spiral sau diafragmă şi centrifugale. Ambreiajele hidraulice pot fi cu prag fix, cu prag mobil sau cu cameră de colectare. Cele electromagnetice pot fi cu pulbere şi fără pulbere mecanică. Ambreiajele combinate pot fi de tipul mecanic-centrifugal, mecanic-hidraulic şi mecanic-electromagnetic. Din punct de vedere al modului de acţionare, ambreiajele de automobile se împart în: ambreiaje neautomate, puse în funcţiune de forţa musculară a conducătorului auto prin acţionarea mecanică, hidraulică sau pneumatică; ambreiaje automate, acţionate hidraulic, pneumatic, electric sau vacuumatic, în funcţie de poziţia pedalei de acceleraţie, turaţia şi sarcina motorului sau poziţia pârghiei de schimbare a treptelor de viteză. Uneori, sistemul de acţionare al ambreiajelor neautomate este prevăzut cu un servomecanism de tip mecanic, hidraulic sau pneumatic, care reduce efortul depus de conducător.
3.1. Construcţia ambreiajelor mecanice. Funcţionarea ambreiajelor mecanice este bazată pe folosirea forţelor de frecare care apar între suprafeţele de frecare. La ambreiajele de automobil se disting trei părţi principale şi anume: partea conducătoare, partea condusă şi mecanismul de dispuse acţionare. Ambreiajele simple mecanice cu arcuri periferic pot fi impartite în ambreiaje cu un singur disc şi ambreiaje cu două discuri. Schema constructivă a ambreiajului monodisc cu arcuri periferice este prezentată în figura 3.2. La acest ambreiaj suprafeţele de frecare sunt formate din faţa frontală a volantului 1 şi de discul de presiune 4.
74
Fig. 3.2 Ambreiaj monodisc cu arcuri dispuse periferic Discul de presiune 4 este solidar la rotaţie cu volantul 1, prin intermediul unor urechi, a unor proeminenţe sau a unor şuruburi care intră în carcasa 11 a ambreiajului, carcasă care este fixată prin şuruburi de volantul motorului şi constituie parte conducătoare a ambreiajului. Discul condus 3 este aşezat între volantul 1 şi discul de presiune 4 şi se poate deplasa parţial pe canelurile arborelui ambreiajului 8 (arborele primar din cutia de viteze). Arborele 8 al ambreiajului se sprijină pe doi rulmenţi, unul 2 montat în flanşa arborelui cotit al motorului iar al doilea în carterul cutiei de viteze. Arcurile de presiune 6 care realizează forţa de apăsare dintre suprafeţele de frecare sunt dispuse între discul de presiune 4 şi carcasa 11 a ambreiajului. Pentru a proteja arcurile de presiune de o încălzire excesivă, lucru ce ar modifica caracteristica elastică a arcului între ele şi discul de presiune se montează garnitura termoizolantă 5 executată din azbest sau carton presat. Pârghiile de debreiere 10 sunt prevăzute cu două puncte de articulaţie: unul în capătul superior în urechile discului de presiune şi unul în carcasa 11 a ambreiajului. Punctul de articulaţie din carcasa ambreiajului trebuie să fie flotant pentru a asigura o cinematică corectă a pârghiilor de decuplare. Numărul pârghiilor de decuplare nu poate fi mai mic de trei şi depinde de dimensiunile ambreiajului. Ambreiajul este cuplat permanent sub acţiunea arcurilor de presiune 6. Pentru decuplare, pârghia 7 primeşte mişcarea de la pedala ambreiajului deplasând manşonul împreună cu rulmentul de presiune stânga, rândul 4luise acţionează9asupra pârghiilor de decuplare. În felulspre acesta disculcare de la presiune depărtează de discul condus comprimând arcurile de presiune 6 asigurând decuplarea ambreiajului. La eliberarea pedalei manşonul de decuplare împreună cu rulmentul de presiune revine în poziţia iniţială, iar sub acţiunea arcurilor de presiune 6, ambreiajul se cuplează din nou. Pentru o mai bună funcţionare a ambreiajului este necesar ca şi capetele pârghiilor inferioare de decuplare să se găsească în acelaşi plan şi să existe în stare
75
cuplată a ambreiajului un joc de 2…4 mm între aceste pârghii şi manşonul de decuplare (rulmentul de presiune). Momentul maxim transmis de ambreiaj depinde de forţa dezvoltată de arcuri, de dimensiunile discurilor, de coeficientul de frecare şi de numărul suprafeţelor de frecare. Posibilitatea măririi coeficientului de frecare pentru materialele existente este limitată; mărirea diametrului discului este, de asemenea, limitată de dimensiunile volantului motorului, iar forţa dezvoltată de arcuri nu poate fi oricât de mare, deoarece creşte în mod nepermis presiunea specifică, iar acţionarea ambreiajului se face mai greu. Din aceste motive, la transmiterea unui moment mai mare se folosesc ambreiajele simple cu arcuri dispuse periferic cu două discuri. Acest tip de ambreiaj se foloseşte, în general, la autocamioane şi autobuze, unde momentul motor este destul de mare. În figura 3.3. este dată schema ambreiajului simplu cu arcuri dispuse periferic cu două discuri de presiune. Pe volantul 1 se găsesc montate prezoanele 5, prin presare care sunt asigurate prin piuliţe şi prin care se fixează şi carcasa ambreiajului. Ambreiajul este prevăzut cu discurile de presiune 13 şi 14 prin care trec prezoanele 5 care vor solidariza la rotaţie discurile de presiune cu volantul 1, dând totodată posibilitatea deplasării axiale a lor. Pe arborele ambreiajului 3 se montează prin caneluri discurile conduse 4.
Fig. 3.3. Ambreiaj simplu cu arcuri dispuse periferic cu două discuri Forţa de apăsare este dată de arcurile de presiune 7 montate între carcasa ambreiajului şi discul de presiune 13. Pentru a evita încălzirea puternică a arcurilor 76
de presiune care ar putea avea loc la o patinare de lungă durată şi care le-ar schimba caracteristica elastică, se montează sub fiecare arc câte o garnitură termoizolantă 6. Decuplarea ambreiajului se realizează prin deplasarea spre dreapta a discului de presiune exterior 13 cu ajutorul pârghiilor de debreiere 11 prin intermediul şurubului 12 eliberând discul condus exterior 4. În acelaşi timp discul de presiune intermediar 14 se deplasează spre dreapta sub acţiunea arcului 15 eliberând şi cel de-al doilea disc condus 4. Pentru a limita deplasarea axială a discului de presiune 14, astfel încât să nu se producă o apăsare a discului condus exterior între cele două discuri construcţia este prevăzută cu şuruburi fixate în carcasă care limitează cursa discului de presiune intermediar 14. La decuplarea ambreiajului, manşonul 9 acţionat de pârghia 8 care apasă asupra capetelor exterioare ale pârghiilor de decuplare sub acţiunea arcului 10 readuce rulmentul de presiune împreună cu manşonul 9 în poziţia iniţială. Schema constructivă a ambreiajului monodisc cu arc central cilindric este arătată în figura 3.4. Pe volantul 1 este fixată cu şuruburi carcasa 12. Garnitura 10 serveşte la reglarea jocului dintre rulmentul de presiune şi pârghiile de decuplare 9. Discul de presiune 11 este solidar la rotaţie cu carcasa 12 şi volantul 1. Pe arborele ambreiajului 2 se montează prin caneluri discul condus 3 care este strâns între volantul 1 şi discul de presiune 11 prin intermediul pârghiilor 9 de către arcul central cilindric 8. Arcul cilindric 8 se sprijină cu un capăt pe discul 5, iar cu celălalt pe flanşa bucşei 7 şi acţionează asupra pârghiilor de debreiere 9. La decuplare, bucşa 7 prin intermediul mecanismului de acţionare 6 comprimă arcul central 8 şi acţionează asupra pârghiilor de debreiere 9 care nu mai apasă cu capetele superioare pe discul de presiune 11. În această situaţie arcurile 4 vor depărta discul de presiune 11 de discul condus 3, realizându-se astfel decuplarea ambreiajului. Arcul central poate fi şi sub formă conică sau cilindrică iar secţiunea sârmei poate fi dreptunghiulară, pătrată sau circulară. Ambreiajul cu arc central cilindric sau conic prezintă avantajul amplificării forţei dată de arc în funcţie de raportul de transmitere al pârghiilor de decuplare 9. În felul acesta cu ajutorul unui singur arc, care dezvoltă o forţă redusă, se obţine asupra discului de presiune o apăsare mare care permite ambreiajului să transmită un moment motor mare.
77
Fig.3.4.Schema ambreiajului monodisc cu arc cilindric.
3.2. Construcţia mecanismelor de acţionare a ambreiajelor Mecanismul de acţionare a ambreiajelor trebuie să asigure o cuplare perfectă şi o decuplare rapidă; forţa aplicată la pedală necesară decuplării ambreiajului nu trebuie să depăşească (100…150 N, pentru autovehiculele uşoare şi 150…200 N pentru autovehiculele medii şi grele); cursa totală a pedalei, să nu depăşească 120 …150 mm; cursa liberă a pedalei nu trebuie să fie mai mare de 25 mm. Pe măsura uzării garniturilor de fricţiune mecanismul de acţionare trebuie să permită reglarea cursei libere a pedalei. După principiul de funcţionare, mecanismele de acţionare a ambreiajelor pot fi neautomate (mecanic şi hidraulic) sau automate. La unele construcţii, pentru uşurarea comenzii ambreiajului, se utilizează mecanisme de acţionare neautomate prevăzute cu un servomecanism.
3.2.1. Mecanismul de acţionare mecanică
Schema constructivă a mecanismului de acţionare mecanică a ambreiajului este prezentată în figura 3.5. Apăsând asupra pedalei 1 cu forţa F p, prin intermediul tijei 2 şi a furcii 3 se acţionează asupra manşonului de decuplare 5 pe care se montează rulmentul de presiune care la rândul lui acţionează asupra pârghiilor de decuplare 6, eliberând în felul acesta discul condus (de fricţiune) 8 şi, deci, ambreiajul se decuplează.
78
Fig.3.5.Schema mecanismului de acţionare mecanică a ambreiajului. La cuplarea ambreiajului pedala 1 este lăsată liberă iar arcul 4 readuce manşonul 5 împreună cu rulmentul de presiune în poziţia iniţială şi deci ambreiajul se cuplează. Jocul δ dintre pârghiile de decuplare 6 şi rulmentul de presiune este necesar pentru înlăturarea uzurii pârghiilor de decuplare şi a rulmentului de presiune, atunci când ambreiajul este cuplat. Jocul normal este de 2…4 mm. Dacă jocul este prea mare, ambreiajul nu se poate decupla complet la cursa normală a pedalei, iar dacă nu există, ambreiajul rămâne parţial decuplat, fapt care duce la o încălzire excesivă şi o uzură rapidă a ambreiajului.
3.2.2. Mecanismul de acţionare hidraulic Acest tip de mecanism de acţionare a ambreiajului a căpătat în ultimul timp o răspândire din ce în ce mai mare, datorită avantajelor pe care le prezintă şi anume: randament mai ridicat decât cel mecanic; simplitate constructivă şi posibil itate de acţionare la distanţă; întreţi nere şi reglare uşoară. Schema constructivă a unui asemenea mecanism de acţionare este prezentată în figura3.6
79
Fig.3.6.Schema mecanismului de acţionare hidraulică a ambreiajului Apăsând cu forţa Fp asupra pedalei 1, tija 2 deplasează pistonul 3 în cilindrul 4 al pompei centrale mărind presiunea lichidului din sistem la valoarea p 1. Presiunea astfel creată se transmite cilindrului de lucru 6, prin conducta 5, şi acţionează cu presiunea p2 asupra pistonaşului 7 al cilindrului de lucru. Pistonaşul 7, la rândul său acţionează prin tija 8 asupra furcii de debreiere 9, care deplasează Manşonul de decuplare, manşonul decuplare 10 prinîmpreună rulmentulcu derulmentul presiune,de acţionează presiune asupra spre stânga. pârghiilor de decuplare 12, care deplasează discul de presiune 13 spre dreapta, eliberând discul condus (de fricţiune) 14, realizând decuplarea ambreiajului. Acest sistem de acţionare are o parte mecanică de amplificare a forţei dată de pedala 1 şi pârghiile 9 şi 12. La eliberarea pedalei, presiunea din sistem se anulează şi ca atare manşonul 10 împreună cu rulmentul de presiune revine în poziţia iniţială şi, deci, ambreiajul se cuplează.
3.3. Aprecierea diferitelor tipuri de ambreiaje O apreciere sumară a diferitelor tipuri de ambreiaje se poate face în funcţie de modul cum sunt îndeplinite următoarele cerinţe: asigurarea transmiterii momentului maxim al motorului; cuplarea lină şi decuplarea rapidă şi totală; moment de inerţie mic al părţii conduse; reglare şi întreţinere uşoară; fabricaţia simplă şi cost cât mai redus; fiabilitate cât mai mare. Dacă calculul ambreiajului a fost făcut corect, cerinţa privind transmiterea momentului maxim al ambreiajului este îndeplinită de toate tipurile de ambreiaje. în ceea ce priveşte îndeplinirea celorlalte cerinţe, gradul de satisfacere depinde de tipul ambreiajului, particularităţile constructive şi funcţionale. Ambreiajele mecanice cu un singur disc satisfac cel mai bine toate cerinţele amintite mai sus şi de aceea au cea mai largă răspândire în construcţia de automobile. Ambreiajele mecanice cu două discuri prezintă în general aceleaşi avantaje ca şi cele cu un singur disc cu excepţia că momentul de inerţie al părţii conduse este mai mare. Ambreiajele 80
mecanice centrifugale şi hidraulice, cu toate că asigură o pornire din loc foarte lină, nu asig ură dec uplarea comp letă a motorului de tran smisie şi sunt mult mai scumpe. Din punct de vedere al cerinţelor impuse, ambreiajele electromagnetice corespund, dar nu sunt suficient de sigure în exploatare şi solicită suplimentar instalaţia electrică a automobilului. Ambreiajele combinate uşurează mult conduc erea automobilu lui, asigură cupla rea lină şi dec uplarea rapid ă a motorului de transmisie, dar au un preţ foarte ridicat. Din punct de vedere al mecanismului de acţionare, cel mai important neajuns al ambreiajelor cu acţionare neautomată constă în obosirea rapidă a conducătorului auto. Acţionarea mai uşoară, prin folosirea servomecanismelor, micşorează forţa la pedală, conducătorul auto executând însă aceleaşi operaţii ca şi la ambreiajul obişnuit dar cu eforturi mai mici. Prin folosirea sistemelor automate de acţionare, datorită suprimării pedalei ambreiajului, conducerea este mai comodă, dar siguranţa în funcţionare este mai redusă şi costul mult mai ridicat decât la acţionarea neautomată.
81
3.4. Test de evaluare. Capitolul 3 3.4.1. Ambreiajul
Fig. 3.7. Organizarea construcţiei ambreiajelor mecanice monodisc cu arcuri a) ambreiajul cu arcuri periferice; b) ambreiajul cu arc central Prezentaţi rolul, cerinţele şi clasificarea ambreiajelor. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Identificaţi elementele componente ale ambreiajului mecanic cu discuri periferice (figura 3.7 a) şi cu arc diafragmă (figura 3.7 b) din figura 3.7 şi descrieţi modul de funcţionare al acestora. 82
1 - ……………………………………………. 2 - ……………………………………………. 3 - ……………………………………………. 4 - ……………………………………………. 5 - ……………………………………………. 6 - ……………………………………………. 7 - ……………………………………………. 8 - ……………………………………………. 9 - ……………………………………………. 10 - ……………………………………………. 11 - ……………………………………………. 12 - ……………………………………………. 13 - ……………………………………………. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………
83
4. CUTII DE VITEZE MECANICE UTILIZATE LA AUTOMOBILE De cele mai multe ori, momentul şi viteza unghiulară a motorului nu corespund condiţiilor concrete de deplasare ale autovehiculului. Subansamblul autovehiculului care asigură modificarea vitezei şi forţei de tracţiune ale autovehiculului prin modificarea puterii produse de motor se numeşte cutie de viteze.
4.1. Cerinţe impuse cutiilor de viteze, clasificarea lor Principalele cerinţe funcţionale ale cutiei de viteze sunt: asigurarea deplasării în condiţii foarte variate de drum sau teren neamenajat; optimizarea funcţionării motorului pentru creşterea economicităţii şi fiabilităţii; decuplarea de lungă durată a motorului de restul transmisiei; obţinerea mersului înapoi al automobilului, fără inversarea sensului de rotaţie al motorului. La unele autovehicule cutia de viteze mai poate prelua şi alte funcţiuni suplimentare cum ar fi: antrenarea unei prize de putere folosită pentru acţionarea unor echipamente auxiliare ale automobilului; frânarea de încetinire necesară la coborârea pantelor lungi sau în cazul opririlor repetate. Pe lângă funcţiunile amintite, cutiilor de viteze li se impun o serie de cerinţe constructive şi economice: să aibă construcţie simplă, robustă şi uşoară; să fie fabricate cu costuri cât mai reduse; să aibă randament cât mai ridicat; să fie cât mai fiabile; să poată fi întreţinute uşor; să funcţioneze silenţios; să fie comodă în deservire; să asigure autovehiculului o caracteristică exterioară a motoruluicele dată.mai bune calităţi dinamice şi economice la Cutiile de viteze utilizate la autovehicule se clasifică în genere după modul de variaţie al raportului de transmitere şi după modul de schimbare a treptelor de viteze. După modul de variaţie al raportului de transmitere, cutiile de viteze pot fi: cutii de viteze cu trepte la care variaţia raportului de transmitere este discontinuă; cutii de viteze fără trepte (continue sau progresive), care asigură între anumite limite o variaţie continuă a raportului de transmitere; cutii de viteze combinate, care reprezintă o asociere între cutia de viteze cu trepte şi una fără trepte. Cutiile de viteze cu trepte se clasifică în funcţie de poziţia axelor arborilor, după numărul treptelor de mers înainte şi pentru mersul înapoi şi după numărul de arbori. După poziţia axelor arborilor , în timpul funcţionării cutiile de viteze cu trepte pot fi: cu axe fixe, la care arborii au axa geometrică fixă; planetare, la care axele arborilor execută o mişcare de revoluţie în jurul unui ax central. După numărul treptelor de viteză, cutiile de viteze pot fi cu trei, patru, cinci sau mai multe trepte. După numărul de arbori, cutiile de viteze cu axe fixe pot fi cu doi şi cu trei arbori. Cutiile de viteze fără trepte se clasifică după principiul de transformare al momentului în: mecanice, de tipul cu fricţiune sau cu impulsuri; hidraulice, de tipul hidrodinamice sau hidrostatice; electrice. Cutiile de viteze combinate reprezintă în general o asociere între o cutie hidrodinamică (convertizor hidraulic) şi o cutie mecanică în trepte, de obicei planetară. 84
După modul de schimbare a treptelor de viteză, cutiile de viteze pot fi: cutii de viteze cu acţionare directă, la care schimbarea treptelor se face, în general, manual sau cu ajutorul unui servomecanism; cutii de viteze cu acţionare semiautomată, la care numărul de operaţii necesare la trecerea în treapta următoare se reduce; cutii de viteze cu acţionare automată, la care schimbarea treptelor se face în mod automat, în funcţie de condiţiile de mers, asigurând automobilului regimul optim de mişcare în ce priveşte calităţile dinamice sau economice. În prezent cele mai răspândite la automobile sunt cutiile de viteze în trepte cu axe fixe, cu trei sau cu doi arbori şi cu acţionare mecanică. Din cele prezentate mai sus, rezultă clar că rolul principal al cutiei de viteze este acela de a acorda posibilitatea motorului la exigenţele vehiculului prin modificarea convenabilă a raportului de transmitere adică a relaţiei cinematice dintre viteza automobilului şi turaţia motorului. În scopul asigurării unor bune posibilităţi de adaptare a forţei de tracţiune şi a vitezei, care să permită automobilului obţinerea unor performanţe dinamice şi economice ridicate, cutia de viteze trebuie să realizeze o gamă cât mai mare de rapoarte de transmitere. Ca orice mecanism, cutia de viteze este caracterizată de un randament de funcţionare definit ca raport al puterilor utile Pu şi de antrenare Pa (fig 4.1). Diferenţa între acestea reprezintă puterea Pp pierdută prin învingerea frecărilor.
Fig. 4.1 η cv
Pp
Pu
=
Pa
Pa
=
−
=
M uωu
(4.1)
M aω a
Pu
=
Pa (1 − η CV )
(4.2)
Dacă se are în vedere că raportul de transmitere al cutiei de viteze este prin definiţie: icv
=
ωa ωu
=
na nu
(4.3)
dependenţa dintre momentul util realizat la ieşirea din cutia de viteze şi momentul de antrenare se exprimă prin relaţia: Mu
=
Pu ωu
=
Paη cv
ωa
icv
=
M aη cv icv
(4.4)
Forţa la roată este direct proporţională cu momentul util rezultat la ieşirea din cutia de viteze: 85
FR
=
M u i pη p
(4.5)
rd
în timp ce viteza de deplasare a autovehiculului este direct proporţională cu viteza unghiulară a arborelui de ieşire din cutia de viteze: V
=
ω u rr
(4.6)
ip
În ultimele două relaţii s-a notat cu ip şi η p raportul de transmitere şi randamentul agregatelor transmisiei amplasate după cutia de viteze, iar cu r d şi rr razele dinamice şi de rulare ale roţilor motoare (în cazul unor alunecări mici, cele două raze sunt aproximativ egale, rd ≈ rr ≈ r ). Din analiza relaţiilor 4.1 … 4.6 rezultă că prin modificarea raportului de transmitere al cutiei de viteze este posibilă modificarea vitezei de deplasare a automobilului şi a forţei la roată, fără să se modifice regimul de funcţionare al motorului (viteza unghiulară şi cuplul). Deci, prin modificarea corespunzătoare a raportului de transmitere din cutia de viteze se asigură posibilitatea deplasării automobilului cu viteze reduse şi învingerea de către acesta a unor rezistenţe mari la înaintare menţinând motorul la un regim optim. Definirea regimului optim de funcţionare nu este o chestiune simplă şi în plus criteriile ce se au în vedere se pot modifica rapid în timp. Astfel, dacă se urmăreşte obţinerea unor demaraje rapide şi viteze de deplasare ridicate, care determină în mod direct productivitatea şi siguranţa circulaţiei (efectuarea depăşirilor, învingerea unor rezistenţe mari la înaintare), este necesar motorul să furnizeze apropiatela de puterea sa maximă. Aceasta înseamnăcacă motorul trebuie săputeri funcţioneze turaţii ridicate şi la sarcini mari (sarcina este raportul dintre momentul furnizat de motor la o anumită turaţie şi momentul maxim ce poate fi furnizat la aceeaşi turaţie). Zona economică de funcţionare a motorului este de regulă la turaţii medii şi sarcini cuprinse între valori medii şi mari. Uzura motorului creşte cu sarcina, dar şi mai accentuat cu turaţia. Aceasta înseamnă că, din punct de vedere al fiabilităţii, este preferabil ca motorul să lucreze la turaţii reduse în regim de croazieră, cu condiţia ca ungerea să se realizeze normal.
4.2. Construcţia cutiilor de viteze La plasarea roţilor dinţate pe arbori pentru diferite trepte de viteză, roţile, pentru treapta cu raportul de transmitere cel mai mare (treapta I), se plaseze cât mai aproape de reazem, micşorând în acest fel valoarea reacţiunilor la această treaptă şi implicitCuplarea săgeata arborilor treptelor datorită în cutiileîncovoierii. de viteze se poate realiza, după cum urmează: prin deplasarea axială a roţilor, soluţie utilizată în prezent numai pentru obţinerea mersului înapoi şi a treptei inferioare; prin angrenarea permanentă a roţilor dinţate şi mufe de cuplare; prin angrenarea permanentă a roţilor dinţate şi sincronizatoare; prin angrenarea permanentă a roţilor dinţate şi ambreiaje cu mai multe discuri. Schema cinematică a unei cutii de viteze cu trei arbori având cinci trepte de mers înainte şi una de mers înapoi este prezentată în figura 4.2.
86
Fig.4.2. Schema cinematică a unei cutii cu trei arbori având cinci trepte de mers înainte şi una de mers înapoi. În acest caz cutia de viteze primeşte mişcarea de la motor prin arborele primar 1 şi o transmite prin angrenajul permanent format din roţile dinţate 4 şi 5 la arborele intermediar 2 de unde în funcţie de treapta cuplată la arborele secundar 3 şi mai departe la roţile autovehiculului. În figura 4.2. treptele de mers înainte şi cea de mers înapoi se cuplează prin sincronizatoarele 17, 18 şi 19 mai rar cu manşoane simple şi atunci numai pentrusecundar treptele şi inferioare. formareaintermediar mersului înapoi între roata 14 de pe arborele roata 15 Pentru de pe arborele se intercalează roata parazită 16 care inversează sensul de rotaţie al arborelui secundar 3. Rapoartele de transmitere sunt date de relaţiile: icvI i cvIV
Z 5 Z 12 ; icvII Z 4 Z 13 Z5 Z6 = ; icvV Z4 Z7
=
Z 5 Z 10 Z Z ; icvIII = 5 8 ; Z 4 Z 11 Z4 Z9 Z 5 Z 14 Z 16 Z 5 Z 14 = = 1 ; i cvMi = Z 4 Z 16 Z 15 Z 4 Z 15 =
La această construcţie pe arborele primar 1 se află pinionul 4 al angrenajului permanent, arborele secundar 3 susţine elementele de cuplare. Arborele intermediar 2 susţine roata 5 a angrenajului permanent şi roţile dinţate ale diferitelor trepte ale cutiei de viteze. Cutiile de viteze cu doi arbori se întâlnesc, mai ales la autoturismele organizate după soluţia motor în faţă, transmisie pe roţile din faţă sau motor în spate, transmisie roţile dinşispate. În felul acesta reductorul central şi diferenţialul este aşezat întrepeambreiaj cutia de viteze. Avantajul acestei cutii de viteze constă în eliminarea transmisiei cardanice din schema generală a automobilului, se micşorează numărul arborilor şi al lagărelor. În cazul cutiilor de viteze cu doi arbori, momentul motor se transmite în toate treptele prin intermediul unui singur angrenaj de roţi dinţate, fapt care face ca randamentul acestei cutii de viteze să fie mai mare decât la cele cu trei arbori pentru toate treptele în afară de ultima.
87
Schema cinematică a unei cutii de viteze cu doi arbori, având cinci trepte de mers înainte şi una de mers înapoi, folosind soluţia motor în faţă, transmisie pe roţile din faţă, este prezentată în figura 4.3.
Fig.4.3. Schema cinematică a unei cutii de viteze cu doi arbori, având cinci trepte de mers înainte şi una de mers înapoi. În acest caz momentul motor de la arborele 1 al ambreiajului, printr-un manşon cu bolţuri 2, se transmite arborelui primar 3 al cutiei de viteze, de unde în funcţie de treapta cuplată, momentul motor ajunge la arborele secundar 4, care este solidar cu pinionul conic 5 al reductorului central, care la rândul lui transmite mişcarea coroanei 6 a reductorului central, montat pe carcasa diferenţialului. La această construcţie treptele de mers înainte se cuplează prin sincronizatoarele 20, 21 şi semisincronizatorul 22, iar mersul înapoi prin roata baladoare parazită 19 care se cuplează cu roata 13 de pe arborele primar şi roata 14 execută din aceeaşi bucată cu careta sincronizatorului 21. Rapoartele de transmitere în acest caz sunt date de relaţiile: i cvI
icvV
=
=
Z8 Z7
; icvII
Z 13 Z 17
=
; ; icvMi
Z 10
; icvIII
=
Z 19 Z 14 Z 13 Z 19
=
Z9 =
Z 12 Z 11
; icvIV
=
Z 16 Z 15
;
Z 14 Z 13
Există mai multe posibilităţi de cuplare a treptelor de viteze. modalitate adoptată în ordine cronologică a fost cuplareacutiilor treptelor cu roţi Prima dinţate baladoare. care se pot deplasa axial pe caneluri (figura 4.4.). În acest caz roata dinţată 1 este fixată prin pană, prin caneluri, sau prin fretaj pe arborele 3, iar roata dinţată 2 se poate deplasa axial pe arborele 4, de care este antrenată de nişte caneluri. Roata 2 este prevăzută cu un guler în care intră o furcă care serveşte la deplasarea axială a roţii pe arborele canelat 4. Această metodă de cuplare este simplă şi duce la obţinerea unor momente de inerţie mici ale pieselor care se rotesc. În schimb, prezintă ca dezavantaje dificultăţi la schimbarea treptelor 88
şi şocuri însemnate care apar la cuplare, din cauza vitezelor periferice diferite ale roţilor dinţate ce se cuplează. Şocurile produc zgomot puternic şi degradează rapid danturile. Din cauza acestor dezavantaje, răspândirea acestor modalităţi de cuplare este restrânsă, întâlnindu-se numai la mersul înapoi şi mai rar la treapta întâia.
Fig. 4.4. Cuplarea treptelor prin roţi dinţate baladoare Deşi nu se înlătură şocul la cuplare, utilizarea mufelor de cuplare simple (figura 4.5) face ca efortul să nu mai fie preluat de către dantura principală, ci de către o dantură de cuplare realizată în acest scop. Mai mult, şocul nu mai este preluat de un număr redus de dinţi, ci de toţi dinţii mufei de cuplare. Dantura mufei de cuplare poate fi periferică sau frontală.
Fig. 4.5. Cuplarea treptelor de viteze prin roţi dinţate cu angrenare permanentă şi mufe de cuplare simple
89
În figura 4.5 a se prezintă schema de principiu a cuplării treptelor prin roţi dinţate permanent angrenată şi mufa de cuplare cu dantură periferică.. Roata 1 este fixată pe arborele 5 prin intermediul unei caneluri prin fretaj, iar roata 2 se roteşte liber pe arborele 4. Ambele roţi sunt în angrenare permanentă. Prin cuplarea danturii d 1, a mufei 3 cu dantura d 2 a roţii dinţate 2, aceasta se solidarizează cu arborele 4, deci se cuplează treapta. În practică se întâlnesc două soluţii constr uctive pentru danturile d 1 şi d2 ale mufei 3 şi roţii 2 şi anume: dantura d 1 exterioară şi dantura d 2 interioară (figura 4.5.a ) sau dantura d 1 exterioară şi dantura d2 exterioară. Pentru uşurarea cuplării, danturile de cuplare sunt executate cu module mici şi număr mare de dinţi. Schema de principiu a cuplării treptelor de viteză prin roţi dinţate permanent angrenate şi mufa de cuplare cu dantură frontală, este prezentată în figura 4.5.,b. Prin deplasarea spre dreapta a mufei 3 dantura frontală d 1 se cuplează cu dantura frontală d2 a roţii 2 permiţând transmiterea mişcării de la arborele 5 la arborele 4 sau invers. Nici la soluţia cu roţi angrenate permanent şi mufe de cuplare simple şocurile n-au fost eliminate ci numai deplasate de la dantura roţilor dinţate la dantura mufei însă datorită faptului că toţi dinţii mufei vin în contact în acelaşi timp, uzura va fi mai mică, deoarece sarcina preluată de un dinte va fi mult mai redusă. În scopul uşurării schimbării treptelor de viteză se utilizează la unele automobile mufe pentru uşurarea cuplării (figura 4.6.).
Fig. 4.6. Construcţia mufei pentru uşurarea cuplării treptelor de viteze La deplasarea mufei 5 spre stânga se face legătura între roata liberă 8 şi manşonul 6, montat prin caneluri pe arborele 7. Prin aceasta mişcarea de la roata 90
liberă 8 care se află în angrenare permanentă cu roata 9 se transmite arborelui 7. Pentru uşurarea cuplării, danturile de cuplare, respectiv dantura mufei, se execută cu module mici şi număr mare de dinţi. Uneori lungimea dinţilor 4, a mufei 5, respectiv danturile de cuplare 1 şi 2 se execută alternativ cu lungime diferită, astfel la deplasarea mufei 5 spre stânga, doi dinţi lungi ai acestei mufe vor intra mai întâi în golul mare dintre dinţii 1 şi 1’ . După aceasta vor fi ghidaţi în golul mare dint re dinţii 2 şi 2’ , respectiv 1 şi 2. În această situaţie deplasarea mai departe spre stânga a mufei pentru cuplarea completă se face mai uşor. Pentru asigurarea unei cuplări γ . în felul stabile dantura 3 a manşonului 6 se execută puţin înclinat la unghiul acesta după cuplarea mufei, ia naştere o forţă axială care menţine mufa în poziţie cuplată. Utilizarea mufelor care uşurează cuplarea treptelor de viteză permite să se accelereze întrucâtva procesul de schimbare a treptelor datorită micşorării probabilităţii de a se întâlni dinte cu dinte. Trebuie însă subliniat faptul că nici această soluţie constructivă nu poate diminua în totalitate şocul care apare la schimbarea treptelor de viteză şi nici să-1 scutească pe conducătorul auto de manevrele suplimentare pentru diminuarea şocului la cuplarea treptelor. Măsurile care pot fi luate în vederea micşorării şocurilor la cuplarea treptelor constau în: micşorarea momentului de inerţie al arborelui primar al cutiei de viteze şi a pieselor legate cinematic de acesta (prin decuplarea ambreiajului sau prin montarea mufelor de cuplare şi a roţilor libere cât mai aproape de ambreiaj, pe unul din arborii primar sau intermediar); realizarea unei elasticităţi mai mari a elementelor transmisiei din vecinătatea cutiei de viteze (ambreiaj, transmisie cardanică, arbori planetari, etc); sincronizarea (egalizarea vitezelor periferice ale elementelor ce se cuplează). Sincronizarea poate să se obţină fie prin utilizarea dublei debreieri, fie prin utilizarea sincronizatoarelor sau ambreiajelor multidisc. Prima posibilitate presupune o abilitate a conducătorului auto şi reprezintă un factor de oboseală şi de diminuare a atenţiei acestuia. Sincronizatoarele au la ora actuală o răspândire deosebit de largă nu numai la autoturisme, ci şi la autocamioane sau autobuze. Cele mai răspândite sincronizatoare sunt cele cu inerţie sau cum se mai numesc cu blocare. Acest tip de sincronizator nu permite cuplarea treptei de viteză indiferent de forţa cu care acţionează conducătorul auto dacă nu s-a ajuns la sincronism (egalizarea turaţiilor elementelor care se cuplează).
91
4.4. Test de evaluare. Capitolul 4 4.4.1. Cutia de viteze Prezentaţi rolul, cerinţele şi clasificarea cutiilor de viteze. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
Fig. 4.7. Schema constructivă a cutiei de viteze cu doi arbori Identificaţi elementele din figura 4.7 şi descrieţi modul de transmitere a mişcării pentru fiecare treaptă. 1 - ……………………………………………. 2 - ……………………………………………. 3 - ……………………………………………. 4 - ……………………………………………. 5 - ……………………………………………. 92
6 - ……………………………………………. 7 - ……………………………………………. 8 - ……………………………………………. 9 - ……………………………………………. 10 - ……………………………………………. 11 - ……………………………………………. 12 - ……………………………………………. 13 - ……………………………………………. 14 - ……………………………………………. 15 - ……………………………………………. 16 - ……………………………………………. 17 - ……………………………………………. 18 - ……………………………………………. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
93
Fig. 4.8. Schema constructivă a cutiei de viteze cu doi arbori Identificaţi elementele din figura 4.8 şi descrieţi modul de transmitere a mişcării pentru fiecare treaptă. 1 - ……………………………………………. 2 - ……………………………………………. 3 - ……………………………………………. 4 - ……………………………………………. 5 - ……………………………………………. 6 - ……………………………………………. 7 - ……………………………………………. 8 - ……………………………………………. 9 - ……………………………………………. 10 - ……………………………………………. 11 - ……………………………………………. 12 - ……………………………………………. 13 - ……………………………………………. 14 - ……………………………………………. 15 - ……………………………………………. 16 - ……………………………………………. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 94
………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
5. CUTII DE DISTRIBUŢIE Cutiile de distribuţie se utilizează în cazul automobilelor cu destinaţie specială, care posedă multe de punţi motoare, este sau îndecazul automobilelor amfibii.motorului la Scopulmai cutiilor distribuţie a repartiza momentul diferitele punţi motoare şi alicea propulsoare în cazul automobilelor amfibii. Cutiilor de distribuţie li se impun următoarele condiţii constructive şi funcţionale: să repartizeze momentul motorului între punţi astfel încât să nu permită circulaţia de putere parazită în transmisie; să mărească forţa de tracţiune utilă la roţile motoare astfel încât să permită învingerea pantelor mari de 30…35o; să permită deplasarea autovehiculului cu viteze de deplasare mici. Cutia de distribuţie poate să fie plasată în imediata apropiere a cutiei de viteze, caz în care arborele secundar al cutiei de viteze este şi arbore primar al cutiei de distribuţie, sau poate avea o amplasare separată de cutia de viteze, momentul fiind transmis de la cutia de viteze la cea de distribuţie printr-o transmisie cardanică. Cutia de distribuţie poate să realizeze un singur raport de transmitere (într-o singură treaptă), sau poate să dispună de două rapoarte de transmitere (în două trepte), dublând astfel numărul de trepte, caz în care se mai numeşte şi reductordistribuitor. Aceste cutii de distribuţie realizează legătura între punţi printr-un lanţ cinematic cu un grad de libertate în ambele sensuri.
95
Fig. 5.1. Schema cinematică a cutiei de distribuţie în două trepte folosită la automobilele 4 X 4 Una dintre clasificările cele mai des întâlnite ale cutiilor de distribuţie se face după modul de transmitere a momentului motor (legătura cinematică între punţile motoare), în acest sens deosebindu-se următoarele tipuri de cutii de distribuţie: cutii de distribuţie care realizează legătura cinematică între punţile motoare printr-un lanţ cinematic cu un grad de libertate, cutii care nu pot evita circulaţia de putere parazită şi cutii de distribuţie care realizează legătura cinematică între punţile motoare printrun lanţ cinematic cu două grade de libertate (cu diferenţial interaxial sau cuplaj unisens). Schema cinematică a unei cutii de distribuţie în două trepte amplasată în imediata apropiere a cutiei de viteze, folosită la automobilele care au formula roţilor 4x4, este prezentată în figura 5.1. Pe arborele primar 1 care este unul şi acelaşi cu arborele secundar din cutia de viteze este montată roata dinţată 2, aflată în angrenare permanentă cu roata dinţată 3, fixată pe arborele intermediar 4, care angrenează şi cu roata dinţată 9 montată liber pe arborele 7 de ieşire spre puntea din spate. Tot pe arborele intermediar 4 este fixată roata 5 care angrenează cu roata 6 montată liber pe arborele 7 de ieşire spre puntea din spate. Prin rigidizarea roţilor libere 6 sau 9 cu arborele 7 prin manşonul 8 se 8realizează două trepte din cutia de distribuţie. Deplasarea mufei de cuplare în poziţia cele N asigură obţinerea raportului “normal” (raport de transmitere 1) cu ajutorul roţilor 2-3-9, iar deplasarea în poziţia R asigură raportul redus (treapta a doua) prin roţile 2-3 şi 5-6. În cazul când puntea din faţă nu este cuplată indiferent de situaţie (aderenţă scăzută, drum cu neregularităţi, etc.) nu apare putere parazită. În cazul când aderenţa pe calea de rulare este bună şi razele active ale roţilor din spate şi faţă sunt diferite (presiuni diferite în camerele anvelopelor, încărcări diferite, etc.) dacă puntea din faţă (P.F) este cuplată în transmisia automobilului ia naştere un circuit de putere parazită. Acest fenomen 96
provoacă o creştere a uzurii elementelor transmisiei, a anvelopelor şi o creştere a consumului de combustibil. Pentru a evita acest lucru se montează mufa de cuplare 10, care permite cuplarea punţii din faţă la transmisia de forţă a automobilului numai în cazul când acest lucru devine necesar. O altă schemă cinematică de cutie de distribuţie folosită la automobilele 4x4, atunci când cutia este montată separat faţă de cutia de viteze este prezentată în figura 5.2.
Fig.5.2. Schema cinematică a cutiei de distribuţie montată separat de cutia de viteze folosită la automobilele 4x4. Treapta cu raport de transmitere I se obţine prin cuplarea roţii manşonului 2 montat pe canelurile arborelui de intrare 1 cu dantura interioară 3 a pinionului 4 montat pe arborele de ieşire spre puntea din spate 5. În felul acesta mişcarea se transmite direct de la arborele de intrare 1 la arborele 5 care transmite mişcarea punţii din spate (P.S.), în acelaşi timp mişcarea se transmite la roţile dinţate 6 şi 7 montate pe arborele intermediar 8. Cuplarea punţii din faţă (P.F.) se face numai atunci când condiţiile de deplasare cer acest lucru şi se realizează prin deplasarea spre dreapta a mufei de cuplare 10 care rigidizează roata 9 cu arborele 11 care transmite mişcarea punţii faţă (P.F.). Treapta a II-a se obţine prin cuplarea pinionului montat pe manşonul 2 cu roata dinţată 6 de pe arborele intermediar 8. De la arborele intermediar 8 mişcarea se transmite prin roata dinţată 7 la pinionul 4 de pe arborele 5 şi la roata dinţată 9 montată liber pe arborele 11. Cutia de distribuţie este prevăzută cu un mecanism de zăvorâre, care împiedică treptei II-afaţă când din faţă nu este cuplată şi elimină posibilitateacuplarea decuplării punţiiadin cândpuntea este cuplată treapta a II-a. Acest tip de cutie de distribuţie este cea mai răspândită la automobilele 4x4 actuale datorită simplităţii constructive. În acelaşi timp această cutie de distribuţie are un randament ridicat la deplasarea cu puntea din faţă decuplată deoarece roţile dinţate nu sunt sub sarcină. În schimb când este cuplată puntea din faţă şi apare “circulaţia de putere parazită” se transmite prin toate roţile cutiei de distribuţie. În figura 5.3. este prezentată schema cinematică a unei cutii de distribuţie, cu acţionare separată a fiecărei punţi motoare, a unui automobil 6x6. 97
Fig.5.3.Schema cinematică a cutiei de distribuţie în două trepte a unui automobil 6x6. La această construcţie arborele primar 1 primeşte mişcarea de la cutia de viteze. Roata dinţată 2 prevăzută cu dantura interioară 3 este montată liber pe arborele primar 1 şi se află în angrenare permanentă cu roata dinţată 7 montată pe arborele intermediar 9, arbore pe care este montată şi roata dinţată 10 care angrenează şi roata 11 care este montată pe arborele de ieşire spre puntea din spate 12 (P.S.). Pe canelurile arborelui 1 este montată roata 4 care se poate deplasa axial, realizându-se cele două trepte ale cutiei de distribuţie. Astfel, prin deplasarea roţii 4 spre dreapta aceasta se cuplează cu roata 8 şi se realizează treapta II (înceată) situaţie în care prin intermediul angrenajului 10-5 mişcarea se transmite arborelui 6 care antrenează puntea motoare mijlocie (P.M.), iar prin angrenajul 10-11 mişcarea ajunge la arborele 12 de antrenare a punţii motoare spate (P.S.). Puntea motoare faţă se cuplează prin manşonul 13 care face legătura între arborele 12 şi arborele 14, care transmite mişcarea la puntea din faţă. Acest lucru se face numai atunci când condiţiile de exploatare cere acest lucru. La deplasarea roţii 4 spre stânga aceasta se cuplează cu dantura interioară 3 realizându-se prima treaptă (raport de transmitere unu).intermediar În acest caz9 mişcarea de laangrenajele arborele primar angrenajul 2-7 la arborele de unde prin 10-51şiajunge 10-11prin ajunge la arborii 6 şi 12. Puntea mijlocie şi cea din spate, cu toate că tot timpul sunt cuplate, circulaţia de “putere parazită” între aceste punţi apare numai în cazuri relativ rare, deoarece la viraje, roţile punţii din mijloc şi ale punţii din spate parcurg drumuri care diferă foarte puţin între ele, datorită faptului că centrul de viraj se găseşte pe mediana dintre axele celor două punţi. Apariţia circulaţiei de “putere parazită” este împiedicată de faptul că diferenţa dintre razele de rulare ale roţilor punţii din mijloc şi ale punţii din spate este 98
aproximativ zero. Aceasta deoarece una din cauzele principale a diferenţei de raze este diferenţa de sarcină care revine roţii şi care se înlătură prin tipul suspensiei adoptat. La schemele prezentate, atunci când toate punţile sunt cuplate aproape în toate cazurile apare un circuit al “puterii parazite”, care are o influenţă negativă, dăunătoare asupra automobilului în sensul că: scad calităţile de tracţiune şi dinamice ale automobilului; se micşorează randamentul mecanic al transmisiei; creşte consumul de combustibil; creşte uzura pneurilor sau chiar deteriorarea acestora. Pentru excluderea fenomenului circulaţiei “puterii parazite” se folosesc două soluţii distincte: în cutia de distribuţie se montează un cuplaj unisens plasat în lanţul cinematic al acţionării punţii din faţă; punţile motoare se leagă între ele prin intermediul unui lanţ cinematic cu două grade de libertate (diferenţial interaxial). La cutiile de distribuţie cu diferenţial interaxial aşa cum s-a văzut legătura între punţile motoare se realizează printr-un lanţ cinematic cu două grade de libertate, ceea ce face ca vitezele unghiulare ale arborilor de ieşire care transmit mişcarea la punţi, pot să varieze, iar distribuţia momentelor între punţile motoare se face conform proprietăţilor diferenţialului. Diferenţialul interaxial poate fi cu roţi cilindrice sau conice, de asemenea pot fi simetrice sau asimetrice. Cele mai folosite sunt diferenţialele asimetrice cu roţi cilindrice. Schema cinematică a unei cutii de distribuţie în două trepte folosită la automobilele 4x4 este prezentată în figura 5.4. Avantajul acestor cutii de distribuţie constă în faptul că raportul momentelor care se transmit la puntea din faţă şi spate se poate face în mod raţional, în funcţie de sarcinile statice pe punţi. Mişcarea se transmite de la cutia de viteze prin arborele 1 şi roţile dinţate 2 şi 3 care transmit mişcarea la arborele intermediar 6 în funcţie de treapta cuplată. În funcţie de treapta cuplată, roţile 4 şi 5 transmit mişcarea arborelui intermediar 6, de unde mişcarea ajunge la roata dinţată 7 montată pe carcasa 12 a diferenţialului interaxial.
