Неизвестный танк часть 2

Неизвестный танк...

(Раздел создан на основании книги "Танк" Военного издательства Министерства Обороны СССР 1954 года, под редакцией

Антонова А.С., Артамонова Б.А., Коробкова Б.М., Магидович Е.И. и других материалах.)

Часть 2

Часть 1

Часть 3

Часть 4

Часть 5

Часть 6

ГЛАВА  ТРЕТЬЯ

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТАНКА

Танк — это боевая гусеничная машина, обладающая броневой защитой, огневой мощью и высокой маневренностью, обеспечиваемой подвиж­ностью, поворотливостью и проходимостью танка вне дорог. Для каждого этапа развития танкостроения существует определенное наи­более целесообразное сочетание этих боевых свойств, зависящее от уровня танковой техники, в частности конструкторской мысли, от разви­тия средств противотанковой борьбы, целей и способов боевого примене­ния танков. Если такое целесообразное сочетание боевых свойств нару­шается, танк делается неполноценным. Так, например, высокие скорости отдельных немецких и американских танков второй мировой войны не могли возместить слабость их брони и вооружения и низкую прохо­димость.

 Танк представляет собой сложную машину, состоящую из десятков механизмов и устройств, которые, в свою очередь, собираются из большого числа " деталей. На различных танках эти механизмы и устройства могут весьма сильно различаться. Механизмов, встречаю­щихся на одних танках, может не быть на других. Однако общность на­значения и основных требований, предъявляемых ко всем танкам, опре­деляет и общие черты в их устройстве. В частности, любой танк может быть разделен на ряд частей. Каждая из этих частей, как бы ни были раз­личны входящие в нее механизмы и устройства, имеется на всяком танке. Части эти следующие: броневой корпус с башней, вооружение, моторная установка, трансмиссия (силовая передача), ходовая часть, вспомогательное оборудование (приборы наблюдения, средства связи, противопожарное оборудование и т. д.),

Вторая мировая война показала, что наиболее целесообразное соче­тание боевых свойств танков было достигнуто советским танкостроением.

Для танкостроения капиталистических стран в эти годы характерно стремление улучшить свою отсталую танковую технику и догнать совет­ское танкостроение. Лишь те иностранные танки, которые по сочета­нию боевых свойств приближались к советским танкам (полностью до­стичь такого сочетания не удалось ни одной стране), смогли удержаться на полях сражений более или менее длительное время.

Устройство каждой из частей, составляющих танк, и механизмов, входящих в эти части, в конечном  счете определяется теми боевыми свойствами, которые данная часть или механизм обеспечивает. Ко­нечно, между свойствами нельзя, провести резкой границы— они тесно связаны и взаимообусловлены. Например, чем танк маневреннее, тем он менее поражаем и тем выше его огневая мощь (при равной броне и вооружении). Танк с большей огневой мощью труднее поразить хотя бы потому, что стрелять по нему приходится, как правило, с большой дистанции. Повышение огневой мощи и улучшение броневой защиты в известной мере обеспечивают увеличение свободы действий танка на местности.

Однако каждое из основных боевых свойств танка обеспечивается преимущественно тем или иным из его узлов: броневая защита — тол­щиной брони корпуса и башни, их формой и размерами; огневая мощь — в основном вооружением; маневренность — моторной установкой, транс миссией и ходовой частью. При этом моторная установка и трансмиссия определяют главным образом подвижность и поворотливость, а ходовая, часть — проходимость танка; подчеркивая это обстоятельство, опреде­ляют танк именно как боевую гусеничную машину, поскольку именно гусеничный движитель дает современному танку ту высокую проходимость, которая отличает его от колесных боевых машин (броне­автомобилей).

Итак, с одной стороны, боевые свойства определяют устройство узлов и механизмов танка, а с другой — то или иное устройство меха­низмов обеспечивает или, наоборот, ограничивает боевые свойства. Так_т невысокие требования к подвижности первых танков обусловили приме­нение на них жесткой подвески. Но жесткая подвеска ограничивала ско­рость танков. Чтобы повысить подвижность, потребовалось заменить жесткую подвеску мягкой  (рессорной)  подвеской.

Изучение принципов действия механизмов танка наиболее целесо­образно вести, исходя из основных боевых свойств танка. Только зная требования, вытекающие из этих свойств, можно объяснить пути разви­тия и многообразие механизмов танков, а также сравнить и правильно оценить механизмы различных типов.    

Поэтому принципы устройства и действия механизмов танка рассма­триваются в последующих главах в неразрывной связи с теми боевыми свойствами, которые они по преимуществу обеспечивают. Но такое рас­смотрение должно опираться на знание устройства танка и его агрегатов хотя бы в общих чертах и в наиболее простом виде. В настоящей главе и рассказывается, как устроены я размещены в танке его основные механизмы. Исключение сделано лишь для двигателя и электрооборудования. Описание их изложено в отдель­ных главах, так как необходимо предварительно рассмотреть основы их  действия.

Предварительное знакомство с устройством наиболее простых меха­низмов позволяет в дальнейшем ограничиться рассмотрением и сравне­нием принципиальных схем и тех усовершенствований, которые направ­лены на улучшение боевых свойств танков.

Рис. 70.Внутреннее устройства танка

БРОНЕВОЙ  КОРПУС,   БАШНЯ  И  ВООРУЖЕНИЕ  ТАНКА

БРОНЕВОЙ КОРПУС

Броневой корпус танка представляет собой жесткую коробку, со­стоящую из соединенных между собой листов броневой стали. Отдель­ные части (узлы) корпуса иногда отливаются из броневой стали, чтопозволяет придать корпусу более плав­ные очертания и ра­циональную форму. Кроме того, литье упрощает техноло­гию изготовления корпуса.

Броневой корпус (вместе с башней), должен обеспечить удобное размещение экипажа танка, во­оружения, механиз­мов и устройств и их надежную защиту от поражения снаряда­ми заданного калиб­ра при стрельбе с заданных дистанций. Устройство корпуса должно обеспечивать доступ к агрегатам танка при эксплуата­ции и ремонте их, а также возможность замены отдельных агрегатов. В броне­вом корпусе делают отверстия (люки) для входа и выхода эки­пажа, для наблюдения, для прохода воздуха, питающего и охлаждающего двигатель, а также для обслуживания танка.

На рис. 71 пока­зан корпус танка, форма которого при­знана классической. Характерным для этого корпуса являет­ся, прежде всего, большойнаклонверхнего и несколько меньший нижнего лобовых листов.

Рис. 71  Устройство броневого корпуса танка

На­клон листов обеспечивает хорошую снарядостойкость и большую жесткость передней части корпуса, больше других подвергающейся обстрелу. Верхняя часть кор­пуса расширена и нависает над гусеницами, причем верхние бортовые листы также наклонены. Наклонно расположены и броневые листы кор­мовой части. Таким образом, не наклонно расположены лишь нижние бортовые листы, благодаря чему не суживается корпус.

Рис.72   Различные формы поперечных сечений корпусов

 Наиболее прост, но и наиболее уязвим корпус с прямыми бор­тами (рис. 72, А). У корпуса с наклонными верхними и нижними борто­выми листами (рис. 72_? Б) уязвимость гораздо ниже, но при этом меньше полезный объем корпуса и основание башни. Этими недостатками не обладает корпус, изображенный на схеме 72, Г, но высота такого кор­пуса, в отличие от других, не может быть уменьшена, как это ясно из схемы.

Для облегчения