99
Fig.5.4. Schema cinematică a unei cutii de distribuţie în două trepte folosită la automobilele 4x4. În carcasa 12 sunt fixate axele sateliţilor 11 care sunt în angrenare permanentă cu roţile 9 şi 5 care la rândul lor sunt fixate pe arborii 8, respectiv 14. În prima fază momentul este transmis la carcasa 12 care atât timp cât reacţiunile pe sateliţii 11 vor fi egale diferenţialul lucrează ca un tot unitar, deci vitezele unghiulare ale roţilor din faţă şi din spate sunt egale. În momentul în care reacţiunile pe roţile punţilor din faţă şi din spate diferă de raportul razelor de rulare a roţilor 9 şi 11, din cauza unor diferenţe geometrice (razele roţilor sunt diferite), diferenţialul intră în funcţiune adică sateliţii încep să se rotească în jurul axelor proprii afectând echilibrarea forţelor la roţile punţilor din faţă şi din spate, deci şi pe sateliţi. În felul acesta automobilul poate să folosească întreaga forţă de aderenţă pe orice teren, fără să dea naştere la “putere parazită”. De remarcat faptul că momentele transmise la puntea din faţă şi spate sunt proporţionale cu razele roţilor 8 şi 9, deci la puterea din spate se transmite un moment mai mare decât la cea din faţă, conform repartizării încărcării statice. Diferenţialul interaxial devine nedorit în cazul când roţile uneia din punţi patinează, fapt care face ca pentru a evita acest lucru în cutia de distribuţie s-a prevăzut un manşon 13, cu ajutorul căruia diferenţialul se blochează atunci când condiţiile de exploatare cer acest lucru.
6. TRANSMISII CARDANICE Transmisiile cardanice au rolul de a transmite un moment, fără amplificarea acestuia, între diferitele organe ale autovehiculului, a căror poziţie relativă este, în general, variabilă şi constituie un ansamblu format din articulaţii‚ arbori, cuplaje de compensare, amortizoare, suporturi intermediare etc., formând o unitate funcţională independentă. Cutia de viteze 4 (figura 6.1) şi cutia de distribuţie 5 sunt montate pe cadrul 3, iar reductorul central împreună cu puntea sau punţile motoare este legat de cadru prin arcul 9. În acelaşi. timp, axa geometrică a arborelui de ieşire 6 al cutiei de distribuţie este aşezată sub un anumit unghi în raport cu axa geometrică a arborelui conducător 8 al reductorului central, unghi care variază în timpul deplasării autovehiculului, deoarece variază distanţa dintre cei doi arbori, în funcţie de sarcina utilă, rigiditatea suspensiei şi denivelările drumului. De aceea, pentru a transmite momentul motor de la un arbore la altul‚ care au axele geometrice, dispuse sub un unghi variabil γ ‚ se foloseşte transmisia cardanică compusă din articulaţiile cardanice 1, arborele cardanic 2 şi cuplajul de compensare axială 7.
100
Fig.6.1. Compunerea transmisiei cardanice.
6.1. Particularităţi funcţionale, clasificarea şi cerinţele faţă de construcţia transmisiilor cardanice. În construcţia de autovehicule, transmisiile cardanice se folosesc ca transmisii de forţă‚ pentru a transmite momentul motor între diferite ansambluri ale transmisieişi ca transmisii de comandă, cum este cazul la sistemul de direcţie. Atunci. când se foloseşte ca transmisii de forţă, transmite momentul motor în următoarele cazuri: de la ambreiaj la cutia de viteze, atunci când cutia de viteze este aşezată pe cadrul autovehiculului, separat de motor; de la cutia de viteze la cutia de distribuţie sau la cutia de viteze suplimentară, atunci când acestea sînt montate separat pe cadrul autovehiculului, de la cutia de viteze sau cutia de distribuţie la reductoarele centrale ale punţilor motoare; de la diferenţial la roţi, în cazul autovehiculelor cu suspensie independentă a roţilor motoare; de la diferenţial la roţile de direcţie, atunci când acestea sunt motoare. Cerinţele principale care se impun transmisiilor cardanice sunt următoarele: transmiterea mişcării să fie sincronă; să asigure compensările unghiulare şi axiale necesare; să atenueze solicitările dinamice şi să asigure rigiditatea necesară la torsiune; să asigure amortizarea şi izolarea vibraţiilor; să asigure unghiurile necesare între axele arborilor; să aibă o durabilitate mare şi un randament cât mai ridicat; să prezinte siguranţă în funcţionare; construcţia să fie simplă şi economică; montarea şi demontarea să fie uşoară; întreţinerea să fie simplă; arborii împreună cu piesele aferente să fie echilibrate dinamic; tehnologia de execuţie să fie simplă. Clasificarea transmisiilor cardanice se poate face după destinaţie, legea de transmitere a mişcării şi modul de construcţie. Astfel, în funcţie de destinaţie pot fi: transmisii de forţă şi transmisii de comandă; în funcţie de legea de transmitere a mişcării, pot fi: transmisii asincrone la care raportul de transmitere este o mărime periodică, având valoarea medie egală cu unu şi sincrone la care raportul de transmitere este constant şi egal cu unu; din punct de vedere constructiv transmisiile cardanice pot fi: rigide sau elastice, cu lungimea arborilor variabilă sau constantă, cu configuraţie plană sau spaţială, cu poziţia relativă a arborilor invariabilă sau variabilă. Considerând numărul articulaţiilor se pot deosebi: transmisii bicardanice, tricardanice, tetracardanice, etc. În figura 6.2. sunt prezentate schemele transmisiilor cardanice folosite pentru acţionarea roţilor motoare din spate (motorul este plasat în faţă) ale autovehiculelor 4x2.
101
Fig.6.2. Scheme de transmisii cardanice utilizate la autovehiculele 4x2. Transmisia cardanică simplă (figura 6.2,a) este formată dintr-un arbore cardanic 2 şi o singură articulaţie cardanică 1 montată la capătul din faţă, capătul din spate fiind legat rigid de arborele pinionului de atac al reductorului central. Acest tip de transmisie cardanică se foloseşte numai atunci când, pentru a transmite forţele şi momentele ce apar la roţile motoare ale autovehiculului se utilizează o trompă cardanică 3 în interiorul căreia se află arborele cardanic. Dacă transmisia cardanică este deschisă (fără trompă cardanică) se montează articulaţiile cardanice 1 şi 2, la ambele capete ale arborelui 3 (figura 6.2,b), obţinându-se o transmisie bicardanică. La o serie de autovehicule, transmisia are doi sau chiar trei arbori cardanici – unul principal 3 şi unul sau doi intermediari 1 (figura 6.2,c,d), care au un suport intermediar 2, fixat pe cadrul autovehiculului, introducerea suportului intermediar permite scurtarea arborelui principal, mărindu-i, în felul acesta rigiditatea şi micşorându-i tendinţa de vibrare.
102
Fig.6.3.Schema transmisiei cardanice la autovehicule 4x4: 1-arborele cardanic intermediar; 2-arborele cardanic al punţii din spate: 3-arborele cardanic al punţii din faţă; 4-articulaţie cardanică; 5-cutie de distribuţie.
Fig.6.4. Scheme de transmisii cardanice utilizate la autovehicule 6x4: 1-cutie de viteze; 2-cutie de distribuţie; 3 şi 4-punţi motoare; 5-articulaţii cardanice; 6-arbori cardanici.
103
Fig.6.5. Scheme de transmisii cardanice utilizate la autovehiculele 6x6: 1-cutie de viteze; 2-cutie de distribuţie; 3,4 şi 5-punţi motoare; 6-arbori cardanici.
Fig.6.6. Schema transmisiei cardanice a mecanismului de direcţie. În figura 6.3. se prezintă schema transmisiei cardanice utilizată la autovehiculele 4x4, în figura 6.4. scheme de transmisii cardanice utilizate la autovehicule 6x4, iar în figura 6.5. scheme de transmisii utilizate la autovehiculele 6x6. Din aceste scheme prezentate rezultă configuraţia spaţial variabilă a transmisiei, deci necesitatea utilizării arborilor cardanici telescopici. Schema transmisiei cardanice folosită la acţionarea mecanismului de direcţie a unui autovehicul cu cabină rabatabilă este prezentată în figura 6.6.
104
6.2. Cinematica transmisiei cardanice. O cerinţă fundamentală a transmisiilor cardanice este ca mişcarea să se transmită sincron, adică legea de mişcare a arborelui condus să fie aceeaşi cu cea a arborelui conducător. În figura 6.7. este reprezentată schema unei transmisii cardanice cu o singură articulaţie cardanică, la care arborele 1 este conducător, iar arborele 2 condus şi formează cu primul unghiul γ . În timpul rotaţiei, punctele A şi B ale furcii arborelui 1 descriu cercul 3, care se găseşte într-un plan perpendicular pe arborele 1. Arborele condus 2 face condus cu arborele conducător unghiul de aceea, şi D, aleγ γ şi,într-un furcii arborelui descriu cercul 4,1care se află plan punctele situat subCunghiul faţă de planul cercului 3. Dacă se consideră că arborele 1 se roteşte până când punctul A ajunge în A 1, în acelaşi timp punctul C va ajunge în C 1. Deci, în cazul transmisiei cardanice cu o singură articulaţie cardanică, relaţia dintre deplasările unghiulare ale arborelui conducător α şi a celui condus β este următoarea: tgα = tgβ cosγ (6.1.) Din relaţia 6.1. se observă că, la o rotire uniformă a arborelui conducător 1, arborele condus 2 se roteşte neuniform şi această neuniformitate este cu atât mai mare cu cât unghiul γ dintre cei doi arbori este mai mare. Neuniformitatea mişcării celor doi arbori cardanici poate fi apreciată prin diferenţa α-β (decalajul unghiular). Pentru aceasta, în relaţia 6.1. se dau diferite valori unghiului α, cunoscând valoarea constantă a unghiului γ , şi se află unghiul β, valoare care se scade din cea a unghiului α, obţinându-se decalajul unghiular α-β. În figura 6.8. este prezentată dependenţa decalajului unghiular α-β în funcţie de unghiul α pentru diferite valori ale unghiului figurăcondus rezultă2 rămâne că, la oînrotaţie completă conducător 1 (α = 0…2πγ),. Din arborele urmă de două oria şiarborelui întrece tot de două ori arborele conducător 1. De asemenea se observă că neuniformitatea mişcării este cu atât mai mare cu cât unghiul γ dintre cei doi arbori este mai mare. Cu ajutorul relaţiei dintre deplasările unghiulare ale celor doi arbori se poate determina şi variaţia vitezelor unghiulare ale acestora. Pentru aceasta se diferenţiază relaţia 6.1. considerând unghiul γ constant: dα dβ = 2 ⋅ cos γ (6.2.) 2 cos α
cos β
Fig.6.7. Schema transmisiei cardanice cu o singură articulaţie cardanică. 105
Fig.6.8. Variaţia decalajului unghiular, în cazul transmisiei cardanice cu o singură articulaţie cardanică Prin împărţirea ambelor părţi ale ecuaţiei cu dt şi ţinând seama că d α/dt = ω 1 iar dβ/dt = ω 2, rezultă: 2
ω1 cos 2 α
=
ω 2 ⋅ cos2 γ cos β
2 , sau ω ω1
=
cos β cos 2 α ⋅ cos γ
(6.3)
Din relaţia 6.1. se poate scrie: tgβ
=
tgα
(6.4)
cos γ
Dacă se consideră relaţia trigonometrică: cos 2 β
=
cos 2 β
=
1 1 + tg 2 β
; în care se înlocuieste expresia 6.4. , rezultã
1 2
1+
tg α
=
(6.5)
cos 2 γ 2
cos γ
+
2
tg α
cos 2 γ
Înlocuind în relaţia 6.3. pe cos2β, se obţine: 2
ω2 ω1
=
cos γ (cos 2 γ + tg 2α ) ⋅ cos 2 α ⋅ cos γ
=
cos γ cos 2 α ⋅ tg 2α + cos 2 α ⋅ cos 2 γ
Cunoscând că cos2α⋅ tg2α=sin2α, se obţine: ω2 cos γ = ω1 sin 2 α + cos 2 α ⋅ cos 2 γ
(6.6.)
Valoarea maximă a raportului ω 2/ω 1 se obţine pentru α = o, π, 2π…, rezultând: 106
ω2 = 1 ω1 max cos γ
(6.7.)
Raportul ω 2/ω 1 are valoare minimă pentru α = π/2, 3π/2,…, rezultând: ω 2 = cos γ (6.8.) ω1 min Limita maximă şi limita minimă sunt cu atât mai apropiate una de alta şi ambele de valoarea unu, cu cât unghiul γ dintre cei doi arbori este mai mic. Dependenţa dintre raportul diferenţelor vitezelor unghiulare ω 1-ω 2 şi viteza unghiulară ω 1 a arborelui conducător se obţine din relaţia 6.6. Pentru aceasta se schimbă semnul ambelor părţi ale acestei ecuaţii, cărora li se adaugă apoi unitatea, rezultând: 1−
ω2 ω1
=
1−
cos γ
(6.9.)
sin 2 α + cos 2 α ⋅ cos 2 γ
sau ω1 − ω 2 ω1
=
sin 2 α
+ 2
cos 2 α ⋅ cos 2 γ
sin α
+
−
cos γ
cos 2 α ⋅ cos 2 γ
(6.10)
Dându-se diferite valori unghiului α şi cunoscând valoarea constantă a unghiului γ , se obţin datele necesare construirii diagramei din figura 6.9., din care rezultă că şi viteza unghiulară ω 2 a arborelui condus în timpul rotirii rămâne în urmă de două ori şi întrece tot de două ori viteza unghiulară ω 1 a arborelui conducător.
Fig.6.9. Variaţia decalajului vitezelor unghiulare Variaţiile rapide ale vitezei unghiulare a arborelui condus înrăutăţesc condiţiile de lucru ale reductorului central şi vor da naştere la forţe de inerţie importante care intensifică uzura articulaţiei cardanice. Pentru înlăturarea dezavantajului transmisiilor 107
cardanice cu o singură articulaţie cardanică, transmisiile cardanice cele mai răspândite la autovehicule folosesc transmisiile bicardanice, a căror schemă este dată în figura 6.10. În acest caz, transmiterea mişcării de la arborele conducător 1 la arborele condus 2 se face prin intermediul arborelui 3, la capetele căruia se montează câte o articulaţie cardanică. Dacă arborele conducător 1 are o deplasare unghiulară α, arborelui 3 îi va corespunde o deplasare unghiulară ϕ , iar relaţia dintre ele este: tgα = tgϕ ⋅ cosγ 1 (6.11.)
Fig.6.10. Schema cinematică a transmisiei bicardanice. La rândul său arborelele condus 2 are deplasarea unghiulară β, pentru care se poate scrie: tgβ = tgϕ ⋅ cosγ 2 (6.12.) Din relaţia 6.12, se obţine: tgϕ (6.13.)
=
Înlocuind această valoare în relaţia 6.11., rezultă: cos γ 1 tgα = tgβ cos γ 2
tgβ/cosγ
(6.14.)
Din relaţia 6.14. rezultă că transmisiile bicardanice devin sincrone dacă γ 1=γ 2. În cazul în care unghiul γ 1, este diferit de γ 2, decalajul unghiular α-β dintre arborii 1 şi 2 variază în funcţie de unghiurile de înclinare dintre arborele intermediar 3 şi arboreleα-conducător şi condus, 6.11,a, dincând careγrezultă că decalajul β este maxim unghiular pentru γ 2conform =0 şi arefigurii valoarea zero, 1=γ 2. Trebuie subliniat faptul că, şi în cazul în care γ 1=γ 2, arborele condus 2 se va roti cu o viteză unghiulară variabilă, dacă furcile 4 şi 5, montate la extremităţile arborelui 3, nu sunt în acelaşi plan ci fac între ele un unghi φ . În figura 6.11,b este prezentată variaţia decalajului α-β în funcţie de unghiul de rotaţie α al arborelui conducător pentru diferite unghiuri de decalare φ ale funcţiilor, când γ 1=γ 2. În concluzie se poate spune că sincronismul transmisiilor bicardanice se obţine dacă sunt îndeplinite următoarele condiţii: unghiurile γ 1şi γ 2 pe care le face 108
arborele 3 cu arborele conducător şi condus sunt egale; furcile montate la extremităţile arborelui 3 sunt în acelaşi plan; axele furcilor arborelui conducător şi condus sunt coplanare.
Fig.6.11. Variaţia decalajului unghiular al transmisiei bicardanice, în funcţie de unghiurile de înclinare ale arborilor şi de poziţia furcilor arborilor de legătură.
109
7. PUNTEA DIN SPATE După modul de organizare al autovehiculului, punţile din spate pot fi motoare şi nemotoare. Punţile din spate motoare au rolul de a transmite, pe de o parte, momentul motor de la arborele cardanic şi sarcinile verticale de la cadru sau caroseria autovehiculului la roţile motoare, iar, pe de altă parte, forţele de împingere şi de frânare, momentul reactiv şi cel de frânare de la roţile motoare la cadrul sau caroseria autovehiculului. În acelaşi timp, punţile din spate trebuie să asigure o funcţionare normală a tuturor mecanismelor montate în carterul acestei punţi şi anume: reductorul central, diferenţialul şi transmisia la roţile motoare. Indiferent de construcţie, puntea din spate trebuie să asigure o serie de condiţii, şi anume: să asigure preluarea integrală a forţelor şi momentelor reactive ce apar la roţile motoare şi să le transmită elementelor de legătură; să asigure obţinerea unor calităţi dinamice şi economice optime prin mărirea raportului de transmitere al reductorului central; să aibă dimensiuni de gabarit cât mai mici în special pe verticală pentru a obţine mărimea distanţei minime la sol; să fie uşoară, contribuind în acest fel la micşorarea maselor nesuspendate ale autovehiculului şi la îmbunătăţirea confortabilităţii; transmiterea momentului motor la roţi să se facă fără şocuri, la rotirea lor cu turaţii diferite; să asigure funcţiona rea normală şi silenţioasă a mecanismelor componente; să prezinte soluţii tehnologice simple şi costuri reduse; să asigure o durată mare de funcţionare, întreţinere uşoară şi siguranţă în funcţionare. Clasificarea punţilor din spate se poate face după modul de ghidare al acestora şi după modul de transmitere a forţelor şi momentelor de la roţile motoare la cadrul saufi caroseria După tipul mecanismului ghidare, punţile din spate pot rigide sauautovehiculului. articulate. Punţile rigide (punţi cu oscilaţiededependentă a roţilor) sunt punţile la care oscilaţia uneia din roţi, ca urmare a variaţiei sarcinii verticale, influenţează şi poziţia celeilalte roţi, fără a se modifica poziţia relativă dintre ele. Punţile articulate (punţi cu oscilaţie independentă a roţilor) sunt punţile la care variaţia sarcinii verticale la una din roţi nu determină modificarea poziţiei relative dintre roţile punţii. La transmiterea momentului motor, datorită aderenţei dintre roţi şi calea de rulare, la roţile motoare apare forţa de tracţiune F R, iar la puntea din spate un moment reactiv Mr. Forţa de tracţiune, pentru a putea pune în mişcare autovehiculul, trebuie să fie transmisă de la roţile motoare la cadrul sau caroseria acestuia. La frânarea roţilor, la puntea din spate, apare un moment de frânare M f, iar la roţi o forţă de frânare Ff. Şi forţa de frânare trebuie să fie transmisă de la roţile motoare la cadrul sau caroseria autovehiculului. De asemenea atât momentul reactiv cât şi cel de frânare trebuie să fie preluat de cadrul sau caroseria autovehiculului, pentru a evita răsucirea punţii din spate. În funcţie de modul de transmitere a forţelor şi momentelor de la puntea din spate la cadrul sau caroseria autovehiculului sunt realizate mai multe tipuri constructive ale punţii din spate rigide. Cea mai folosită construcţie este aceea la care toate forţele şi momentele de la puntea din spate se transmit cadrului sau caroseriei autovehiculului cu ajutorul elementului elastic al suspensiei (arcul din foi). O altă soluţie constructivă este aceea la care forţele de tracţiune şi de frânare sunt transmise prin arcuri din foi, iar momentul reactiv şi cel de frânare prin bare de reacţie. 110
În unele cazuri toate forţele şi momentele se transmit cadrului sau caroseriei autovehiculului cu ajutorul unei trompe cardanice. Deoarece în acest caz elementul elastic al suspensiei preia numai sarcini verticale, el se realizează prin arcuri elicoidale. La această soluţie constructivă arcul este mai descărcat (preia numai forţele verticale), în schimb montajul este mai complicat, iar greutatea părţii aflate sub suspensia autovehiculului creşte. În cazul în care trompa cardanică este telescopică (din două bucăţi), arcurile elicoidale se înlocuiesc cu arcuri de foi, care la capătul din faţă se fixează printr-o articulaţie simplă, iar la capătul din spate printr-un cercel. Punţile din spate articulate au căpătat în ultimul timp o largă utilizare în construcţia de autoturisme, deoarece asigură o comfortabilitate ridicată.
7.1. Reductorul central Reductorul central este subansamblul punţii din spate motoare care cuprinde toate mecanismele din ea care realizează o demultiplicare a turaţiei motorului şi o multiplicare a momentului transmis. Rolul reductorului central este de a mării momentul transmis de arborele cardanic şi de a-l transmite prin intermediul diferenţialului şi arborilor planetari roţilor motoare ce se rotesc în jurul unei axe dispuse sub un unghi de 90 o faţă de axa longitudinală a automobilului. Constructiv, reductoarele centrale sunt mecanisme de tipul angrenajelor. În funcţie de numărul angrenajelor se deosebesc: reductoare centrale într-o singură treaptă, la care raportul de transmitere se realizează printr-un singur angrenaj cu axe perpendiculare; reductoare centrale în două trepte, la care raportul de transmitere se realizează prin două angrenaje dintre care primul cu de axetransmitere perpendiculare iar cel de-al doilea cu axe paralele;înseriate, reductoare centrale cu raport variabil la care se pot realiza două rapoarte de transmitere. Reductoarele centrale într-o singură treaptă, în funcţie de tipul angrenajului, pot fi conice sau elicoidale. La rândul lor cele conice pot avea dantură dreaptă, curbă sau pot fi transmisii hipoide. Reductoarele centrale în două trepte se pot monta în bloc cu amplasarea întregii transmisii în partea centrală a punţii sau separat, cu amplasarea treptei conice în partea centrală a punţii şi a treptei cilindrice sub forma unei transmisii finale în butucul roţii. Ultima soluţie se foloseşte atunci când se urmăreşte mărirea distanţei minime la sol. Indiferent de tipul reductorului central, el trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe principale: să asigure automobilului calităţi dinamice şi economice ridicate; să funcţioneze fără zgomot; să fie rezistente şi compacte; să permită o cât mai uşoară reglare şi demontare.
7.1.1. Construcţia reductorului central La reductoarele centrale într-o singură treaptă şi la primul angrenaj al reductoarelor centrale în două trepte sau cu raport de transmitere variabil se utilizează angrenaje de tipul; cu roţi dinţate conice, hipoide sau melc-roată mascată. Celelalte angrenaje ale reductorului central (inclusiv cele ale automobilului cu grupul motopropulsor dispus transversal) sunt cu roţi dinţate cilindrice cu axe fixe sau mobile (planetare). În figura 7.1. este prezentată schema cinematică a unui reductor central într-o singură treaptă cu roţi conice. 111
Fig.7.1. Schema cinematică a reductorului central într-o singură treaptă cu roţi conice. Arborele pinionului de atac 4, montat în carterul 10 prin rulmenţii conici 2 şi 3, este permanent în angrenare cu coroana dinţată 5 montată prin şuruburile 7 pe carcasa 8 a diferenţialului. Fluxul de putere al motorului primit de la transmisia cardanică prin flanşa 1 este transmis angrenajului conic format din pinionul 4 şi coroana 5 la carcasa 8 a diferenţialului căreia îi imprimă o mişcare de rotaţie în jurul arborilor planetare 6 şi 9. Dintre tipurile de danturi ale roţilor conice, cea mai mare răspândire au căpătat-o angrenajele conice cu dantură curbă, care în comparaţie cu dantura dreaptă sau înclinată, la aceleaşi dimensiuni de gabarit dă posibilitatea măririi raportului de transmitere de circa două ori. Acesta este posibilă deoarece numărul minim de dinţi ai pinionului de atac poate fi redus la 5…7 faţă de minim 13 la celelalte două tipuri. În plus, la dimensiuni egale suportă încărcări mai mari datorită măririi numărului de dinţi aflaţi simultan în angrenare, de asemenea, între dinţii pinionului de atac şi cei ai coroanei are loc un contact progresiv, în acest fel eliminându-se şocurile şi determinându-se o sporire a durabilităţii şi o diminuare a zgomotului. Ca dezavantaje potfabricaţie, fi amintite:necesitatea costul mai unor ridicatreglaje faţă deprecise celelalte prinşicomplicarea tehnologiei de la tipuri montare ungerea pretenţioasă pentru reducerea frecărilor mari dintre dinţi. În figura 7.2.este prezentată schema cinematică a reductorului central într-o singură treaptă cu dantură hipoidă. Angrenajele hipoide sunt tot angrenaje cu dantură curbă, însă axele pinionului de atac 1 şi coroanei 2 nu se intersectează, axa pinionului fiind faţă de axa coroanei deplasată cu mărimea A. deplasarea hipoidă A poate fi făcută în două variante (figura 7.2., a şi b). Soluţia din figura 7.2.,a determină o coborâre a centrului de masă 112
al autovehiculului prin posibilitatea coborâri transmisiei cardanice şi a cadrului sau caroseriei, iar varianta din figura 7.2,b determină o mărire a distanţei minime la sol. Angrenajele hipoide se utilizează pe scară largă în construcţia de autoturisme şi se foloseşte din ce în ce mai mult şi la celelalte tipuri de autovehicule datorită următoarelor avantaje: dau posibilitatea coborârii centrului de masă al autovehiculului, mărindu-i stabilitatea; angrenarea este mai lină chiar decât la angrenajele cu dantură curbă şi cu axe concurente; dinţii sunt mai robuşti, etc. La construcţiile existente, deplasarea hipoidă A variază în limitele de 40…90 mm.
Fig.7.2. Schema cinematică a reductorului central într-o singură treaptă cu dantură hipoidă. Reductoarele centrale într-o singură treaptă, cu angrenaj melcat, deşi prezintă o serie de avantaje în comparaţie cu celelalte angrenaje, nu sunt folosite în construcţia de automobile decât foarte rar, adică atunci când raportul de transmitere este mare, iar dimensiunile de gabarit să fie minime. În figura 7.3. este prezentată schema cinematică a reductorului central cu angrenaj melc-roată melcată.
Fig.7.3. Schema cinematică a reductorului central într-o singură treaptă cu dantură melcată. La schema din figura 7.3.,a melcul 1 este dispus sub roata melcată 2, fiind folosită la autobuze. În acest caz se asigură o coborâre a planşeului şi se îmbunătăţeşte accesul pasagerilor. Soluţia din figura 7.3.,b permite mărirea capacităţii de trecere a autovehiculului şi micşorează unghiul de înclinare a transmisiei cardanice. Dintre avantajele reductorului central într-o singură treaptă cu 113
angrenaj melcat pot fi amintite: gabarit redus şi greutate mică în cazul rapoartelor de transmitere mari (acest avantaj devine sesizabil la rapoarte de transmitere mai mari de 5); funcţionare silenţioasă; simplificarea transmiterii fluxului de putere în cazul automobilelor cu două punţi motoare în spate, etc. Ca dezavantaje pot fi amintite: randament scăzut; ungere nesatisfăcătoare la angrenajele cu melc deasupra roţii melcate; unghi de înclinare prea mare al transmisiei cardanice cu melc sub roata melcată; cost ridicat, etc. Dacă din cauza limitării dimensiunilor de gabarit este imposibil să se realizeze raportul de transmitere calculat cu un reductor central într-o singură treaptă, atunci se recurge la reductorul central în două trepte. Schema cinematică a unui reductor central în două trepte, cu raport de transmitere constant, montat în partea centrală a punţii este prezentată în figura 7.4.
Fig.7.4. Schema cinematică a reductorului central în două trepte cu raport de transmitere constant, montat în partea centrală a punţii. În acest caz prima treaptă este formată din perechea de roţi conice 5 şi 7, iar a doua din perechea de roţi cilindrice 8 şi 9. Arborele intermediar 13 pe care sunt fixate rigid roţile 7 şi 8, se sprijină prin doi rulmenţi conici 12 în carterul 11. Roata cilindrică 9 a celei de-a doua trepte se fixează prin şuruburi de carcasa 10 a diferenţialului. Mişcarea de la arborelue cardanic se transmite prin treapta întâia (pinionul 5 şi coroana 7) la arborele intermediar 13, de unde prin cea de-a doua treaptă (pinionul 8 şi coroana 9) mişcarea se transmite carcasei 10 a diferenţialului imprimându-i acesteia o mişcare de rotaţie în jurul arborilor planetari. Pentru reducerea dimensiunilor şi greutăţii punţi, prin reducerea momentului de calcul cu raportul de transmitere a treptei a doua, la unele automobile treapta a doua a reductorului central se execută sub forma unei transmisii finale, montate în apropierea sau în butucul roţii motoare. În figura 7.5. se prezintă schema cinematică a unui reductor central în două trepte cu raport de transmitere constant, la care treapta a doua ( transmisie finală) formată din angrenaj cu axe fixe este montat în butucul roţii motoare. La această construcţie treapta conică formată din pinionul 1 şi coroana 2, împreună cu diferenţialul 3 sunt montate în partea centrală a punţii motoare. 114
Transmiterea mişcării de la diferenţial la roţile motoare 7, se face, prin arborele planetar 4, pe care este montat, pinionul cilindric 5 al celei de-a doua trepte a reductorului central, care angrenează cu coroana cilindrică 6, montată pe arborele roţii motoare 7.
Fig.7.5. Schema cinematică a reductorului central în două trepte cu raport de transmitere constant la care treapta a doua este montată în butucul roţii. La automobilele cu capacitate mare de trecere şi încărcare, la care sarcina utilă şi condiţiile de de deplasare în lalimite foartedeplasării largi, pentru asigurarea adaptabilităţii fluxului putere alvariază motorului condiţiile cu economicitate maximă, se utilizează reductoare centrale în două trepte cu raport de transmitere variabil. Aceste reductoare centrale asigură un număr dublu de viteze pentru automobil, ceea ce face ca puterea motorului să fie folosită mai bine, micşorează consumul de combustibil şi elimină treapta de accelerare din cutia de viteze. Dintre dezavantajele acestui tip de reductor central pot fi amintite: dimensiuni de gabarit mari; necesitatea a încă unui sistem, pentru cuplarea celor două trepte; cost ridicat, etc. Angrenajele conice ale reductorului central sunt foarte sensibile în ceea ce priveşte condiţiile de montaj, în sensul asigurării angrenării corecte. În cazul când vârfurile conurilor celor două roţi nu coincid, diferenţa fiind de ordinul zecimilor de mm, apar concentrări de forţe pe muchiile dinţilor, cresc brusc tensiunile de contact şi solicitările de încovoiere, creşte zgomotul, încălzirea, uzura acestora şi se măreşte considerabil posibilitatea distrugerii angrenajului. Şi în cazul unei fabricaţii şi montaj corect, calitatea angrenării poate fi înrăutăţită ca urmare a deformării pieselor şi uzurii rulmenţilor. Angrenarea corectă a roţilor reductorului central se verifică prin metoda petei de contact dintre flancurile dinţilor în angrenare. Pentru aceasta, dinţii pinionului de atac se acoperă cu un strat subţire de vopsea, apoi se roteşte aceasta în ambele sensuri. În funcţie de mărimea şi poziţia lăsată pe dinţii coroanei, se apreciază calitatea angrenării. Angrenarea se consideră corectă dacă pata lăsată pe coroană este pe minimum 60% din lungimea dintelui şi cât mai aproape de vârful conului. După verificarea calităţii angrenării, se măsoară jocul lateral dintre dinţi, care nu trebuie să depăşească anumite limite, funcţie de modulul danturii. Determinarea 115
mărimii jocului se face prin măsurarea grosimii unei plăcuţe de plumb după ce a fost în prealabil introdusă între danturile aflate în angrenare.
7.2. Diferenţialul
Diferenţialul este un mecanism, montat între reductorul central şi transmisia la roţile motoare, care permite obţinere a de viteze unghiulare diferite la roţile punţii. În lipsa diferenţialului, în anumite condiţii de deplasare a automobilului, apare între roţile punţii, aşa numita “putere parazită”. De obicei apariţia puterii parazite este provocată de dimensiunile diferite ale razelor roţilor la deplasarea rectilinie pe drum neted şi de rularea roţilor de dimensiuni egale, când au de parcurs spaţii diferite (viraj sau drum cu denivelări). Apariţia puterii parazite la roţile punţii determină sporirea solicitărilor din mecanismele punţii, creşterea pierderilor mecanice prin creşterea puterii transmise, alunecarea şi patinarea roţilor pe suprafaţa drumului, sporirea consumului de combustibil şi uzurii anvelopelor, reducerea manevrabilităţii şi stabilităţii automobilului. Diferenţialul, ca mecanism al punţii ce permite roţilor motoare să se rotească cu viteze unghiulare diferite, este caracterizat de frecarea dintre elementele sale în contact. Dacă momentul corespunzător puterii parazite este mai mare decât momentul de frecare din diferenţial, acesta va intra în funcţiune şi va modifica vitezele unghiulare ale roţilor mărind-o pe cea a roţii exterioare şi micşorând-o pe cea a roţii interioare virajului. În caz contrar diferenţialul realizează o legătură rigidă între arborii pe care sunt montate roţile motoare. După principiul de funcţionare, diferenţialele pot fi: simple, blocabile (cu blocare comandată) şi autoblocabile. Diferenţialele simple şi cele blocabile pot fi cu roţi conicecusau cu roţi cilindrice. Cele autoblocabile pot fi de cu mers roţi dinţate fricţiune, melc-roată melcată, cu came şi cu mecanism liber. şi discuri de În afara utilizării diferenţialului ca mecanism al punţi motoare, în construcţia de automobile se folosesc şi ca mecanism plasat între punţile motoare (în cutia de distribuţie), pentru a înlătura apariţia circulaţiei puterii parazite. După valoarea momentului transmis punţilor motoare, aceste diferenţiale pot fi simetrice sau asimetrice. Diferenţialul utilizat la automobile este, în general, un mecanism planetar cu roţi dinţate conice.
7.2.1. Cinematica şi dinamica diferenţialului Pentru studiul cinematicii şi dinamicii diferenţialului, se pleacă de la schema cinematică a unui diferenţial cu roţi conice, simetrice, prezentată în figura 7.6.
116
Fig.7.6. Schema cinematică a diferenţialului La deplasarea autovehiculului în linie dreaptă sateliţii 5 nu se rotesc în jurul axei lor 4 (n 5=0), şi deci, întregul sistem se roteşte ca un singur tot, iar între turaţiile arborilor planetari 1 (n 1) şi 7 (n 7) şi turaţia carcasei 3 (n 3) a diferenţialului există relaţia: n1 = n7 = n3 (7.1.) Deci, diferenţialul este blocat. La deplasarea în curbă a automobilului sateliţii 5 încep să se rotească în jurul axei 4 cu turaţia n 5. În acest caz sateliţii vor accelera mişcarea roţii 2 de pe arborele 1 (dacă virajul este la dreapta) şi vor încetini mişcarea roţii dinţate 6 de pe arborele planetar 7. În această situaţie, în timp de un minut arborele planetar 1 îşi va mări turaţia cu n 5⋅ Z5/Z2 şi atunci: n1 = n3 + n5⋅ Z5/Z2, (7.2.) În acelaşi timp, adică tot într-un minut, roata dinţată 6 îşi va micşora turaţia cu n5⋅ Z5/Z6 (la diferenţialele simetrice Z5 = Z6), deci, se poate scrie: n7 = n3 - n5⋅ Z5/Z2, (7.3.) Însumând expresiile date de relaţiile 7.2 şi 7.3 se obţine: n1 + n7 = 2n3, (7.4.) Dacă se frânează (blochează) una din roţi de exemplu n 1 = 0, se obţine pentru cealaltă roată o turaţie de două ori mai mare decât cea a carcasei diferenţialului şi anume: n7 = 2n3, (7.5.) În practică, această situaţie poate să apară când una din roţi se găseşte pe un drum cu aderenţă scăzută, iar cealaltă pe un drum cu aderenţă bună. În acest caz, la o anumită valoare a forţei la roată, fluxul de putere parazită transmis de la roata cu aderenţă bună spre cealaltă, poate să depăşească puterea corespunzătoare forţelor de frecare din diferenţial, astfel încât roata cu aderenţă bună se blochează; iar cea fără aderenţă patinează cu turaţia 2n 3 şi capacitatea de trecere a automobilului devine insuficientă. 3 se frânează carcasa relaţieiDacă 7.4., roţile se vor roti(blochează) cu turaţii egale dar în diferenţialului sensuri contrare. (n = 0) conform n1 = -n7 (7.6.) Această situaţie, apare în practică în timpul deplasării automobilului pe drumuri cu aderenţă scăzută, la frânarea bruscă a unui element din lanţul cinematic de transmitere a fluxului de putere de la motor la reductorul central (cu frâna de staţionare montată pe transmisia cardanică).
117
Funcţionarea diferenţialului în asemenea condiţii este deosebit de periculoasă dacă apare în timpul deplasării cu viteze mari, deoarece automobilul, pivotând în jurul punţii din spate, îşi pierde stabilitatea. Momentele care se transmit arborilor planetari 1 şi 7 atunci când lucrează diferenţialul nu sunt niciodată egale, ci între ele există o diferenţă datorită momentului de frecare din interiorul diferenţialului. Dacă se consideră mişcarea automobilului uniformă şi stabilă (diferenţialul blocat) din condiţiile de echilibru dinamic al satelitului, rezultă ca momentul transmis carcasei diferenţialului M3 este împărţită în părţi egale arborilor planetari 1 şi 7 (M 1 şi M7), adică: M1 = M3/2 şi M7 = M3/2, (7.7.) sau: M3 = M1 + M7, (7.8.) Pentru a determina momentele transmise de cei doi arbori planetari, atunci când diferenţialul funcţionează, trebuie să ţinem cont de forţele de frecare din diferenţial, care reduse la arborii planetari 1 şi 7 vor da un moment de frecare M f, de sens opus modificării vitezei unghiulare. Deci, bilanţul de putere al diferenţialului se poate scrie sub forma: P1 + P7 = P3 – Pf, (7.9.) unde: P 1 şi P7 sunt puterile transmise celor doi arbori; P 3 este puterea transmisă carcasei diferenţialului, P f este puterea pierdută în interiorul diferenţialului datorită momentului de frecare. Exprimând puterile ca produs între moment şi viteza unghiulară şi considerând ω 1 > ω 7, relaţia 7.9. devine: M1ω 1+M7ω 7 = M3ω 3 – Mf(ω 1 - ω 7) (7.10.) Ţinând cont de relaţia 7.4. şinavând că vitezele unghiulare ω 1 şi ω 7 sunt direct proporţionale cu turaţiile sevedere poate scrie: 1 şi n7, în ω 3 = (ω 1 + ω 7)/2 (7.11.) Dacă înlocuim expresia 7.11. în relaţia 7.10, aceasta capătă următoarea formă: M1ω 1+M7ω 7 = M3(ω 1 + ω 7)/2 – Mf(ω 1 - ω 7) (7.12.) Grupând termenii care conţin pe ω 1 şi ω 7, relaţia 7.12. devine: ω 1(M1 + Mf – M3/2) + ω 7(M7 – Mf – M3/2) = 0 (7.13.) Vitezele unghiulare ω 1 şi ω 7, atunci când diferenţialul lucrează sunt diferite de zero, deci, ca relaţia 7.13. să fie zero trebuie ca parantezele să fie egale cu zero, adică: M1 + Mf – M3/2 = 0 şi M7 – Mf – M3/2 = 0 (7.14.) sau: M1 = M3/2 - Mf, şi M7 = M3/2 + Mf (7.15.) Dacă ω 1 < ω 7, relaţia 7.15 capătă următoarea formă: 3 f 7 f M1 = M /2 +şiM7.16. , şi Mse =observă M3/2 - Mcă Din relaţiile 7.15. momentele ce revin celor doi (7.16.) arbori planetari, atunci când diferenţialul funcţionează, nu sunt egale şi că ele diferă cu atât mai mult cu cât momentul de frecare din interiorul diferenţialului este mai mare. Deci, la calculul arborilor planetari, trebuie avut în vedere faptul că momentul la oricare arbore planetar poate avea valori mai mari ca M 3/2, datorită frecării interioare a diferenţialului. Raportul supraunitar al celor două momente notat cu λ, se numeşte coeficient de blocare a diferenţialului. Pentru cazul ω 1 > ω 7 se obţine:
118
λ
=
M7 M1
=
M3 + Mf 2 M3 −M 2
(7.17.)
Deci, momentul de calcul Mc al arborilor planetari se va determina cu relaţia: λ Mc = M 3 ⋅ (7.18.) 1+ λ Pentru diferenţialele cuprinse în limitele 1,15…1,2.simple conice, coeficientul de blocare λ are valori La diferenţialele cu frecare interioară mărită ( λ mare), numite şi diferenţiale autoblocabile, în cazul deplasării pe drum bun când fluxul posibil al puterii parazite este mare, se realizează totdeauna condiţia de funcţionare cinematică a diferenţialului. La deplasarea pe căi cu rezistenţe mari şi cu aderenţă scăzută când fluxul puterii parazite este mic, aceste diferenţiale nu vor mai funcţiona, puntea comportându-se ca o punte fără diferenţial. În acest fel se evită situaţia patinării totale a unei roţi şi a blocării celeilalte.
7.2.2. Construcţia diferenţialului. Cea mai largă utilizare în construcţia de automobile au căpătat-o diferenţialele simple simetrice cu roţi dinţate conice. În figura 7.7. se prezintă construcţia (figura 7.7.,a) şi schema cinematică (7.7.,b) a unui diferenţial simplu simetric cu roţi dinţate conice.
Fig.7.7. Construcţia şi schema cinematică a diferenţialului simplu, simetric, cu roţi dinţate conice. Carcasa 7 a diferenţialului, solidară prin şuruburile 11 de coroana dinţată 4 a reductorului central, se roteşte datorită mişcării primite de la reductorul central. În carcasă sunt montaţi sateliţii 6 şi 10 care angrenează în permanenţă cu roţile planetare 9 şi 12 montate rigid pe arborii planetari 1 şi 8. Fixarea sateliţilor în carcasă 119
se face prin axul 5. Pentru a asigura o centrare bună şi o angrenare corectă a sateliţilor cu roţile planetare, la unele construcţii, suprafaţa frontală a sateliţilor este sferică; iar pentru a micşora uzura prin frecare între suprafeţele de contact ale sateliţilor şi roţile planetare cu carcasa diferenţialului se introduc şaibele 2 şi 3 din oţel moale sau bronz. Sateliţii pot fi în număr de 2,3 sau 4 montaţi echidistant pe cercul de rostogolire al pinioanelor planetare. Prin acest montaj se asigură anularea forţelor radiale în pinioane şi se reduc dimensiunile roţilor dinţate prin mărirea numărului de dinţi aflaţi simultan în angrenare. La deplasarea automobilului în linie dreaptă sau pe un drum fără neregularităţi sateliţii 6 şi 10 joacă rol de pană între carcasa 7 a diferenţialului şi roţile planetare 9 şi 12 executând o mişcare de transport şi una de rotaţie în jurul arborilor planetari. La deplasarea în viraj sau pe drumuri cu neregularităţi sateliţii, pe lângă mişcarea de transport în jurul arborilor planetari, execută şi o mişcare de rotaţie în jurul axei proprii 5, dând posibilitatea celor două roţi motoare să se rotească cu turaţii diferite. În figura 7.8. este prezentată schema cinematică a unui diferenţial simplu simetric cu roţi dinţate cilindrice.
Fig.7.8. Schema cinematică a unui diferenţial simplu simetric cu roţi dinţate cilindrice Sateliţii cilindrici 3 şi 4, angrenaţi între ei, sunt simultan în angrenare primul 3 cu roata planetară 1, iar al doilea 4 cu roata planetară 2. Elementul conducător al diferenţialului este carcasa 5 care primeşte mişcarea de la reductorul central. Constructiv, aceste diferenţiale pot avea 4 sau 6 sateliţi montaţi în pereche. Datorită frecărilor mici din diferenţialele simple ( λ=1,5…1,2) la deplasarea pe drumuri alunecoase, datorită proprietăţilor diferenţialului, funcţionarea automobilului este influenţată în rău. Astfel, aşa cum s-a văzut la dinamica diferenţialului, la o anumită valoare a forţei de tracţiune, deforţelor la roata aderenţă spre cealaltă, poate depăşească puterea corespunzătoare decu frecare din diferenţial, lucru caresă face ca roata cu aderenţă bună să se blocheze, iar cea fără aderenţă să patineze cu o anumită viteză unghiulară de două ori mai mare ca cea a carcasei diferenţialului şi capacitatea de trecere a automobilului să fie insuficientă. Din această cauză, la automobilele cu capacitate mare de trecere se folosesc diferenţialele blocabile (cu blocare comandată) sau autoblocabile. Schema cinematică a unui diferenţial cu blocare comandată este prezentată în figura 7.9. 120
Fig.7.9. Schema cinematică a unui diferenţial cu blocare comandată Diferenţialele cu blocare comandată se deosebesc de cele simple simetrice prin existenţa unei legături facultative (dispozitivul de blocare) între unul din arborii planetari şi carcasa diferenţialului. Astfel, la schema prezentată în figura 7.9, pe arborele planetar 1 se află porţiunea canelată 4 pe care se montează manşonul 3, care se poate cupla cu dantura interioară 2, executată pe carcasa diferenţialului. Atunci când manşonul se găseşte în poziţia din figură, diferenţialul se comportă ca un diferenţial simplu. Dacă dantura exterioară a manşonului 3 se cuplează cu dantura interioară 2, diferenţialul este blocat adică sateliţii nu se mai pot rotii în jurul axei proprii, iar cei doi arbori planetari se rotesc totdeauna cu aceeaşi turaţie ca şi cea a carcasei diferenţialului. Aceste diferenţiale păstrează avantajul diferenţialelor simple şi, în plus, asigură posibilitatea deplasării automobilului atunci când una din roţi intră pe o porţiune de drum cu aderenţă scăzută (noroi, zăpadă, gheaţă,etc). La acest tip de diferenţial coeficientul de blocare este λ = ∞ . Dezavantajul diferenţialului cu blocare comandată constă în acţionarea subiectivă a dispozitivului de blocare de către conducătorul auto şi complicarea construcţiei prin necesitatea introducerii unui dispozitiv de acţionare montat în cabina conducătorului auto, care poate fi de tip mecanic, pneumatic, electric sau hidraulic. Pentru înlăturarea inconvenientelor arătate, la automobilele speciale cu capacitate mare de trecere, se folosesc tot mai mult diferenţialele autoblocabile (cu frecare mărită). Schema cinematică a unui diferenţial autoblocabil cu suprafeţe de frecare multiple este prezentată în figura 7.10.
121
Fig.7.10. Schema cinematică a unui diferenţial autoblocabil cu suprafeţe de frecare multiple. La această construcţie între roţile planetare 2 şi 7 şi carcasa 3 a diferenţialului se introduc două cuplaje de fricţiune formate din discurile 4 şi 5. Discurile 5, sunt montate pe canelurile arborilor planetari 1 şi 6, iar discurile 4 şi 5 sunt montate pe canelurile executate în interiorul carcasei 3 a diferenţialului. Forţa de apăsare pe discurile 4 şi 5 este realizată de roţile planetare 2 şi 7 sub acţiunea forţelor axiale din angrenajul conic sateliţi-roţi planetare care apar la funcţionarea diferenţialului. În figura 7.11. sunt prezentate schemele cinematice ale unor diferenţiale autoblocabile cu angrenaj melc-roată melcată.roata La această carcasa 3a diferenţialului (figura 7.11.,a) se află montată melcat ăconstrucţie 4 cu rol deîn satelit, roţile melcate 1 şi 6 ca roţi planetare şi şuruburile melcate 2 şi 5, care transmit mişcarea de la satelitul 4 la roţile planetare 1 şi 6. La deplasarea automobilului în linie dreaptă sau pe drum fără denivelări, toate roţile şi şuruburile melcate, împreună cu carcasa 3 a diferenţialului se rotesc în jurul arborilor planetari ca un tot unitar. Când automobilul se deplasează în viraj sau pe drum cu neregularităţi, şuruburile melcate 2 şi 5 şi roata melcată 4 (satelitul) încep să se rotească în jurul axei lor proprii, permiţând roţilor melcate 1 şi 6 împreună cu arborii planetari, pe care sunt montate roţile motoare ale automobilului, să se rotească cu turaţii diferite. În acelaşi timp apare un moment de frecare datorită frecări din următoarele angrenaje cu melc-roată melcată: 1-2, 2-4; 4-5, 5-6, moment ce se distribuie celor doi arbori planetari conform relaţiilor 7.15. sau 7.16. funcţie de vitezele unghiulare ale roţilor motoare.
122
Fig.7.11. Schemele cinematice ale diferenţialului autoblocabil cu angrenaj melc-roată melcată. În scopul simplificării construcţiei, s-au realizat diferenţiale fără sateliţi (figura 7.11,b) la care între carcasa diferenţialului şi roţile melcate 1 şi 4 sunt dispuse numai şuruburile melcate 2 şi 3.
7.3. Transmisia la roţile motoare. De la prin diferenţial, momentul motor se arborii transmite roţilor alela automobilului arbori planetari. Pentru acesta, planetari suntmotoare solidarizaţi rotaţie atât cu roţile planetare ale diferenţialului cât şi cu butucul roţi motoare. Arborii planetari sunt solicitaţi atât la torsiune de momentul motor maxim amplificat cu rapoartele de transmitere sau momentul determinat din condiţia de aderenţă, cât şi la încovoiere de forţele care acţionează asupra roţii motoare. În figura 7.12. este prezentată schema forţelor care acţionează asupra roţii motoare a automobilului în timpul deplasării acestuia, şi anume: forţa de tracţiune la roată- F R; reacţiunea normală- Z2, dată de greutatea ce revine roţii motoare; forţa laterală-Y 2, care apare la deplasarea în curbă a automobilului; forţa de frânare- F f; momentul la roată- MR.
Fig.7.12. Schema forţelor care acţionează asupra roţii motoare în timpul deplasării automobilului.
123
Aceste forţe dau naştere la momente care pot să provoace încovoierea arborilor planetari. În funcţie de modul montării arborilor planetari în carterul punţii din spate motoare, aceştia pot fi descărcaţi complet sau parţial de momentul încovoietor, şi anume: arbori planetari jumate descărcaţi, arbori planetari trei sferturi descărcaţi de momentul încovoietor şi arbori planetari total descărcaţi de momentul încovoietor.
7.3.1. Montajul arborilor planetari Montajul unui arbore planetar jumătate descărcat de momentul încovoietor este prezentat în figura 7.13.
Fig.7.13.Schema de montaj al arborelui planetar jumătate descărcat de momentul încovoierii. La acestă construcţie capătul interior al arborelui planetar 4 are caneluri pe care se montează roata planetară 6, roată care poate fi şi din aceeaşi bucată cu arborele planetar, iar la capătul exterior se fixează butucul roţii motoare 7. La acest montaj rulmentul interior 2 este montat între carcasa 1 a diferenţialului şi carcasa 3 a punţii din spate, iar rulmentul exterior 5 se montează direct pe arborele planetar. Soluţia prezentată se utilizează la unele autoturisme de construcţie mai veche. În figura 7.14. este prezentat montajul unui arbore planetar trei sferturi descărcat de momentul încovoietor. În acest caz, ca şi în cazul precedent rulmentul interior 2 se montează între carcasa 1 a diferenţialului şi carterul 3 al punţii din spate, în schimb rulmentul exterior 4 se montează între carterul 3 al punţii din spate şi butucul roţii motoare 5. Datorită rigidităţi reduse a montajului, o parte din momentele încovoietoare date de forţele care acţionează asupra automobilului la deplasarea acestuia se trensmit arborelui planetar prin flanşa de legătură solicitând mai puţin arborele planetar. Asemenea soluţii se folosesc la autoturisme, autoutilitare şi autocamioane cu capacitate mică de încărcare.
124
Fig.7.14. Schema de montaj al arborelui planetar trei sferturi descărcat de momentul încovoietor. Montajul unui arbore planetar total descărcat de momentul încovoietor este prezentat în figura 7.15.
Fig.7.15. Schema de montaj al arborilor planetari total descărcaţi de momentul încovoietor Şi la această construcţie rulmentul interior 2 se montează între carcasa 1 a diferenţialului şi carterul 3 al punţii din spate, iar cei doi rulmenţi exteriori 4 şi 5 se montează între carterul 3 al punţii din spate şi butucul roţii motoare 6. Rulmenţii exteriori 4 şi 5 trebuie să fie aşezaţi simetric faţă de planul median al roţii sau roţilor motoare. În felul acesta se asigură o rigiditate sporită a construcţiei astfel că arborii planetari sunt descărcaţi complet de acţiunea momentelor încovoietoare date de forţele care acţionează asupra roţilor motoare. Soluţia cu arbori planetari total descărcaţi de momentul încovoietor se utilizează la autocamioane şi autobuze.
7.4. Test de evaluare. Capitolul 7 7.4.1. Puntea din spate Prezentaţi rolul, cerinţele şi clasificarea punţilor motoare spate. 125
............................................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ .......................................................... Identificaţi elementele din figura 7.16. şi descrieţi modul de transmitere a mişcării. 1 - ............................................................ 2 - ............................................................ 3 -.............................................................. 4 -..............................................................
....................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ .................................................................................................................... ................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Figura 7.16. Schema punţii motoare spate ..............................................................................................................................
Prezentaţi clasificarea, după diferite criterii, a diferenţialelor utilizate la automobile ............................................................................................................................. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....
Identificaţi elementele componente ale diferenţialului reprezentat în figura 7.17. şi explicaţi funcţionarea acestuia. 1 -............................................................. 2 -............................................................. S -............................................................. C -............................................................. 126 Figura 7.17. Schema cinematică a diferenţialului simplu simetric, cu roţi conice
Ps -............................................................. Pd -............................................................. ...……………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ……………………….……………………… ……..…………………..……………………… …………………………..……………………… ……………………………………………………………………………..…………………… …………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………….
8. PUNTEA DIN FAŢĂ. Puntea din faţă a unui automobil este destinată să preia forţele ce apar între suprafaţa de sprijin şi roţile de direcţie ale automobilului precum şi momentele reactive şi să le transmită, prin intermediul suspensiei, la cadrul sau caroseria acestuia; să asigure deplasarea automobilului în curbă; să asigure unghiurile de montaj ale pivoţilor şi roţilor de direcţie, ceea ce oferă autostabilizarea lor; să asigure cinematica corectă a direcţiei la deplasările verticale ale elementelor componente, ca urmare a deformărilor elastice ale suspensiei. În majoritatea cazurilor, puntea din faţă a automobilului este neantrenantă; există însă şi punţi din faţă motoare, fie la automobilele cu formula roţilor 4x2, fie la automobilele 4x4 cu tracţiune permanentă în faţă, sau numai în situaţia în care condiţiile de circulaţie impun acest lucru. De construcţia punţii din faţă, şi anume de capacitatea acesteia de a asigura autostabilizarea roţilor directoare, depinde într-o foarte mare măsură 127
manevrabilitatea şi stabilitatea automobilului, factori importanţi în asigurarea securităţii circulaţiei. Viteza de uzare a pneurilor roţilor de direcţie depinde de asigurarea de către construcţia punţii din faţă a unor unghiuri de montaj adecvate pentru roţile de direcţie. Masa punţii din faţă, ce aparţine maselor nesuspendate ale automobilului, are o influenţă directă asupra calităţilor de mers lin şi confort ale acestuia. Din acest punct de vedere este necesar ca puntea din faţă să aibă o masă cât mai mică fără ca acest lucru să afecteze negativ durabilitatea ei. Din acelaşi motiv este necesar ca la deplasarea verticală a roţilor să apară momente giroscopice inerţiale minime. Construcţia punţii din faţă a unui automobil se află ca de altfel şi funcţionarea ei în strânsă legătură cu construcţia suspensiei corespunzătoare. Interferenţa elementelor celor două ansambluri menţionate este în unele cazuri, atât de pronunţată (ca de exemplu suspensiile cu roţi independente), încât acestea se consideră ca reprezentând un ansamblu comun şi sunt analizate ca atare. Clasificarea însăşi a punţilor din faţă urmează, din acest motiv, în linii generale, clasificarea suspensiilor. Din punct de vedere constructiv, punţile din faţă pot fi de două feluri: punte rigidă (dintr-o bucată) şi din mai multe elemente (articulate). Punţile din faţă rigide se utilizează aproape exclusiv la autocamioane şi autobuze (exceptând unele tipuri cu masă mică şi foarte mică, derivate în general din autoturisme) şi într-o măsură foarte restrânsă la autoturisme. Aceste punţi oferă avantajul unei simplităţi constructive şi se utilizează împreună cu arcurile din foi semieliptice şi asigură o suspensie dependentă a roţilor de direcţie. Punţile din mai multe elemente constau din sisteme spaţiale de bare şi leviere fixate pe cadru sau caroseria automobilului, care asigură o suspensie independentă pentru fiecare roată de direcţie. Elementele elastice ale suspensiilor respective sunt, în general, arcurile elicoidale sau barele de torsiune. Punţile cu suspensie independentă se utilizează în mod predominant la autoturisme şi într-o oarecare măsură la autobuzele şi autocamioanele de mică şi foarte mică capacitate. Se cunosc însă şi automobile cu mase mari echipate cu suspensii independente, cum ar fi autobuzele rutiere sau de turism, cu grad de confort sporit precum şi unele autocamioane. Avantajul acestui tip de punte din faţă de a oferi un confort mai ridicat, este însoţit de o anumită creştere a complexităţii constructive.
8.1. Asigurarea stabilităţii roţilor de direcţie Manevrabilitatea şi stabilitatea automobilului depinde în mare măsură de stabilitatea roţilor de direcţie, adică de tendinţa lor de a-şi păstra poziţia neutră şi de a se reîntoarce la ea dacă au fost deviate de la aceasta sub influenţa unor forţe întâmplătoare sau la bracare.
128
În scopul asigurării stabilităţii roţilor de direcţie, pivoţii fuzetelor şi roţile de direcţie nu se montează vertical faţă de planul drumului, ci cu o anumită înclinare faţă de suprafaţa drumului şi de direcţia de deplasare a automobilului, lucru ce reiese din figura 8.1.
Fig.8.1.Unghiurile de înclinare ale pivoţilor şi roţilor de direcţie După cum rezultă din figura 8.1 la pivoţii fuzetelor deosebim unghiul de înclinare longitudinală (unghiul fugă)de cădere β; unghiul transversală a pivotului αa, iarpivotului la roţile de direcţie de unghiul al roţiideγ şiînclinare unghiul de convergenţă δ Rolul unghiului de înclinare longitudinală (figura 8.1, b) a pivotului fuzetei în asigurarea stabilităţii roţilor de direcţie este ilustrat în mod evident de construcţia bicicletelor şi motocicletelor, la care furca este înclinată spre interior. Prin deplasarea spre spate (în raport cu direcţia de mers a automobilului) a punctului de aplicare a forţelor laterale din planul de rulare creat de forţa centrifugă în timpul virajului, de un vânt lateral sau de înclinarea transversală a drumului, aceste forţe dau în raport cu axa pivotului un moment stabilizator care tinde să aducă roţile de direcţie în poziţie neutră. Acţiunea stabilizatoare a înclinării transversale (figura 8.1, a) a pivotului (unghiul α) se manifestă în principal, prin faptul că la scoaterea roţilor de direcţie din poziţia neutră apare o ridicare a punţii din faţă, şi în consecinţă a întregii părţi anterioare a automobilului. Sub acţiunea greutăţii preluate de puntea din faţă roţile tind să revină la poziţia neutră, care corespunde energiei potenţiale minime. Evident, această ridicare a părţii frontale a automobilului se face în ultimă instanţă prin aplicarea unui efort corespunzător la volan, deci stabilizarea roţilor de direcţie prin înclinarea transversală a pivoţilor presupune o anumită creştere a efortului la volan şi înrăutăţeşte manevrabilitatea automobilului. Unghiul de cădere al roţii de direcţie γ (figura 8.1, a) are rolul de a asigura o componentă orizontală a sarcinii verticale pe roată, îndreptată spre osia automobilului, ce împinge butucul roţii pe rulmenţii lui. Dacă n-ar exista acest unghi, la apariţia unui anumit joc în rulmenţii butucului ar fi posibilă deplasarea axială a roţilor, ceea ce ar duce la solicitarea suplimentară a piuliţei de fixare a roţilor, la 129
creşterea uzurii pneurilor şi la înrăutăţirea stabilităţi automobilului. Unghiul de cădere al roţii de direcţie contribuie de asemenea la reducerea deportului c al roţii şi, prin urmare, la reducerea efortului la volan şi îmbunătăţirea manevrabilităţii automobilului. Unghiul de convergenţă al roţilor δ (figura 8.1,c) are în primul rând rolul de asigurare, împreună cu unghiul de cădere, al paralelismului planelor de mişcare ale roţilor directoare, deoarece, prin existenţa unghiului de cădere, roţile de direcţie tind să ruleze pe traiectorii în formă de arce de cerc divergente, spre exteriorul automobilului. Mărimea divergenţei nu se exprimă, de obicei, în grade ci prin diferenţa A-B a distanţelor dintre bordurile jantelor (figura 8.1,c) dintre flancurile pneurilor sau tamburii de frână, în plan orizontal, înainte şi în spatele punţii din faţă. Valorile acestor unghiuri sunt corelate între ele, putându-se găsi multe combinaţii care asigură buna stabilitate a automobilului şi totodată uzura minimă a pneurilor. Ele se stabilesc având în vedere caracteristicile concrete ale automobilului considerat şi ale punţii lui din faţă. În practica proiectării se porneşte de obicei, de la alegerea unghiului de cădere al roţii, unghiul de înclinare transversală al pivotului şi al deportului c pe baze empirice, iar unghiurile de convergenţă şi de înclinare longitudinală ale pivotului se stabilesc la valorile optime corespunzătoare care să asigure rularea roţilor de direcţie cu pierderi minime de putere (uzuri minime) şi cu efect stabilizator suficient fără a mări în mod anormal efortul la volan. În ipostaza că la proiectarea şi, ulterior, la fabricaţia unui automobil se stabilesc pentru unghiurile de montaj ale roţilor de direcţie şi pivoţi, valori ce realizează condiţii optime pentru stabilitate, manevrabilitate şi uzura pneurilor; este deosebit de important ca în decursul exploatării automobilului aceste valori să se menţină constante sau să varieze în limite acceptabile. dacăremanente elementele(tasări) elasticeneegale ale suspensiei punţii faţă tinddacă să capete timpul Astfel, deformaţii în dreapta şi din în stânga, grindacu punţii s-a torsionat sau dacă uzurile bucşelor fuzetelor sau pivoţilor au valori prea mari, unghiurile de înclinare longitudinală a pivotului pot deveni neegale, ceea ce duce la apariţia unor fenomene de Shimmy şi la înrăutăţirea manevrabilităţii automobilului. O încovoiere remanentă a barei rigide sau barelor suspensiilor independente cu oscilarea transversală a roţilor va duce la modificarea unghiurilor transversale şi a convergenţei, cu efect defavorabil în deosebi asupra uzurii pneurilor. Un efect similar provoacă şi jocurile anormale din rulmenţii butucilor sau dintre pivoţi şi bucşile lor, ca urmare a uzări. Se impune aşadar concluzia că rigiditatea elementelor de rezistenţă ale punţilor şi stabilitatea în timp a caracteristicilor de elasticitate ale suspensiei costituie condiţii importante ale menţinerii constante a unghiurilor de montaj ale roţilor de direcţie şi pivoţilor. Aceeaşi importanţă o prezintă şi rezistenţa la uzură a pivoţilor, bucşelor şi rulmenţilor, realizabilă printr-o dimensionare judicioasă, utilizarea unor materiale cu carecteristici adecvate şi efectuarea la timpul stabilit a lucrărilor de întreţinere. Este obligatoriu ca în decursul exploatării automobilului unghiurile de montaj ale roţilor şi pivoţilor să se verifice periodic, pentru a se putea lua din timp măsurile corective necesare.
8.2. Construcţia punţii din faţă Aşa cum s-a văzut, construcţia punţii din faţă depinde în mare măsură de tipul suspensiei automobilului. 130
8.2.1. Construcţia punţii din faţă rigide O asemenea punte este formată dintr-o grindă de oţel forjat, la capetele căreia se montează fuzetele prin intermediul pivoţilor. Secţiunea grinzii este în general dublu T sau I, iar uneori poate fi şi tubulară. Capetele acesteia pot fi în formă de pumn sau în formă de furcă. La suspensia cu arcuri din foi dispuse longitudinal care preiau eforturile longitudinale, zona de fixare a arcurilor este aplatizată, iar arcurile sunt montate rigid pe grinda punţii cu ajutorul unor bride. După dispoziţia furcilor de la capetele grinzii, punţile din faţă rigide se împart în două categorii: punţi la care furca face corp comun cu fuzeta; punţi la care furca face corp comun cu grinda. În figura 8.2. este prezentată construcţia punţii din faţă rigide la care furca face corp comun cu fuzeta.
Fig.8.2. Construcţia punţii din faţă rigide care face corp comun cu fuzeta. Grinda 5 a punţii din faţă de secţiune dublu T sau I are două platforme lăţite 4 pe care se fixează elementul elastic al suspensiei. Capetele grinzii au o îngroşare cu găuri pătrunse în care se introduc pivoţii 7 fixaţi în grindă cu pana 2. Găurile de la capetele grinzii sunt înclinate corespunzător celor două unghiuri de înclinare ale pivoţilor. La fel şi fuzeta 1 are găuri practicate în cele două urechi, găuri în care se presează bucşele din broz 8 sau rulmenţii cu ace. Pentru ungerea celor două bucşe, pivotul trebuie să fie prevăzut cu un sistem de ungere. Între urechea inferioară 6 a fuzetei şi falca grinzii se montează o bucşă din bronz 3 sau un rulment axial cu bile care asigură o rotire uşoară a fuzetei atunci când aceasta este încărcată. În urechea superioară a fuzetei se fixează levierul de direcţie, iar la cea inferioară pârghia trapezului de direcţie.
131
Puntea din faţă rigidă la care furca face corp comun cu grinda punţii este arătată în figura 8.3. În acest caz, atât grinda punţii din faţă cât şi fuzeta sunt modificate faţă de cazul precedent, iar pivotul se rigidizează cu fuzeta.
Fig.8.3. Construcţia punţii din faţă rigide la care furca face corp comun cu grinda. La autovehiculele actuale se utilizează puntea din faţă rigidă la care furca face corp comun cu fuzeta (figura 8.2.), întrucât este mai raţională din punct de vedere tehnologic. Astfel realizarea furcii în fuzetă se face mai uşor decât în grindă, iar înlocuirea bucşelor sau rulmenţilor pivoţilor fuzetelor se face mai uşor la această construcţie. În ambele cazuri fuzeta sau axa roţii reprezintă osia roţii de direcţie. Ea are secţiunea circulară de diametre diferite pe care se montează rulmenţii butucului roţii, iar la capăt are o porţiune filetată pentru piuliţele de fixare şi reglare a jocului din rulmenţi. Oscilaţia fuzetei în plan orizontal pentru schimbarea direcţiei de mers a automobilului se realizează în jurul axei OO`. În figura 8.4. este prezentată schema cinematică a unei punţi motoare rigide.
Fig.8.4. Schema cinematică a unei punţi motoare rigide. Transmiterea momentului la roţi se face printr-o transmisie homocinetică bimobilă, formată din arborele planetar 4, cuplajul unghiular 3 de tip Weiss şi 132
arborele condus 8. Grinda rigidă, în cazul punţilor motoare este înlocuită printr-un carter 5, legat prin articulaţiile cilindrice 2 şi 6 de fuzeta 1. Pe fuzeta tubulară 1 se montează, prin rulmenţii conici 7 şi 9 butucul 10 al roţii, cu arbori planetari total descărcaţi de momente încovoietoare. Rigidizarea butucului roţii cu arborele planetar se face prin flanşa 11. Acest tip de punţi rigide se utilizează la autocamioane şi autoutilitare cu tracţiune integrală. Puntea din faţă rigidă prezintă o construcţie simplă, robustă şi are avantajul menţinerii constante a ecartamentului automobilului în cazul coborârii sau ridicării roţii ca urmare a deplasării peste neregularităţile drumului. Ca dezavantaje ale punţii rigide se menţionează: înclinarea întregului automobil în cazul când roţile de direcţie trec peste un obstacol, cea ce reduce confortul automobilului; producerea unor oscilaţii în plan orizontal ale roţilor automobilului, ca urmare a momentelor giroscopice ale roţilor de direcţie, rezultând traiectorii şerpuite ale acestora (Shimmy), ceea ce măreşte uzura pneurilor şi influenţează nefavorabil ţinuta de drum. În acelaşi sens acţionează şi echilibrarea necorespunzătoare a roţilor. În momentul de faţă, aceste oscilaţii, periculoase mai ales pentru autoturisme, care au viteze mari de deplasare, sunt în bună măsură evitate printr-o echilibrare dinamică precisă a roţilor de direcţie şi prin folosirea punţilor din faţă din mai multe elemente (articulate), care permit utilizarea suspensiei independente pentru fiecare roată de direcţie. Aşa se explică şi faptul că la ora actuală punţile din faţă rigide se folosesc numai în construcţia autoutilitarelor, autocamioanelor şi autobuzelor. 8.2.2. Construcţia punţii din faţă articulată Puntea din faţă articulată permite urmărirea de către fiecare roată a neregularităţilor drumului în mod fără ca cadrului deplasările se transmită ansamblului punţii şi săindependent, provoace înclinarea saurespective caroseriei.săAstfel, acest tip constructiv de punte asigură un confort sporit şi o îmbunătăţire a manevrabilităţii şi stabilităţii autovehiculului. Din punct de vedere constructiv, punţile articulate pot fi considerate ca semipunţi (“punţi fictive”), întrucât rolul grinzii îl preia structura de rezistenţă a cadrului sau caroseriei. Rămân ca elemente constructive numai fuzetele, pivoţii, sistemele de leviere şi bare care asigură oscilaţia şi ghidare roţilor. În funcţie de cinematica roţilor de direcţie se definesc următoarele tipuri de punţi: cu deplasare verticală a roţilor, paralel cu pivoţii, cu oscilarea roţilor în plan transversal; cu oscilarea roţilor în plan longitudinal; cu oscilarea roţilor într-un plan intermediar (diagonal). Puntea din faţă cu roţi independente, cu deplasare verticală a roţilor paralele cu pivoţii este reprezentată schematic în figura 8.5. La trecerea peste un obstacol (figura 8.5,b), roata se deplasează împreună cu fuzeta şi pivotul care intră într-un locaş din structura automobilului. La această construcţie fuzeta face corp comunculisează cu pivotul.peAlte construcţii au pivotul fixat rigid structura automobilului, iar fuzeta acesta la trecerea roţii peste un pe obstacol. Această construcţie prezintă avantajul că unghiurile de montaj ale roţilor de direcţie, cât şi ecartamentul rămân practic neschimbate, atât la rularea pe suprafeţele plane, cât şi la trecerea peste obstacole, efect favorabil aspra stabilităţii şi manevrabilităţii.
133
Fig.8.5. Schema punţii din faţă cu deplasarea verticală a roţii paralel cu pivoţii. În figura 8.6. este reprezentată puntea din faţă articulată cu oscilarea roţilor în plan transversal, în patru variante constructive.
Fig.8.6. Scheme ale punţii din faţă cu oscilarea roţilor în plan transversal. Puntea cu bare pendulare, reprezentată în figura 8.6,a, prezintă dezavantajul că la trecerea roţii peste un obstacol roata se înclină cu un unghi ε mare mărind ecartamentul cu ∆E. aceasta determină modificarea unghiurilor de montaj ale roţilor de direcţie în plan transversal. Alunecareaşi transversală a roţilor măreşte uzuracupneurilor şi înrăutăţeşte manevrabilitatea stabilitatea automobilului. Înclinarea unghi mare a barelor crează momente giroscopice care provoacă o mişcare şerpuită a roţilor (Shimmy). Pentru atenuarea dezavantajelor prezentate, este necesară lungirea barelor pendulare, motiv pentru care în unele cazuri cele două bare au punct de oscilaţie comun, la mijlocul automobilului (în planul longitudinal de simetrie), sau puncte de articulaţie amplasate dincolo de planul longitudinal de simetrie al automobilului. Astfel se realizează şi o coborâre a axei de ruliu a caroseriei, rezultând o îmbunătăţire a stabilităţii. În general, construcţiile prezentate în figurile 8.5 şi 8.6,a nu sunt utilizate. 134
Dacă în locul barelor pendulare se folosesc patrulatere articulate cu braţe egale (figura 8.6,b), se elimină variaţia unghiurilor de montaj ale roţilor în plan transversal şi se micşorează ecartamentul cu ∆E la trecerea roţilor peste obstacole. O reducere mai accentuată sau chiar anularea variaţiei ecartamentului şi a unghiurilor de montaj ale roţilor în plan transversal la trecerea peste obstacole rezultă prin utilizarea unor patrulatere cu braţe inegale (figura 8.6,c). Această schemă constructivă este utilizată pe scară largă la punţile din faţă ale autoturismelor şi celorlalte tipuri de automobile cu punţi articulate (autobuze, microbuze, autoutilitare, etc). Varianta constructivă prezentată în figura 8.6,d se caracterizează prin aceea că rolul pivotului fuzetei îl preia amortizorul telescopic al suspensiei (suspensie tip Mc Pherson). Această variantă prezintă avantajul unei simplităţi constructive şi de menţinere neschimbate a ecartamentului şi unghiurilor de montaj ale roţilor de direcţie, fiind răspândită pe scară largă în construcţia de autoturisme. Puntea din faţă articulată cu oscilarea roţilor în plan longitudinal se caracterizează prin aceea că, la trecerea roţilor peste neregularităţile drumului , ecartamentul şi unghiurile de montaj ale roţilor directoare în plan transversal, rămân constante. Articularea roţilor de cadrul sau caroseria automobilelor se face cu braţe pendulare (figura 8.7,a) sau cu patrulatere articulate (figura 8.7,b).
Fig.8.7. Scheme ale punţii din faţă cu oscilarea roţilor în plan longitudinal În primul caz, la trecerea roţii peste neregularităţile drumului, unghiul de înclinare longitudinală al pivotului (unghiul de fugă) variază, iar în al doilea caz rămâne constant. Puntea din faţă articulată cu oscilarea roţilor într-un plan intermediar reprezintă o combinaţie a caracteristicilor schemelor constructive prezentate în figurile 8.6 şi 8.7. Constructiv, puntea din faţă articulată se compune din: fuzetă, braţ portfuzetă (care poate fi comun cu fuzeta), pivoţi şi sisteme de bare şi leviere care asigură ghidarea şi oscilaţia roţilor.
9. SISTEMUL DE DIRECŢIE 135
9.1. Rolul şi condiţiile impuse sistemului de direcţie Sistemul de direcţie cuprinde ansamblul de organe care servesc la poziţionarea roţilor directoare ale automobilului, asigurând posibilitatea executării virajelor şi menţinerea deplasării rectilinii stabile. Operaţia de poziţionare a roţilor directoare în vederea efectuării virajului se numeşte bracare. De calităţile sistemului de direcţie depinde în mare măsură deplasarea în siguranţă a automobilului, manevrabilitatea şi stabilitatea acestuia. Principalele cerinţe impuse sistemului de direcţie sunt: asigurarea unor raze de viraj cât mai reduse; asigurarea unei manevrări rapide şi uşoare; asigurarea ireversibilităţii mişcării în scopul atenuării şocurilor; asigurarea stabilizării mişcării rectilinii; asigurarea unei cinematici corespunzătoare; asigurarea simetriei comenzii volanului la efectuarea virajelor stânga-dreapta; asigurarea compatibilităţii direcţiei cu suspensia; asigurarea posibilităţii de preluare a jocurilor datorate uzurilor, reglarea şi întreţinerea uşoară, o fiabilitate corespunzătoare.
9.2. Compunerea, clasificarea şi particularităţile de funcţionare ale sistemelor de direcţie. Elementele componente ale sistemului de direcţie se împart în două grupe şi anume: mecanismul de comandă (acţionare) a direcţiei şi transmisia direcţiei. Mecanismul de comandă serveşte la transmiterea mişcării de la volan la levierul casetei de direcţie şi cuprinde: volanul, coloana volanului, caseta de direcţie, levierul casetei de direcţie. Transmisia direcţiei face legătura între levierul casetei de direcţie şi roţile directoare, fiind alcătuite dintr-un ansamblu de bare şi leviere. La toate automobilele mecanismul de comandă este oarecum asemănător. În schimb transmisia direcţiei este diferită funcţie de tipul punţii directoare: rigidă sau divizată (cu suspensie independentă). În figura 9.1. se prezintă schemele de principiu ale sistemului de direcţie pentru o punte rigidă (figura 9.1,a) şi pentru o punte articulată (figura 9.1,b). În ambele cazuri comanda direcţiei cuprinde volanul 1, coloana volanului 2, caseta de direcţie 3 şi levierul casetei de direcţie 4. În cazul schemei prezentate în figura 9.1,a, levierul de direcţie al casetei 4 antrenează bara longitudinală 5 care transmite mişcarea levierului fuzetei 6 iar de la acesta, prin bara transversală levierului de direcţie 7, permiţând orientarea fuzetelor 9 în jurul pivotului 8. În figura 9.1,b, bara transversală de direcţie este divizată în mai multe segmente articulate între ele în scopul de a permite oscilarea independentă a roţilor la trecerea peste obstacole. Bara transversală este compusă din bara centrală 5 (numită bară de conexiune) barele de comandă 6. Pentru a se condus asigura barei deşiconexiune o mişcare şi plan-paralelă, aceasta(bieletele) este ghidată de levierul 7.
136
Fig.9.1. Schema sistemului de direcţie în cazul punţii rigide şi a punţii articulate. Clasificarea sistemelor de direcţie poate fi făcută după mai multe criterii: După modul de realizare a virării : prin bracarea roţilor directoare; prin frângerea şasiului. După poziţia comenzii direcţiei: direcţii pe stânga; direcţii pe dreapta. După locul de amplasare a roţilor directoare pot apărea următoarele situaţii: la autovehiculele cu două punţi pot fi directoare puntea faţă, puntea spate sau ambele punţi; la autovehiculele cu trei punţi poate fi directoare puntea faţă, primele două punţi sau puntea faţă şi puntea spate; la autovehiculele cu patru punţi pot fi directoare primele două punţi, prima şi ultima sau toate punţile. După tipul punţii directoare : direcţii pentru punţi rigide; direcţii pentru punţi independente. După legea de variaţie a raportului de transmitere : cu raport de transmitere constant; cu raport de transmitere variabil; După modul de producere a forţei de virare : direcţii manuale; direcţii asistate; servodirecţii.
În cazul direcţiilor manuale se foloseşte exclusiv forţa musculară a conducătorului auto; la direcţiile asistate forţa de virare este dezvoltată de către forţa musculară a conducătorului auto şi de o instalaţie specială, autovehiculul putând fi condus în caz de defectare şi numai pe baza forţei musculare, dar cu un efort mult mai mare. La servodirecţii forţa de virare este produsă exclusiv de o instalaţie specială, efortul conducătorului auto fiind nesemnificativ, iar în caz de defectare se folosesc sisteme auxiliare avarie.în cazul direcţiilor asistate sau servodirecţiilor Instalaţiile specialedefolosite produc forţă pe baza energiei hidraulice. După felul transmisiei direcţiei pot exista servodirecţii hidromecanice, la care există legătură mecanică între volan şi roţi, servodirecţii complet hidraulice, la care legătura se face prin elemente hidraulice, şi servodirecţii electrohidraulice la care transmisia este de natură electrică. Având în vedere siguranţa în funcţionare s-au impus primele două variante.
137
La autoturismele de mare viteză, în scopul îmbunătăţirii stabilităţii în cadrul transmisiei direcţiei se montează un amortizor special care amortizează şocurile şi vibraţiile sistemului de direcţie, deplasarea având loc cu un capăt pe cremalieră, pe levierul casetei sau pe bara transversală iar celălalt pe caroserie prin intermediul unei articulaţii. Un caz special îl reprezintă autovehiculele cu mai multe punţi directoare, situaţie în care fiecare punte dispune de o transmisie a direcţiei, pentru acţionare fiind necesar un mecanism suplimentar de legătură. În figura 9.2. se prezintă schema de principiu a sistemului de direcţie în cazul unui autovehicul cu două punţi directoare. De la caseta 9 mişcarea se transmite prin levierul de direcţie 7 la bara longitudinală 6, care acţionează asupra braţului 5 al axului mecanismului de blocare al roţilor din spate. Prin tijele 3 şi 4 mişcarea este transmisă de la braţele axului 5 la levierele 2 care oscilează în plan orizontal şi produc bracarea roţilor din faţă şi spate prin intermediul barelor transversale 1. Maneta 8 serveşte la blocarea roţilor punţii spate în cazul deplasării cu viteză mare pentru a înlătura instabilitatea direcţiei. În cazul automobilelor articulate cu lungime mare, pentru îmbunătăţirea manevrabilităţii, puntea spate este directoare, bracarea roţilor realizându-se printr-un sistem de pârghii ce fac legătura cu articulaţia semiremorcii.
Fig.9.2. Schema sistemului de direcţie al unui autovehicul cu două punţi directoare. O altă soluţie utilizată în cazul automobilelor cu mai multe punţi este cea a punţii autodirectoare care se orientează în viraj ca urmare a forţelor ce apar la contactul pneului cu solul. În ultimul timp sistemul de direcţie cu patru roţi directoare începe să fie utilizat în construcţia autoturismelor figura 9.3. Volanul 1 comandă casetamoderne, de direcţie cu cremalieră 2 a punţii faţă, care la rândul ei comandă caseta punţii spate 4 prin intermediul transmisiei cardanice 3. Soluţia este astfel concepută încât la rotirea volanului cu un unghi mai mic de 240 o, roţile punţii spate să fie bracate în acelaşi sens cu cele din faţă iar la depăşirea acestui unghi, în sens contrar, comandă obţinută prin schimbarea sensului de rotaţie al casetei spate. Se îmbunătăţesc în acest fel comportarea autoturismului atât la viteză mare cât şi la manevrele de parcare.
138
Într-o altă variantă, comanda casetei punţii spate se realizează prin mijloace electronice.
Fig.9.3. Schema sistemului de direcţie în cazul unui autoturism cu ambele punţi motoare. Trapezul de direcţie cât şi transmisia direcţiei sunt alcătuite din bare şi pârghii articulate. În construcţia de automobile se întâlnesc atât articulaţii cilindrice cât şi sferice. În figura 9.4. este prezentat un capăt al barei transmisiei direcţiei cu articulaţie sferică.
Fig.9.4. Construcţia capătului de bară cu articulaţie sferică În acest caz bara de articulaţiei. direcţie esteArticulaţia tubulară este şi areformată capetele îngroşate putea cuprinde elementele dintr-un bolţ pentru cu nucăa 2, a cărui coadă conică este fixată prin piuliţa 1 în levier sau în braţul fuzetei. Nuca bolţului pătrunde în adânciturile sferice ale celor două pastile 5, dintre care una se reazeamă în dopul 4, iar cealaltă, în arcul 6, în interiorul căruia se află limitatorul 7. Locaşul articulaţiei este acoperit de garnitura 3, confecţionată din cauciuc. Pentru ungerea articulaţiei lubrifiantul se introduce prin ungătorul 8. Arcul 6 al articulaţiei nu permite formarea jocului la îmbinări şi amortizează şocurile date de roţi asupra transmisiei mecanismului de direcţie. Limitatorul 7 139
împiedică solicitarea excesivă a arcului şi, în cazul ruperii lui nu permite bolţului cu nucă să iasă din capătul de bară.
9.3. Servomecanisme de direcţie Dacă M V este momentul de antrenare aplicat la volan şi R raza volanului, atunci forţa la volan este dată de relaţia: FV = MV/R (9.1.) Valoarea forţei la volan, care asigură un bun control al contactului roţilor cu calea de rulare (aşa numitul simţ al drumului), este F V = 15daN la 3,6 rotiri ale volanului. Valorile de forţe la volan întâlnite în mod frecvent la sisteme de direcţie fără servomecanism sunt cuprinse între 2,5 daN la autoturisme şi 25 daN la autocamioane şi autobuze. Conducătorul auto în situaţii deosebite poate să dezvolte o forţă de 75 daN. Normele internaţionale recomandă ca pentru forţele mai mari de 20 daN să se folosească sisteme de direcţie cu servomecanism. Pentru controlul virajului forţa la volan trebuie să crească o dată cu mărirea unghiului de bracare. În cazul în care la una din roţile de direcţie are loc o explozie, forţele la volan sunt mult mai mari decât cele uzuale, iar la trecerea roţilor de direcţie peste anumite neregularităţi ale drumului apar şocuri în volan care sunt recepţionate de către conducătorul auto. La virajul cu automobilul stând pe loc apar de asemenea forţe de virare mult mai mari. Servomecanismul sistemului de direcţie trebuie să reproducă la volan toate particularităţile arătate mai sus, care apar la funcţionarea sistemului de direcţie. În acest scop se recomandă un raport K F de amplificare a servomecanismului: KF
= FVF+V Fm = 1 + FFmV ≈ 5
(9.2.)
unde: Fm este forţa suplimentară dezvoltată de servomecanism. Servomecanismele întâlnite în mod curent în construcţia de automobile au ca element de lucru uleiul sub presiune. Un servomecanism hidraulic se compune dintro pompă hidraulică antrenată de motorul automobilului, un distribuitor de ulei comandat de la volan şi un motor hidrostatic ce transformă, în funcţie de comanda primită, energia dată de pompă în lucru mecanic consumat pentru bracarea roţilor de direcţie. În figura 9.5 este arătată schema de principiu a unui sistem de direcţie prevăzut cu servomecanism hidraulic cu legătură închisă între elemente. Acest sistem de direcţie poate asigura şi manevrarea mecanică a direcţiei automobilului, atunci când accidental iese din uz sistemul hidraulic. La această construcţie volanul 1 comandă caseta de direcţie 2 care prin levierul 3 antrenează sertarul distribuitorului 4. În cazul când sistemul hidraulic este defect, energia primită de la volan prin distribuitorul 4 care face parte din bara longitudinală de direcţie antrenează levierul 5 al fuzetei şi este realizată bracarea roţilor de direcţie 6, ca la sistemul de direcţie fără servomecanism însă cu o forţă la volan mult mai mare decât atunci când servomecanismul funcţionează. La funcţionarea sistemului hidraulic, pompa hidraulică 14 antrenată de motor furnizează distribuitorului 4, prin conducta 12, ulei sub presiune care, în funcţie de unghiul şi de sensul de rotaţie al volanului 1 este trimis prin conductele 10 sau 11 (în funcţie de sensul de rotire al volanului) în cilindrul hidraulic 9. Uleiul sub presiune acţionează asupra pistonului 8 care la rândul lui antrenează într-un sens sau altul levierul 7 al fuzetei roţii de direcţie 6. Uleiul 140
evacuat la revenirea pistonului în poziţia corespunzătoare deplasării automobilului în linie dreaptă este readus în rezervorul 15 prin conducta 16.
Fig.9.5. Schema unui sistem de direcţie prevăzut cu servomecanism hidraulic. Presiunea dată de pompa 14 este reglată tot timpul la o anumită valoare prin supapa 13. În cazul folosirii unui asemenea sistem de direcţie, efortul depus de conducătorul auto pentru bracarea roţilor de direcţie este foarte mic şi anume atât cât este nevoie la comanda sertarului distribuitorului 4, în rest bracarea roţilor se produce prin sistemul hidraulic.
141
9.4. Test de evaluare. Capitolul 9 9.4.1. Sistemul de direcţie al automobilelor Prezentaţi rolul, cerinţele şi clasificarea sistemelor de direcţie folosite la automobile. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ .................................................................................................................................... Identificaţi componentele sistemului de direcţie din figura 9.6. şi descrieţi construcţia şi funcţionarea sistemului. 1 - ................................................................... 2 - .................................................................... 3 - .................................................................... 4 - .................................................................... 5 - .................................................................... 6 - .................................................................... 7 - .................................................................... 8 - .................................................................... 9 - .................................................................... 10 - .................................................................. 11 - .................................................................. 12 - .................................................................. 142
............................................................................................................................. ........................................................................................................................................
Figura 9. 7. Sistemul de direcţie utilizat la punţile din faţă cu suspensie independentă (DACIA 1300)
Identificaţi componentele sistemului de direcţie din figura 9.7. şi descrieţi construcţia şi funcţionarea sistemului. 1 - ...................................................... 2 - ...................................................... 3 - ...................................................... 4 - ...................................................... 5 - ...................................................... 6 - ...................................................... 7 - ...................................................... 8 - ...................................................... 9 - ...................................................... ............................................................................................................................. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 143
....................................................................................................................................... .............
Prezentaţi rolul casetei de direcţie şi tipurile utilizate la automobile. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ..................................................
144
10. SUSPENSIA AUTOVEHICULELOR Construcţia suspensiei unui autovehicul este formată din elemente elastice dispuse între roţi sau punţi şi cadru sau caroserie, având scopul de a asigura: protecţia organelor transmisiei faţă de acţiunea sarcinilor dinamice, care se transmit de la sol; stabilitatea automobilului; comfortabilitatea pasagerilor şi protecţia mărfurilor transportate. Realizarea suspensiei automobilelor, în general,şiare în vederedetrei elemente principale: elementul elastic, elementul de amortizare elementul ghidare, cu următoarele funcţii: elementul elastic are rolul de a micşora sarcinile dinamice date de forţele verticale ce apar ca urmare a trecerii automobilului peste neregularităţile drumului, elementul de ghidare transmite componentele longitudinale şi transversale ale forţelor dintre roată şi drum, precum şi momentele acestor forţe şi determină caracterul mişcării roţilor faţă de cadru sau caroseria automobilului, iar elementul de amortizare împreună cu frecarea din elementul elastic al suspensiei, creează forţele de rezistenţă care amortizează oscilaţiile caroseriei şi roţilor. Îndeplinirea funcţiilor celor trei elemente principale ale suspensiei poate fi făcută de către unul şi acelaşi element sau de elemente diferite. Suspensia automobilelor trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: caracteristica elastică corespunzătoare, care să asigure o bună confortabilitate, mişcări de ruliu mici, cinematică corespunzătoare a sistemului de direcţie, amortizare efectivă a oscilaţiilor caroseriei şi roţilor, posibilitatea montării raţionale a elementelor suspensiei în ansamblul general al automobilului, durabilitate corespunzătoare a elementelor suspensiei; greutate minimă care să contribuie la reducerea maselor nesuspendate ale automobilului. Tipul suspensiei este determinat în primul rând de construcţia elementului de ghidare. Din acest punct de vedere, suspensiile pot fi: dependente (cu punte rigidă) şi independente (cu punte articulată). Particularităţile suspensiei dependente constă în existenţa legăturii rigide între roţile din stânga şi cele din dreapta prin intermediul punţii, caracteristic fiind faptul că deplasarea unei roţi pe verticală la trecerea peste denivelare, se transmite şi celeilalte roţi. Arcul din foi este, în general, elementul elastic al acestui tip de suspensii. Construcţia suspensiei dependente precum şi deservirea în exploatare sunt simple. Suspensia dependentă prezintă însă şi unele dezavantaje: apariţia unor fenomene giroscopice, care de la anumite viteze, introduc oscilaţii periculoase roţilor de direcţie; greutatea maselor nesuspendate este mare, în special în cazul roţilor motoare; modificarea unghiului de înclinare al roţilor de direcţie; erori în cinematica sistemului de direcţie, etc. Independenţa suspensiei este caracterizată de faptul că roţile pot oscila pe verticală, nelegat una de alta în raport cu cadrul sau caroseria automobilului. În funcţie de planul în care se deplasează roata la ridicarea pe verticală a acesteia, suspensiile independente pot fi: cu deplasarea roţilor în plan longitudinal, în plan transversal, sau în ambele planuri. Suspensiile independente, faţă de cele dependente, au avantajul că permit micşorarea oscilaţiilor de ruliu ale caroseriei asigurând o îmbunătăţire a manevrabilităţii şi stabilităţii, cât şi o greutate mică a părţilor nesuspendate. Necesitatea utilizării în măsură cât mai mare a avantajelor fiecărui tip de suspensie a condus la faptul că în prezent, la autoturismele moderne se foloseşte exclusiv suspensia independentă la roţile din faţă, şi în măsură din ce în ce mai mare 145
şi la roţile din spate. La autobuze şi autocamioane este răspândită suspensia dependentă, iar în ultimul timp a început să fie folosită la roţile din faţă suspensia independentă. Ansamblul soluţiilor constructive ale suspensiei şi în special modul de legare a roţilor la caroserie, influenţează direct unghiurile de deviere laterală ale pneurilor şi deci manevrabilitatea şi stabilitatea automobilului.
10.1. Factorii care influenţează confortabilitatea autovehiculelor La deplasarea automobilului, neregularităţile drumului sau terenului produc vibraţii ale roţilor care se transmit punţilor şi, de la acestea prin intermediul suspensiei, cadrului şi caroseriei. Suspensia realizează legătura elastică cu amortizarea dintre punţi, sau roţi, şi cadrul sau caroseria automobi lului. Elementele elastice ale suspensiei preiau sarcinile dinamice rezultate în urma componentelor verticale ale forţelor de interacţiune dintre roţi şi drum. Elementele de amortizare ale suspensiei asigură amortizarea vibraţiilor verticale ale masei suspendate a automobilului, reducând efectiv amplitudinea acestor vibraţii. Viteza de deplasare a unui automobil pe drumuri cu suprafaţă neregulată este limitată în primul rând de calităţile suspensiei, în special de calităţile de amortizare şi în al doilea rând de puterea motorului. Confortabilitatea automobilului este condiţionată în special de suspensie. Confortabilitatea automobilului reprezintă proprietatea acestuia de a circula cu vitezele permise de performanţele dinamice fără ca persoanele transportate să aibă senzaţii neplăcute sau să obosească şi fără ca marfa transportată să se deterioreze. Vibraţiile automobilului şi calitatea suspensiei depind în primul rând de parametrii automobilului respectiv de corelaţiile dintre ei. Parametrii de bază ai automobilului, care trebuie luaţi în considerare la calculul vibraţiilor şi aprecierea confortabilităţii automobilului respectiv sunt următorii: elasticitatea suspensiei; elasticitatea pneurilor; masa suspendată a automobilului şi repartizarea ei (poziţia centrului de masă şi momentele de inerţie); masa nesuspendată a automobilului; frecările din suspensie şi în special rezistenţele amortizoarelor. Influenţa acestor parametrii asupra confortabilităţii autovehiculului se studiază, în strânsă corelaţie cu microprofilul drumului atât pe cale teoretică cât şi pe cale experimentală. Studiul teoretic al vibraţiilor automobilelor se realizează pe modele dinamice echivalente, de complexitate mai mare sau mai mică, şi se poate efectua relativ uşor când vibraţiile sunt deterministe. În cazul vibraţiilor aleatoare studiul se bazează pe metode ale statisticii matematice şi teoriei probabilităţilor. Condiţiile principale pe care trebuie să le îndeplinească suspensia confortabilitate;sunt automobilelor mişcări următoarele: mici de ruliu; elasticitate absenţa corespunzătoare, loviturilor în tampoanele care să asigure limitatoare o bună şi stabilitatea automobilului; cinematica corespunzătoare a roţilor comandate, necesară pentru micşorarea uzurii anvelopelor; transmiterea forţelor longitudinale şi transversale (în planul orizontal) de la roţi la cadru şi caroserie şi a momentelor reactive, dacă această funcţie nu este îndeplinită de dispozitive speciale; amortizarea efectivă a vibraţiilor caroseriei şi a roţilor; posibilitatea dispunerii raţionale în cadrul construcţiei generale a automobilului; durabilitatea corespunzătoare a elementelor componente. 146
10.1.1. Influenţa elasticităţii suspensiei asupra confortabilităţii autovehicului. Elementele elastice ale suspensiilor automobilelor actuale pot fi
metalice sau pneumatice. Elementele elastice metalice lucrează la încovoiere sau răsucire. Calităţile elementului elastic al suspensiei se apreciază cu ajutorul caracteristicii elastice, figura 10.1.
Fig.10.1.Caracteristica elastică a suspensiei unui autovehicul. Această caracteristică reprezintă dependenţa dintre sarcina pe roată şi deformaţia elementului elastic al suspensiei. Caracteristica elastică a suspensiei măsurată pe automobil poate fi diferită de caracteristica elastică a elementului elastic, măsurată direct pe elementul elastic, pe stand. Acestă diferenţă este determinată de modul de prindere al elementului elastic pe automobil şi în special de tipul sistemului de compensare a deformaţiilor (alungirilor) arcurilor cu foi. Parametrii care caracterizează elementul elastic al suspensiei sunt: săgeata statică efectivă f st, săgeţile dinamice f dl (până la limitatorul inferior) şi f d2 (până la limitatorul superior), constanta elastică a suspensiei k s, coeficientul dinamic K d şi forţele medie de frecare. Determinarea săgeţii statice f st se realizează tangentă la curba a caracteristicii, curba cu linie întreruptă din figuraducând 10.1, îno punctul corespunzător sarcinii statice. Constanta elastică a suspensiei este egală cu tangenta unghiului de înclinare a tangentei la linie medie a caracteristicii elastice a suspensiei k s = tg α. Deoarece, în general, caracteristica suspensiei este nelineară constanta elastică este variabilă, adică ks = dF/df. Legătura dintre săgeata statică şi constanta elastică a suspensiei la sarcina statică este dată de relaţia: 147
fst = Gs/ks (10.1.) unde: Gs este partea din greutatea suspendată a automobilului ce revine unei roţi. Cu ajutorul săgeţii statice se poate aprecia mult mai corect calitatea unei suspensii, deoarece aceasta spre deosebire de constanta elastică ţine seama de sarcina care acţionează asupra suspensiei. La săgeţi cuprinse între f a şi f2, constanta elastică se modifică numai datorită schimbării poziţiei cercelului sau a braţelor. Coeficientul dinamic este raportul dintre sarcina maximă ce se transmite prin suspensia Fmax şi sarcina statică Gs, adică: Kd = Fmax/Gs (10.2.) La valori mici ale coeficientului dinamic apar lovituri dese ale suspensiei în tamponul limitator. La valori prea mari ale coeficientului K d, în cazul vibraţiilor cu amplitudini mari şi valori limitate ale săgeţii dinamice, suspensia va fi foarte rigidă. Cu cât este mai mare săgeata dinamică fd, cu atât este mai uşor de asigurat un contact permanent al roţii cu solul, însă cresc deplasările caroseriei faţă de roţi, ceea ce micşorează stabilitatea automobilului.
10.2. Construcţia suspensiilor de automobile După tipul elementului elastic, suspensiile se împart în suspensii cu: elemente metalice (arcuri din foi, arcuri elicoidale, bare de torsiune), de cauciuc, pneumatice, hidropneumatice şi mixte, obţinute prin combinarea a două sau mai multe elemente elastice. Experienţa teoretică şi practică a scos în evidenţă anumite principii de care trebuie să se ţină seama la alegerea parametrilor suspensiei şi anume:
în scopul frecvenţapeoscilaţiilor ale suspensiei trebuie sămăririi fie cât confortabilităţii, mai mică şi să coincidă cât posibilproprii cu frecvenţa paşilor omului la mers normal (70…110 paşi/minut). Frecvenţa oscilaţiilor proprii spre care tinde practica construcţiei de automobile este de 90 oscilaţii pe minut în stare încărcată şi maximum 110 oscilaţii pe minut în stare descărcată. Aceste frecvenţe corespund cerinţei impuse de protejarea încărcăturii, de a reduce acceleraţiile oscilatorii cât mai mult sub valoarea acceleraţiei gravitaţionale; rigiditatea elementelor elastice ale suspensiei să fie pe cât posibil mai redusă. Prin aceasta se asigură atât necesitatea de a avea o amortizare bună a şocurilor cât şi necesitatea realizării unei frecvenţe proprii reduse a elementului elastic. Micşorarea rigidităţii este însă limitată de creşterea săgeţii statice la sarcină normală, în special la autocamioane, unde diferenţa de încărcare de la gol la încărcat este foarte mare.
10.2.1.Construcţia suspensiei dependente În majoritatea cazurilor, la suspensia dependentă sunt folosite arcurile cu foi simple sau duble, aşezate longitudinal sau transversal faţă de axa automobilului. În ultimul timp se folosesc şi arcurile pneumatice. Construcţia unei suspensii dependente cu un singur arc din foi montat longitudinal este arătată în figura 10.2.
148
Caracterul deplasărilor punţii autovehiculului faţă de caroserie este determinat de parametrii arcului, adică arcurile cu foi îndeplinesc şi funcţia elementului de ghidare. Pentru ca arcul cu foi să poată transmite forţele de tracţiune şi frânare, este necesar ca unul din capetele lui să fie fixat de caroserie printr-o articulaţie simplă 1, celălalt capăt fiind fixat prin intermediul cercelului 2. Legătura dintre arc şi punte trebuie să fie rigidă, pentru a nu permite rotirea punţii sub acţiunea momentelor reactive. Îmbunătăţirea acestui tip de suspensie se obţine prin introducerea, în paralel cu elementul elastic principal, a unor arcuri tampoane din cauciuc 2. Sub acţiunea forţelor verticale, arcul se încovoaie şi foile alunecă una faţă de alta. Frecarea care ia naştere între foile arcului contribuie la amortizarea oscilaţiilor caroseriei. Dacă frecarea ar fi uscată, arcul ar deveni prea rigid şi foile lui s-ar uza. De aceea, la montarea arcurilor, între foi se introduce unsoare consistentă, în care se adaugă praf de grafit.
Fig.10.2. Construcţia suspensiei dependente cu un singur arc din foi montat longitudinal. Profilul laminat al oţelului pentru foile arcului poate avea diferite forme standardizate (figura 10.2,b). Dacă secţiunea are teşituri, forma 4a sau un canal, forma 4b, atunci fibra medie se deplasează în sus, iar distanţa până la cele mai îndepărtate puncte ale secţiunii se micşorează şi, în mod corespunzător, scad şi eforturile unitare de încovoiere. Forma 4a are o concentrare mai mică a eforturilor. Încercările au arătat că întrebuinţarea acestei secţiuni a dus la o creştere a durabilităţii cu 26% şi la o micşorare a greutăţii arcului cu cca. 13%, comparativ cu cazul folosirii secţiunii Unele firme folosesc profile cu canelură, forma 4c, care are scopul de arectangulare. împiedica deplasarea laterală relativă a foilor. În unele cazuri, bolţurile arcului sunt înlăturate, iar capetele acestuia se montează între pernele de cauciuc 2 şi 4, fixate pe suporţii 1 şi 3 ai cadrului autovehiculului (figura 10.3.). În acest caz nu mai sunt necesari cerceii, deoarece pernele elastice de cauciuc permit arcului să-şi modifice lungimea în timpul lucrului. În cazul suspensiei punţilor din spate a autocamioanelor calculată pentru încărcătura nominală, acesta este prea rigidă când autocamionul circulă gol sau cu încărcătură parţială. De aceea, 149
în scopul asigurării unei rigidităţi corespunzătoare a suspensiei, în ambele cazuri de deplasare se foloseşte suspensia cu arc din foi suplimentar (figura 10.4.).
Fig.10.3. Fixarea arcului longitudinal prin perne de cauciuc. Arcul suplimentar 1 este dispus deasupra arcului principal 2. La mărirea sarcinii pe suspensie, arcul principal se deformează şi caroseria se deplasează în jos; la o anumită valoare a sarcinii, arcul suplimentar intră în acţiune paralel cu arcul principal, rigiditatea crescând foarte mult. O modificare mai lină a rigidităţii se obţine în cazul în care arcul suplimentar este dispus sub arcul principal.
Fig.10.4. Construcţia arcului longitudinal din foi dublu. La autovehiculele cu trei punţi, la cele două punţi din spate se foloseşte suspensia cu arcuri din foi de tip balansier, care permite deplasarea lor liberă în planul vertical şi asigură posibilitatea dezaxării lor relative, pentru a asigura contactul dintre roţi şi drum (figura 10.5.). Capetele arcului sunt legate de cadrul autovehiculului cu ajutorul tijelor balansoare 1 şi 3 şi un cărucior comun, care poate oscila împreună cu arcurile în jurul axului 2. Afară de aceasta, datorită încovoierii arcului, fiecare punte din spate poate să se deplaseze independent, asigurând în acest fel un bun contact al roţilor cu solul şi deci o capacitate mare de trecere şi o bună distribuire a sarcinii pe roţile ambelor punţi din spate. 150
Suspensia cu arcuri din foi are avantajul că preia, pe lângă forţele verticale, şi forţele orizontale rezultate din interacţiunea roţii cu drumul, fără a necesita elemente de ghidare suplimentare. Aceste arcuri însă au greutate mare şi necesită spaţiu mare. Din aceste motive, întrebuinţarea lor începe să nu mai fie preferată la autoturisme şi autobuze. Suspensia cu foi de arc obişnuită, a cărei rigiditate este constantă, trebuie calculată la sarcina maximă posibilă. Ca urmare a acestui lucru în cazul circulaţiei cu sarcina parţială, suspensia este prea rigidă. Aceasta duce la înrăutăţirea condiţiilor de muncă ale conducătorului auto şi la uzura prematură a pneurilor. Pentru înlăturarea acestui neajuns este necesară o caracteristică elastică progresivă.
Fig.10.5. Construcţia suspensiei cu arcuri din foi de tip balansier.
10.2.2. Construcţia suspensiei independente.
La suspensia independentă fiecare roată este suspendată direct de cadrul sau caroseria automobilului, astfel încât deplasarea unei roţi nu depinde de deplasarea celeilalte. Suspensia independentă a roţilor din faţă asigură o elasticitate mai bună şi mersul mai lin al automobilului, eliminând oscilaţiile roţilor care apar la viteze mari şi care îngreunează conducerea automobilului â. Acest tip de suspensie se realizează
151
cu arcuri elicoidale şi bare de torsiune şi poate fi de două feluri: cu oscilaţia roţilor în plan transversal şi longitudinal. În cazul utilizării arcurilor elicoidale, ca elemente elastice ale suspensiei, în construcţia punţii se prevăd elemente suplimentare de ghidare, arcul fiind capabil să preia numai forţele ce acţionează pe direcţia axei sale. Datorită frecărilor interne mici, în comparaţie cu arcul din foi, la folosirea arcului elicoidal se prevăd totdeauna amortizoare care funcţionează în paralel cu elementul elastic. Arcurile elicoidale au cunoscut o largă răspândire, ca elemente elastice, datorită avantajelor pe care le prezintă faţă de arcurile din foi, din care se menţionează: durabilitatea mai mare, greutate redusă, nu necesită întreţinere în exploatare, execuţie mai simplă. La suspensile independente în funcţie de construcţia punţii, arcul elicoidal se dispune între cadru şi braţul superior, între cadru şi braţul inferior sau poate fi de tip Mc Pherson.
Fig.10.6. Construcţia suspensiei independente cu arc elicoidal. În figura 10.6. este prezentată schema constructivă a unei suspensii independente la care arcul elicoidal este dispus între cadru şi braţul superior al patrulaterului de ghidare. La această construcţie arcul elicoidal 3 este concentric cu amortizorul hidraulic telescopic 2 şi este dispus înclinat faţă de verticală. Arcul elicoidal este fixat la un capăt de cadru 1, iar celălalt este legat de braţul superior. Elementele de ghidare ale punţii sunt braţul superior 4 şi braţul inferior 5, legate articulat la lonjeronul automobilului şi direct pe fuzetă fapt care face ca la această construcţie să lipsească pivotul ca piesă directă. Cele două braţe sunt de formă triunghiulară. Schema constructivă a suspensiei independente de tip Mc Pherson este prezentată în figura 10.7. În acest caz braţul oscilant 3 nu mai este triunghiular, iar braţul superior lipseşte complet şi este înlocuit cu elementul elastic 1 şi amortizorul telescopic 2 dispus concentric. Corpul amortizorului 2 este construit suficient de rezistent pentru a prelua o bună parte din forţele care apar la deplasarea automobilului, lucru care permite şi montajul fuzetei 5 a roţii.
152
La această construcţie forţele de tracţiune şi frânare sunt preluate de un tirant montat în articulaţia 4. Avantajul acestui tip de suspensie este asigurată de modificarea neînsemnată a ecartamentului punţii din faţă şi înclinării roţilor în timpul deplasării automobilului peste anumite neregularităţi şi în viraj. De asemenea între roata faţă stânga şi dreapta se creează un spaţiu mult mai mare decât la celelalte construcţii fapt necesar la plasarea grupului motopropulsor transversal soluţie care se foloseşte tot mai mult la ora actuală.
Fig.10.7. Schema constructivă a suspensiei independente de tip Mc Pherson. La suspensia independentă cu bare de torsiune, elementul elastic îl constituie o bară încastrată la un capăt, la celălalt capăt acţionând momentul de torsiune dat de roată sau puntea automobilului. La oscilarea roţilor sau a punţii automobilului în plan vertical, forţele dinamice ce apar pe elementele amintite deformează bara de torsiune, producând deformaţii elastice de torsiune. Rigiditatea suspensiei la această construcţie se reglează prin mărirea sau micşorarea răsucirii statice a barelor de torsiune la montare. Datorită greutăţii foarte mari ce revin roţilor, rigiditatea barelor de torsiune este cuprinsă între 97…160 daN/cm. Bara de torsiune funcţionează ca un arc cu rigiditate variabilă, lucru care se explică prin aceea că, la deplasarea verticală a roţii se modifică braţul pârghiei. Raportul dintre lungimea barelor suspensiei se alege astfel încât să asigure o rigiditate minimă la încărcarea statică a suspensiei şi mărirea progresivă a rigidităţii la comprimare şi destindere. Barele de torsiune, în general au secţiune circulară, mai rar triunghiulară sau pătrată. La unele construcţii, barele de torsiune mai pot fi şi din mai multe foi, ceea ce face ca elasticitatea lor să fie mai mare.
10.2.3. Construcţia suspensiei cu element elastic nemetalic. Elementul elastic nemetalic folosit în construcţia de automobile poate fi de două feluri şi anume: cu element elastic pneumatic şi cu element elastic hidropneumatic. 153
Elementul elastic pneumatic este raţional să se introducă, în special, în suspensia automobilelor la care greutatea maselor suspendate variază în limite largi, în funcţie de încărcătură cum sunt autobuzele, autocamioanele grele şi autotrenurile. Prin modificarea presiunii aerului în elementul pneumatic se poate regla automat rigiditatea suspensiei, astfel că săgeata şi frecvenţa oscilaţiilor proprii să rămână aceeaşi, indiferent de valoarea sarcinii statice. Comparativ cu suspensia cu elemente elastice metalice, suspensia pneumatică are următoarele avantaje: caracteristică neliniară progresivă, ceea ce măreşte confortabilitatea şi micşorează sarcinile dinamice; reglarea automată uşoară a rigidităţii şi a săgeţii dinamice a suspensiei în funcţie de sarcina utilă; menţinerea constantă, prin reglarea automată, a înălţimii centrului de masă indiferent de valoarea sarcinii statice; se asigură mai uşor o cinematică corectă a elementului de ghidare a suspensiei şi a mecanismului de direcţie, micşorându-se înălţimea centrului de masă, mărind în acest fel stabilitatea automobilului. Pe lângă aceste avantaje, suspensia cu element elastic pneumatic prezintă şi unele dezavantaje cum ar fi: construcţia mai complicată; costul construcţiei şi al întreţinerii acestuia în exploatare este mai mare; prin detorsionarea elementelor elastice sau prin defectarea sursei de energie iese din funcţie întreaga suspensie; elementul elastic pneumatic neputând prelua decât sarcini verticale sunt necesare elemente de ghidare. De asemenea suspensia cu element elastic pneumatic este deficitară în ceea ce priveşte stabilitatea în viraj. Pentru remedierea acestui dezavantaj, se folosesc stabilizatoare dimensionate corespunzător, iar elementele elastice se montează cât mai departe posibil de axa longitudinală a automobilului. La suspensia cu element elastic hidropneumatic, ca element elastic se foloseşte aerul comprimat care se introduce în instalaţie într-o cantitate constantă, iar pentru reglarea automată a înălţimii centrului de masă funcţie de sarcina statică se foloseşte uleiul sub presiune debitat de o pompă antrenată de motor. Avantajele suspensiei cu element nemetalic de tipul hidropneumatic sunt următoarele: sistemul este complet etanş, ceea ce asigură o funcţionare îndelungată fără întreţinere; asigură un confort corespunzător; asigură o amortizare care nu se defectează şi nu este afectată de temperatura care apare în timpul funcţionării; indiferent de sarcina statică a automobilului centrul de masă al acestuia rămâne constant. Suspensia cu elementul elastic nemetalic de tip hidropneumatic se foloseşte în special în construcţia de autoturisme. Încercările de a realiza suspensii la care elementul elastic principal este construit din cauciuc vulcanizat nu a dat rezultate pozitive, datorită deformaţiilor remanente pe care le prezintă cauciucul la solicitare de lungă durată (îmbătrânire). Rezultatele foarte bune s-au obţinut prin folosirea arcurilor de cauciuc ca arcuri suplimentare. Deoarece în formă compactă cauciucul are elasticitate limitată, se utilizează forma numită “aeon” (arc tubular de cauciuc cu ştrangulări), care permite o săgeată suficient de mare. Datorită uşurării construcţiilor şi caracteristicilor elastice 154
îmbunătăţite, în ultimii ani, folosirea acestora a luat o amploare foarte mare în construcţia autobuzelor şi autocamioanelor de mare capacitate.
10.3. Amortizoarele suspensiei Amortizoarele folosite în suspensia automobilelor au rolul de a disipa rapid energia oscilaţiilor verticale ale caroseriei şi ale roţilor automobilului prin transformarea ei în energia calorică cedată mediului ambiant. Amortizoarele suntunmontate elementeleconfortului elastice principale suspensiei şi reprezintă elementîndeparalel bază încuasigurarea şi siguranţeiale circulaţiei. La automobilele moderne, cele mai utilizate amortizoare sunt cele hidraulice telescopice. Principiul de lucru al acestor amortizoare constă în următoarele: la deplasarea relativă a masei suspendate faţă de masa nesuspendată, lichidul vâscos din corpul amortizorului este obligat să treacă prin orificii calibrate de secţiune mică. Datorită frecării lichide care apare la trecerea acestuia prin orificiile calibrate, energia oscilaţiilor se transformă în energie calorică. Dependenţa dintre forţa de rezistenţă a amortizorului F (forţa opusă de lichid la trecere prin orificiile calibrate) şi viteza relativă V p dintre masa suspendată şi nesuspendată (viteza pistonului amortizorului) defineşte caracteristica de amortizare dată de relaţia: F = cVpi (10.3.) în care: c este coeficientul de rezistenţă al amortizorului; i- exponentul vitezei. În funcţie de exponentul vitezei i, caracteristica de amortizare poate fo liniară (i=1), regresivă (i<1) şi progresivă (i>1). Avantajul amortizoarelor cu caracteristică regresivă constă în valoarea mai redusă a forţelor de rezistenţă la viteze mari de oscilaţie şi deci transmiterea unor forţe mici la cadru sau caroserie. Cele cu caracteristică progresivă prezintă avantajul că forţele de rezistenţă sunt mici la viteze reduse de oscilaţie (deplasarea cu viteze reduse sau deplasarea pe căi cu denivelări line) şi cresc rapid cu creşterea vitezei de oscilaţie. Caracteristica optimă este o caracteristică pătratică (i=2), care asigură un confort corespunzător, iar oscilaţiile punţii se amortizează mai rapid după o lege pătratică şi se va obţine o siguranţă mai mare în circulaţie. În funcţie de raportul dintre coeficientul de rezistenţă ai amortizorului la cursa de comprimare cc (cursa de apropiere a maselor) şi cursa de destindere cd (cursa de depărtare a maselor) amortizoarele hidraulice telescopice pot fi: cu dublu efect şi caracteristică simetrică, la care c c=cd; cu dublu efect şi caracteristică asimetrică, la care c c≠ cd; cu simplu efect, la care c c=0, iar cd≠ 0. Marea majoritate amortizoarelor suntunei cu dublu şi caracteristica de amortizare asimetricăa cu cd = (2…5)ccactuale . Folosirea astfel efect de caracteristici este motivată prin tendinţa de a micşora efectul şocurilor la trecerea roţii peste denivelări proeminente, printr-o amortizare mai mică în cursa de comprimare. Caracteristica de amortizare pentru un amortizor asimetric cu dublu efect, este prezentată figura 10.8. Curbele O1 şi O1` sunt caracteristicile progresive pentru destindere, respectiv comprimare , cu supapele de descărcare închise. Abscisele punctelor 1 şi 1` determină vitezele critice la care se deschid supapele de descărcare. La viteze ale 155
pistonului (Vp) mai mari decât vitezele critice, forţele de rezistenţă ale amortizorului F d şi Fc nu vor mai creşte după linia întreruptă, ci mai lent, după liniile continue 1,2 şi 1`,2`. Pentru a asigura o micşorare suficientă a forţelor de amortizare, se recomandă ca porţiunea caracteristicii corespunzătoare supapelor deschise (Vr>Vd) să fie regresivă.
Fig.10.8. Caracteristica de amorizare a unui amortizor asimetric cu dublu efect. Forţele critice de amortizare sunt cuprinse în limitele: F cr.d=2000…3000N pentru cursa de destindere şi F cr.c=400…700N, pentru cursa de comprimare. Între cele două forţe se recomandă relaţia: Fcr.c=(1/4…1/5) Fcr.d (10.4) (valoarea mai mică luându-se dacă drumurile pe care este destinat să circule automobilul sunt de bună calitate).
10.3.1. Construcţia amortizoarelor de automobile Din punct de vedere constructiv, amortizoarele hidraulice telescopice pot fi monotubulare sau bitub ulare. La rândul lor, cele bitub ulare pot fi cu scurgerea lichidului în ambele sensuri (cu circulaţia parţială a lichidului) şi în sens unic (cu circulaţia totală a lichidului). Amortizoarele monotubulare pot fi cu cameră de compresare şi hidropneumatice. După modul de lucru, amortizoarele pot fi reglabile şi nereglabile. Amortizoarele reglabile pot fi cu reglare mecanică, semiautomată, cu autoreglare. Oricare ar fi tipul amortizorului, pentru ca el să corespundă scopului, este necesar ca acesta să îndeplinească următoarele condiţii: să asigure o amortizare corespunzătoare oscilaţiilor şi roţilor automobilului; greutatea şi dimensiunile de gabarit să fie cât mai mici şi construcţia cât mai simplă; să se monteze uşor în
156
suspensia automobilului; să asigure stabilitate caracteristicii de amortizare în diferite condiţii de exploatare. Pentru a exemplifica modul de funcţionare a unui amortizor hidraulic telescopic bitubular nereglabil, schema acestuia este arătată în figura 10.9.
Fig.10.9. Schema amortizorului hidraulic bitubular. Părţile principale ale amortizorului sunt: pistonul 2 cu orificiile de trecere şi supapa de destindere; ansamblul 1 al artificiilor de trecere şi supapei de comprimare prin care se face legătura între compartimentul A de sub piston şi compartimentul C de compresie; sistemul de ghidare şi etanşare 6. La partea suspendată este montat capătul 8 al amortizorului, prin intermediul unei perne de cauciuc. Solidar cu capătul superior 9 sunt tija 5 a pistonului 2 şi tubul de protecţie 7. La partea nesuspendată este montat capătul inferior 9 şi sistemul de ghidare şi etanşare 6, constituind în acest fel corpul amortizorului. Cilindrul de lucru 4, în care culisează pistonul 2 este montat prin presare în corpul de ghidare şi etanşare 6 şi se sprijină pe capătul inferior 9. Volumul interior al cilindrului de lucru 4, împărţit de pistonul 2 în două compartimente A şi B, este umplut cu lichid vâscos. Datorită deplasării relative dintre masa suspendată şi nesuspendată, la deplasarea pistonului 2 în cilindru de lucru 4, lichidul se deplasează dintr-un compartiment în altul prin orificiile din piston. Întrucât la apropierea maselor, tija pistonului intră complet în compartimentul B, o parte din lichid, egală cu volumul tijei trebuie evacuat 157
prin ansamblul 1 în rezervorul de compresor C, format între cilindrul de lucru 4 şi tubul rezervor 3. Rezervorul de compensare C, umplut parţial cu lichid , are rolul de a asigura aşa-numitul proces de recuperare, adică schimbul de lichid dintre cilindrul de lucru şi rezervorul de compensare la introducerea şi scoaterea tijei 5.
10.4. Test de evaluare. Capitolul 10 10.4.1. Suspensia automobilelor
Prezentaţi rolul, cerinţele şi clasificarea suspensiilor automobilelor. ............................................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................ Identificaţi elementele componente din figura 10.10. şi prezentaţi utilizarea amortizorului alături de arcul lamelar. 1 2 3 4 5 6
- ......................................................... - ............................................................ - ............................................................ - ............................................................ - ............................................................ - ............................................................
Figura 10. 10. Suspensia cu arc din foi simplu folosit la automobile ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................
Identificaţi componentele sistemului de direcţie din figura 10.11. şi descrieţi construcţia şi funcţionarea sistemului. 1 - ..................................................................... 2 - ..................................................................... 3 - ..................................................................... 4 - .................................................................... 5 - ..................................................................... 6 - ..................................................................... 158 Figura 10. 11 . Suspensia cu arc elicoidal tip Mc Pherson
............................................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ .............................................................................................................
11. SISTEME DE FRÂNARE ALE AUTOMOBILELOR Structura sistemelor de frânare cuprinde ca elemente de bază (figura 11.1) instalaţia de producere a energiei, dispozitivul de acţionare, instalaţia de transmitere a energiei, frânele şi instalaţii suplimentare ale autovehiculului tractor pentru acţionarea remorcii.
159
Fig.11.1. Schemă structurală a sistemului de frânare Fiecare din aceste elemente componente participă la dozarea forţelor de frânare care determină deceleraţia automobilului. Întrucât cerinţele impuse după destinaţia şi tipul automobilului diferă uneori sensibil au fost dezvoltate diferite concepţii de sisteme de frânare. Ele se deosebesc în funcţie de domeniul de utilizare şi felul execuţiei elementelor de bază. După domeniul de utilizare sistemele de frânare se împart în: sisteme de frânare de serviciu; sisteme ale frânei de staţionare; sisteme de frânare suplimentare şi auxiliare precum şi sisteme de frânare automate. Aceste sisteme de frânare pot fi prevăzute cu sau fără comandă pentru remorcă. Sistemul de frânare automat se utilizează numai la autotrenuri adică la combinaţii de automobile cu remorcă. Sistemul de frânare de serviciu şi sistemul de frânare de staţionare au dispozitive de acţionare şi instalaţii de transmitere independente. Pentru sistemul de frânare auxiliar care se acţionează în cazul defectării sistemului de frânare de serviciu se utilizează adesea componente ale sistemului de frânare de serviciu sau de staţionare.
11.1. Clasificarea şi cerinţele faţă de sistemele de frânare Sistemele de frânare se clasifică în funcţie de sursa de energie utilizată şi de felul sistemului de transmitere a energiei. În funcţie de sursa energetică avem sisteme de frânare acţionate de forţa musculară, sisteme de frânare asistate, sisteme de frânare cu sursă proprie de energie, sisteme de frânare prin inerţie (la remorci). Aceste sisteme se deosebesc în special prin modul în care se introduce energia în procesul de reglare a forţei de frânare. Astfel forţa de frânare realizată de un sistem de frânare asistat conţine şi componenta dată de forţa musculară a conducătorului auto, pe când la sistemele de frânare cu sursă energetică proprie nu există acest dualism. Instalaţia de transmitere a energiei permite la rândul său o clasificare în sisteme cu transmitere hidraulică, şi uneori electrică.de Lafrânare automobilele destinatemecanică, tracţiunii unei remorcipneumatică, se mai face mixtă o clasificare în funcţie de numărul conductelor de legătură care duc la remorcă. În acest caz se deosebesc sisteme de frânare cu una, două sau trei conducte. Cerinţele impuse sistemelor de frânare sunt stabilite prin STAS şi Regulamentul 13 al CEE al ONU în funcţie de tipul automobilului. În testele prescrise de aceste acte normative se impun spaţiul de frânare, deceleraţia medie pentru o anumită viteză iniţială şi forţa de acţionare. Alte cerinţe rezultă din exploatare aşa cum sunt: intrarea în funcţiune simultană a frânelor diferitelor roţi şi punţi, ordinea de 160
blocare a roţilor diferitelor punţi, compatibilitatea autovehiculului tractor cu remorca. O cerinţă importantă dictată de securitatea activă a automobilului o constituie siguranţa în funcţionare care se realizează prin fiabilitate şi redondanţă (circuite multiple). Eforturi constructive se depun în ultimii ani pentru menţinerea stabilităţii mişcării şi a manevrabilităţii autovehiculului şi autotrenului în timpul procesului de frânarea indiferent de starea căii de rulare prin introducerea unor cerinţe de reglare cu reacţie inversă (dispozitive de antiblocare cu comandă electronică). Clasificarea cea mai comodă a frânelor se face pe baza elementelor active. Astfel există frâne cu saboţi care acţionează asupra unui tambur din interior şi frâne cu plăcuţe care acţionează asupra unui disc fixat pe butucul roţii. Frânele cu disc pot fi de trei feluri: deschise sau închise şi frâne cu bandă. Indicele general de apreciere a elementelor active este coeficientul de eficacitate C (numit şi caracteristica frânei) care este de fapt raportul de transmitere interior definit prin raportul dintre forţa periferică U şi forţa de acţionare S, respectiv C=U/S. Uneori se utilizează coeficientul de sensibilitate care se defineşte ca fiind derivata coeficientului de eficacitate C în raport cu coeficientul de frecare dintre sabot şi tambur adică dc/dµ.
11.2. Construcţia frânelor cu saboţi. Frânele cu saboţi au căpătat o răspândire aproape exclusivă în construcţia de automobile. Schema elementară a unei instalaţii de frânare cu saboţi este prezentată în figura 11.2. În acest caz tamburul de frână 2 este legat de roata 1 şi se roteşte în sensul arătat pe desen.
Fig.11.2. Schema elementară a unei instalaţii de frânare cu saboţi. În interiorul tamburului de frână se află un joc inelar în care se montează saboţii de frână 3, căptuşiţi cu material de fricţiune. Saboţii se pot roti în jurul bolţurilor 4 fixaţi pe discul de reazem al frânei, care, la rândul său, este fixat rigid de flanşa punţii din spate sau de fuzetă. Când se apasă pedala de frână 7, legată prin intermediul unui tirant de pârghia 8, se roteşte cama de desfacere 6, care, ,depărtând saboţii, îi presează pe tamburul de frână, făcând să apară între saboţii 3 şi tamburul 2 o mişcare de rotaţie şi forţe de frecare, care dau naştere unui cuplu de 161
frânare care împiedică rotirea roţii. Forţele care apasă saboţii pe tamburul de frână sunt mult mai mari decât forţa aplicată la pedală. În mod corespunzător, cursa este mai mare decât cea a saboţilor. Când apăsarea pe pedală încetează, arcul 5 depărtează saboţii de frână de tambur şi frânarea încetează. Construcţia cu camă montată între saboţi se pretează le acţionarea mecanică şi pneumatică a frânelor. În cazul acţionării hidraulice a frânelor între saboţii în locul camei se montează un cilindru de lucru prevăzut cu două pistoane care acţionează asupra celor doi saboţi. În timpul frânării automobilului, energia lui cinetică se transformă în energia calorică, astfel suprafeţele în frecare se încălzesc, ajungând la temperaturi considerabile, ceea ce face ca coeficientul de frecare dintre saboţi şi tambur să se micşoreze. La uzura materialului de fricţiune, jocul dintre saboţi şi tambur se măreşte, ceea ce face ca fiecare sistem de frânare să fie prevăzut cu un dispozitiv de reglaj care permite restabilirea jocului iniţial al frânei. Garniturile saboţilor de frână se execută din materiale cu stabilitate termică mare, rezistenţă la uzură şi cu un coeficient de frecare mare. Cele mai răspândite sunt garniturile de mase plastice presate, care constau îndeosebi din fire de azbest cu lianţi organici. De obicei acestea se prind de saboţi prin nituire, iar în ultimul timp se lipesc de saboţi cu substanţe speciale, ceea ce simplifică mult procesul de fabricaţie. Din punctul de vedere constructiv, frânele cu saboţi pot fi realizate după patru scheme de bază, în funcţie de fixarea saboţilor pe discul de frână, ceea ce influenţează asupra uzurii suprafeţelor de frecare, momentului de frecare, simplităţii şi exactităţii reglajului frânei. La construcţia din figura 11.3 cei doi saboţi 1 şi 2 aşezaţi simetric sunt legaţi articulat de un punct fix comun 3. În timpul funcţionării sistemului de frânare, forţa F de acţionare asupra saboţilor determină apariţia reacţiunilor normale y 1 şi y2 şi a forţelor de frecare x1 şi x 2 asupra celor doi saboţi 1 şi 2. Pentru a simplifica procesul, se consideră că atât reacţiunile normale y 1 şi y2 cât şi forţele de frecare x 1 şi x2 sunt aplicate la jumătatea suprafeţelor de frecare ale saboţilor. Forţa de frecare x 1 acţionând la braţul “b” în raport cu punctul de fixare, dă naştere la un moment îndreptat în acelaşi sens cu momentul forţei F, mărind apăsarea sabotului 1 pe tamburul roţii. Momentul forţei x 2 după cum rezultă din figura 11.3. este îndreptat împotriva momentului forţei F, slăbind apăsarea sabotului 2 pe tamburul roţii. Ca urmare a acestui lucru, reacţiunea normală şi forţa de frecare la sabotul 1 vor fi mult mai mari decât la sabotul 2. La schimbarea sensului rotirii, fenomenul va fi invers, dar întrucât sistemul de frânare funcţionează atunci când automobilul se deplasează înainte, unul dintre saboţi se va uza mai mult şi mai repede decât celălalt.
162
Fig.11.3. Schema frânelor cu saboţi articulaţi într-un singur punct. La această schemă, reglarea jocului dintre sabot şi tambur se poate face numai la capetele superioare, adică la pistonaşele cilindrului de lucru, care sunt mobile, deoarece capetele inferioare sunt montate fix pe suportul frânei şi nu pot fi reglate individual. În concluzie se poate sublinia faptul că această schemă nu corespunde cerinţelor faţă de sistemul de frânare al automobilelor actuale, însă poate fi găsit la automobilele de construcţie mai veche.
Fig.11.4. Schema fixării saboţilor de puncte fixe comune. La schema prezentată în figura 11.4. fiecare sabot este legat articulat de un punct fix aparte. Reglajul jocului dintre saboţi şi tambur este posibil în acest caz la ambele capete ale saboţilor, deoarece punctele de fixare sunt montate pe excentrice şi au posibilitatea să se deplaseze şi să asigure un reglaj exact indiferent de gradul de uzură al suprafeţelor de frecare. 163
Fig.11.5. Schema la care saboţi sunt legaţi de un punct fix comun prin intermediul a două pârghii articulate. În figura 11.5. este prezentată construcţia la care cei doi saboţi sunt legaţi de un punct fix comun prin intermediul a două pârghii articulate, care permit saboţilor să se deplaseze independent într-o oarecare măsură. La această construcţie reglajul trebuie efectuat numai la capetele superioare ale saboţilor, deoarece capetele lor inferioare în timpul funcţionării, ocupă automat poziţia cea mai bună. Autoreglarea saboţilor asigură presarea lor pe întreaga lungime, în tambur, ceea ce face ca uzura lor să fie mult mai uniformă decât la cele două scheme prezentate anterior.
Fig.11.6. Schema la care saboţii au puncte de fixare opuse. La construcţia din figura 11.6., cei doi saboţi au puncte de fixare opuse. În acest caz, momentele forţelor de frecare coincid cu sensul momentelor date de forţele de împingere F, ceea ce face ca acest tip de frână să fie echilibrată, iar uzura suprafeţelor să fie egală şi uniformă. În acelaşi timp, momentul de frânare total este mai mare decât cel obişnuit la schemele anterioare. 164
11.3. Construcţia frânelor cu disc Frânele cu disc pot fi montate în special la roţi. Dar se mai întâlnesc la construcţiile mai vechi montate pe transmisia longitudinală jucând rol de frână de parcare. Frânele cu disc utilizate în prezent în construcţia de automobile sunt în majoritatea lor de tip “deschis”, la care discul care reprezintă suprafeţele de frecare este legat de butuc şi se află în cea mai mare parte în contact nemijlocit cu aerul atmosferic. Extinderea utilizării frânelor cu disc la automobile se explică prin următoarele avantaje: mare stabilitate în funcţionare la temperaturi joase şi ridicate; capacitatea de a disipa sub formă de căldură energii mai mari decât frânele cu saboţi; eficacitatea mai mare la aceleaşi dimensiuni exterioare ca a frânelor cu saboţi; deformaţie a discului în direcţie axială faţă de radiala la frânele cu saboţi, lucru avantajos la un regim termic ridicat; are posibilitatea de autoreglaj, ceea ce simplifică foarte mult construcţia; se poate realiza o echilibrare perfectă prin dispariţia forţelor perpendiculare pe ax; efectul de amplificare a frânei este constant şi independent de mărimea uzurii. Deşi aceste avantaje în raport cu frânele cu saboţi sunt însoţite de unele servituţi, pentru autoturisme în totalitatea lor, la autocamioane şi autobuze uşoare frâna cu disc oferă un răspuns eficace la cerinţele severe ce se impun frânelor ca elemente primordiale în asigurarea securităţii circulaţiei. Construcţia unei frâne cu disc cu acţionare hidraulică este prezentată în figura 11.7.
165
Fig.11.7. Construcţia frânei cu disc acţionată hidraulic. După cum rezultă din construcţia prezentată, momentul de frecare la frâna cu disc se realizează cu ajutorul a două garnituri de fricţiune 1, simetrice în raport cu discul 2, ce acţionează pe cele două feţe ale acestuia, solidar cu butucul 3, care acţionează la comanda dată de cilindrii hidraulici 4, dispuşi în furca 5 solidară cu puntea, sau cu sistemul de leviere mecanice. Distribuţia presiunilor pe suprafaţa garniturilor de fricţiune poate fi considerată uniformă în cazul unor garnituri noi. După rodaj, însă, ca urmare pe de o parte a simetriei date de componenta tangenţială a interacţiunii dintre garnituri şi disc, iar pe de altă parte ca urmare a variaţiei pe rază a vitezei liniare de la alunecarea garniturilor pe disc, garniturile se uzează asimetric iar presiunile variază invers proporţional cu distanţa de la centrul discului.
11.4. Construcţia frânelor cu bandă Frânele cu bandă au avut o utilizare foarte largă în perioada de început a construcţiei de automobile, când predominau transmisiile mecanice ale comenzii frânării. În prezent, utilizarea lor se restrânge la unele construcţii de frână de staţionare, montate pe transmisie. Din cauza rigidităţii reduse a benzii, la acest tip de frână, jocul între bandă şi tambur trebuie să se facă mai mare decât la alte tipuri de frâne, în acelaşi timp garniturile de fricţiune ale benzii au o uzură neuniformă fapt care face ca la aceste frâne frânarea să fie mai puţin lină decât la tipurile arătate anterior.
11.5. Sistemul de acţionare al frânelor Fiabilitatea sistemului de acţionare al frânelor joacă un rol deosebit în asigurarea unei durate corespunzătoare pentru sistemul de frânare în ansamblu. Cerinţele principale ce se impun sistemului de acţionare sunt: transmiterea comenzii cu un randament cât mai ridicat, în orice condiţii meteorologice şi de exploatare; amplificarea suficientă a efortului de comandă; atunci când este cazul, fără a mării în mod anormal solicitările elementelor de comandă şi simplificarea constructivă. În fucţie de aceste cerinţe, alegerea judicioasă a tipului şi structurii sistemului de acţionare în raport cu tipul şi dimensiunile automobilului prezintă o importanţă fundamentală din punct de vedere al eficacităţii frânei. Practica mondială în construcţia de automobile a permis o specializare a tipurilor de acţionări în funcţie de tipul automobilului şi de destinaţia sistemului de frânare. Sistemele de acţionare ale frânelor trebuie să asigure funcţionarea simultană a tuturor frânelor montate la roţile automobilului, o repartiţie corespunzătoare a efortului de frânare pe roţile automobilului şi un efort minim pentru acţionare depus de conducătorul auto. următoarele Sistemele categorii: de acţionare sisteme deale acţionare frânelorde de tip mecanic, automobildese tip hidraulic, pot clasifica de tipîn pneumatic şi combinate (pneumo-hidraulice, pneumo-mecanice, electro-pneumatice, etc). În scopul micşorării efortului depus de conducătorul auto în timpul frânării, la unele sisteme de acţionare se prevăd mecanisme de amplificare a forţei de frânare (servomecanismele) prin utilizarea unei surse de energie externe. Toate tipurile sistemelor de acţionare ale frânelor sunt prevăzute cu dispozitiv de reglare , care permit asigurarea unei funcţionări normale prin restabilirea condiţiilor iniţiale. 166
11.5.1. Sistemul de acţionare mecanic În cazul acţionării mecanice a frânelor de automobil, transmiterea forţelor de la pedala de acţionare la frânele propriu-zise se face printr-un sistem de tije sau cabluri şi uneori combinat (tije şi cabluri). Frânele principale acţionate prin sistemul mecanic nu se mai folosesc în construcţiile moderne de automobile, din cauza dezavantajelor pe care le are sistemul de acţionare respectiv (randament scăzut, efort mare din partea conducătorului auto pentru acţionarea frânelor de tip mecanic) se folosesc la frânele de parcare ( frâne de mână).
11.5.2. Sistemul de acţionare hidraulic În prezent, sistemul de acţionare hidraulic se utilizează la o proporţie covârşitoare din parcul mondial de automobile, aceasta din cauză că acest sistem de acţionare are deformaţii elastice mici şi randament ridicat. Astfel, acestea echipează autoturismele, autocamioanele şi autobuzele de mică capacitate şi o bună parte a autobuzelor şi autocamioanelor de medie capacitate. Ca dezavantaje ale sistemului de acţionare hidraulic pot fi amintite: posibilitatea ieşirii din uz a întregii instalaţii la deteriorarea etanşeităţilor într-un loc oarecare; o randamentul scăzut la temperaturi joase sub –30 C in cauza măririi vâscozităţii lichidului de frână;
forţa de poate acţionare a frânelorconducătorul propriu-zise auto limitată din cauza cu care să acţioneze (20…25 daN).forţei maxime Sistemul de acţionare hidraulică a frânelor poate fi clasificat în următoarele trei categorii: sistem de acţionare hidraulic cu un singur circuit; sistem de acţionare hidraulic cu două circuite; sistem de acţionare hidraulic cu servomecanism. Elementul de comandă al sistemului de acţionare hidraulică a frânelor, indiferent de structura lor, îl constituie o pompă centrală de frână. Ca urmare a acestui lucru lichidul din sistem îşi măreşte presiunea care se transmite prin conducte la cilindrii de lucru montaţi la roţile automobilului de unde, prin intermediul pistonaşelor, acţionează asupra saboţilor sau plăcuţelor de frână pe care se află garniturile de fricţiune. Cilindrul pompei centrale şi cilindrii de lucru montaţi la roţile automobilului, sunt prevăzuţi cu şuruburi pentru eliminarea aerului pătruns eventual în masa lichidului de frână care scade eficacitatea frânării. Sistemul de acţionare hidraulic a frânelor se remarcă prin simplitatea constructivă, masă redusă, preţ coborât şi uşurinţă în întreţinere . Cu toate aceste avantaje, utilizarea acestora la automobile cu masă totală mai mare de 3.500 Kg necesită aproape obligatoriu introducerea unui sistem de acţionare cu servofrână. Servofrâna este necesară şi în cazul unor automobile cu masă totală mai mică (de exemplu autoturisme de clasă mijlocie), dacă acestea sunt prevăzute cu frâne cu disc. În figura 11.8 este prezentată schema mecanismului de acţionare hidraulic al frânelor cu un singur circuit. Apăsând asupra pedalei 1 cu forţa F p aceasta se transmite prin tija 2 la pistonul pompei centrale 3 mărind presiunea lichidului din sistemul de acţionare. Lichidul sub presiune creat în pompa centrală 3 este trimis prin conducta 4 la cilindrii 5 montaţi între saboţii roţilor din faţă şi cilindri 6 montaţi 167
între saboţii roţilor din spate. Presiunea lichidului care ajunge până la 80…90 daN/cm2, deplasează pistonaşele cilindrilor de lucru 5 şi 6 apăsând saboţii pe tamburul roţilor realizând frânarea automobilului. În momentul în care nu se mai apasă pe pedala 1, arcurile de readucere a saboţilor îi depărtează de tamburi şi frânarea încetează.
Fig.11.8.Sistemul de acţionare hidraulică a frânelor având un singur circuit. La acest sistem de acţionare se poate realiza foarte uşor o repartiţie corespunzătoare a efortului de frânare pe toate roţile automobilului. În sistemul de acţionare hidraulică a frânelor, chiar atunci când nu se acţionează asupra acestuia există o suprapresiune de 0,5…0,8 daN/cm 2 în conducte, suprapresiune care pe de o parte, aerului înlasistemul de frânare pe de altă parte, asigurăîmpiedică răspunsulpătrunderea prompt al sistemului acţionarea pedalei,iar, reducând cursa liberă a acesteia. La sistemele de acţionare, cu frână cu disc nu se mai poate menţine în conducte o anumită suprapresiune, deoarece nu s-ar mai putea asigura desprinderea garniturilor de fricţiune de pe suprafaţa discurilor, ceea ce ar duce la uzarea accelerată a garniturilor şi la încălzirea inutilă a frânelor. Lichidul de frână utilizat la acest sistem trebuie să aibă vâscozitate cât mai mică, să nu îngheţe la temperaturi foarte scăzute (-65 0C), să nu atace garniturile de cauciuc şi să nu corodeze metalul. Lichidul de frână poate conţine: 50% alcool etilic şi 50% glicerină; 50% ulei de ricin şi 50% acetonă; 55% alcool etilic, 33% glicerină şi 12% acetonă. Combinarea diferitelor lichide de frână se poate face numai atunci când acestea au la bază acelaşi element vâscos. Pentru a elimina dezavantajul scoaterii sistemului de acţionare hidraulic din funcţie atunci când etanşeitatea este periclitată într-un loc oarecare se foloseşte sistemul de acţionare hidraulică a frânelor cu dublu circuit. Pentru comanda sistemului de acţionare hidraulică a frânelor cu dublu circuit se pot utiliza două pompe principale sau un sistem cu pompă în tandem. Schema constructivă a unui sistem hidraulic de acţionare a frânelor având două circuite cu pompă principală în tandem este prezentată în figura 11.9. La această construcţie pompa centrală se compune din pistonaşele 2 şi 4 precum şi din arcurile 3 şi 5. Spaţiul celor două arcuri 3 şi 5 este umplut cu lichid de frână. La spaţiul arcului 3 se racordează conducta 8 care duce la cilindrii de lucru 9 a frânelor din faţă, iar la spaţiul arcului 5 se racordează conducta 6 a cilindrilor 7 168
montaţi între saboţii frânelor din spate. În cazul când ambele circuite sunt în stare perfectă, pistonul 2 sub acţiunea dată de pedala 1 deplasează lichidul din spaţiul arcului 3 în conducta 8 de unde ajunge la cilindrii de lucru 9 montaţi între saboţii roţilor din faţă. Întrucât pistonul 2 se sprijină pe pistonul 4 prin intermediul arcului 3, el deplasează şi pe acela spre dreapta, mărind presiunea lichidului aflat în spaţiul arcului 5 de unde lichidul sub presiune ajunge prin conducta 6 la cilindrii de lucru montaţi la roţile spate. În felul acesta lichidul ajunge atât la cilindri de lucru 7 cât şi la cilindrul de lucru 9. În cazul în care se deteriorează etanşeitatea circuitului care duce la cilindrii de lucru montaţi la roţile din faţă, lichidul acestui circuit se va pierde, iar la acţionarea frânei, pistonul 2 se aşează prin intermediul arcului direct pe pistonul 4, acţionându-se numai asupra cilindrilor de lucru 7 montaţi între saboţii roţilor din spate. Atunci când are de suferit etanşeitatea circuitului care duce la cilindrii de lucru 7, lichidul din acest circuit se pierde, iar acţiunea va avea loc numai pe roţile din faţă.
Fig.11.9. Sistem hidraulic de acţionare a frânelor cu două circuite ca pompă principală în tandem. În cazul sistemului de acţionare hidraulic conductele şi furtunurile pentru lichidul de frână se dispun pe trasee îndepărtate de sursa de căldură (de exemplu ţeava de evacuare a motorului), protejate de lovituri sau ardere. Conductele se fixează cu cleme pe cadrul automobilului în cât mai multe puncte. Se evită îndoirea acestora cu raze de curbură prea mici. Furtunurile ce merg la frânele roţilor directoare în exterior spirale de sârmă lor se Se stabileşte astfel încâtsela protejează bracajele maxime alecu roţilor directoare săiar nulungimea fie tensionate. impun de asemenea numeroase cerinţe de calitate a materialului, rezistenţă la presiune ridicată, etc. Sistemele de acţionare hidraulice prevăzute cu servomecanism asigură o creştere suplimentară a presiunii lichidului de frână din conducte, atunci când presiunea realizată numai de forţa aplicată de conducătorul auto asupra pedalei de acţionare a sistemului de frânare nu este suficientă pentru frânarea roţilor. În acest scop se poate utiliza : energia hidraulică generată de o pompă antrenată de motorul 169
automobilului; energia depresiunii create în colectorul de admisie al motoarelor cu carburator sau o pompă de vacuum antrenată de motorul automobilului; energia aerului comprimat, debitat de un compresor antrenat de motorul automobilului. În funcţie de sursa de energie utilizată se definesc sisteme cu servofrânare hidraulică, cu depresiune (vacuumatice) sau pneumatice. Sistemele de acţionare cu servofrâne hidraulice sunt convenabile în cazul când pe automobile există şi alte agregate consumatoare de energie hidraulică cum ar fi: servomecanism hidraulic de direcţie, suspensie pneumohidraulică,etc. Avantajul lor principal constă în dimensiunile mici ale elementelor de lucru datorită unor presiuni foarte mari care pot ajunge până la 120 daN/cm2 sau mai mari. O mult mai largă utilizare, mai ales la automobilele echipate cu motoare cu carburator au căpătat-o, sistemele de frânare hidraulice prevăzute cu servomecanism vacuumatic. Deşi sunt de foarte mare varietate constructivă, aceste sisteme de acţionare se pot diviza în două grupe distincte: cu acţionare nemijlocită de către pedala de frână; cu acţionare indirectă, prin presiunea dată de pompa centrală a sistemului de acţionare.
Fig.11.10. Sistem de acţionare hidraulic al frânelor cu servomecanism vacuumatic. În figura 11.10 este dată schema de principiu a unui sistem de acţionare hidraulic al frânelor prevăzut cu servomecanism vacuumatic cu acţionare prin presiune dată de pompa centrală a sistemului de acţionare. La frânare se acţionează asupra pedalei 1, acţiune care se transmite pistonului pompei centrale 2. Presiunea de 6…8daN/cm2 creată în pompa principală 2 se transmite de la pompa principală 2 la pompa 8 a servomecanismului care pune în funcţiune servomecanismul format din corpul 9 şi membrana 11. Mărirea presiunii din sistem are loc ca urmarea a depresiunii din galeria de admisie a motorului care pătrunde prin conducta 4 în corpul 9 al servomecanismului. Această depresiune acţionează asupra membranei 11 a servomecanismului, membrană care prin tija 10 acţionează asupra pistonaşului pompei 8 a servomecanismului. În pompa 8 a servomecanismului presiunea lichidului din sistem sub acţiunea depresiunii din galeria de admisie a motorului se amplifică la 100...120 daN/cm2, presiune care se transmite prin conducta 7 la cilindrii de lucru 6 montaţi între saboţii roţilor din faţă ale automobilului şi cilindrilor de lucru 5 montaţi între saboţii roţilor din spate.
11.5.3. Sisteme de acţionare a frânelor folosite la automobile grele şi autotrenuri 170
La automobilele grele şi autotrenuri se utilizează următoarele tipuri de acţionare a frânei: sistemul de acţionare pneumatică; sistemul de acţionare pneumo-hidraulică; servofrâne cu disc acţionate pneumo-hidraulic; La autobuze, autotrenuri şi autocamioane se impune un al treilea sistem de frânare - frâna suplimentară - care să degreveze sistemul de frânare de serviciu şi să preia frânările la coborârea pantelor lungi. Schema sistemului de acţionare pneumatică a frânelor este dată în figura 11.11. Acest sistem de acţionare constă într-un compresor de aer 2, antrenat de motor, care debitează aerul comprimat în rezervorul 6 după ce în prealabil a fost trecut prin filtrul de separare apă ulei 3. Presiunea aerului în rezervorul 6 este controlată de manometrul 5, montat în cabina conducătorului auto pe tabloul de bord.
Fig.11.11. Sistem de acţionare pneumatic al frânelor. Prin apăsarea pe pedala de frână 4, robinetul central de frână 7 se deschide şi aerul comprimat de rezervorul 6 trece în camerele de frână 1 şi 8, montate la roţile din faţă respectiv spate a automobilului. De la aceste camere, prin membranele montate în ele, efortul se va transmite la saboţii frânelor prin intermediul camei dintre aceştia. Defrânarea roţilor se obţine prin încetarea acţionării asupra pedalei de frână, închizându-se robinetul central 7 moment în care camerele de frână sunt puse în legătură cu atmosfera. Presiunea în rezervorul de frână este de aproximativ 9 daN/cm2, iar presiunea în camerele de frână este de circa 4,5 daN/cm2
171
11.5. Test de evaluare. Capitolul 11 11.5.1. Sistemul de frânare al automobilelor Prezentaţi rolul, cerinţele şi clasificarea sistemelor de frânare folosite la automobile. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ .............................................................................................................................
Identificaţi elementele componente din figura 11.12. şi prezentaţi construcţia şi funcţionarea sistemului în cele două variante ( a şi b) 1 -............................................................. 2 -............................................................. 3 -............................................................. 4 -.............................................................. 5 -............................................................... 67 -…............................................................ -................................................................ 8 -................................................................ 9 -................................................................ 10 -.............................................................. 11 -…........................................................... 12 -.............................................................. 13 -.............................................................. 14 -............................................................. 15 -.............................................................. ............................................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ Figura 11. 12. Schema generală a sistemului de frânare hidraulic a) Schema constructivă; b) Servofrâna ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................ ............................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 172
....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ...........
12. EXTRAS DIN NORME DE PROTECŢIA MUNCII PENTRU ACTIVITATEA DE TRANSPORTURI AUTO 12.1. Dispoziţii generale
Normele de protecţie a muncii specifice activităţii de transporturi auto au drept scop îmbunătăţirea continuă a condiţiilor de lucru, prevenirea accidentelor şi a îmbolnăvirii profesionale, prin aplicarea de procedee tehnice moderne şi prin folosirea celor mai noi metode de organizare. Pe măsură ce apar alte activităţi sau procese tehnologice sau sunt date în exploatare noi tipuri de autovehicule sau utilaje, normele de protecţie a muncii în transporturi vor fi completate cu prevederi corespunzătoare. Pe baza normelor de protecţia muncii, conducerile unităţilor de transporturi auto, vor stabili instrucţiuni proprii care vor cuprinde măsuri suplimentare privind condiţiile specifice de lucru. Conţinutul normelor nu exclude cunoaşterea şi aplicarea unor norme conexe. Nerespectarea normelor de către organele cu funcţii de conducere, atrage după sine sancţionarea disciplinară a acestora.
12.1.1. Obligaţiile şi răspunderile administrative În conformitate cu prevederile legale, obligaţia şi răspunderea pentru realizarea deplină a măsurilor de protecţie a muncii o au – potrivit atribuţiilor ce le revin celor care organizează, controlează şi conduc procesele de muncă. Conducerile unităţilor sunt obligate: 173
să asigure cele mai bune condiţii de muncă, cazare şi odihnă pentru personalul de bord; noile unităţi înfiinţate să fie date în folosinţă numai pe baza autorizaţiei de funcţionare; să asigure condiţii optime unităţilor care depozitează, manipulează sau utilizează produse explozibile; să asigure şi să verifice permanent normele de protecţia muncii; să asigure şi să verifice în permanenţă reducerea noxelor.
În cazul unor lucrări sau operaţii care nu sunt specifice activităţii de transporturi, conducerea unităţii va numi un responsabil al locului de muncă respectiv, instruit special în acest scop.
12.1.2. Obligaţiile şi răspunderile personalului angajat Persoana desemnată permanent sau temporar conducător al locului de muncă poartă întreaga răspundere de protecţie a muncii în tot timpul lucrului . Lucrătorii din unităţile de transporturi auto vor respecta cu stricteţe legislaţia de protecţie a muncii în vigoare şi îşi vor însuşi şi completa în mod permanent cunoştinţele de protecţie a muncii, participând cu regularitate la instructajele efectuate pe această linie.
12.2. Obligaţiile şi răspunderile personalului angajat Conducătorii unităţilor şi a formaţiilor de transport auto precum şi înlocuitorii lor, vor urmări starea sănătăţii şi starea de oboseală a conducătorilor auto şi vor interzice plecarea în cursă a celor bolnavi, obosiţi sau care au consumat băuturi alcoolice. La transportul de noapte vor fi îndrumaţi numai conducătorii auto care declară pe propria răspundere că sunt odihniţi. Conducerea autovehiculelor se va încredinţa conducătorilor auto numai în condiţiile prevăzute de Codul rutier. Conducătorilor auto cărora în trecut li s-au ridicat permisele de conducere pentru delictul de conducere în stare de ebrietate sau exces de viteză, nu li se va permite să conducă autobuze sau autocamioane care transportă persoane ori mărfuri în trafic urban. Conducerea unităţii va lua măsuri pentru asigurarea instruirii conducătorilor auto îndeosebi pentru cunoaşterea particularităţilor în conducere în caz de polei, mâzgă, ceaţă, etc. În cazul în care transportul urmează a se efectua în zone periculoase cunoscute, acestea vor fi menţionate în documentele de transport.
12.2.1. Obligaţii la crearea unui loc de muncă La crearea unui loc de muncă (şantier, formaţie de lucru), conducerile unităţilor de transport au următoarele obligaţii: să stabilească traseele de acces spre drumurile publice şi traseele interioare din raza de activitate;
174
să instruiască conducătorii auto asupra caracteristicilor noului loc de muncă. Conducătorii unităţilor vor verifica permanent respectarea regimului normal de lucru al conducătorilor auto, de asemenea, vor asigura condiţii corespunzătoare de cazare a conducătorilor auto la cap de linie, dormitoare în tranzit, etc.
12.2.2. Condiţii tehnice pe care trebuie să le îndeplinească autovehiculele evita defecţiunile Pentru a asigura şi accidentele, buna funcţionare autovehiculele a autovehiculelor trebuie să îndeplinească în parcurs şiînpentru speciala următoarele: dispozitivul de pornire automată să fie în stare de funcţionare; volanul să nu aibă joc mai mare de 15º; piesele mecanismului de direcţie să nu prezinte defecţiuni şi uzuri; punţile să nu prezinte deformări sau alte defecţiuni de fixare la cadrul autovehiculului; rulmenţii roţilor să nu aibă jocuri care depăşesc limitele stabilite în prescripţiile tehnice de funcţionare a acestora; sistemul de alimentare să nu aibă scurgeri de combustibil sau fisuri, fiind interzise orice fel de improvizaţii; instalaţia electrică să fie în perfectă stare, sunt interzise legăturile improvizate, cabluri neizolate, siguranţe necalibrate; bateria de acumulatoare să fie în bună stare şi bine fixată;
sistemele de frânare să fie bine reglate şi să acţioneze independent unul faţă de celălalt; anvelopele să fie de acelaşi tip şi dimensiuni şi să nu prezinte deformaţii, iar presiunea să fie cea prescrisă, este interzisă folosirea anvelopelor reşapate pe faţă; parbrizul şi celelalte geamuri ale autovehiculului să fie în perfectă stare şi curate; la autobuze, caroseria să fie perfect etanşă, iar pentru spargerea geamurilor, în caz de nevoie, acestea vor fi dotate cu ciocane speciale, amplasate la locuri accesibile. Pentru asigurarea stării tehnice corespunzătoare a parcului de autovehicule, conducătorii unităţilor precum şi organele tehnice ale acestora (ingineri, tehnicieni, şefi de autocoloane, revizori tehnici, maiştrii, etc.) vor lua următoarele măsuri: vor asigura şi controla efectuarea lucrărilor de întreţinere şi reparare a autovehiculelor; vor asigura luarea măsurilor de prevenire şi de combatere a incendiilor la autovehicule, la staţiile de alimentare, la depozite şi magazii precum şi controlul respectării normelor P.S.I.; vor organiza acţiuni de depanare a autovehiculelor defecte pe traseu. se interzice îndrumarea în cursă a autovehiculelor care prezintă stare tehnică şi estetică necorespunzătoare, care depăşesc limitele admise de poluare, sau cele destinate transportului de persoane dacă nu sunt amenajate corespunzător. Conducătorii auto au obligaţia să verifice înainte de plecare în cursa următoare:
175
instalaţia de alimentare cu carburanţi; instalaţia electrică; instalaţiile de confort; semnalizarea sistemului de direcţie, rulare şi frânare; uşile să fie în bună stare de funcţionare şi să nu fie blocate; să confirme prin semnătură că autovehiculul corespunde din punct de vedere tehnic.
12.2.3. Inventarul autovehiculului Din inventarul autovehiculului nu trebuie să lipsească:
lampa electrică portabilă; pentru fixarea cabinei după rabaterea ei; dispozitivul suplimentare patru pene pentru asigurarea împotriva deplasării autovehiculului în timpul defecţiunilor tehnice; manometrul pentru verificarea presiunilor pneurilor; trusă medicală de prim ajutor; trusă de scule; două triunghiuri reflectorizante; stingător, iar în cazul autovehiculelor care transportă încărcături uşor inflamabile sau periculoase, câte două stingătoare precum şi o ladă sau un sac de nisip, pătură groasă şi lopată pentru împrăştierea nisipului. Pe timp de iarnă autovehiculele vor fi dotate în plus cu: huse pentru acoperirea măştii radiatorului, lanţuri antiderapante, lopeţi, nisip, sare, etc.
12.3. Gararea şi parcarea La parcarea autovehiculelor pe locuri destinate acestui scop, conducătorii auto vor lua următoarele măsuri: vor asigura distanţa de siguranţa dintre autovehicule şi dintre acestea şi construcţie; vor opri motorul; vor imobiliza autovehiculul cu frâna de mână; vor închide şi asigura uşile cabinei; vor scoate de sub tensiune instalaţia electrică a mijlocului de transport; vor depune cheia de contact şi certificatul de înmatriculare la panoul destinat acestui scop. Conducătorii auto sunt obligaţi să nu folosească flacără deschisă sau alte surse de foc pentru pornirea motoarelor. Pe platforma de parcare sunt interzise: efectuarea probelor de frânare;
alimentarea cu carburanţi sau lubrefianţi; parcarea autovehiculelor încărcate cu materiale explozive sau uşor inflamabile; folosirea surselor de foc. Parcarea autovehiculelor destinate transportului de materiale explozive, petroliere sau uşor inflamabile, se face în locuri special amenajate. Ieşirea autovehiculelor în drumuri publice se face în mod obligatoriu cu faţa.
176
12.4. Transportul călătorilor Transporturile de călători se vor efectua cu autobuze sau, în cazuri deosebite, cu autocamioane special amenajate. Se interzice transportul mărfurilor rău mirositoare, al buteliilor de aragaz, al bidoanelor, sticlelor, etc. care conţin materii inflamabile, atât în interiorul autobuzelor cât şi în portbagajele acestora. Autobuzele vor fi dotate cu câte două stingătoare, amplasate unul lângă uşa din faţă, iar celălalt lângă uşa din spate. Se interzice păstrarea suplimentară în salonul autobuzului a oricăror obiecte şi bagaje care pot împiedica circulaţia la urcarea sau coborârea călătorilor. Conducătorilor auto de pe autobuze le este interzis: să consume băuturi alcoolice la capete de linii, înainte de a pleca în cursă sau pe traseu, ori să conducă sub influenţa alcoolului; să plece în cursă cu uşile defecte sau blocate; să parcheze autobuzul în alte locuri decât cele destinate acestui scop. În timpul transportului de călători, conducătorilor auto le revin următoarele obligaţii: să supravegheze urcarea şi coborârea călătorilor; să pornească din staţie numai după coborârea şi urcarea tuturor călătorilor; să nu oprească sau să pornească din staţie cu uşile deschise; să circule cu viteza admisă de codul rutier; oprirea să se facă numai la staţiile stabilite şi cât mai în afara părţii carosabile;
În cazuri să nu blocheze speciale, uşile cândautovehiculului transportul de pe persoane care îl conduce. se impune a fi executat cu autocamioane, se vor lua următoarele măsuri: caroseria va fi prevăzută cu bănci fixate rigid pe podea, a căror înălţime va fi cu 15 cm mai mică decât înălţimea obloanelor; autocamionul va fi dotat cu scară mobilă care se va fixa la urcare şi la coborâre în partea din spate a autocamionului; caroseria autocamionului va fi prevăzută cu coviltir şi prelată.
12.5. Transportul mărfurilor Conducătorii auto vor supraveghea repartizarea uniformă a încărcăturii pe platforma autovehiculelor, precum şi repartizarea tonajului şi gabaritului. Conducătorul autovehiculului va verifica la plecarea în cursă şi în parcurs modul cum a fost asigurată încărcătura. Aşezarea mărfurilor se va face astfel încât stabilitatea lor în timpul parcursului să fie asigurată. În cazul încărcăturii formată din lăzi, butoaie, cutii sau colete se interzice să se lase spaţii libere între acestea. La transportul pieselor şi materialelor cilindrice cu volum şi greutate mare, acestea se vor fixa cu juguri pe platforma caroseriei. În caroseria autocamioanelor se pot transporta împreună cu încărcătura numai încărcătorii sau însoţitorii, cu obligaţia să nu călătorească deasupra încărcăturii sau în picioare, iar pentru transportul lor se amenajează un spaţiu prevăzut cu bancă fixată rigid de platformă. 177
Este interzis să se transporte persoane pe părţile laterale ale caroseriei, în picioare, pe scări precum şi în remorci tractate de acestea. Este de asemenea interzis să se transporte în caroseria sau cabina autovehiculului persoane în stare de ebrietate. Urcarea sau coborârea persoanelor în timpul mersului sunt interzise. Încărcarea cu materiale a autovehiculelor va fi astfel făcută încât conducătorul auto să aibă vizibilitatea necesară şi posibilitatea supravegherii parcursului. La încărcarea autovehiculelor cu ajutorul macaralelor sau excavatoarelor se vor respecta următoarele măsuri: încărcarea se va face dinspre părţile laterale ale autovehiculului sau dinspre partea din spate; încărcătura va fi aşezată pe platformă cât mai încet posibil; conducătorul auto nu va permite staţionarea persoanelor pe platforma autovehiculului, în cabină sau pe scări; conducătorul va părăsi cabina şi se va îndepărta de raza de acţiune a macaralei sau excavatorului, cu excepţie atunci când autovehiculele sunt prevăzute cu apărătoare de cabină. conducătorul auto nu va efectua controlul tehnic sau repararea autovehiculului în timpul încărcării sau descărcării acestuia. Mărfurile care ar putea să se împrăştie în timpul transportului vor fi ambalate, iar caroseria autovehiculului destinat unor astfel de transporturi va fi etanşă.
12.6. Circulaţia autovehiculelor
Circulaţia autovehiculelor în incinta unităţilor, şantierelor, carierelor, platformelor portuare va fi reglementată de către conducerile acestor unităţi.
12.6.1. Plecarea în cursă Înainte de a pleca în cursă, conducătorul auto va efectua controlul tehnic al autovehiculului. Pornirea motorului Diesel se face pe timp friguros, de regulă, cu ajutorul spray-urilor speciale şi a instalaţiilor de pornire din dotare. Este interzisă folosirea focului deschis pentru pornirea mai uşoară a motoarelor ( încălzirea băii de ulei, rezervorului de combustibil, a conductelor de aer de la sistemul de frânare) Conducătorul auto va proceda la pornirea motorului şi la manevrarea autovehiculului numai după ce va constata că nu se găsesc persoane sub maşină şi în imediata ei apropiere.
12.6.2. Obligaţii în parcurs Conducătorii auto vor respecta viteza de circulaţie stabilită de codul rutier şi o vor adapta la condiţiile concrete de stare a drumului pe care circulă. Conducătorii auto vor respecta itinerarul şi mersul programat al cursei. Pentru a preveni producerea de accidente conducătorul auto va opri autovehiculul după maxim 250 km şi va verifica starea pneurilor, direcţiei, buloanelor 178
de fixarea a jenţilor, încălzirea frânelor ş.a. De asemenea, va opri autovehiculul în cadrul apariţiei unor zgomote anormale. Conducătorul auto este obligat ca în mers să verifice eficacitatea sistemului de frânare, iar coborârea pantelor se va face cu frâna de motor. Când autovehiculul patinează pentru mărirea aderenţei este indicat să se pună sub roţi nisip sau pietriş în cazul unei zăpezi bătătorite sau scânduri în cazul unui teren mlăştinos sau cu zăpadă afânată. După trecerea autovehiculului prin vaduri sau după spălarea lui (când frânele nu mai funcţionează normal) se merge pe o anumită distanţă cu viteză redusă şi cu frânele uşor strânse astfel încât tamburi să se încălzească şi apa să se evaporă. Este interzisă continuarea drumului cu una din anvelopele de la roţile duble dezumflată sau explodată şi circulaţia autovehiculului cu pietre prinse între roţile duble.
12.6.3. Circulaţia pe drum nefavorabil Pe timp de ceaţă, ploaie torenţială , ninsoare abundentă, viscol sau alte condiţii atmosferice care determină reducerea vizibilităţii, autovehiculele vor circula cu viteză redusă , vor fi iluminate şi în timpul zilei, iar conducătorii acestora sunt obligaţi să dea semnale sonore şi să răspundă prin aceleaşi semnale la avertizările altor autovehicule ce se apropie. La apropierea autovehiculelor destinate de către deszăpezirii drumurilor, conducătorii auto care vin din direcţia opusă sunt obligaţi să oprească pe partea dreaptă , pentru a face loc acestora.
12.6.4. Remorcarea autovehiculelor Remorcile vor fi tractate în următoarele condiţii: remorca va fi prevăzută cu sistem de frânare, iar în spate cu aceeaşi instalaţie de semnalizare şi iluminat ca şi autovehiculul trăgător; nu se admite remorcarea simultană a mai mult de două remorci.
12.6.5. Rodajul în parcurs Rodajul autovehiculelor în parcurs se face descărcat cu conducătorii auto instruiţi în acest scop şi se va efectua numai pe traseele stabilite în acest scop.
12.6.6. Circulaţia autoturismelor Conducătorii auto de pe autoturisme au aceleaşi obligaţii ca şi conducătorii de pe celelalte mijloace de transport în mod deosebit: să verifice la parcareşidacă sunt închise şi asigurate; să folosească şi să atenţioneze persoanele care călătoresc, să utilizeze centurile de siguranţă să asigure coborârea persoanelor din autoturism fără pericol de accidentare de regulă prin uşile din dreapta.
12.6.7. Circulaţia autobuzelor 179
Conducătorii auto de pe autobuzele ale căror uşi sunt acţionate pneumatic vor preceda la deschidere numai după oprirea autoveh iculelor în staţii , autogări etc. Şi este interzis să plece cu uşile deschise . La parcare sau când conducătorul părăseşte autobuzul ale cărui uşi sunt acţionate pneumatic , cilindri pneumatici ai uşilor vor fi scoşi din circuit, iar uşile vor fi acţionate manual şi asigurate din exterior, cu cheia mecanică din dotare.
12.6.8. Circulaţia autovehiculelor cu gabarit şi tonaj depăşit Acest tip de autovehicul va circula cu respectarea următoarelor condiţii: dacă înălţimea este cuprinsă între 2.5….3.5m se va instala în faţă o tăbliţă „ATENŢIE GABARIT DEPĂŞIT” şi se foloseşte lumina girofarului galben de avertizare; dacă lăţimea autovehiculului sau încărcăturii este cuprinsă între 3,5… 5m autovehiculul va fi însoţit în faţă de un autovehicul cu lumini girofar galben de avertizare şi cu o tăbliţă având inscripţia „ATENŢIE GABARIT DEPĂŞIT” instalat la autovehicul în faţă; dacă lăţimea autovehiculului sau încărcăturii depăşeşte 5m va fi însoţit în faţă şi în spate de câte un autovehicul cu girofar şi cu câte o tăbliţă „ATENŢIE GABARIT DEPĂŞIT” Conducătorii autovehiculelor trebuie să ţină seama şi de următoarele: să circule de regulă numai în timpul zilei, iar între orele 6…..8 şi 14… 17, pe cât posibil să nu circule prin municipii şi oraşe; să nu circule în zilele de sâmbătă, duminică şi sărbători legale; să nu staţioneze pe partea carosabilă a drumului; pe timpul cât vizibilitatea este redusă, să fie scoase în afara părţii carosabile. Transportul de bunuri care depăşesc în lungime partea din spate a autovehiculului se vor semnaliza ziua cu un steguleţ roşu , iar noaptea sau pe vizibilitate redusă cu o sursă de lumină roşie şi steguleţ alb, fixate la extremitate din spate a încărcăturii.
12.6.9. Transportul autovehiculelor cu bacul Încărcarea sau descărcarea pe bac se vor efectua sub supravegherea şi numai la comanda organelor de deservire a bacului. Este interzisă manevra autovehiculului pe bac dacă acesta nu este legat de pontoanele acestora. Autovehiculele vor fi asigurate cu frâna de ajutor şi cuplarea în treapta inferioară din cutia de viteze.
12.6.10. Obligaţiile organelor de control Pe timp de ceaţă , ploaie abundentă, pe porţiuni de drum iluminate insuficient sau cu circulaţie intensă, vor alege locul cel mai ferit, pentru a nu fi surprinşi de alte autovehicule. În situaţia când în staţie există posibilitatea opririi simultane a doua autovehicule care circulă în acelaşi sens, nu vor trece printre acestea decât după oprirea ultimului autovehicul care intră în staţie. 180
Nu vor obliga pe conducătorii auto să oprească în rampă sau în alte locuri periculoase. Odată cu verificarea documentelor de transport, organele de control (instructori, controlori de trafic, revizori etc.) vor verifica în mod obligatoriu următoarele: starea de oboseală a conducătorului auto, ţinuta şi dacă se află sub influenţa băuturilor alcoolice; dacă se respectă mersul programat; starea tehnică a autovehiculului şi îndeosebi: direcţia, sistemul de frânare, semnalizare etc.; dotarea autovehiculelor cu materiale de inventar prevăzute de normele de protecţia muncii; starea oglinzilor retrovizoare; starea de funcţionare a dispozitivelor de închidere şi deschidere a uşilor la autobuze; dotarea şi amenajarea conform normelor de protecţie a muncii pentru autocamioanele care transportă persoane. În cazurile în care constată abateri sau defecţiuni care contravin circulaţiei pe drumurile publice sau normele de protecţie a muncii să ia măsuri astfel încât pericolul de accidente să fie înlăturat. Organele de control sunt obligate să dea concurs conducătorilor auto ale căror autovehicule au rămas defecte pe drumurile publice.
12.7. Remedierea defecţiunilor în parcurs Când autovehiculul se defectează în parcurs conducătorii auto trebuie să remedieze defecţiunile, iar dacă aceasta nu se poate face, se apeleze la unităţile de depanare sau remorcare. Înainte de a începe remedierea defecţiunilor ivite, autovehiculul va fi scos de pe partea carosabilă a drumului, sau va opri cât mai mult pe partea dreaptă a drumului. Dacă remedierea se face pe timpul nopţii, se vor opri lanternele de poziţie şi luminile de întâlnire ale farurilor şi se vor amplasa în faţă şi în spate triunghiurile reflectorizante. La depistarea defecţiunilor şi la executarea remedierilor, lucrătorul va evita să stea în partea stângă. De asemenea, este interzis persoanei care lucrează sub autovehicul să stea cu picioarele în afara acestuia spre partea carosabilă a drumului. În timpul remedierii defecţiunilor la autovehiculele cu cabină rabatabilă, aceasta se va asigura rigid cu ajutorul dispozitivului suplimentar de blocare. Este interzisă remedierea defecţiunilor în timpul mersului autovehiculului, stând pe aripi, pe capotă, pe scări sau pe bara din faţă. La ridicarea pe cric a punţii din faţă sau din spate a autovehiculului pentru schimbarea pneurilor, control direcţie sau sistem de frânare se vor bloca roţile din faţă respectiv spate. Turnarea apei în radiator sau evacuarea ei se va face cu motorul oprit. Demontarea anvelopelor se va face numai după evacuarea completă a aerului din cameră. 181
Umflarea pneurilor în timp ce roţile sunt montate se poate face numai dacă presiunea aerului nu a scăzut mai mult de 50%.
12.8. Echipamentul de protecţie Unităţile sunt obligate să pună la dispoziţia personalului echipament de protecţie încă din prima zi. Unitatea care acordă echipamentul de protecţie este obligată să-l întreţină în perfecte condiţii de utilizare, curăţire, dezinfectare şi reparare. Conducătorii locurilor de muncă nu vor accepta prezenţa la lucru a persoanelor care nu poartă echipamentul de protecţie corespunzător. Muncitorilor care lucrează la locuri de muncă unde se degajă substanţe nocive (acumulatorişti, vopsitori, vulcanizatori etc. ) le este interzis să intre în sălile de mese, cluburi, biblioteci etc. îmbrăcaţi în echipamentul de protecţie. La locurile de muncă unde există pericolul accidentării ochilor datorită unor particule străine se va folosi ochelari de protecţie. La locurile de muncă unde există posibilitatea accidentării corpului, prin căderea unor obiecte sau prin loviri , se va utiliza căşti de protecţie. La locurile de muncă cu nivel ridicat de zgomote se vor utiliza dispozitive individuale pentru protecţia auzului. La locurile de muncă unde concentraţia în gaze sau în vapori nocivi este mare, se vor utiliza măşti de gaze. La manipulări de materiale care pot provoca tăieturi, arsuri, eroziuni etc. se vor utiliza palmare sau mănuşi pentru protecţia corespunzătoare. La locurile de muncă unde există pericolul aprinderii îmbrăcămintei, se va utiliza îmbrăcămintea ignifugă. de muncă sunt obligaţi să controleze dacă lucrătorii Conducătorii proceselor din subordine posedă şi utilizează echipament corespunzător lucrărilor pe care le execută, să-i instruiască periodic asupra modului corect de utilizarea echipamentului şi să verifice dacă şi-au însuşit aceste cunoştinţe.
12.9. Repartizarea personalului pe locuri de muncă Toate procesele de muncă vor fi conduse şi supravegheate de persoana care posedă pregătirea corespunzătoare. La repartizarea personalului pe locurile de muncă se va ţine seama de: calificarea profesională; aptitudinea, experienţa, capacitatea fizică, precum şi starea de sănătate; condiţiile speciale ce trebuie create pentru munca femeilor şi tinerilor.
12.10. Instructajul de protecţia muncii Lucrătorii calificaţi şi necalificaţi trebuie să posede cunoştinţele generale cu privire la activitatea pe care o vor desfăşura în condiţiile de securitate a muncii, precum şi pe cele specifice lucrărilor pe care urmează a le executa. La cursurile de calificare, recalificare şi perfecţionare profesională, se vor preda cunoştinţele generale de protecţie a muncii.
182
Obligaţia efectuării instructajului de protecţie a muncii o au cei care organizează, controlează şi conduc procesele de muncă. Instructajul de protecţie a muncii se efectuează tuturor persoanelor care depun o activitate cu caracter productiv. La încadrare se efectuează un instructaj introductiv general şi un instructaj la locul de muncă.
12.10.1. Instructajul introductiv general Scopul instructajului introductiv general este de a pune la curent pe cei care se instruiesc cu: specificul activităţii unităţii respective; principalele prevederi ale actelor normative care reglementează activitatea de protecţia muncii; măsuri de prim ajutor în caz de accidente. Instructajul introductiv general poate fi făcut de către oricare inginer, tehnician, maistru sau lucrător din unitate pa baza împuternicirii dată prin decizie scrisă de către conducerea unităţii. Instructajul introductiv general se efectuează: noilor încadraţi în muncă; celor transferaţi de la o unitate la alta; celor veniţi în unitate ca detaşaţi; ucenicilor, elevilor şi studenţilor, în cazul efectuării practicii productive.
12.10.2. Instructajul la locul de muncă Scopul instructajului la locul de muncă este ca persoanele nou încadrate sau detaşate în unitate să cunoască normele de protecţie a muncii specifice meseriei sau funcţiei, precum şi caracteristicile tehnice funcţionale ale instalaţiilor şi utilajelor din dotare inclusiv cele ale autovehiculelor pe care va lucra. Instructajul la locul de muncă se efectuează de către conducătorul procesului de muncă sau de cei împuterniciţi în acest sens. Instructajul la locul de muncă se face numai lucrătorilor cărora li s-a efectuat instructajul introductiv general. Excepţie vor face persoanele transferate sau detaşate de la o autobază la alta cu acelaşi profil, dar cărora li se vor deschide o nouă fişă de instructaj. Instructajul la locul de muncă se face la încadrare în prima zi lucrătoare după efectuarea instructajului introductiv general. Instructajul la locul de muncă este verificat de şeful ierarhic al celui care a făcut instructajul, după care persoana respectivă este admisă la muncă. După se efectuează periodic, instructajul condiţiilor de încadrare muncă, Instructajul zilnic instructajul înainte de începerea lucrului. la schimbarea
12.10.3. Instructajul periodic Scopul acestui instructaj este de a reîmprospăta cunoştinţele de protecţie a muncii ale lucrătorilor şi de a le completa cu elemente noi. Acest instructaj se face de către conducătorul locului de muncă. Instructajul periodic se face tuturor lucrătorilor unităţii. 183
12.10.4. Instructajul ori de câte ori este nevoie Aceste instructaje se efectuează în scopul combaterii unor deprinderi greşite sau procedee periculoase ale personalului în timpul lucrului, precum şi unele încălcări sau abateri de la normele de protecţie a muncii.
12.10.5. Instructajul zilnic (înainte) de începerea lucrului Scopul acestui instructaj este de a le atrage atenţia muncitorilor asupra modului corect de lucru, îndeosebi în cazul unor operaţiuni noi sau a unor lucrări cu grad sporit de periculozitate.
12.10.6. Instructajul cu ocazia unor vizite oficiale sau cu caracter didactic Scopul instructajului în asemenea situaţii este de a-i pune la curent pe cei veniţi în unitate cu specificul de lucru al acestora şi cu măsurile de protecţie a muncii care trebuie respectate în tot timpul vizitei sau accesului în unitate.
12.10.7. Alte măsuri cu privire la instructaj În vederea desfăşurării corespunzătoare a instructajului, unităţile au obligaţia să asigure materialul documentar necesar şi de propagandă (afişe, pliante, machete, diafilme, filme etc.) În toate fazele instructajului de protecţie a muncii se vor folosi mijloace audiovizuale şi în deosebi desene, schiţe, fotografii, diapozitive etc. Instructajele de protecţie a muncii ( introductiv, general, la locul de muncă) se vor consemna în mod obligatoriu în fişa individuală de protecţie a muncii.
12.11. Transmiterea cunoştinţelor şi regulilor de protecţie a muncii Activitatea de transmitere a cunoştinţelor trebuie să constituie o muncă variată şi permanentă, adecvată condiţiilor specifice ale locului de muncă. Transmiterea cunoştinţelor şi regulilor de protecţie a muncii desfăşurată în unităţile de transporturi auto va fi astfel orientată şi realizată încât tot personalul încadrat să-şi însumeze şi să cunoască măsurile de protecţie a muncii, formându-se o atitudine În unităţile conştientă care faţănu de au aplicarea condiţiişi de respectarea amenajare acestora. separată a cabinetelor de protecţie a muncii pot funcţiona în încăperi în care se desfăşoară şi alte activităţi (cabinet tehnic). Cabinetele de protecţie a muncii vor fi dotate de către unităţi cu materiale şi mijloace necesare prezentării problemelor care fac obiectul instructajului introductiv de protecţie a muncii. Se vor folosi următoarele mijloace de transmitere a cunoştinţelor:
184
12.11.1. Mijloace vizuale Aceste mijloace pot fi: afişe care vor fi aşezate la locurile de muncă frecvente; fotogazete care vor cuprinde fotografii luate de la locului de muncă, din reviste, cărţi, etc. gazete de perete ce vor cuprinde articole cu subiecte de protecţia muncii, măsuri de prevenire a unor accidente, etc. gazete satirice, care vor cuprinde aspecte critice la adresa unor lucrători; instrucţiuni de protecţie a muncii care vor cuprinde principalele prevederi care trebuie respectate la fiecare loc de muncă; expoziţii, reviste, cărţi, etc.
12.11.2. Mijloace auditive În acest sens pot fi folosite: casete video şi diapozitive; emisiuni la staţiile de radio-amplificare; filme cu caracter de protecţia muncii.
13. EXTRAS DIN NORME DE PROTECŢIA MUNCII PENTRU ACTIVITATEA DE ÎNTREŢINERE ŞI REPARAŢII AUTOVEHICULE 13.1. Dispoziţii generale Normele specifice de securitate a muncii pentru întreţinere şi reparaţii autovehicule cuprind prevederi de securitate a muncii pentru prevenirea accidentelor de muncă în activitatea întreţinere şi reparare a autovehiculelor. Scopul acestora de este eliminarea sau diminuarea riscurilor de accidentare existente în cadrul acestor activităţi, proprii celor patru componente ale sistemului de muncă (executant-sarcină de muncă-mijloace de producţie-mediu de muncă). Normele se aplică persoanelor juridice, precum şi persoanelor fizice care utilizează în activitatea de întreţinere şi reparare a mijloacelor auto, salariaţi şi alte persoane prevăzute de lege. Prevederile prezentelor norme se aplică cumulativ cu prevederile Normelor generale de protecţie a muncii. Pentru activităţile nespecifice sau auxiliare
185
activităţii de întreţinere şi reparare a autovehiculelor desfăşurate în unităţi se vor aplica prevederile normelor specifice. Desfăşurarea activităţilor de întreţinere şi reparaţii auto în condiţii care determină şi alte pericole, decât cele specifice acestor activităţi, se vor face pe baza unor instrucţiuni aprobate de conducerea unităţii. Unitatea este obligată să stabilească în funcţie de condiţiile specifice desfăşurării acestor activităţi: instrucţiuni suplimentare de securitate a muncii necesare pentru desfăşurarea în condiţii de securitate a muncii; responsabilităţi pe funcţii pentru aplicarea şi urmărirea acestora pe toată durata activităţii; modalităţi de întocmire documente, semnături, aprobări etc. Normele se vor revizui periodic şi vor fi modificate, ori de câte ori este necesar, ca urmare a schimbărilor de natură legislativă, tehnică etc. survenite la nivel naţional, al unităţilor sau proceselor de muncă.
13.2. Prevederi comune 13.2.1. încadrarea personalului Ia locul de muncă Operaţiile de întreţinere şi reparare efectuate în halele şi atelierele persoanelor juridice sau fizice se vor executa de către salariaţi calificaţi şi instruiţi special în acest scop, respectându-se întocmai instrucţiunile tehnice, de exploatare, protecţie a muncii şi P.S.I. Electricianul de instalaţii electrice de forţă va fi autorizat din punctul de vedere al protecţiei muncii.
13.2.2. Organizarea locului de muncă Întreţinerea şi repararea autovehiculelor se vor face în hale şi încăperi amenajate, dotate cu utilaje, instalaţii şi dispozitive adecvate. Executarea unor lucrări de demontare, întreţinere sau reparare a autovehiculelor este admisă şi în spaţii amenajate în afara halelor şi atelierelor de întreţinere denumite "platforme tehnologice". Aceste platforme vor fi delimitate, marcate şi amenajate corespunzător, iar atunci când este necesar vor fi împrejmuite. Căile de acces din hale, ateliere şi de pe platformele tehnologice vor fi întreţinute în stare bună şi vor fi prevăzute cu marcaje şi indicatoare de circulaţie standardizate. Încălzirea halelor şi încăperilor de lucru va fi asigurată în perioada anotimpului rece în funcţie de temperatura exterioară şi în limitele stabilite de Normele generale de protecţie a muncii. În halele de întreţinere şi reparare a autovehiculelor, canalele de revizie, vor fi menţinute în stare curată, asigurându-se scurgerea apei, a uleiurilor şi a combustibililor. Nu se admite pornirea motoarelor autovehiculelor în interiorul halelor, decât dacă există instalaţii de exhaustare, în stare de funcţionare. Instalaţiile de ventilaţie generală şi locală din halele şi încăperile destinate lucrătorilor de întreţinere şi reparare a autovehiculelor vor fi în bună stare, urmărindu-se funcţionarea lor în permanenţă la parametrii proiectaţi. Persoanele juridice sau fizice vor asigura afişarea instrucţiunilor tehnice şi de exploatare privind instalaţiile de ventilaţie, precizând programul de funcţionare al 186
acestora, precum şi obligaţiile referitoare la reviziile tehnice şi verificările periodice. De asemenea, se va preciza numele persoanei care răspunde de exploatarea instalaţiei. Utilajele din hală şi ateliere (polizoare, maşini de găurit etc.) vor fi bine fixate, legate la pământ, dotate cu dispozitive de protecţie în bună stare. De asemenea, utilajele vor avea afişate instrucţiunile tehnice de exploatare şi de protecţie a muncii. Cricurile din dotarea halelor de reparaţii sau a canalelor de revizie vor fi menţinute în permanenţă în stare bună de funcţionare şi vor avea inscripţionată sarcina maximă. La demontarea, montarea şi transportul subansamblelor grele sau voluminoase se vor folosi mijloace mecanice de ridicare şi manipulare. Prinderea subansamblelor la mijloacele de ridicat se va face cu dispozitive speciale, omologate, care să asigure prinderea corectă şi echilibrată a subansamblelor. Se interzice ca la prinderea subansamblelor să se folosească lanţuri sau cabluri care nu au poansonate sarcina maximă de ridicat. Dispozitivele de suspendare a autovehiculelor şi stelajele pentru aşezarea pieselor trebuie să aibă stabilitate şi rezistenţă corespunzătoare. Acestea vor fi menţinute, în permanenţă, în stare bună de folosire. Exploatarea, întreţinerea şi repararea instalaţiilor de ridicat se va efectua în conformitate cu prevederile prescripţiilor tehnice ISCIR în vigoare şi ale cărţilor tehnice respective. Personalul muncitor de diferite meserii şi care ocazional utilizează instalaţiile de ridicat, trebuie să fie autorizat ca legători de sarcini, în conformitate cu prescripţiile Rl-87 colecţia ISCIR. In halele de reparaţii în care se execută şi lucrări de sudură la autovehicule se va stabili locul de amplasare a tuburilor de oxigen, a generatoarelor de sudură oxiacetilenică, a transformatoarelor de sudură electrică, precum şi a paravanelor de protecţie folosite în timpul sudurii electrice. Transformatoarele de sudură electrică vor fi conectate la instalaţia de legare la pământ, iar cablurile vor fi amplasate şi protejate astfel încât să nu fie deteriorate de roţile autovehiculelor care circulă în timpul reparaţiilor (efectuate pe platforme). Petele de ulei şi de combustibil de pe pardoselile halelor sau încăperilor vor fi acoperite cu nisip, după care vor fi luate măsuri de curăţare şi evacuare a materialului rezultat în locuri care nu prezintă pericol de incendiu. Cârpele, câlţii şi alte materiale textile folosite la curăţarea şi ştergerea pieselor sau a mâinilor vor fi depuse în cutii metalice cu capac de închidere şi evacuate în locuri stabilite în acest scop pentru a fi arse sau îngropate. In halele de reparare a autovehiculelor se vor monta plăci avertizoare şi afişe sugestive pe teme de protecţie a muncii, referitoare la activitatea efectiv prestată. În cazul încăperilor în care se găsesc instalaţii prin a căror manevrare sau atingere se pot produce accidente, pe uşile acestora se vor fixa tăbliţe cu inscripţia "INTRAREA INTERZISĂ PERSOANELOR STRĂINE". Aceste tăbliţe se vor fixa şi pe uşile încăperilor sunt instalate cazanedeculucru abur, şi transformatoare, Lucrătorii trebuieîn care să poarte echipament echipamentul redresoare. de protecţie corespunzător lucrărilor pe care le execută cu instalaţiile şi utilajele din dotare, conform cu Normativul cadru de acordare a echipamentului de protecţie aprobat de MMPS. In locurile unde există pericole de incendiu, explozii, intoxicaţii şi surse de zgomot sau vibraţii se vor efectua măsurători în vederea depistării depăşirii CMA şi a anihilării surselor acestora.
187
Sculele vor fi aşezate pe suporturi speciale, amplasate în locuri corespunzătoare şi la înălţimi accesibile. După terminarea lucrului sculele vor fi curăţate, după care vor fi închise în dulapuri. Ascuţirea sculelor de tăiat, cioplit se va face de către un lucrător instruit special în acest scop. Lucrătorii sunt obligaţi ca înainte de începerea lucrului să verifice dacă uneltele şi utilajele pe care le folosesc sunt în stare bună şi corespund din punctul de vedere al securităţii muncii. Se interzice folosirea uneltelor şi utilajelor care nu corespund acestor verificări. Înainte de începerea lucrului, locul de muncă trebuie să fie în perfectă ordine. Nu se admite aglomerarea locului de muncă cu materiale, scule etc. Este interzisă modificarea sculelor prin sudarea prelungitoarelor improvizate pentru chei în vederea măririi cuplului. Zilnic, înainte de începerea lucrului, maistrul şi şefii de echipă vor verifica starea de sănătate şi oboseală a muncitorilor. Dacă aceştia se află sub influenţa băuturilor alcoolice vor fi îndepărtaţi de la lucru. Este interzisă păstrarea îmbrăcămintei personale a lucrătorilor şi a alimentelor în incinta halei sau atelierelor, îmbrăcămintea se va păstra numai în vestiar. Alimentele se vor consuma numai în încăperile special amenajate şi destinate de unitate în acest scop şi numai după ce lucrătorii respectivi îşi vor spăla bine mâinile. Persoanele cu atribuţii de serviciu vor urmări şi vor interzice introducerea şi consumul băuturilor alcoolice în unitate şi la locurile de muncă, cunoscând că răspund personal de starea şi capacitatea de muncă a personalului din subordine pe tot timpul lucrului. Înainte de începerea lucrului, persoanele cu atribuţii de serviciu vor verifica funcţionarea tuturor instalaţiilor, utilajelor şi dispozitivelor din dotare. De asemenea vor verifica legătura la pământ a tuturor utilajelor acţionate electric, în cazul în care se constată defecţiuni sau că legătura la pământ sau la conductorul de nul al reţelei este întreruptă, se va scoate utilajul de sub tensiune, vor anunţa muncitorii special desemnaţi din unitate, vor supraveghea remedierea defecţiunii constatate şi se va încuviinţa folosirea utilajului respectiv. La repartizarea lucrărilor pe muncitori, maistrul sau şeful de echipă va indica procedeul corect de lucru (nepericulos) şi măsurile corespunzătoare privind utilizarea instalaţiilor, utilajelor şi sculelor din dotare. Va verifica starea echipamentului de protecţie şi a echipamentului de lucru care va fi folosit de muncitor la lucrarea respectivă. Autovehiculele aflate pe poziţiile de lucru din hale, ateliere sau platforme tehnologice vor fi asigurate (calate) împotriva deplasărilor necomandate, în care scop vor fi folosite pene sau cale special confecţionate, în cazul în care nu se execută lucrări la motor sau la transmisie, autovehiculele vor fi asigurate şi cu mijloace proprii (frâna de ajutor şi cuplarea într-o treaptă de viteză). Iluminatul natural şi artificial se va realiza astfel încât să se asigure o bună vizibilitate locul muncă. Corpurile de iluminat trebuie să fie precum curăţateşiperiodic. De asemenea,lase vorde face măsurători periodice asupra iluminării, verificarea instalaţiilor de iluminat.
13.2.3. Protecţia împotriva incendiilor şi exploziilor (PSI) În încăperi cu pericol de incendii şi explozii sunt interzise: fumatul, intrarea cu foc deschis, cu piese sau materiale incandescente, producerea de scântei, lovirea a
188
două scule feroase şi folosirea echipamentului de lucru din materiale sintetice, în acest scop pe uşa de intrare se vor monta plăcuţe avertizoare. Este interzis accesul în atelierele cu pericol de explozie a tuturor persoanelor străine. Pe uşile acestor încăperi se vor monta tăbliţe cu inscripţia "INTRAREA OPRITĂ". Este interzis fumatul în halele de întreţinere şi reparaţii, în acest scop se vor amenaja locuri pentru fumat. Este interzisă păstrarea rezervoarelor, a bidoanelor cu combustibili lichizi, carbid, cu uleiuri, a vaselor cu acizi, vopsele, diluanţi etc., în interiorul halelor sau atelierelor cu excepţia locurilor anume prevăzute prin proiectul de construcţie.
13.3. Repararea autovehiculelor 13.3.1. Lucrări pregătitoare 13.3.1.1. Spălarea
Dacă în apropierea rampei se află un drum de circulaţie pentru pietoni sau vehicule, între rampă şi drum se vor monta paravane asigurate contra răsturnării astfel încât jetul de apă de spălare să nu lovească oamenii sau vehiculele care trec pe drum. Autovehiculele ce urmează a fi spălate se manevrează cu atenţie pe rampa metalică sau de beton şi se asigură contra pornirii necomandate, cuplându-se întruna din viteze, acţionându-se frâna de ajutor şi aşezându-se cale de blocare la roţile din spate în ambele sensuri (faţa şi spatele roţilor). Furtunul prin care vine apa sub presiune va fi în bună stare, iar legătura cu piesele metalice se va asigura cu coliere de strângere. Urcarea sau coborârea autovehiculelor pe/şi de pe rampă se va face numai după ce lucrătorii din jur au fost avertizaţi referitor la operaţia ce se execută. Se interzice îndreptarea jetului de apă sub presiune spre instalaţiile electrice aflate în zona rampei. Decantoarele şi separatoarele de reziduuri petroliere aferente instalaţiilor de spălare vor fi acoperite şi îngrădite. Aerisirea se va efectua permanent. Mâlul din decantoare va fi evacuat cu ajutorul pompelor de noroi sau alte mijloace mecanizate. În timpul curăţării decantorului, lucrătorul nu va sta pe suprafaţa decantorului. Înainte de pornirea pompei de apă se va verifica existenţa grătarului (sau a platformei electroizolante) de protecţie de sub tabloul de comandă, precum şi legătura la pământ. Cuplajul pompei va fi acoperit cu apărători. mână sau Înainte fixatdeîntr-un pornirea colierpompei pentrude a se apă, evita capătul lovireafurtunului ca urmare cuaştuţul, presiunii va jetului fi ţinut de în apă. La terminarea programului de lucru rampa va fi curăţată şi spălată. După terminarea lucrului, încăperea pompelor şi tabloul electric se vor încuia cu cheia. Lucrătorul staţiei de spălare mecanizată nu va introduce un autovehicul la spălat, decât după ce va verifica funcţionarea instalaţiei. Este interzisă staţionarea persoanelor pe cărucior în timpul funcţionării staţiei de spălare mecanizată. 189
Se interzice pornirea pompelor şi mecanismelor din interiorul tunelului, dacă lucrătorul staţiei de spălare mecanizată nu s-a asigurat că în interiorul tunelului nu se află nici o persoană. Înainte de începerea oricărei lucrări în interiorul tunelului, trebuie montate pe podea grătare de lemn pentru a evita alunecarea personalului. Manipularea organelor de comandă a funcţionării staţiei de spălare mecanizată trebuie să se facă numai de către persoanele autorizate în acest sens. Scoaterea autovehiculelor trebuie să se facă numai când căruciorul se află la unul din capetele tunelului, la poziţia oprit şi numai după asigurarea că în jurul căruciorului sau chiar pe cărucior nu se află nici o persoană. Este interzisă manipularea organelor de comandă în timpul efectuării lucrărilor de revizie sau reparaţie a staţiei de spălare mecanizată. 13.3.1.2. Decaparea
În timpul operaţiei de decapare, uşile încăperii trebuie să fie închise, închiderea uşilor se va face numai la comanda conducătorului staţiei, după ce acesta a verificat că în interiorul staţiei nu se găseşte nici o persoană. După operaţia de decapare trebuie să se efectueze o limpezire a autovehiculului, cu apă curată. Instalaţia de vehiculare a soluţiei decapante, trebuie să fie menţinută etanşă, îmbinările prin flanşe ale conductelor şi ale aparatajului trebuie să fie îmbrăcate cu apărători de tablă. Curăţarea decantoarelor aferente staţiei se va face numai după ce pereţii s-au răcit şi decantorul a fost aerisit timp de cel puţin 24 ore. În cazul decantoarelor construite în subsolul staţiei se va efectua o ventilaţie mecanică, atât înainte, cât şi în timpul efectuării Materialulcurăţării. de completare necesar menţinerii concentraţiei soluţiei decapante se va introduce în decantor. Muncitorii care manipulează acest material de completare (sodă caustică) vor purta, în mod obligatoriu, echipamentul de protecţie corespunzător. În staţiile prevăzute cu filtre de noroi, manipularea filtrelor în vederea golirii şi curăţirii se va face folosindu-se echipamentul de protecţie adecvat.
13.3.2. Revizia tehnică şi diagnosticarea Autovehiculele trebuie să fie introduse în hală cu motorul în funcţiune, având în rezervor o cantitate de carburant de cel mult 10% din capacitatea acestuia, necesară deplasării autonome de la un punct de lucru la altul. Fac excepţie autovehiculele care sunt introduse în hală numai pentru reviziile tehnice periodice. Autovehiculele trebuie să fie introduse pe linia de revizie şi diagnosticare tehnică numai după ce sunt spălate. Canalul de revizie trebuie menţinut în stare curată, asigurându-se scurgerea apei, a uleiurilor şi a combustibililor. Introducerea autovehiculelor pe canal se va face cu viteza de maximum 5 km/h, dirijate din faţă, de la sol, de către conducătorul locului de muncă. Verificarea presiunii în pneuri şi ridicarea acesteia la valorile stabilite (faţă sau spate) pentru fiecare tip de autovehicul trebuie să se facă potrivit prevederilor din tabelul cuprinzând presiunea admisă, care trebuie să fie afişat la locul de muncă. La umflarea pneurilor se va folosi în mod obligatoriu dispozitivul de protecţie împotriva 190
săririi cercului de la jantă, în cazul jantelor monobloc sau din mai multe bucăţi nu se utilizează dispozitiv de protecţie. Compresorul folosit la umflarea pneurilor va fi în stare bună de funcţionare, dotat şi inscripţionat corespunzător. Lucrătorul de la rampă, care efectuează verificarea, trebuie să fie instruit şi autorizat asupra cunoaşterii caracteristicilor tehnice, funcţionale ale compresoarelor. Mişcarea autovehiculelor pe rampă trebuie să se facă numai dirijată de persoane cu atribuţii de serviciu, numai după ce acestea s-au convins că echipa a ieşit din canalul de revizie şi s-a îndepărtat de autovehicule, iar sculele şi piesele de lucru au fost înlăturate. Standul unde se face verificarea bunei funcţionări a sistemului de rulare şi a motorului, trebuie să aibă montat grilajul de protecţie. La verificarea sistemului de semnalizare, lucrătorul trebuie să stea pe podeţul mobil al canalului. La operaţia de verificare a mecanismului de direcţie, lucrătorul va cala roţile din spate şi va acţiona frâna de mână, după care va proceda la suspendarea părţii din faţă a autovehiculului. În timpul verificării parametrilor dinamici ai autovehiculului pentru a se evita producerea de accidente prin ieşirea accidentală a autovehiculului de pe postul de încercare, se va asigura blocarea mijlocului de transport pe post cu cale de blocare. La diagnosticarea motorului în timpul funcţionării se vor avea în vedere ca: în timpul funcţionării motorului să se evite aşezarea lucrătorului în dreptul paletelor ventilatorului; să se asigure evacuarea gazelor arse ale motorului folosindu-se în acest scop tubulatura de evacuare şi sistemul de ventilaţie. La maximă utilizareaprescrisă standurilor de testare a frânei nu se va depăşi valoarea de încercare de uzina constructoare. După terminarea operaţiilor de testare a sistemului de frânare, lucrătorul va scoate standul de sub tensiune, va păstra distanţa prescrisă faţă de cilindrii hidraulici şi va părăsi canalul de comandă al cilindrilor hidraulici. 13.3.2.1. Demontarea
Demontarea autovehiculelor în vederea reparării se va executa în sectoare şi pe posturi de lucru specializate pentru aceste operaţii. Subansamblurile rezultate de la demontarea autovehiculelor trebuie depozitate în spaţii special destinate acestui scop. Se interzice depozitarea subansamblurilor rezultate de la demontarea autovehiculelor pe căile de acces, Îndepărtarea subansamblurilor de pe autovehicul se va face numai după ce lucrătorul a verificat că toate îmbinările acestora cu reperele învecinate au fost demontate. Uneltele de lucru utilizate de către muncitori, precum şi instalaţiile de ridicat (cricuri, macarale etc.) vor fi controlate înainte de începerea lucrului. Se interzice folosirea sculelor decalibrate sau defecte. Se interzice executarea operaţiilor de demontare a părţilor din autovehicul, când acestea sunt prinse sau/şi susţinute de mijlocul de ridicat. La demontarea arcurilor se vor folosi cleşti sau scule speciale. Depresarea bucşelor, inelelor de rulmenţi, cămăşilor etc. se va face numai cu prese şi dispozitive speciale. 191
Transportul subansamblurilor demontate, grele sau voluminoase se va face cu mijloace de transport pe care se va asigura stabilitatea acestora în timpul transportului. La demontarea îmbinărilor nituite trebuie folosite paravane metalice de protecţie împotriva proiectării de metal sau a aşchiilor de metal rezultate în timpul lucrului. Demontarea părţilor componente ale instalaţiei electrice de pe autovehicul se va face numai după decuplarea bateriei de acumulatoare. Demontarea subansamblurilor de sub cadrul sau caroseria autovehiculului, pe locuri staţionare, se va executa numai cu autovehiculul aşezat pe capre metalice prevăzute la partea superioară cu pene de lemn, în bună stare şi dispuse în aşa fel, încât să asigure stabilitatea autovehiculului. În lucrul cu flux continuu se interzice trecerea peste transportorul pentru autovehicule în timpul funcţionării acestuia, dacă nu sunt omologate locurile de trecere corespunzătoare. În cazul defectării transportorului pentru autovehicule, acesta va fi oprit imediat, iar intervenţia de depistare şi remediere a defecţiunii se va face de către echipa de întreţinere specializată. Se interzice desfundarea conductelor de benzină, motorină, încercarea conductelor pentru aer etc. prin suflare cu gura. Lucrătorii care fac probe sub presiune vor verifica buna funcţionare a manometrelor de control, precum şi integritatea garniturilor de etanşare. Spălarea şi degresarea pieselor mici se vor face numai cu detergenţi, în cuve speciale, amplasate în locuri corespunzătoare (cu avizul organelor PSI din unitate). 13.3.2.2. Degresarea şi dezincrustarea
Piesele tratate în băi acide sau bazice, după răcire, vor fi imersate în băi cu apă curată, pentru înlăturarea soluţiei nocive. Băile cu petrol folosite la degresarea pieselor vor fi instalate la distanţă de orice sursă de încălzire sau flacără deschisă. Temperatura băii nu va depăşi temperatura mediului ambiant. Se interzice utilizarea băilor cu petrol fără capace. Se interzice degresarea pieselor demontate în solvenţi organici inflamabili, în recipiente deschise, în încăperi în care se lucrează cu foc deschis sau se produc scântei electrice. Piesele supuse degresării în tunel, cu funcţionare continuă, se vor aşeza în coşuri metalice. Tunelul cu întreaga instalaţie electrică aferentă va fi legat la pământ. Orice intervenţie de ordin mecanic sau electric la pompele sau agregatele tunelului se va face numai cu instalaţia oprită şi decuplată de la reţeaua electrică. Trierea şi sortarea pieselor degresate în tunel trebuie să se facă pe mese speciale pentru sortare.
13.3.3. Introducerea sau scoaterea autovehiculelor în/din halele şi atelierele de reparaţii Autovehiculele vor fi introduse la operaţiile de întreţinere sau de reparare numai după spălarea lor. Introducerea auto vehiculelor în halele şi atelierele pentru reparaţii se va face cu motorul în funcţiune, numai cu respectarea următoarelor condiţii: 192
cantitatea de carburanţi din rezervor să fie redusă la strictul necesar deplasării autonome a autovehiculului pe fluxul tehnologic, fără a depăşi 10% din capacitatea rezervorului, iar buşonul să fie montat; după aşezarea autovehiculul pe postul de lucru, se va scoate de sub tensiune instalaţia electrică a acestuia. Introducerea autovehiculelor în hală se va face numai cu mersul înainte cu o viteză de maximum 5 km/h. Când spaţiul halei este mic şi nu se poate executa întoarcerea autovehiculului, intrarea se va face şi cu mersul înapoi, în acest caz conducătorul autovehiculului va fi ajutat la manevrare de către o altă persoană care va dirija de la sol intrarea în hală. Această persoană va sta în raza de vizibilitate a şoferului, în afara autovehiculului. Este interzisă introducerea în hale sau ateliere a autovehiculelor încărcate cu materiale combustibile sau uşor inflamabile sau dacă prezintă scurgeri de combustibil. Manevrarea autovehiculelor în incinta halelor se va face sub directa supraveghere a persoanelor cu atribuţii de serviciu, după ce în prealabil s-a efectuat instructajul celor ce execută operaţia şi s-au luat toate măsurile de siguranţă în vederea evitării riscului de accidentare a persoanelor de la locurile de muncă alăturate. Când cabina este rabatată în faţă, trebuie verificată poziţia cârligului de siguranţă (clichetului), urmărindu-se ca acesta să fie în poziţia "zăvorât". Ori de câte ori este necesară rabatarea cabinei, se va monta şi utiliza dispozitivul suplimentar de siguranţă. Fac excepţie cabinele care se rabat prin utilizarea sistemelor hidraulice. Suspendarea autovehiculelor se va face numai pe capre rezistente,
corespunzătoare ca înălţime tipurilor(bolţari, de autovehicule din etc.). dotare. Se interzice suspendarea pe materiale improvizate cărămizi, pietre Ridicarea şi suspendarea autovehiculului sau rabatarea cabinei se va face numai cu uşile închise. Pentru ridicarea autovehiculului cu cricul se va alege punctul indicat al cadrului. Cricul se va aşeza pe teren neted. Pentru stabilitate, sub cric se vor aşeza bucăţi de scândură rezistente şi perfect netede. Dacă cricul nu ajunge în punctul de ridicare, între acesta şi cadru se va aşeza un butuc de lemn din esenţă tare, cu laturi regulate, în cazul efectuării unor lucrări de suspendare în afara halei pe teren acoperit cu gheaţă, se va îndepărta mai întâi gheaţa de pe locul unde se pune cricul. Transportul în hală sau în ateliere a pieselor mari şi de formă complexă se va face cu cărucioare sau alte mijloace de transport prevăzute cu suporturi adecvate astfel încât stabilitatea pieselor în timpul transportului să fie asigurata. Pentru executarea lucrărilor de reparaţie la motoare şi cutii de viteză, fără pericolul răsturnării, acestea trebuie aşezate stabil pe bancurile de lucru şi calate sau prinse în dispozitive care să permită rotirea lor în poziţii care să asigure uşurarea efortului fizic. lucrările absolut necesare sub autovehicul, când înălţimea de Pentru suspendare nu permite o poziţie de lucru în picioare sau când lucrările nu se execută pe canalul de revizie, lucrătorii vor folosi paturi rulante adecvate, în această situaţie lângă bara de protecţie din faţă şi lângă cea din spate a auto vehiculului se va aşeza câte o placă avertizoare cu inscripţia "ATENŢIE SE LUCREAZĂ SUB MAŞINĂ". Se interzice desfacerea cu dalta şi cu ciocanul a piuliţelor şi prezoanelor. Unsoarea consistentă folosită în procesul tehnologic se va păstra în cutii din tablă sau lemn, prevăzute cu capac. 193
Trecerea peste canalele de revizii se va face numai pe podeţele aflate pe acestea. Pornirea motorului după ieşirea de pe banda de montaj se va face de către personal calificat, în prezenţa persoanei autorizate de conducerea unităţii, numai după ce se va constata că nu se găsesc persoane sub autovehicul sau în apropierea lui şi după ce se va racorda ţeava de eşapament la conducta de evacuare a gazelor arse. Pornirea motoarelor în hală este interzisă fără aprobarea personalului cu atribuţii de serviciu. Pornirea motorului şi manevrarea autovehiculului se va face numai după ce se constată că nu se găsesc persoane sub maşină sau în apropierea ei. Manevrarea va fi dirijată de către o persoană aflată în afara autovehiculului în raza de vizibilitate a şoferului. Încercarea funcţionării motoarelor reparate şi montate pe autovehicule se va face numai de către personal calificat care posedă permis de conducere de categorie corespunzătoare. Se interzice încercarea frânelor cu autovehiculul în mers, în hale, ateliere şi pe platformele tehnologice. Proba frânelor se va face numai la standul de încercare al frânelor sau în locurile special amenajate în acest scop. Scoaterea autovehiculelor din hale, ateliere şi de pe platformele tehnologice se va face numai după ce sculele şi dispozitivele folosite au fost îndepărtate cu aprobarea şi sub supravegherea maistrului sau a şefului de echipă. Se interzice scoaterea din hală a autovehiculelor la care nu s-a efectuat un control al sistemelor de siguranţă rutieră (direcţie, frână, semnalizare luminoasă).
13.3.4. Sudarea
În activitatea de sudare la autovehicule se vor respecta Normele specifice de securitate a muncii pentru sudarea şi tăierea metalelor în vigoare. Se interzice sudura în apropierea rezervoarelor de combustibil, sudarea acestora sau a elementelor din materiale inflamabile fără eliberarea permisului de lucru cu foc.
13.3.5. Recondiţionarea arcurilor Transportul arcurilor din foi se va face cu un cărucior special confecţionat. Este interzisă retezarea la rece a elementelor de arcuri cu dalta sau ciocanul. La tăierea sau retezarea la cald cu ciocanul, barele, metalice trebuie ţinute cu cleştele. La operaţia de retezare (tăiere) la cald, executată cu ciocanul, lucrătorul trebuie să fie situat lateral faţă de arcul la care se execută retezarea. Spaţiile de depozitare a pieselor calde trebuie să fie dotate cu paravane de protecţie şi tăbliţe de avertizare "METAL CALD". Se interzice depozitarea în dreptul ferestrelor, atât în interiorul cât şi în exteriorul atelierului, a oricăror materiale care ar împiedica pătrunderea luminii sau închiderea/deschiderea ferestrelor. Răcirea sculelor se va face în recipiente cu apă, amplasate la locul de muncă. Dispozitivul de curbat (springuit) foi de arc
194
La introducerea foilor de arc în dispozitiv trebuie folosite palmarele din dotare. Este interzis a se introduce forţat materialul între role. În timpul rulării foilor de arc între role, lucrătorul va sta lateral, pentru evitarea accidentării în cazul ruperii foii de arc. Dispozitivul de confecţionat ochiuri la foile de arc După executarea ochiurilor la foile de arc, lucrătorul va urmări căderea bulonului (cu ajutorul căruia se formează ochiurile de arc) astfel ca acesta să nu-1 lovească. Dispozitivul de asamblat arcuri Instalaţia hidraulică de presare a legăturii arcului trebuie să fie în bună stare de funcţionare şi să nu prezinte pierderi de ulei. Manometru] din dotarea dispozitivului va fi în perfectă stare astfel încât să indice cu precizie presiunea din instalaţie. Cuptor termic În exploatarea şi în întreţinerea cuptoarelor termice se vor respecta Normele specifice de securitate a muncii pentru prelucrarea metalelor prin deformare plastică la cald. Baie de călire în ulei Este interzisă încălzirea băii de ulei cu flacără sau cu foc deschis. Este interzisă introducerea pieselor ude în baia de ulei încins.
13.3.6. Prelucrarea metalelor prin aşchiere În activitatea de prelucrare a metalelor prin aşchiere se vor respecta Normele specifice de securitate a muncii pentru prelucrarea metalelor prin aşchiere în vigoare.
13.3.7. Repararea caroseriilor auto La repararea caroseriei, autovehiculul trebuie asigurat contra unor deplasări necomandate. La repararea carose riilor care necesită lucrări de sudură în stare montată pe autovehicul se va amenaja în apropiere un post provizoriu PSI corespunzător. În cazul autocisternelor, acestea vor prezenta certificat de degresare, eliberat de staţia care a efectuat această operaţie. În situaţia în care repararea caroseriei se va executa prin demontarea acesteia de pe saşiul autovehiculului, se vor respecta următoarele reguli: intrarea lucrătorului sub autovehicul pentru demontarea bridelor se va face numai după ce au fost închise uşile cabinei; ridicarea caroseriei de pe saşiul autovehiculul se va face numai după ieşirea de sub acesta a lucrătorului care a demontat bridele de prindere; 195
pentru ridicarea şi aşezarea caroseriei de pe/şi pe saşiul autovehiculului se vor folosi instalaţii de ridicat corespunzătoare, operaţia fiind efectuată numai de către personal autorizat şi va fi dirijată numai de persoane competente; în timpul ridicării caroseriei de pe autovehicul sau de pe capre, precum şi în timpul aşezării pe acestea se vor feri părţile corpului şi îmbrăcămintea pentru a nu fi prinse şi/sau strivite între elementele caroseriei; în timpul deplasării caroseriei dintr-un loc în altul se vor respecta punctele de legare (ancorare) ale acesteia, în aşa fel încât să i se asigure stabilitatea. Caroseriile suspendate pe capre vor fi întotdeauna sprijinite în cel puţin patru puncte. In timpul reparării prin sudare a părţilor metalice din dreptul stâlpilor de lemn se vor lua măsuri de umezire permanentă a materialului lemnos al caroseriei. Spaţiile de trecere din jurul caroseriei suspendate pe capre pentru reparaţii sau din jurul autovehiculului a cărui caroserie se repară vor avea o lăţime de cel puţin 1 m. Când se lucrează la interioarele caroseriei, iluminarea se va face cu lămpi portative, racordate numai la reţeaua de tensiune de 24 V. Depozitarea caroseriilor se va face prin suprapunerea lor întreţesută în stive. Urcarea lucrătorilor pe stive pentru desprinderea sau prinderea din/şi din dispozitivele de legare la instalaţiile de ridicare a caroseriilor se va face numai pe scări sprijinite şi fixate împotriva alunecării.
13.3.8. Reparaţii tapiţerie Radiatoarele de încălzire şi conductele instalaţiei de încălzire din atelierele de tapiţerie trebuie să fie în permanenţă curăţate de praf, de scame şi de alte obiecte combustibile. Curăţarea se va face zilnic la terminarea programului când se vor evacua şi deşeurile rezultate din procesul tehnologic. Materialele şi elementele de tapiţerie vor fi aduse în atelierele de tapiţerie pentru reparare numai dacă au fost deparazitate. În atelierele de tapiţerie se interzice: folosirea focului deschis sau a lămpilor de benzină, inclusiv fumatul; folosirea reşourilor electrice; depozitarea uleiurilor sau a altor materiale inflamabile; folosirea instalaţiilor de iluminat electric sau de forţă în stare defectă sau improvizată; contactul corpurilor incandescente sau supraîncălzite cu materiale combustibile şi cu orice fel de materiale folosite în cadrul lucrărilor de tapiţerie; folosirea instalaţiilor de încălzire fără acumulare de căldură (a sobelor metalice) sau a sobelor cu acu mulare de că ldură care au uşile de alimentare în interiorul atelierului. Folosirea şi păstrarea în atelier a materialelor de tip prenadez se va face conform cu Normele specifice de securitate a muncii pentru prelucrarea cauciucului sintetic şi a produselor macromoleculare. Se interzice depozitarea deşeurilor de materiale pe pardoseala atelierului.
196
Se interzice depozitarea în atelierele de tapiţerie a materialelor în cantităţi mai mari decât cele necesare unui schimb de lucru. Cantitatea neconsumată va fi predată la magazia unităţii zilnic, după terminarea programului de lucru. Materialele combustibile se depozitează la o distanţă de cel puţin l m faţă de instalaţia de încălzire şi iluminat.
13.3.9. Reparaţii la instalaţiile electrice Legăturile dintre bancul de verificare şi bornele sursei de alimentare (bornele acumulatoarelor) vor fi prevăzute cu cleşti sau cleme tip crocodil. Este interzisă spălarea (curăţarea) în atelier a pieselor introduse pentru reparaţii sau verificări. Acestea vor fi spălate (curăţate) în locuri special amenajate. Ciocanele electrice de lipit aflate în funcţiune vor fi aşezate numai pe suporturi din materiale incombustibile legate la pământ dacă sunt din metal. Se interzice efectuarea diferitelor verificări prin utilizarea de instalaţii electrice improvizate. Toate verificările trebuie să se efectueze la bancurile de probă din dotarea atelierului, numai de către personal autorizat. Banc pentru verificarea părţilor componente ale instalaţiei electrice Montarea şi punerea în funcţiune a bancului de probă se va face în conformitate cu prescripţiile din cartea instalaţiei. Deschiderea uşii de la tabloul cu comutatoare, relee şi tabloul de siguranţă al aparatului se va face numai după întreruperea completă a alimentării cu curent. Este interzis să se desfacă elementele de închidere sau să se tragă în afară sertarele electrice în timpul funcţionării Sunt interzise atingerea pieselorbancului. şi efectuarea unor intervenţii la circuitele electrice ale aparatului în timpul funcţionării acestuia. Exploatarea şi punerea în funcţiune a bancului se va face numai de către personal calificat, cunoscător al instrucţiunilor de reglaj, al parametrilor săi funcţionali şi al utilizării sale. Generatoarele de curent vor fi admise pentru verificare numai dacă sunt echipate cu comutator de curent invers (montat sau separat). La verificarea generatorului de curent cu legătură la pământ pozitivă, se va controla dacă legătura generatorului de tensiune este corectă. La verificarea generatorului de curent alternativ echipat cu redresor, fixarea se va face numai cu dispozitivul special montat în acest scop pe masa de prindere. La efectuarea prinderii se va ţine seama de întinderea curelei trapezoidale şi de poziţia roţilor de antrenare ale acesteia, care trebuie să fie în acelaşi plan. Verificarea generatorului se va face numai cu apărătoarea montată. La verificarea unui generator de curent, dacă acesta este aşezat în dispozitivul de prindere destinai verificăriicare demaroarelor, antrenarea generatorului se va face cu ajutorul curelei trapezoidale, va fi prevăzută cu apărătoare. La verificarea condensatorului se va evita atingerea cu mâna a părţii neizolate a cablului. Pentru buna funcţionare a instalaţiei electrice a bancului, siguranţele vor fi calibrate, iar intervenţiile se vor efectua numai de către persoane autorizate după ce se va consulta schema şi inscripţionarea circuitelor. Înainte de punerea în funcţiune a bancului se vor executa următoarele:
197
legarea bancului la pământ folosindu-se în acest scop borna din dotare, existentă la cadrul inferior al batiului; controlul pieselor rotative aflate în exterior (la dispozitivul de verificare a generatorului de curent, butonul de comutare, dispozitivul de verificare a demaroarelor, roata dinţată de frânare etc.), urmărindu-se dacă acestea sunt bine fixate pe arborii lor împotriva desprinderii accidentale; controlul poziţiei tuturor organelor de comandă, urmărindu-se dacă ele se află în poziţia de bază, iar acele indicatoarelor instrumentelor sunt fixate la zero.
13.3.10. Recondiţionarea bateriilor de acumulatoare Recondiţionarea bateriilor de acumulatoare cu plumb se va efectua în încăperi separate de cele în care se recondiţionează bateriile de acumulatoare alcaline. Este interzisă depozitarea materialelor inflamabile în încăperile atelierului de recondiţionare a bateriilor. Plăcile de plumb care se scot din bateriile ce se repară vor fi aşezate în cutii speciale, închise pentru a se evita împrăştierea prafului de plumb. În cazul lucrului cu lampa de benzină se vor respecta regulile privind folosirea ei, prevăzute în prezentele norme la art.215. La executarea lucrărilor cu bitum fierbinte, ochii muncitorului trebuie să fie protejaţi cu mijloace individuale de protecţie pentru ochi. Pentru a evita împroşcarea cu bitum fierbinte la adăugarea unei noi cantităţi de bitum, acesta, înainte de introducerea în creuzet, va fi fărâmiţat şi introdus cu atenţie, cu ajutorul unei cupe. În timpul topirii bitumului se va lucra cu o flacără astfel încât să se evite aprinderea şi producerea de arsuri, în cazul aprinderii bitumului este interzis a se bitumului stinge cu apă. Se interzice introducerea bucăţilor de bitum ude în cazanul cu bitum topit. Bitumul topit se va amesteca tot timpul cu atenţie pentru evitarea exploziilor şi a împroşcărilor provocate de supraîncălzirile locale. După încetarea lucrului, deşeurile rezultate din reparaţiile efectuate la bateriile de acumulatoare se voi transporta la locurile destinate în acest scop. Este interzisa depozitarea acestor materiale în cadrul atelierului sau îr locuri nepermise.
13.3.11. Încărcarea bateriilor de acumulatoare Pregătirea soluţiei pentru umplerea bateriei se va face prin turnarea treptată a acidului în apă şi nu invers. Pentru turnarea acidului dintr-un vas în altul trebuie să se folosească un dispozitiv de sifonare. Este interzis a se amorsa sifonul prin tragerea aerului cu gura. Amorsarea se va face cu ajutorul unei pompe de mână. în lipsa dispozitivului de sifonare, vasul cu acid va fi fixat într-un suport special, basculant. Se interzice sprijinirea bidonului sau a damigenei de sticlă cu soluţie de acid de marginea vasului în care se transvazează. Pentru a se îndepărta acidul vărsat în încăpere se va afla un vas cu soluţie neutralizantă, rumeguş de lemn şi o perie de păr pentru pardoseală. Folosirea cârpelor este permisă numai în cazul când lucrătorul are mâinile protejate cu mănuşi antiacide. Este interzis transportul acidului sulfuric în vase deschise. 198
Transportul acidului se va face numai cu cărucioare speciale şi numai în vase închise. Pe timpul transportului lucrătorul va purta echipament de protecţie corespunzător. În cazul acumulatoarelor alcaline este interzis ca hidroxidul de potasiu să fie luat cu mâna. în acest scop se vor folosi, numai cleşti şi pensete. Turnarea electrolitului în baterie se va face cu pipete speciale, în timpul acestei operaţii este interzisă funcţionarea în apropiere a electrocarelor, motostivuitoarelor, electrostivuitoarelor etc. pentru a se evita producerea de scântei. În încăperile în care se face prepararea soluţiei acide şi se încarcă bateriile cu acid este interzis să se lucreze cu foc deschis. Este interzis a se branşa lămpi electrice de iluminat, direct de la bornele bateriilor aflate la încărcare. Măsurarea şi controlul încărcării bateriilor de acumulatoare se va face numai cu aparate corespunzătoare şi în condiţiile prevăzute de instrucţiunile elaborate de fabrică. Este interzisă intrarea cu haine de oraş în atelierele de recondiţionare a bateriilor de acumulatoare, începerea lucrului este permisă numai după ce muncitorii au îmbrăcat echipamentul de protecţie corespunzător Normativului - cadru de acordare şi utilizare a echipamentului individual de protecţie 1991. Este interzis accesul muncitorilor din alte ateliere în atelierul sau secţiile unde se lucrează cu plumb. În timpul lucrului este interzis ca electricianul acumulatorist să părăsească locul de muncă în haine de lucru, cu excepţia cazurilor necesităţilor fiziologice sau a calamităţilor, pentru a preîntâmpina răspândirea prafului de plumb. După terminarea lucrului, maşinile şi utilajele vor fi curăţate cu grijă de praful şi de resturile de plumb depuse. După aceea, muncitorul acumulatorist este obligat săşi cureţe cu atenţie echipamentul de protecţie de praful de plumb, să se spele bine cu apă şi săpun şi apoi să îmbrace hainele lui personale. Se interzice lucrătorilor care execută orice operaţie cu plumb să plece acasă cu echipamentul de protecţie sau de lucru pe care 1-a folosit în timpul activităţii. Conducerea întreprinderii este obligată să dispună curăţarea, desprăfuirea şi spălarea echipamentului de protecţie şi de lucru al muncitorilor care lucrează la prelucrarea plumbului şi compuşilor acestuia, ori de câte ori este cazul. Este interzis a se păstra alimente sau a mânca în încăperile atelierului respectiv. De asemenea, se interzice lucrătorilor să mănânce înainte de a se curăţa praful de plumb şi a se spăla bine pe mâini, pe dinţi şi pe faţă.
13.3.12. Repararea şi verificarea pompelor de injecţie şi a carburatoarelor În timpul lucrului muncitorii sunt obligaţi: să verifice buna funcţionare a agregatelor acţionate electric; să nu execute lipituri cu ciocan de lipit sau alte lucrări cu foc deschis; să nu desfunde orificiile şi conductele suflând cu gura; pentru desfundare se vor folosi instalaţii cu aer comprimat; să nu se aşeze diferite materiale, scule, cârpe, bumbac etc. pe manetele sau butoanele de comandă; să nu spele piesele cu benzină; să nu fumeze. 199
Înainte de a conecta capetele cablului de alimentare la reţeaua electrică a standului trebuie să se verifice dacă releul de protecţie şi comutatorul întrerupător principal al maşinii se află în poziţie de deconectare. Se interzice orice intervenţie la standul de probă al pompelor, precum şi orice atingere a conductoarelor electrice. Aceasta este permisă numai după ce întregul stand de probă a fost deconectat de la sursa de alimentare. Manometrele sigilate ale standului de verificare trebuie să fie în bună stare şi vor avea marcate presiunea de regim şi vor fi verificate periodic de organele în drept. Combustibilii folosiţi la centicubarea şi verificarea pompelor de injecţie trebuie să fie colectaţi în bidoane metalice prevăzute cu capac şi depozitate în locuri special amenajate. Încăperea se va menţine în perfectă stare de curăţenie. Cârpele şi bumbacul de şters care s-au utilizat se vor păstra în cutii metalice prevăzute cu capac, până la sfârşitul zilei de lucru, când vor fi evacuate la crematoriu. Reziduurile de pe pardoseală se absorb cu nisip care se adună şi se evacuează din atelier, în locuri special amenajate.
13.3.13. Repararea radiatoarelor şi rezervoarelor La lucrul cu lampa de benzină, se vor respecta următoarele instrucţiuni: înaintea începerii lucrului se va controla nivelul benzinei din rezervorul lămpii, care nu trebuie să depăşească 3/4 din capacitatea acestuia; dopul orificiului de alimentare va fi înşurubat pe cel puţin patru spire şi va asigura etanşarea;
se interzice reducerea presiunii prin şurubul sauesteprin deşurubarea capacului orificiului de alimentare în timpdece aer lampa aprinsă; aceasta se va face numai după ce lampa a fost stinsă şi răcită; se interzice alimentarea lămpii în apropierea surselor de foc sau atâta timp cât arzătorul nu s-a răcit. Este interzis a se lucra cu lampa de benzină care prezintă defecţiuni. Ciocanele de lipit încinse se vor păstra pe suporturi incombustibile. Mânerele izolatoare vor fi în stare bună, confecţionate din lemn sau ebonită. Lămpile cu benzină, sobiţele pentru încălzit, ciocanul de lipit etc. nu vor fi lăsate în funcţiune fără a fi supravegheate. În cazul folosirii arzătoarelor cu butelie de aragaz, se vor respecta următoarele: butelia de aragaz va fi păstrată în locuri ferite de sursele de căldură sau foc deschis; butelia va avea reductor de presiune a gazelor în perfectă stare;
punctul de legătură dintre gaze, crăpături, înnădituri etc.;reductor şi arzător nu va prezenta scăpări de furtunul nu va treace prin zone încălzite sau cu acid care ar duce la distrugerea acestuia; arzătoarele vor fi corespunzătoare şi robinetul se va închide etanş şi uşor; curăţarea duzei se va face cu fir calibrat, iar în cazul în care acesta s-a decalibrat, va fi înlocuită cu alta nouă;
200
la terminarea lucrului se vor închide mai întâi gazele de la butelie şi, după stingerea arzătorului se vor închide robinetele; nu se vor lăsa arzătoarele în funcţiune fără supraveghere. Degresarea, curăţarea sau spălarea pieselor pregătite pentru lipire se va face numai cu substanţe incombustibile. Se interzice utilizarea în acest scop a benzinei, petrolului sau a altor substanţe inflamabile. Se interzice păstrarea sau depozitarea de combustibil în atelier în cantităţi mai mari decât necesarul pentru un schimb de lucru. Radiatoarele la care se efectuează lucrări de reparaţii (sudură, lipire) vor avea o deschidere în legătură cu atmosfera pentru eliminarea gazelor. Materialele folosite la lipire ( apă tare etc.) vor fi ţinute într-un dulap separat de restul materialelor. Rezervoarele de combustibil la care se execută reparaţii (sudură) vor fi umplute cu apă, lăsându-se un spaţiu tehnologic necesar operaţiei de sudură. De asemenea se va solicita eliberarea permiselor de lucru cu foc.
13.3.14. Vulcanizarea Înaintea începerii lucrului, spaţiul în care se efectuează vulcanizarea se va ventila timp de 5-10 minute. Radiatoarele şi conductele de încălzire vor fi curăţate de praf şi scame în fiecare zi după terminarea programului. Cuţitele utilizate în procesul tehnologic vor fi bine ascuţite, având mânere de lemn prevăzute cu gardă pentru prevenirea alunecării mâinii în lama cuţitului, păstrându-se totodată intervale între muncitori, pentru a nu se accidenta prin tăiere. Aprovizionarea cu soluţie de lipit se va face în limitele strictului necesar pentru o zi deÎncăperea lucru. în care se face vulcanizarea va fi întreţinută în deplină ordine şi curăţenie, fiind interzisă depozitarea sau păstrarea în interior a materialelor combustibile sau inflamabile. Dacă vulcanizarea se face în aceeaşi încăpere în care se face şi pregătirea vulcanizării, se va avea în vedere ca pregătirea să se facă la cel puţin 5 m distanţă faţă de locul şi instalaţiile cu care se face vulcanizare. Pe laturile neutilizate ale plitelor se vor monta apărători. La ridicarea cauciucurilor grele şi la transportul lor se vor folosi macarale, monoraiuri şi cărucioare. Se interzice depozitarea camerelor şi a anvelopelor în încăperile atelierului de vulcanizare. În încăperile atelierului de vulcanizare sunt interzise fumatul şi flacăra deschisă.
13.3.15. Rodajul pe banc al motoarelor Dacă se depăşeşte nivelul de zgomot admis, personalul trebuie să fie dotat cu mijloace individuale de protecţie. Remedierea defecţiunilor ivite în timpul rodajului motoarelor trebuie să se execute într-un spaţiu special amenajat. Căile de acces şi spaţiul dintre standuri se vor păstra în permanenţă libere. Curăţarea spaţiului dintre standurile de rodaj se va face numai când acestea nu sunt în funcţiune. Pardoselile vor fi curăţate de petele de ulei, apă, etc. cu ajutorul nisipului sau cenuşii. Se interzice spălarea cu produse petroliere. 201
Standurile de rodaj vor fi prevăzute pe ambele părţi cu grătare din lemn. Personalul de la standul de rodaj motoare şi punctele de control va purta echipament de protecţie şi echipament de lucru corespunzător locului de muncă (salopete fără fibre sintetice şi încălţăminte fără accesorii metalice). La standul de rodaj este interzis accesul persoanelor străine, fără însoţitor, fumatul şi executarea lucrărilor cu foc deschis. Punerea în funcţiune a standurilor de rodaj motoare se va face numai după ce s-a efectuat un control riguros referitor la : modul corect de prindere a motorului pe cadrul de susţinere, la toate legăturile elastice, precum şi a cuplării motorului la frâna standului (la standurile unde motorul se află pe cărucior se vor aplica măsuri de rigidizare a căruciorului pentru a nu se deplasa în timpul funcţionării); fixarea motorului, în care scop se vor prinde obligatoriu toate şuruburile folosindu-se numai şuruburi şi piuliţe corespunzătoare; etanşeitatea legăturilor la instalaţia de alimentare cu combustibili, la instalaţia de răcire a motorului şi la instalaţia de evacuare a gazelor arse la care nu se admit improvizaţii; reglajul aprinderii în distribuitor pentru evitarea rateurilor; strângerea tuturor elementelor care au părţi în mişcare cât şi a celor supuse presiunilor; existenţa şi corecta fixare a apărătorilor (apără tori la transmisie, apărători la ventilator etc.). Se interzice punerea în funcţiune a motorului dacă axul cardanic nu are toate şuruburile şi piuliţele prevăzute în documentaţie. Este interzisă fixarea arborelui pe flanşe cu găuri deformate. În timpul rodajului se interzice: începerea rodajului motoarelor cu aprindere prin scânteie fără a avea montate filtrele de aer ; ca muncitorul să stea aplecat asupra motorului, pentru a nu fi surprins în cazul unui rateu în carburator; stropirea cu apă a părţilor supraîncălzite ale motorului, spălarea sau ştergerea motorului cu benzină, petrol, motorină; efectuarea rodajului când se constată lipsa aparatelor de măsură şi control sau defectarea acestora. Orice defecţiune constatată se va remedia numai după oprirea motorului. Se interzice depăşirea parametrilor de turaţie. Parametrii se realizează treptat, după regimul de rodaj al motorului, evitându-se suprasolicitările. Se interzice montarea curelelor de transmisie în timpul funcţionării motorului. Se interzice a părăsi locul de muncă în timpul când standul de probă este în funcţiune. După terminarea lucrului se va întrerupe alimentarea cu energie electrică a standului. De asemenea, se vor întrerupe circulaţia fluidelor (combustibil, ulei, apă). Se va informa schimbul următor şi conducătorul locului de muncă, asupra eventualelor defecţiuni care s-au ivit, cum s-au reparat, cele care nu au fost complet remediate, cu consemnarea în registrul de funcţionare al standului.
13.3.16. Montarea motoarelor şi reglarea pe autovehicule 202
Lucrările de montaj (asamblare) în imediata apropiere a părţilor în mişcare ale transmisiilor, angrenajelor sau cuplajelor se pot face numai după îngrădirea sau protejarea acestora. Operaţiile de montare, reglare, verificare a autovehiculelor se vor efectua numai în spaţii închise, iar pe timp friguros se va asigura încălzirea acestora în conformitate cu prevederile Normelor generale de protecţie a muncii. Scoaterea autovehiculelor, aflate în reparaţii, de pe platforma de reglajefinisări se va face numai cu aprobarea conducătorului locului de muncă respectiv. Când necesităţile impun iluminarea suplimentară a autovehiculului, aceasta se va face folosind lămpi portative la tensiunea maximă de 24 V, lămpi prevăzute cu globuri de sticlă mată, coşuri protectoare şi cârlige de agăţare.
13.3.17. Standul de frânare Introducerea autovehiculului pe standul de frânare se va face cu viteza maximă de 5 km/h dirijat de personalul de deservire. În timpul manevrării auto vehiculului la canalul de acces se interzice ca lucrătorul să stea în canal. Punerea în funcţiune a rolelor standului de frânare se va face numai după ieşirea din canal a lucrătorului care a executat încărcarea punţii. Este interzisă punerea în funcţiune a standului, dacă în canal se infiltrează apă. Capacele de protecţie ale rolelor trebuie depozitate astfel încât să nu împiedice circulaţia. Manevrarea cilindrului se va face numai după fixarea cârligelor pe arbori. Roţile autovehiculului care nu se află pe rolele standului vor fi calate cu pene (saboţi). Pentru verificarea direcţiei în timpul încercărilor, poziţia lucrătorului din canal va fi la distanţa corespunzătoare faţă de cilindrul hidraulic. Pentru evitarea eventualelor accidente, echipamentul va fi strâns pe corp şi capul acoperit. Este interzisă punerea în funcţiune a standului având becurile de control ale tabloului de comandă arse sau lipsă. Se interzice comanda ridicării cilindrului hidraulice fără supravegherea şefului de echipă. După terminarea probelor de frânare este obligatorie scoaterea cheii de contact de la tabloul de comandă al standului. La terminarea probelor, rolele vor fi acoperite cu capacele de protecţie.
13.3.18. Montarea autovehiculelor La banda de montaj general, înainte de începerea lucrului, persoanele cu atribuţii de serviciu vor verifica starea tehnică a instalaţiei de transportat autovehicule ce urmează a fi asamblate, a instalaţiei de ridicat şi dispozitivelor ce se folosesc la ridicarea pe bandă subansamblurilor. Unităţile, care nu sunt dotate cu transportor pentru montajul general, vor folosi pentru suspendare capre metalice sau dispozitive adecvate, omologate, pe care se vor asambla autovehiculele. Se interzice folosirea aparatelor de sudură la locurile de montare şi de asamblare a autovehiculelor atâta timp cât acestea sunt în lucru. Transportul subansamblelor la locul de asamblare al autovehiculelor se va face cu mijloace manuale sau mecanice de transport, special amenajate. 203
Se interzice lucrul sub sau la autovehicul când acesta este suspendat într-o instalaţie de ridicat. La montarea arcuri lor se vor folosi cleşti sau scule speciale. Deplasarea autovehiculelor ale căror motoare nu funcţionează se face numai prin împingerea manuală sau mecanizat. Pornirea motorului autovehiculului se va face numai după coborârea de pe transportor, iar pentru alimentarea cu carburant se va folosi un rezervor portabil de benzină, omologat în acest scop. Înainte de pornirea motorului, pentru verificarea finală ţeava de eşapament a autovehiculului va fi conectată la instalaţia de evacuare a gazelor de eşapament. Înainte de a fi îndrumat în cursă, pentru probe, autovehiculului i se va verifica eficacitatea instalaţiei de frânare, fie pe standul din dotare, fie pe pista din incinta unităţii special amenajată în acest scop. Defecţiunile ivite la autovehicule în timpul probelor efectuate, se vor elimina numai în atelierul de remediere.
13.4. Întreţinerea autovehiculelor 13.4.1. Umflarea pneurilor În locurile pentru umflarea pneurilor trebuie să se afişeze la loc vizibil tabelul cu presiunile admise în anvelope pe tipuri de autovehicule, precum şi instrucţiunile specifice de protecţie a muncii. Este interzisă aglomerarea locului pentru umflarea pneurilor, cu piese, materiale sau scule care nu au legătură cu operaţiile ce se efectuează la acest loc de muncă.Pentru evitarea accidentelor care s-ar putea produce datorită desprinderii cercului în timpul umflării cauciucului, se va utiliza obligatoriu dispozitivul de protecţie fix sau mobil special confecţionat în acest scop. Verificarea presiunii în pneuri în timpul umflării, în cazul în care se foloseşte dispozitivul de protecţie fix, se va face cu manometrul care trebuie să existe la fiecare dispozitiv în parte şi care va fi amplasat între robinetul de deschidere al sursei de aer şi furtunul de umplere cu aer al pneului. Pentru umflarea pneurilor, fără a fi demontate roţile (aceasta în cazul în care presiunea în pneu nu a scăzut mai mult de 50%), se vor folosi dispozitivele mobile de protecţie, special construite, în acest caz verificarea presiunii în pneuri se va face cu ajutorul manometrului din dotarea autovehiculului. Umflarea cu aer a pneurilor se va face până la presiunea admisă. În cazul în care la jantele cu cercuri presiunea în pneu a scăzut cu mai mult de 50% este obligatorie demontarea roţii de pe autovehicul. Demontarea anvelopelor de pe jantă se va efectua numai după evacuarea completă a aerului din camerele pneurilor. Pentru a evita accidentele şi a reduce efortul fizic, la demontare se vor folosi dispozitive speciale confecţionate în acest scop. După montarea cauciucului pe jantă, la roţile cu cerc, odată cu introducerea aerului în cameră, conducătorul auto va urmări ca cercul de siguranţă să fie bine fixat în locaşul său pe toată circumferinţa. În cazul jantei din două sau trei bucăţi, montarea şi umflarea pneurilor se va efectua fără dispozitiv de protecţie. 204
13.4.2. Staţia de pompe şi hidrofoare Dispozitivul de protecţie la cuplajul motor electric-pompă trebuie să fie în bună stare şi bine fixat. Pardoseala va fi prevăzută cu grătare de protecţie din lemn.
13.4.3. Staţia de gresare şi schimb de ulei Uşa staţiei va fi prevăzută la exterior cu plăci avertizoare pe care se va menţiona "FUMATUL OPRIT". În încăperea în care lucrează personalul staţiei se va afişa schema amplasării rezervoarelor, poziţia conductelor şi a ventilelor de închidere ale staţiei de gresare şi schimb ulei. Butoaiele folosite pentru depozitarea uleiurilor şi unsorilor vor fi păstrate pe suporţi care vor fi menţinuţi în perfectă stare de curăţenie. Gurile pentru transvazarea combustibilului din autocisterne în rezervoare vor fi prevăzute cu sisteme eficiente de legătură (etanşe şi bine fixate) ; personalul staţiei este obligat să conecteze autocisterna la dispozitivul de legare la pământ a staţiei. Capacele de vizitare şi de luare a probelor din rezervoare vor fi prevăzute cu garnituri sau manşoane din cauciuc, în vederea asigurării etanşeităţii şi înlăturării producerii scânteilor. Capacele exterioare vor fi protejate contra radiaţiilor solare prin acoperirea cu vopsea albă. La staţiile de alimentare cu lubrifianţi vor fi amplasate posturi PSI, dotate cu utilaje şi materiale de stingere a incendiilor, conform normativelor PSI în vigoare. este de obligat să păstreze curăţenia în încăperi şi în perimetrul staţiei, Personalul să respectestaţiei normele protecţie a muncii şi normele PSI privind locul de muncă respectiv şi să poarte în permanenţă echipamentul de protecţie şi echipamentul de lucru prevăzute de normativele în vigoare. Pe teritoriul staţiei se interzice: colectarea oricăror reziduuri de lichide combustibile în bazine sau gropi deschise, improvizate; folosirea nisipului în scopul absorbţiei lichidelor combustibile; folosirea de lichide combustibile pentru menţinerea curăţeniei în încăperile aferente staţiei; fumatul şi folosirea oricărei surse de foc deschise. Verificările la instalaţiile şi rezervoarele staţiei se vor efectua numai după scoaterea din funcţiune a instalaţiei ce se repară. Demontările, înlocuirile, reparaţiile la rezervoarele staţiei care necesită folosirea focului deschis se pot efectua luându-se următoarele măsuri:
se va complet rezervorul; vorgoli închide şi bloca robinetele de pe toate conductele de legătură ale rezervorului; se va decupla rezervorul de toate conductele de legătură; se vor deschide gurile de vizitare de pe mantaua rezervorului şi gurile de lumină de pe capacul rezervorului; se va efectua golirea (purjarea) şi aerisirea rezervorului în aşa fel încât aburii care se vor degaja să nu mai conţină concentraţie periculoasă de gaze;
205
se vor lua probe de gaze pentru analiză; după efectuarea analizelor, se va confirma lipsa gazelor. Demontările, înlocuirile, reparaţiile, curăţarea rezervoarelor de reziduuri şi alte operaţii similare se vor face numai sub supravegherea personalului competent din întreprindere, în aceste activităţi se va solicita eliberarea permisului de lucru cu foc deschis. În interiorul staţiei de degresat sunt interzise depozitarea sau folosirea tuburilor cu oxigen. Introducerea sau scoaterea autovehiculului în/şi din staţia de gresare şi schimb de ulei se va face cu o viteză de maximum 5 km/h. Înainte de scoaterea autovehiculului din staţie se va verifica dacă sculele şi dispozitivele folosite în timpul lucrului au fost îndepărtate. Gresarea articulaţiilor şi agregatelor, precum şi completarea nivelului de ulei în carterul motorului, compresorului, pompei de injecţie şi completarea nivelului de ulei de transmisie în baia cutiei de viteze, a diferenţialului şi a casetei de direcţie se va face numai după oprirea motorului şi asigurarea roţilor cu pene (cale) în ambele sensuri de deplasare. Se interzice încercarea cu mâna a presiunii la capul terminal sau îndreptarea jetului în direcţia persoanelor aflate în apropiere. Declanşarea aparatului se va face numai după cuplarea corectă a capacului aparatului cu punctul de gresat. La locul de gresare nu se vor depozita uleiuri şi unsori decât în cantităţi necesare pentru o zi de lucru.
13.4.4. Staţia de alimentare cu carburant şi lubrifianti În activitatea de aalimentare cu carburant şi lubrifianţi vor respecta Normele specifice de securitate muncii pentru desfacerea produselorsepetroliere.
13.4.5. Centrale termice În activitatea de producere, de distribuţie şi de utilizare a energiei termice se vor respecta: Normele specifice pentru producerea energiei termice; Normele specifice pentru transportul, distribuţia şi utilizarea energiei termice.
13.4.6. Reţeaua de analizare şi evacuare a apelor uzate În activitatea de evacuare a apelor uzate se vor respecta Normele specifice de securitate a muncii pentru evacuarea apelor uzate rezultate de la populaţie şi din procese tehnologice.
13.4.7. Instalaţii pentru producerea şi distribuirea aerului comprimat În activitatea de producere şi distribuire a aerului comprimat se vor respecta Normele specifice de securitate a muncii pentru producerea aerului comprimat, precum şi Prescripţiile tehnice pentru proiectarea, executarea, instalarea,
206
exploatarea, repararea şi verificarea recipientelor metalice stabile sub presiune C 490, colecţia ISCIR.
13.5. Prevederi de proiectare privind activitatea de întreţinere şi reparaţii autovehicule 13.5.1. Prevederi generale Lăţimea căilor de acces şi de circulaţie din hale, ateliere şi de pe platformele tehnologice se va stabili în funcţie de felul circulaţiei şi gabaritele mijloacelor de de transport. Lăţimea nu poate fi mai mică decât cea stabilită prin Normele generale protecţie a muncii. Marcajele vor fi vizibile pentru a fi uşor recunoscute. Uşile halelor de întreţinere şi reparare a autovehiculelor vor fi de tip metalic şi vor fi astfel construite încât să nu prezinte pericol de accidentare a muncitorilor. Ele trebuie să se deschidă spre exterior. Iluminatul natural şi iluminatul artificial vor fi astfel realizate atât la locurile de muncă cât şi pe căile de circulaţie sau de trecere, încât să se asigure o vizibilitate bună în conformitate cu Normele generale de protecţie a muncii. Pentru aerisirea halelor şi încăperilor se va asigur; o ventilaţie naturală şi mecanică în conformitate ci Normele generale de protecţie a muncii. Ventilaţia naturală se va realiza prin amenajarea unor ferestre rabatabile, amplasate la înălţime ş acţionate cu tijă de la sol. La amplasarea ferestrelor raba tabile, se va ţine seama ca prin deschiderea lor să se eviţi formarea curenţilor de aer la nivelul locurilor de muncă. Între părţile exterioare, frontale şi laterale al autovehiculelor parcate pentru lucrări de întreţinere se va asigura un spaţiu de minimum 1,2 m. Această distanţă se va respecta şi faţă de pereţi, bancuri de lucru şi instalaţii. Tablourile electrice generale la care accesul s face din halele de întreţinere şi reparare a autovehiculele vor fi împrejmuite, prevăzute cu uşa de acces încuiată c cheie, amenajate, dotate, inscripţionate şi vopsite în culo convenţionale, potrivit prevederilor standardelor în vigoan Tablourile electrice din halele de întreţinere se vor introduce în carcase de protecţie, se vor lega la pământ vor fi prevăzute cu platforme şi covoare electroizolante. I uşile de acces se vor afişa schemele monofilare a circuitelor.
13.5.2. Canalul de revizie Canalele de revizie vor fi prevăzute cu: borduri pentru ghidarea roţi lor autovehiculelor;
instalaţie electrică de iluminat cu tensiune de 12V; scări pentru acces în canal; prize electrice pentru lămpile portative de iluminat la tensiune de 12V. Lămpile trebuie să fie de tip antiexploziv şi dotate cu apărătoare; nişe pentru scule; grătare din lemn pentru pardoseală, aşezate pe toată suprafaţa canalului;
207
podeţe mobile de trecere care vor fi aşezate în faţa şi în spatele autovehiculului aflat pe canal şi, după caz, cu balustrade telescopice, în situaţia în care pe canal nu sunt autovehicule. În cazul în care în fluxul tehnologic de demontare se utilizează un transportor pentru autovehicule, acesta trebuie prevăzut cu un dispozitiv de oprire urgentă accesibil din orice punct al transportorului.
13.5.3. Rampa de spălare manuală Rampa va fi de construcţie rigidă şi va fi prevăzută cu trotuare pentru a permite coborârea şoferului din autovehicul. Terenul din jurul rampei va fi amenajat pentru a asigura evacuarea rapidă a apei şi a noroiului. Rampele vor fi prevăzute cu borduri pe partea lor interioară. Rampele nu vor fi amplasate în apropierea liniilor electrice aeriene. Distanţa dintre rampă şi liniile electrice aeriene va fi mai mare decât lungimea maximă a jetului de apă. Toate conductele tehnologice vor fi vopsite în culori distincte, în conformitate cu prevederile standardelor în vigoare. Toate conductele care transportă fluide calde peste +55 °C vor fi izolate termic sau prevăzute cu apărători din tablă, căptuşite cu azbest sau cu vată minerală. Macaralele hidraulice din cadrul halelor, atelierelor şi platformelor tehnologice vor fi vopsite conform standardelor în vigoare.
13.5.4. Staţia de spălare mecanizată Staţiile vor fi astfellui amenajate din autovehicul şi ieşirea din staţie.încât să permită coborârea conducătorului auto În interiorul staţiei propriu-zise (tunel) de spălare nu se admite nici o instalaţie electrică de lumină, de forţă sau de comandă. Toate instalaţiile electrice necesare funcţionării staţiei vor fi montate numai în exterior, în camera în care sunt amplasate pupitrul şi tabloul de comandă va exista covor sau podeţ electroizolant. Întreaga instalaţie electrică a staţiei de spălare va fi legată la instalaţia de pământ. În camera în care sunt montate pompele de apă trebuie să se amplaseze tablouri electrice de distribuţie cu grad de protecţie corespunzător. Toate instalaţiile electrice vor fi protejate în mod obligatoriu contra infiltraţiilor cu apă. Între tunel şi camera de comandă a staţiei va exista o fereastră etanşă pentru a permite vizibilitatea spre tunel.
13.5.5. Staţia de decapare Autovehiculele se introduc în staţie cu un mijloc mecanizat propriu staţiei, cu care se va face şi evacuarea autovehiculul din staţie. Mijlocul mecanizat va fi astfel executat încât să nu fie necesară intervenţia omului, în special la manevra de evacuare. În interiorul staţiei nu se admite nici o instalaţie electrică de lumină de forţă sau de comandă. Toate instalaţiile electrice necesare funcţionării staţiei vor fi montate numai în exterior. 208
13.5.6. Băile de degresare şi dezincrustare Băile montate în exteriorul clădirii, care lucrează cu soluţii fierbinţi acide sau bazice, vor fi instalate la distanţă de orice clădire, astfel încât vaporii degajaţi să nu pătrundă în clădire. Se va ţine seama de direcţia vânturilor dominante. Când procesul tehnologic o cere, băile cu soluţii fierbinţi acide sau bazice pot fi montate în interiorul clădirilor, cu condiţia ca ele să fie prevăzute cu capace manevrabile, cu instalaţie mecanică de absorbţie şi evacuare a vaporilor. La operaţia de degresare electrochimică (care provoacă degajări de hidrogen) se vor lua măsuri de ventilaţie artificială a băilor având instalaţia electrică de tip antiex, pentru a nu provoca explozii la conectare şi deconectare. Pentru evitarea amestecurilor explozive cauzate de spuma care se formează la suprafaţa băilor de degresare urmare a acumulării de oxigen şi hidrogen, instalaţia de degresare va fi prevăzută cu sistem de recirculare continuă a soluţiei şi cu un preaplin pentru acumularea şi eliminarea spumei.
13.5.7. Atelierul de recondiţionare a arcurilor Atelierul va fi amplasat în clădiri fără etaj, de construcţie rezistentă la trepidaţii. Clădirea atelierului va fi cu latura lungă perpendiculară pe direcţia vânturilor dominante în perioada caldă a anului, evitându-se alipirea oricăror anexe tehnicosociale de acestea. Pentru ventilarea naturală se vor prevedea deschideri în pereţi şi în acoperiş. Lăţimea căilor de acces din atelierul de recondiţionare a arcurilor se va stabili în funcţie de gabaritele utilajelor din dotare şi de dimensiunile materialelor sau pieselorDispozitivul manipulate.de springuit trebuie să fie prevăzut cu apărătoare la cuplajul de antrenare al roţilor şi cu role în bună stare. Utilajele, dispozitivele şi instalaţiile (forja, dispozitivul de springuit foi de arc, dispozitivul de confecţionat ochiuri la foile de arc, dispozitivul de asamblat arcuri, polizorul, maşina de găurit, cuptorul termic etc.) vor fi astfel amplasate încât să se creeze treceri şi căi de acces între ele. Gabaritul funcţional nu va intra în spaţiul căilor de acces. Amplasarea utilajelor, dispozitivelor instalaţiilor se va face astfel încât să se evite executarea de mişcări inutile şi obositoare din partea executanţi lor care le deservesc, asigurând totodată libertatea lor de mişcare la locul de muncă. Executanţilor li se va crea posibilitatea de lucru în poziţii corecte şi comode (ergonomice). Dispozitivele de prindere hidraulice sau pneumatice trebuie să fie prevăzute cu sisteme de interblocare mecanică sau electromecanică pentru evitarea accidentelor datorită căderii de presiune. În cazul când se lucrează simultan la mai multe utilaje, dispozitive sau instalaţii, se va asigura posibilitatea de urmărire comodă, rapidă, eficace în condiţii impuse de procesul tehnologic. La amplasarea utilajelor, dispozitivelor si instalaţiilor se va prevedea şi spaţiul ocupat de materiale, produse finite sau deşeuri, în aşa fel încât să se asigure suprafaţa liberă necesară desfăşurării normale a activităţii executanţilor. Montarea utilajelor, dispozitivelor şi instalaţiilor se va face pe pardoseală, prin intermediul unor straturi elastice ori pe fundaţii speciale, corespunzător felului 209
utilajului şi celor prevăzute în documentaţia de proiectare, ţinându-se seama de influenţa reciprocă dintre maşini si elementele clădirii. Montarea utilajelor, dispozitivelor şi instalaţiilor pe planşeele existente se va face numai cu avizul proiectantului clădirii. Amplasarea utilajelor, îndeosebi a forjei, se va face astfel încât la transportul foilor de arc şi al pieselor încălzite să nu se traverseze căile de acces în atelier. Nicovala trebuie să fie amplasată astfel încât înălţimea ei să nu depăşească 0,65-0,75 m de la pardoseală pentru a se asigura condiţii ca lucrătorul să aibă o poziţie normală în timpul lucrului. Suportul de lemn al nicovalei trebuie prevăzut cu unul sau două cercuri de oţel. Tija trebuie să fie prevăzută cu locaşuri pentru fixarea nicovalei cu ajutorul unor pene de oţel. Nicovala va fi bine fixată pe suportul de lemn. Arcurile asamblate şi foile de arc din atelier vor fi aşezate pe rastele rezistente, special proiectate şi construite în acest scop. Utilajele acţionate de motoare electrice vor fi dotate cu dispozitive de protecţie şi prevăzute cu grătare de lemn pe pardoseală. Baia de călire în ulei va fi prevăzută cu capac şi hotă pentru evacuarea vaporilor inflamabili. Cuptorul termic trebuie să fie prevăzut cu hotă pentru captarea şi evacuarea gazelor de ardere.
13.5.8. Atelierul de sudură Se vor respecta prevederile de proiectare din Norma specifică de securitate a muncii pentru sudarea şi tăierea metalelor în vigoare.
13.5.9. Utilaje pentru aşchiere Se vor respecta prevederile de proiectare din Norma specifică de securitate a muncii pentru prelucrarea metalelor prin aşchiere în vigoare.
13.5.10. Repararea caroseriilor auto Locul stabilit pentru efectuarea operaţiilor de reparare a caroseriilor auto va fi amplasat la o distanţă de cel puţin 50 m faţă de sursele de foc.
13.5.11. Atelier de repararea tapiţeriei În atelierele de tapiţerie trebuie să se prevadă:
spaţiu pentru de desfacerea materialelor destinate reparării sauetc.); casării şi pentru operaţiile scărmănat (lână, păr de cal, iarbă de mare spaţiu sau un loc separat, cu ventilaţie locală, pentru curăţarea materialelor vechi, a perdelelor, a covoarelor etc.; spaţiu pentru lucrul la maşinile de cusut şi pentru operaţiile de reparat şi de montare. În atelierul de tapiţerie, instalaţia de iluminat electric şi de forţă trebuie să fie de tip antiex.
210
Încălzirea atelierului se va face prin instalaţii cu apă caldă sau de aburi, de joasă presiune.
13.5.12. Bancul pentru verificarea părţilor componente ale instalaţiei electrice a autovehiculelor Bancurile de probă şi de lucru vor fi astfel amplasate încât să permită trecerea, efectuarea probelor şi lucrul în atelier, în condiţii corespunzătoare. La instalarea bancului se va avea în vedere:
specială; pardoseala încăperii să fie rezistentă, nefiind necesară o fundaţie să fie aşezat stabil; să fie accesibil din toate părţile, cu excepţia părţii din spate. Cablurile de încercare vor fi prevăzute cu cap terminal şi clemă de prindere.
13.5.13. Recondiţionarea bateriilor de acumulatoare Pereţii încăperilor în care se execută recondiţionarea bateriilor de acumulatoare (reparare, încărcare) vor fi astfel construiţi şi trataţi încât să prezinte o suprafaţă lipsită de pori şi uşor de curăţat cu apă. Pardoseala acestor încăperi trebuie să fie netedă şi rezistentă la foc, construită din mozaic sau plăci antiacide, care să permită spălarea cu uşurinţă, menţinerea în stare umedă şi scurgerea permanentă a lichidelor (având pantă de scurgere spre un sifon de pardoseală). Pardoseala din lemn este interzisă. Uşile şi ferestrele încăperilor vor fi metalice, vopsite cu vopsea antiacidă, pentru a fi protejate împotriva vaporilor. Instalaţia electrică de iluminat din încăperi va fi de tip antiex. În cazul lucrărilor care necesită iluminat local (citirea densimetrului, voltmetrului etc.) se vor utiliza lămpi portative de tensiune de 24 V, cu glob etanş, montate Ia prize electrice instalate în afara încăperii respective. Cablul de alimentare trebuie să reziste la acizi.
13.5.14. Atelier pentru încărcarea bateriilor de acumulatoare Toate încăperile atelierului vor fi dotate cu instalaţie de ventilaţie mecanică. întrucât substanţele nocive care se degajă în încăpere sunt mai grele decât aerul, gurile de absorbţie ale instalaţiei de ventilaţie locală vor fi amplasate aproape de nivelul solului şi cât mai aproape de sursa de emitere a noxelor. Este indicat să se asigure funcţionarea instalaţiei de încărcare a acumulatoarelor concomitent cu funcţionarea ventilaţiei. Încăperile atelierului pentru încărcarea bateriilor de acumulatoare trebuie să aibă încălzire centrală cu conducte sudate. În încăperea în care se face verificarea, demontarea, repararea şi montarea bateriilor de acumulatoare se va prevedea o chiuvetă cu robinet dublu-serviciu pentru spălarea pardoselii şi menţinerea ei în permanenţă în stare umedă şi pentru băut şi spălat.
211
Încăperea va fi prevăzută cu scurgeri spre bazinele de colectare şi neutralizarea apelor reziduale, care după neutralizare vor fi evacuate pe reţeaua comună de canalizare. Încăperea destinată staţiei de încărcare electrică trebuie să fie prevăzută cu locuri pentru conectarea bateriilor de acumulatoare la reţeaua electrică de curent redresat. În încăperea atelierului de încărcare în care se face prepararea soluţiei acide, formarea electrolitului şi umplerea cu electrolit a acumulatoarelor, trebuie să existe băi cu instalaţie de apă curentă, cu suporturi pentru spălarea plăcilor şi a punţilor de legătură a acumulatoarelor.
13.5.15. Atelierul de probat pompe de injecţie şi carburatoare Încăperea în care se fac probele pompelor de injecţie şi carburatoarelor va fi construită din materiale incombustibile. Pardoseala va fi din material nealunecos, care să nu producă scântei prin lovire, încăperea va fi bine iluminată, iar instalaţia electrică de iluminat va fi de tip antiexploziv. Standul de verificare al pompelor de injecţie şi al carburatoarelor trebuie prevăzut cu apărători împotriva stropirii cauzate de apariţia neetanşeităţilor accidentale. Prizele şi întrerupătoarele electrice vor fi de asemenea de tip antiexploziv, iar când aceasta nu se poate realiza, ele vor fi montate în afara atelierului. Se interzice încălzirea atelierului cu încălzitoare cu flacără deschisă, încălzirea se face numai cu radiatoare cu apă caldă. Deschiderea uşii atelierului trebuie să se facă numai în afară. Aparatele pentru o încăpere separată . centicubat şi verificat pompele de injecţie vor fi instalate într-
13.5.16. Atelierul de reparat radiatoare şi rezervoare Spaţiul pentru reparat radiatoare şi rezervoare va fi prevăzut cu instalaţie de apă şi de scurgere la canal. Pardoseala va fi din ciment sau mozaic şi va fi acoperită cu grătare din lemn. Se vor prevedea băi pentru spălare, pentru probă de presiune şi de dezincrustare, dotate cu mijloace mecanizate pentru manipularea radiatoarelor şi rezervoarelor prevăzute cu conducte de scurgere şi de alimentare. Ventilaţia se va asigura numai cu ajutorul ventilaţiei mecanice. La baia pentru probe sub presiune şi la locurile de muncă unde se execută lucrări de sudare sau lipire, se vor amenaja instalaţii de ventilaţie locală (hote) pentru evacuarea noxelor rezultate din procesul de muncă.
13.5.17. Atelierul de vulcanizare Încăperea în care se execută operaţiile de pregătire va fi încălzită numai cu corpuri de încălzire fără aripioare, iar pardoseala şi pereţii vor fi în aşa fel realizaţi încât să permită o curăţare uşoară. Locurile de muncă trebuie prevăzute cu grătare de lemn aşezate pe pardoseală. Instalaţiile sub presiune vor fi prevăzute cu aparate de măsură şi control şi supape de siguranţă. 212
Polizoarele vor fi prevăzute cu exhaustoare pentru captarea şi evacuarea pulberilor şi cu dispozitive de protecţie. Polizarea cauciucurilor se va face cu un dispozitiv anume construit, menit să uşureze efortul muncitorilor, iar părţile exterioare în mişcare ale dispozitivelor vor fi protejate cu apărători solide de metal. Pentru scoaterea cauciucului de pe jantă atelierul se va dota cu un dispozitiv specializat. Presele de vulcanizat vor fi dotate cu termometre
13.5.18. Atelierul de vopsitorie Atelierul de vopsitorie va fi amplasat, construit şi amenajat în conformitate cu prescripţiile de proiectare din "Norme specifice de securitate a muncii pentru activitatea de vopsire".
13.5.19. Încăperi pentru rodajul pe banc al motoarelor Standurile pentru rodajul motoarelor se vor amplasa în încăperi separate la finele liniilor tehnologice, respectându-se distanţele impuse de normele PSI. Se vor aplica măsuri corespunzătoare de fonoizolare pentru a reduce zgomotul în limitele prescrise de Normele generale de protecţie a muncii. Pardoselile încăperilor standurilor de probă şi rodaj vor fi realizate din materiale rezistente, neinflamabile, cu suprafaţa plană antiderapantă şi rezistentă la acţiunile agenţilor chimici. Tablourile electrice generale vor fi de tip antiex sau vor fi amplasate în afara încăperii. Materialele şi aparatele electrice folosite în standurile de rodaj motoare vor fi de tip antiex. Pentru reducerea transmiterii vibraţiilor motoarelor şi ale instalaţiilor de acţionare, acestea trebuie să fie montate pe fundaţii separate, izolate de pardoseala încăperii. Conductele tehnologice de alimentare vor fi amplasate în canale prevăzute cu sifoane de scurgere racordate la decantoare sau la canalizare, cu condiţia denocivizării apelor reziduale înainte de deversare. Canalele vor fi acoperite cu capace rezistente şi asigurate împotriva deplasărilor. Conductele care pleacă din rezervoarele de combustibili sau lubrifianţi vor fi prevăzute, pentru siguranţă, cu două robinete de închidere montate în serie în locuri accesibile. Această măsură se va aplica şi la locul de alimentare al standului. La îmbinări se vor folosi garnituri din cauciuc rezistente la acţiunea mediului, temperaturii de regim şi hidrocarburilor. Conductele de alimentare cu combustibili ale standurilor se vor amplasa opus conductelor de eşapare ale motoarelor, cu care nu trebuie să vină în contact. Dacă se prevede atelier de remedieri, acesta trebuie să fie dotat cu un banc de lucru, canal de revizie, instalaţie de ridicat, instalaţie de evacuare a gazelor eşapate şi instalaţie de ventilaţie naturală. Standurile de rodaj vor fi prevăzute cu instalaţii de ridicat şi transportat. Încăperile în care se execută rodajul pe stand al motoarelor cu combustie internă vor fi dotate cu următoarele: instalaţie de legare la pământ a tuturor părţilor metalice; instalaţii de alimentare centralizată cu combustibili, uleiuri etc. Instalaţiile de alimentare cu combustibil şi uleiuri trebuie să fie etanşe; nu se admite alimentarea manuală a motoarelor în incinta standurilor de 213
probă. Se interzice lucrul la standul de rodaj dacă are scurgeri de carburant; instalaţie de răcire cu apă a motoarelor şi frânelor; instalaţii de captare şi evacuare a gazelor arse de la eşapamentul motoarelor; gazele vor fi evacuate direct în exterior prin tuburi etanşe, amplasate în canale din beton prevăzute cu pante de scurgere şi ventilaţie; instalaţii de ventilaţie generală a încăperii (evacuare şi introducere aer), pentru eliminarea scăpărilor de gaze şi crearea unui microclimat corespunzător în limitele prevăzute de Normele generale de protecţie a muncii; instalaţii speciale pentru evacuarea scurgerilor necontrolate de combustibil, de la motor, în decantoare amplasate în afara clădirii, care vor fi ferite de scântei şi orice altă surse de aprindere. Este indicat ca evacuarea să se facă prin cădere liberă, evitându-se evacuările prin pompe.
13.5.20. Spaţii pentru umflarea pneurilor Umflarea pneurilor în incinta unităţilor se va face numai în locuri special amenajate în acest scop, amplasate astfel încât accesul autovehiculelor să fie uşor, fără manevre complexe la intrare sau ieşire. Spaţiul destinat acestor operaţii va fi protejat contra intemperiilor. Este interzisă amplasarea locului pentru umflarea pneurilor în incinta halelor de întreţinere şi reparaţii, în atelier sau în spaţii restrânse. Locul pentru umflarea pneurilor va fi dotat obligatoriu cu dispozitive de protecţie fixe sau mobile împotriva săririi cercului şi va avea asigurată sursa de aer comprimat având presiuniianvelopelor aerului cu ajutorul unui manometru. În cazul în posibilitatea care punctulmăsurării pentru umflarea nu dispune de racord la instalaţia centralizată de aer comprimat a unităţii, sursa de aer se va asigura de către un compresor propriu, amplasat într-o încăpere separată şi care va asigura toate presiunile admise din anvelope ce echipează autovehiculele din unitatea respectivă. De asemenea, compresorul va fi dotat cu supapă de siguranţă, cu presostat şi cu manometru de presiune, care va avea marcată presiunea maximă. Becurile de iluminare vor fi prevăzute cu globuri protejate de grătare metalice. Cuplajul motor electric-compresor trebuie prevăzut cu dispozitive de protecţie.
13.5.21. Staţia de gresare şi schimb de ulei Operaţiile de ungere şi schimbul de ulei la autovehicule se vor efectua numai în locuri special amenajate pentru aceste lucrări. Canalele de gresare şi schimb de ulei vor îndeplini aceleaşi condiţii ca şi la canalele de revizie din halele de întreţinere şi reparare a autovehiculelor, prevăzute în prezentele norme. La aceste canale se vor prevedea conducte pentru captarea uleiurilor scurse de la autovehicule în rezervoare special destinate, amplasate în afara locului de gresare. Pardoseala staţiei de gresare şi schimb de ulei va avea suprafaţa plană şi uşor de întreţinut şi va fi din materiale rezistente, neinflamabile. Tablourile electrice de distribuţie vor fi prevăzute cu carcase metalice, iar acestea vor fi legate la pământ. Instalaţiile electrice de iluminat şi aparatele electrice folosite în interiorul staţiei trebuie să aibă grad de protecţie minim IP/54. 214
Conductele din încăpere vor fi vopsite în culori distincte, în conformitate cu prevederile reglementărilor existente în acest sens.
13.5.22. Centrale termice Se vor respecta prevederile de proiectare din : Normele specifice de securitate a muncii pentru producţia energiei termice; Normele specifice de securitate a muncii pentru transportul, distribuţia şi utilizarea energiei termice.
13.5.23. Canalizarea apelor reziduale Se vor respecta prevederile de proiectare din Normele specifice de securitate a muncii pentru evacuarea apelor uzate rezultate de la populaţie şi din procesele tehnologice.
13.5.24. Staţii de alimentare cu carburanţi şi lubrifianţi Amplasarea, amenajarea, organizarea şi dotarea staţiilor de alimentare cu combustibili şi lubrifianţi se vor efectua în conformitate cu prescripţiile de proiectare din Normele specifice de securitate a muncii pentru desfacerea produselor petroliere.
13.5.25. Staţii pentru producerea şi distribuirea aerului comprimat Se vor respecta prevederile de proiectare din Norme specifice de securitate a muncii pentru producerea aerului comprimat precum şi Prescripţiile tehnice pentru proiectarea, executarea, instalarea, exploatarea, repararea şi verificarea recipientelor metalice stabile sub presiune C 4 -90, colecţia ISCIR.
14. EXTRAS DIN NORMELE DE PREVENIREA ŞI STINGEREA INCENDIILOR SPECIFICE A CTIVITĂŢII DE TRANSPORT RUTIER 215
14.1. Autovehiculul în parcurs Este interzisă plecarea în cursă a autovehiculelor fără stingătoare în perfectă stare de funcţionare. Pentru menţinerea în perfectă stare de funcţionare a stingătoarelor din echipamentul autovehiculelor, încărcătura acestora se verifică obligatoriu periodic potrivit instrucţiunilor tehnice. Autovehiculele pentru transport în comun, autocamioanele şi utilajele grele, vor fi dotate cu stingătoare portative în funcţie de capacitatea şi încărcătura lor, fixate în locaşurile stabilite în acest scop de uzina constructoare. Pe timpul spălatului autovehiculelor cu apă sub presiune, stingătoarele vor fi scoase din autovehicule, protejându-le împotriva umidităţii. Pentru prevenirea incendiilor în parcurs, sistemul de alimentare, aprinderea,instalaţia electrică şi sistemul de frânare trebuie să fie în perfectă stare de funcţionare. Conductorii electrici trebuie să fie bine izolaţi, iar contactele bine fixate. Autovehiculele care transportă combustibili lichizi sau încărcături cu pericol de explozie, trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: eşapamentul să fie mont at în partea din faţ ă şi să fie prevăzut cu parascântei şi cu apăsătoare metalică; să fie echipat cu mijloace iniţiale de stingere a incendiilor (două stingătoare cu spumă, o ladă sau sac cu nisip uscat, o pătură groasă şi două lopeţi pentru împrăştierea nisipului); pe părţile laterale şi în faţa şi în spatele autovehiculelor, să fie prevăzute cu tăbliţe având inscripţionat „PERICOL DE FOC”, iar de o parte şi de alta a cabinei să aibă un fanion din pânză de culoarea neagră în interiorul căruia să fie înscrisă cu alb litera „P”, sau să aibă fixate în faţă şi în spate plăci dreptunghiulare negre cu inscripţia „P” în alb; robinetele autocisternelor să fie etanşe şi prevăzute cu un dispozitiv care să înlăture posibilitatea deschiderii lor în timpul mersului; la încărcarea, descărcarea cisternelor se va asigura legarea la pământ pentru scurgerea electricităţii statice. Se interzice transportul combustibilului lichid în remorci şi caroseria autobasculantelor. În mod excepţional combustibilii lichizi pot fi transportaţi în remorci cisterne, iar buteliile de aragaz, în remorci special amenajate rastele sau containere. Dacă din cauza deteriorării ambalajului în timpul transportului sau din alte cauze, substanţele combustibile, inflamabile sau explozive, se împrăştie pe drum, conducătorul autovehiculului este obligat să oprească imediat ce observă aceasta şi împreună cu persoana care îl însoţeşte, să avertizeze pe cei din jur de pericol şi să ia măsurile necesare pentru izolare, anunţând de cele întâmplate cel mai apropiat organ de poliţie. Conducătorilor de autovehicule care transportă mărfuri cu pericol de incendiu şi explozie, este interzis: săleplece în cursă fără să fie înso ţiţi de cel puţin o persoană care să cunoască bine caracteristicile mărfii care se transportă şi care să-i însoţească pe tot parcursul; să transporte persoane sau încărcături neprevăzute în foi de parcurs să provoace şocuri autovehiculului condus; să fumeze în timpul transportului sau să aprindă focul, la opriri sau staţionări, la o distanţă de 50m de autovehicul; să lase autovehiculul cu încărcătură fără supraveghere; 216
să parcheze autovehiculul încărcat în garaj; să păstreze în autovehicul rezerve de combustibil în ambalaje de mase plastice; să remorcheze autovehiculele rămase în pană; să staţioneze pa partea carosabilă a drumurilor publice pe timp de noapte; să depăşească alte autovehicule, cu excepţia celor oprite sau staţionate; să efectueze transportul încărcăturilor cu pericol de incendiu şi explozie în timpul nopţii sau să circule cu viteză mare pe timp de ceaţă sau de ploaie; să repare în parcurs autovehiculul încărcat cu mărfuri ce prezintă pericol
de incendii explozie. Încărcătura cusau pericol de incendii şi explozii ce se transportă va fi bine ambalată şi corect poziţionată în autovehicule. Pe ploaie sau ninsoare, aceasta va fi acoperită cu prelată. Se interzice încărcarea unor materiale în autovehicule care transportă recipiente cu gaze comprimate. Când se constată că un recipient pierde gaz prin ventil, sau prin racord, trebuie golit. Golirea gazului se face departe de autovehicul şi de orice sursă de foc. La conducerea autovehiculelor care transportă încărcături periculoase (combustibil lichid, substanţe explozibile toxice, gaze îmbuteliate etc. ), vor fi folosiţi numai conducători auto care au experienţă în conducere. În timpul transportului explozivilor se vor lua în plus următoarele măsuri: transportul se face numai în ambalajul fabricii furnizoare; viteza de circulaţie să fie redusă (30 km/h); oprirea autovehiculelor în raza localităţilor de orice fel este interzisă; este interzis transportul în acelaşi autovehicul a mai multor feluri de explozivi. Stingerea incendiilor la autovehicule în mers se face cu stingătoare cu spumă sau cu pulvogen şi CO 2, cu nisip,pământ mărunţit, prelate, pături, saci, salopete, halate etc. În cazul producerii unui scurtcircuit şi aprinderea izolaţiei conductorilor din instalaţia electrică , conducătorul autovehiculului va opri mai întâi motorul, va desface imediat legătura de la bateria de acumulatoare şi va acţiona pentru stingere. În cazul aprinderii autobuzelor, prima măsură luată de conducătorul auto este să deschidă uşile şi să asigure evacuarea rapidă a călătorilor fără a crea panică. În cazul incendierii autovehiculelor încărcate cu mărfuri se procedează la evacuarea acestora concomitent cu stingerea incendiului declanşat.
14.2. Garaje auto La clădirile şi construcţiile destinate garării autovehiculelor, se va respecta capacitatea de garare stabilită în funcţie de gradul de rezistenţă la foc a construcţiei şi de tipul autovehiculelor. Garajele trebuie prevăzute cu sisteme de ventilaţie şi aerisire naturală sau mecanică pentru evacuarea vaporilor de benzină şi a gazelor de ardere, care prezintă pericol de explozie, incendiu şi intoxicare. Iluminatul garajelor se va face electric, cu instalaţii adecvate. Lămpile electrice portative vor fi armate, iar cablul nu va fi aşezat pe căile de acces. Încălzirea garajelor se va face cu instalaţii de încălzire centrală cu apă caldă, abur sau aer cald. Încălzirea cu soba cu acumulatoare de căldură este admisă numai 217
în garaje cu o capacitate pentru cel mult cinci autocamioane sau cinci autoturisme, caz în care, uşile de alimentare a sobelor trebuie situate în exteriorul garajului. În interiorul garajului, nu este admisă utilizarea sobelor metalice, reşourilor electrice de construcţie obişnuită ( neprotejate), precum şi executarea de improvizaţii la acestea. Este interzisă introducerea în garaj a autovehiculelor: încărcate cu materiale explozive, combustibile sau uşor inflamabile; cu rezervoare de benzină fisurate, sparte, cu capace lipsă sau neetanşe; care prezintă scurgeri de combustibil; cu motoarele şi ţevile de eşapament supraîncălzite sau fără toba de eşapament; care au instalaţia electrică defectă. În interiorul garajelor, nu sunt permise păstrarea de bidoane cu combustibili lichizi, unguenţi sau alte materiale combustibile, precum şi depozitarea, chiar temporară a altor obiecte sau materiale care nu fac parte din inventarul garajelor sau autovehiculelor. Alimentarea cu carburanţi a mijloacelor auto se va face numai în locuri special amenajate, ziua şi numai în cazuri speciale noaptea, la lumina lămpilor electrice protejate. În timpul alimentării motorul va fi oprit. Este interzisă evacuarea reziduurilor combustibile la gurile de canalizare. Cârpele, câlţii şi alte materiale textile care sunt îmbibate cu carburanţi sau ulei, vor fi depuse în lăzi metalice prevăzute cu capace de închidere sau în lăzi de lemn căptuşite în interior cu tablă şi evacuate la sfârşitul zilei de lucru în locuri stabilite pentru acest scop, pentru a fi arse sau îngropate. Acumulatoarele autovehiculelor se vor încărca numai la instalaţii special amenajate. Încărcarea acumulatoarelor în garaj este interzisă. motorului în funcţiune în scopul scoateriiEste autovehiculului din garaj se va facePunerea numai după aerisirea în prealabil a garajului. interzisă încercarea funcţionării motoarelor un timp mai îndelungat în garajele lipsite de ventilaţie. Aşezarea autovehiculelor în garaje se va face astfel încât să se păstreze spaţii între ele şi pereţi, care să asigure o evacuare rapidă în caz de incendiu. Pe lângă normele de prevenire şi stingere a incendiilor specifice, orice garaj va avea şi un plan de evacuare privind indicarea precisă a operaţiilor de efectuat în caz de incendiu şi mijloacele ce vor fi folosite pentru o evacuare rapidă. Normele de prevenire şi stingerea incendiilor şi planul de evacuare se vor afişa în locuri vizibile, bine iluminate şi vor fi prelucrate cu personalul. Planul de evacuare va fi verificat practic prin exerciţii periodice. Cheile de contact ale autovehiculelor se vor păstra în afara programului, la poartă.
14.3. Platforma de parcare a autovehiculelor Conducătorii unităţilor de transport (autobaze, coloane, autogări, agenţii de colectare şi expediere a mărfurilor, precum şi a punctelor de lucru), vor asigura condiţiile corespunzătoare de prevenire şi stingere a incendiilor pe platforme de parcare a autovehiculelor. Terenul destinat parcării autovehiculelor din dotarea acestor formaţiuni trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: să fie întreţinut în permanentă stare de curăţenie;
218
spaţiul rezervat destinat parcării autovehiculelor se va stabilii ţinându-se seama de suprafaţa proiectată pe sol a autovehiculelor ce se parchează, de distanţele de siguranţă între autovehicule; spaţiul de parcare a autovehiculelor va fi iluminat corespunzător pe timpul nopţii şi marcat. Mascarea locurilor de parcare se va face cu vopsea albă sau galbenă; distanţa între autovehicule sau între acestea şi construcţii va trebui să fie stabilită astfel ca să se evite transmiterea eventualului incendiu; să fie dotat cu materiale iniţiale de stins incendiile potrivit normelor în vigoare; drumurile de acces spre sursele de apă pentru stins incendiile, să fie menţinute în stare bună şi complet libere, iar gurile de alimentare cu apă sau bazinele să fie marcate cu indicatoare; este interzisă parcarea autovehiculelor pe drumurile de trecere, precum şi sub liniile electrice; să aibă asigurată paza şi să fie prevăzut cu mijloace de alarmă în caz de incendiu ( telefon, sonerii, sirene etc.) să aibă afişat planul de evacuare şi stingere în caz de incendiu. Aplicarea măsurilor de prevenire şi stingere a incendiilor, constituie obligaţia de serviciu pentru conducătorii autobuzelor, coloanelor, autogări, agenţiilor de colectare şi expediere a mărfurilor şi a punctelor de lucru. În scopul prevenirii incendiilor pe platforma de parcare se vor respecta următoarele: închiderea comutatorului de scoatere de sub tensiune a autovehiculelor imediat după ce au fost parcate; cheile autovehiculelor parcate se vor păstra la punctul de control al platformei de parcare într-o cutie special amenajată în acest scop; nu se alimentează cu combustibil şi nu se execută schimbarea lubrifianţilor degradaţi; nu se încălzeşte motorul sau rezervorul de combustibil folosind lampa de benzină sau alte surse de foc deschis; nu se va fuma decât în locuri stabilite în mod special; nu vor fi folosite în alte scopuri instalaţiile şi accesoriile destinate pentru stingerea incendiilor; nu se vor admite sub nici un motiv executarea lucrărilor de demontare sau de reparaţii , indiferent de mărimea sau complexitatea acestora.
14.4. Staţii de alimentare cu carburanţi şi lubrefianţi Încălzirea şi iluminarea încăperilor închise (spaţii de pompare, magazie lubrefianţi etc.) se vor face respectându-se normele în vigoare de prevenire a incendiilor în mediile cu pericol de explozie. Nu sunt admise improvizaţiile de nici un fel la instalaţiile staţiei. Se interzice lucrul cu foc deschis la o distanţă mai mică de 40m faţă de orice clădire a staţiei, rezervoare, instalaţiei de pompare etc. Încăperile închise în care se manevrează lichide combustibile (magazie carburanţi-lubrefianţi, case pompe, case ventile etc. ) vor fi asigurate cu ventilaţie naturală sau artificială eficientă. 219
Înaintea oricărei reparaţii la instalaţii, acestea se vor goli, se vor spăla şi se vor aerisi până la înlăturarea oricărui pericol de incendii sau explozii. Intrarea în magazii şi în depozite de carburanţi şi lubrefianţi cu flacără deschisă sau cu ţigări aprinse, se interzice, iar la vizitarea acestora se vor folosi lămpi electrice alimentate cu baterii uscate. Măsurarea nivelului şi luarea probelor din rezervoare se vor efectua cu dispozitive construite din materiile neferoase în care scop se va evita producerea de scântei prin lovire. Operaţiile de încărcare-descărcare a autovehiculelor cu lichide combustibile se va face numai cu motorul oprit şi legate la pământ. Descărcarea din autovehicule a produselor petroliere în ambalaje se va face cu mare atenţie. Toate rezervoarele cu carburanţi şi lubrefianţi trebuie să aibă obligatoriu legătura la pământ şi ţeavă de aerisire înaltă de cel puţin 4m de la sol, pentru evacuarea gazelor uşor volatile în atmosferă. Alimentarea autovehiculelor cu combustibil se face menţinându-se în timpul alimentării robinetul furtunului sprijinit pe gâtul rezervorului de combustibil al autovehiculului. Când nu există pompe speciale de alimentare, obligatoriu se vor folosi pâlnii cu cot, iar măsurile metalice de 5,10,20, litri să aibă gulerele în bună stare pentru evitarea prelingerilor. În timpul alimentării, funcţionarea motoarelor vor fi obligatoriu oprită. Conducătorilor auto care alimentează sau aşteaptă să alimenteze le este interzis: să părăsească autovehiculele ce le conduc; să regleze sau să repare motorul pe o rază de 25m de la punctul de alimentare; să fumeze (şi persoanele din autovehicul au aceeaşi obligaţie); să blocheze căile de acces sau să intre cu autovehiculul contra fluxului de alimentare. Dacă cu ocazia punerii în funcţiune motorul autovehiculului alimentat produce rateuri va fi oprit imediat, iar autovehiculul va fi scos de pe teritoriul staţiei de alimentare prin remorcare cu ajutorul unei bare rigide.
14.5. Agenţii de colectare şi expedierea mărfurilor în parcurs La magaziile de mărfuri, primirea, depozitarea, încărcarea şi descărcarea în şi din autovehicule a materialelor şi a obiectelor admise la transport se va face respectând regulile de prevenire a incendiilor specifice acestora. În magaziile de mărfuri vor fi în permanenţă căi de acces printre mărfuri. Uşileşi laterale magaziilor de mărfuri vor fi în permanenţă libere, uşor accesibile nu se vorale bloca cu mărfuri. La magazia de tranzit mare de mărfuri se vor întocmi planurile de evacuare în caz de incendiu şi se vor afişa la loc vizibil. Depozitarea mărfurilor trebuie să se facă cu deplină cunoaştere a proprietăţilor materialelor care se depozitează (periculozitate, sensibilitatea la căldură, reacţie faţă de alte materiale, comportare la condiţiile climaterice create de incendii) pentru a se putea stabili cum trebuie aşezate diversele feluri de materiale unele faţă de celelalte, astfel ca riscul de extindere al incendiului să fie redus. 220
În momentul sosirii la rampă a autocamioanelor cu mărfuri se va controla dacă încărcătura nu prezintă un focar de incendiu. Documentele sosite cu materialele, semnele distincte,plăcile indicatoare şi inscripţiile de pe acestea vor fi confruntate cu mărfurile sosite, pentru a se ştii dacă corespund mai ales din punct de vedere al gradului de periculozitate. Modul de manipulare şi stocare a mărfurilor în magazii se va face cu respectarea instrucţiunilor furnizorului. Este interzis să se lase magazia deschisă când personalul de deservire este plecat. Trebuie să fie lăsate libere căile de acces la hidranţi, vane, tablouri electrice, şi să fie respectate distanţele reglementare faţă de corpurile de încălzire (circa 1m). Interiorul magaziilor de mărfuri nu va fi încălzit, cu excepţia birourilor amenajate pentru magazineri, cât şi a încăperilor pentru lucrătorii de magazie cu respectarea regulilor de prevenirea incendiilor privind alegerea sistemelor de încălzire.
BIBLIOGRAFIE 221
[1] Abăităncei, D. şi Bobescu, Gh. Motoare pentru automobile, E.D.P. Bucureşti, 1980. [2] Abăităncei, D. Motoare pentru automobile şi tractoare, vol. II, Editura Tehnică, Bucureşti, 1980. [3] Aramă, C. ş.a. B. Motoare cu ardere internă, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1975. [4] Bobescu, Gh., ş.a. Motoare, vol. I şi II, Reprografia Universităţii din Braşov, 1983. [5] Câmpian, V., ş.a. Automobile, Reprografia Universităţii din Braşov, 1989. [6] Câmpian, O.V., ş.a. Dinamica autovehiculelor, vol. I, Editura Universităţii „Transilvania” Braşov, 1999. [7] Drăghici, I., ş.a. Suspensii şi amortizoare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1970. [8] Dudiţă, F. Transmisii cardance, Editura Tehnică, Bucureşti, 1966. [9] Dudiţă, F. Cuplaje mobile homocinetice, Editura Tehnică, Bucureşti, 1974. [10] Fenton, J. Handbook of Automotive Powertrain and Chassis Design, Profesional Engineering Publishing Limited, Suffolk, UK, 1998. [11] Frăţilă, Gh., ş.a. Sisteme de frânare ale autovehiculelor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1986. [12] Gorianu, M. Construcţia şi calculul automobilului, Editura Academiei Militare, Bucureşti, 1972. [13] Ionescu, E. Motoare termice şi maşini de tracţiune pentru transporturi forestiere, E.D.P., Bucureşti, 1964. [14] Ionescu, E., ş.a. Automobile şi tractoare, vol. II, Reprografia Universităţii din Braşov, 1979. [15] Mondiru, C., ş.a. Automobile Dacia, Editura Tehnică, Bucureşti, 1998. [16] Mondiru, C., ş.a. Cunoaşterea autovehiculului, Ediţia II, Editura Universităţii din Piteşti, Piteşti, 2000. [17] Năstăsoiu, S., ş.a. Tractoare, E.D.P., Bucureşti, 1983. [18] Năstăsoiu, M., ş.a. Tractoare, Transmisii ale tractoarelor, Editura Universităţii „Transilvania” Braşov, 1999. [19] Nagy, T., ş.a. Fiabilitatea şi terotehnica autovehiculelor, vol. I, Editura Universităţii „Transilvania” Braşov, 1997. [20] Nagy, T., ş.a. Motoare pentru automobile, Reprografia Universităţii Braşov, 1986. [21] Popa, B., ş.a. Motoare pentru autovehicule, Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1982. [22] Poţincu, Gh., ş.a. Automobile, E.D.P., Bucureşti, 1980. [23] Poţincu, Gh., ş.a. Sistemele automobilului, Reprografia Institutului Politehnic Bucureşti, 1964. [24] Tabacu, I., ş.a. Calculul şi construcţia automobilelor, Reprografia Universităţii din Piteşti, 1985. [25] Tecuşan, N., ş.a. Tractoare şi automobile, E.D.P., Bucureşti, 1982. [26] Untaru, M., Câmpian, V., ş.a., Automobile, E.D.P., Bucureşti, 1968. [27] Untaru, M., Câmpian, V., ş.a., Construcţia şi calculul automobilelor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1974. V., ş.a., Automobile, E.D.P., Bucureşti, 1975. [28] Untaru, M., Câmpian, [29] Untaru, M., Câmpian, V., ş.a., Construcţia şi calculul automobilelor, Reprografia Universităţii din Braşov, 1988. [30] BOSCH***, „Automotive Handbook”, ed.4, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, 1996. [31] ***, Colecţia revistelor Automobile Engineer. [32] ***, Colecţia revistelor ATZ. [33] ***, Colecţia revistelor Revista Inginerilor de Automobile.
222
[34] Norme Specifice de Securitatea Muncii nr. 8, Editura Institutului Naţional de Cercetare - Dezvoltare pentru Protecţia Muncii, Bucureşti, ed. 2002; [35] Hotărârea Consiliului Judeţean Braşov, nr. 84/2002.
223
BAZELE INGINERIEI AUTOVEHICULELOR RUTIERE PREFAŢĂ................................................................................................................................................................7 1.PROBLEME GENERALE ALE AUTOVEHICULELOR RUTIERE...........................................................8 1.1. ROLUL ŞI IMPORTANŢA AUTOMOBILELOR, DEZVOLTAREA ŞI MODERNIZAREA LOR...........................................................8 1.2. EVOLUŢIA INDUSTRIEI DE AUTOVEHICULE ÎN ŢARA NOASTRĂ......................................................................................9 1.3. CLASIFICAREA AUTOVEHICULELOR...................................................................................................................... 12 1.3.1. Clasificarea automobilelor.................................................................................................................12 1.3.2. Clasificarea tractoarelor.....................................................................................................................15 1.5. ORGANIZAREA GENERALĂ A AUTOMOBILELOR.......................................................................................................18 1.6. PARAMETRII DE BAZĂ AI AUTOMOBILELOR............................................................................................................19 1.5.1. Parametrii constructivi.......................................................................................................................19 1.5.2. Parametrii dinamici ai automobilelor.................................................................................................22 1.5.3. Parametrii energetici ai automobilului...............................................................................................23 1.5.4. Parametrii economici ai automobilelor..............................................................................................24 1.7. NOŢIUNI SUMARE ASUPRA DEPLASĂRII AUTOMOBILULUI.........................................................................................24 1.6.1. Forţele de rezistenţă la înaintarea automobilului...............................................................................27 1.8. TEST DE EVALUARE. CAPITOLUL 1.....................................................................................................................29 1.7.1. Forţele de rezistenţă la înaintarea automobilului...............................................................................29
2. MOTOARELE CARE ECHIPEAZĂ AUTOMOBILELE..........................................................................31 2.1. CLASIFICAREA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ................................................................................................31 2.2. PRINCIPIUL FUNCŢIONAL ŞI SCHEMA GENERALĂ A MOTORULUI CU ARDERE INTERNĂ CU PISTON.....................................33 2.3. CICLURILE REALE DE FUNCŢIONARE ALE MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ..............................................................34
2.3.1. (M.A.S.)...........................................34 2.3.2. Ciclul Ciclul de de funcţionare funcţionare al al motorului motorului cu cu aprindere aprindere prin prin scânteie compresiune (DIESEL) în patru timpi..........36 2.3.3. Ciclul de funcţionare al motorului cu carburator în doi timpi...........................................................38 2.4. SUPRAALIMENTAREA MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ........................................................................................39 2.5. PARAMETRII CARACTERISTICI AI MOTOARELOR CU ARDERE INTERNĂ.........................................................................41 2.5.1.Diagrama indicată a motorului............................................................................................................41 2.5.2 Presiunea medie indicată.....................................................................................................................42 2.5.3 Lucrul mecanic indicat al motorului....................................................................................................42 2.5.4. Puterea indicată a motorului..............................................................................................................42 2.5.5.Puterea efectivă a motorului................................................................................................................42 2.5.6.Randamentul motorului........................................................................................................................43 2.5.7. Consumul specific de combustibil.......................................................................................................43 2.6. DIAGRAMELE CARACTERISTICE ALE MOTOARELOR DE AUTOMOBIL............................................................................44 2.6.1. Caracteristica externă a motorului cu carburator..............................................................................44 2.6.2. Caracteristica externă a motorului DIESEL.......................................................................................45 2.6.3. Caracteristica de sarcină a motorului ..............................................................................................46 2.6.4. Caracteristica de mers în gol..............................................................................................................46 2.7. CONSTRUCŢIA MOTORULUI DE AUTOMOBIL..........................................................................................................47 2.7.1. Mecanismul motor...............................................................................................................................47 2.7.2. Mecanismul de distribuţie...................................................................................................................49 2.7.3. Sistemul de alimentare........................................................................................................................51 2.7.4. Sistemul de ungere..............................................................................................................................55 2.7.5. Sistemul de răcire al motoarelor.........................................................................................................58 2.7.6. Sistemul de aprindere al motoarelor cu ardere internă.....................................................................62 2.8. TESTE DE EVALUARE. CAPITOLUL 2 ...................................................................................................................67 2.8.1. Construcţia şi funcţionarea mecanismului motor...............................................................................67 2.8.2. Construcţia şi funcţionarea mecanismului de distribuţie..................................................................68 2.8.3. Sistemul de ungere..............................................................................................................................69 2.8.4. Sistemul de răcire................................................................................................................................70 2.8.5. Sistemul de aprindere la M.A.S...........................................................................................................71
224
3. AMBREIAJE MECANICE UTILIZATE LA AUTOMOBILE...................................................................72 3.1. CONSTRUCŢIA AMBREIAJELOR MECANICE.............................................................................................................74 3.2. CONSTRUCŢIA MECANISMELOR DE ACŢIONARE A AMBREIAJELOR..............................................................................78 3.2.1. Mecanismul de acţionare mecanică....................................................................................................78 3.2.2. Mecanismul de acţionare hidraulic.....................................................................................................79 3.3. APRECIEREA DIFERITELOR TIPURI DE AMBREIAJE...................................................................................................80 3.4. TEST DE EVALUARE. CAPITOLUL 3.....................................................................................................................82 3.4.1. Ambreiajul...........................................................................................................................................82
4. CUTII DE VITEZE MECANICE UTILIZATE LA AUTOMOBILE.........................................................84 4.1. CERINŢE IMPUSE CUTIILOR DE VITEZE, CLASIFICAREA LOR......................................................................................84 ONSTRUCŢIA CUTIILOR DE VITEZE
4.2. T CEST DE EVALUARE. CAPITOLUL 4.....................................................................................................................92 .....................................................................................................................86 4.4. 4.4.1. Cutia de viteze.....................................................................................................................................92
5. CUTII DE DISTRIBUŢIE................................................................................................................................95 6. TRANSMISII CARDANICE.........................................................................................................................100 6.1. PARTICULARITĂŢI FUNCŢIONALE, CLASIFICAREA ŞI CERINŢELE FAŢĂ DE CONSTRUCŢIA TRANSMISIILOR CARDANICE......... 101 6.2. CINEMATICA TRANSMISIEI CARDANICE...............................................................................................................105
7. PUNTEA DIN SPATE....................................................................................................................................110 7.1. REDUCTORUL CENTRAL..................................................................................................................................111 7.1.1. Construcţia reductorului central.......................................................................................................111 7.2. DIFERENŢIALUL............................................................................................................................................ 116 7.2.1. Cinematica şi dinamica diferenţialului.............................................................................................116 7.2.2. Construcţia diferenţialului................................................................................................................119 7.3. TRANSMISIA LA ROŢILE MOTOARE....................................................................................................................123 7.3.1. Montajul arborilor planetari.............................................................................................................124 7.4. TEST DE EVALUARE. CAPITOLUL 7...................................................................................................................125 7.4.1. Puntea din spate................................................................................................................................125
8. PUNTEA DIN FAŢĂ......................................................................................................................................127 8.1. ASIGURAREA STABILITĂŢII ROŢILOR DE DIRECŢIE................................................................................................128 8.2. CONSTRUCŢIA PUNŢII DIN FAŢĂ....................................................................................................................... 130 8.2.1. Construcţia punţii din faţă rigide......................................................................................................131 8.2.2. Construcţia punţii din faţă articulată................................................................................................133
9. SISTEMUL DE DIRECŢIE......................................................................................................................... ..135 9.1. ROLUL ŞI CONDIŢIILE IMPUSE SISTEMULUI DE DIRECŢIE........................................................................................ 136 9.2. COMPUNEREA, CLASIFICAREA ŞI PARTICULARITĂŢILE DE FUNCŢIONARE ALE SISTEMELOR DE DIRECŢIE..........................136 9.3. SERVOMECANISME DE DIRECŢIE....................................................................................................................... 140 9.4. TEST DE EVALUARE. CAPITOLUL 9...................................................................................................................142 9.4.1. Sistemul de direcţie al automobilelor................................................................................................142
10. SUSPENSIA AUTOVEHICULELOR........................................................................................................145 10.1. FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ CONFORTABILITATEA AUTOVEHICULELOR.............................................................. 146 10.2. CONSTRUCŢIA SUSPENSIILOR DE AUTOMOBILE.................................................................................................. 148 10.2.1.Construcţia suspensiei dependente..................................................................................................148
10.2.3. ConstrucţiaSUSPENSIEI suspensiei cu element elastic nemetalic......................................................................153 10.3. AMORTIZOARELE .........................................................................................................................155 10.3.1. Construcţia amortizoarelor de automobile.....................................................................................156 10.4. TEST DE EVALUARE. CAPITOLUL 10...............................................................................................................158 10.4.1. Suspensia automobilelor.................................................................................................................158
11. SISTEME DE FRÂNARE ALE AUTOMOBILELOR.............................................................................159 11.1. CLASIFICAREA ŞI CERINŢELE FAŢĂ DE SISTEMELE DE FRÂNARE............................................................................160 11.2. CONSTRUCŢIA FRÂNELOR CU SABOŢI...............................................................................................................161 11.3. CONSTRUCŢIA FRÂNELOR CU DISC..................................................................................................................165 11.4. CONSTRUCŢIA FRÂNELOR CU BANDĂ...............................................................................................................166
225
11.5. SISTEMUL DE ACŢIONARE AL FRÂNELOR..........................................................................................................166 11.5.1. Sistemul de acţionare mecanic........................................................................................................167 11.5.2. Sistemul de acţionare hidraulic.......................................................................................................167 11.5.3. Sisteme de acţionare a frânelor folosite la automobile grele şi autotrenuri...................................170 11.5. TEST DE EVALUARE. CAPITOLUL 11...............................................................................................................172 11.5.1. Sistemul de frânare al automobilelor..............................................................................................172
12. EXTRAS DIN NORME DE PROTECŢIA MUNCII PENTRU ACTIVITATEA DE TRANSPORTURI AUTO...................................................................................................................................................................173 12.1. DISPOZIŢII GENERALE...................................................................................................................................173 12.1.1. Obligaţiile şi răspunderile administrative......................................................................................173 12.1.2. Obligaţiile şi răspunderile personalului angajat............................................................................174 12.2. OBLIGAŢIILE ŞI RĂSPUNDERILE PERSONALULUI ANGAJAT.................................................................................... 174 12.2.1. Obligaţii la crearea unui loc de muncă..........................................................................................174 12.2.2. Condiţii tehnice pe care trebuie să le îndeplinească autovehiculele..............................................175 12.2.3. Inventarul autovehiculului..............................................................................................................176 12.3. GARAREA ŞI PARCAREA ...............................................................................................................................176 12.4. TRANSPORTUL CĂLĂTORILOR.........................................................................................................................177 12.5. TRANSPORTUL MĂRFURILOR..........................................................................................................................177 12.6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR.................................................................................................................... 178 12.6.1. Plecarea în cursă............................................................................................................................178 12.6.2. Obligaţii în parcurs.........................................................................................................................178 12.6.3. Circulaţia pe drum nefavorabil.......................................................................................................179 12.6.4. Remorcarea autovehiculelor...........................................................................................................179 12.6.5. Rodajul în parcurs...........................................................................................................................179 12.6.6. Circulaţia autoturismelor................................................................................................................179 12.6.7. Circulaţia autobuzelor....................................................................................................................179 12.6.8. Circulaţia autovehiculelor cu gabarit şi tonaj depăşit...................................................................180 12.6.9. Transportul autovehiculelor cu bacul.............................................................................................180 12.6.10. Obligaţiile organelor de control...................................................................................................180 12.7. REMEDIEREA DEFECŢIUNILOR ÎN PARCURS........................................................................................................181 12.8. ECHIPAMENTUL DE PROTECŢIE.......................................................................................................................182 12.9. REPARTIZAREA PERSONALULUI PE LOCURI DE MUNCĂ........................................................................................ 182 12.10. INSTRUCTAJUL DE PROTECŢIA MUNCII............................................................................................................182 12.10.1. Instructajul introductiv general....................................................................................................183 12.10.2. Instructajul la locul de muncă.......................................................................................................183 12.10.3. Instructajul periodic......................................................................................................................183 12.10.4. Instructajul ori de câte ori este nevoie..........................................................................................184 12.10.5. Instructajul zilnic (înainte) de începerea lucrului.........................................................................184 12.10.6. Instructajul cu ocazia unor vizite oficiale sau cu caracter didactic.............................................184 12.10.7. Alte măsuri cu privire la instructaj...............................................................................................184 12.11. TRANSMITEREA CUNOŞTINŢELOR ŞI REGULILOR DE PROTECŢIE A MUNCII............................................................. 184 12.11.1. Mijloace vizuale............................................................................................................................185 12.11.2. Mijloace auditive...........................................................................................................................185
13. EXTRAS DIN NORME DE PROTECŢIA MUNCII PENTRU ACTIVITATEA DE ÎNTREŢINERE ŞI REPARAŢII AUTOVEHICULE .................................................................................................................185 13.1. DISPOZIŢII GENERALE...................................................................................................................................185 13.2. PREVEDERI COMUNE.................................................................................................................................... 186
13.2.1. Ia locul de muncă....................................................................................186 13.2.2. încadrarea Organizareapersonalului locului de muncă........................................................................................................186 13.2.3. Protecţia împotriva incendiilor şi exploziilor (PSI)........................................................................188 13.3. REPARAREA AUTOVEHICULELOR.....................................................................................................................189 13.3.1. Lucrări pregătitoare........................................................................................................................189 13.3.2. Revizia tehnică şi diagnosticarea....................................................................................................190 13.3.3. Introducerea sau scoaterea autovehiculelor în/din halele şi atelierele de reparaţii......................192 13.3.4. Sudarea............................................................................................................................................194 13.3.5. Recondiţionarea arcurilor...............................................................................................................194 13.3.6. Prelucrarea metalelor prin aşchiere...............................................................................................195 13.3.7. Repararea caroseriilor auto............................................................................................................195
226
13.3.8. Reparaţii tapiţerie...........................................................................................................................196 13.3.9. Reparaţii la instalaţiile electrice ....................................................................................................197 13.3.10. Recondiţionarea bateriilor de acumulatoare................................................................................198 13.3.11. Încărcarea bateriilor de acumulatoare.........................................................................................198 13.3.12. Repararea şi verificarea pompelor de injecţie şi a carburatoarelor............................................199 13.3.13. Repararea radiatoarelor şi rezervoarelor....................................................................................200 13.3.14. Vulcanizarea..................................................................................................................................201 13.3.15. Rodajul pe banc al motoarelor......................................................................................................201 13.3.16. Montarea motoarelor şi reglarea pe autovehicule.......................................................................202 13.3.17. Standul de frânare.........................................................................................................................203 13.3.18. Montarea autovehiculelor.............................................................................................................203 13.4. ÎNTREŢINEREA AUTOVEHICULELOR..................................................................................................................204 13.4.1. Umflarea pneurilor.........................................................................................................................204 13.4.2. Staţia de pompe şi hidrofoare.........................................................................................................205 13.4.3. Staţia de gresare şi schimb de ulei..................................................................................................205 13.4.4. Staţia de alimentare cu carburant şi lubrifianti..............................................................................206 13.4.5. Centrale termice..............................................................................................................................206 13.4.6. Reţeaua de analizare şi evacuare a apelor uzate............................................................................206 13.4.7. Instalaţii pentru producerea şi distribuirea aerului comprimat.....................................................206 13.5. PREVEDERI DE PROIECTARE PRIVIND ACTIVITATEA DE ÎNTREŢINERE ŞI REPARAŢII AUTOVEHICULE...................... 207 13.5.1. Prevederi generale..........................................................................................................................207 13.5.2. Canalul de revizie............................................................................................................................207 13.5.3. Rampa de spălare manuală.............................................................................................................208 13.5.4. Staţia de spălare mecanizată...........................................................................................................208 13.5.5. Staţia de decapare...........................................................................................................................208 13.5.6. Băile de degresare şi dezincrustare................................................................................................209 13.5.7. Atelierul de recondiţionare a arcurilor...........................................................................................209 13.5.8. Atelierul de sudură..........................................................................................................................210 13.5.9. Utilaje pentru aşchiere....................................................................................................................210 13.5.10. Repararea caroseriilor auto..........................................................................................................210 13.5.11. Atelier de repararea tapiţeriei......................................................................................................210 13.5.12. Bancul pentru verificarea părţilor componente ale instalaţiei electrice a autovehiculelor.........211 13.5.13. Recondiţionarea bateriilor de acumulatoare................................................................................211 13.5.14. Atelier pentru încărcarea bateriilor de acumulatoare..................................................................211 13.5.15. Atelierul de probat pompe de injecţie şi carburatoare.................................................................212 13.5.16. Atelierul de reparat radiatoare şi rezervoare...............................................................................212 13.5.17. Atelierul de vulcanizare................................................................................................................212 13.5.18. Atelierul de vopsitorie...................................................................................................................213 13.5.19. Încăperi pentru rodajul pe banc al motoarelor............................................................................213 13.5.20. Spaţii pentru umflarea pneurilor...................................................................................................214 13.5.21. Staţia de gresare şi schimb de ulei................................................................................................214 13.5.22. Centrale termice............................................................................................................................215 13.5.23. Canalizarea apelor reziduale........................................................................................................215 13.5.24. Staţii de alimentare cu carburanţi şi lubrifianţi............................................................................215 13.5.25. Staţii pentru producerea şi distribuirea aerului comprimat.........................................................215
14. EXTRAS DIN NORMELE DE PREVENIREA ŞI STINGEREA INCENDIILOR SPECIFICE ACTIVITĂŢII DE TRANSPORT RUTIER....................................................................................................215 ÎN PARCURS........................................................................................................................216 14.1. G AUTOVEHICULUL 14.2. ARAJE AUTO.............................................................................................................................................217 14.3. PLATFORMA DE PARCARE A AUTOVEHICULELOR................................................................................................218 14.4. STAŢII DE ALIMENTARE CU CARBURANŢI ŞI LUBREFIANŢI....................................................................................219 14.5. AGENŢII DE COLECTARE ŞI EXPEDIEREA MĂRFURILOR ÎN PARCURS........................................................................220
BIBLIOGRAFIE.................................................................................................................................................221
227
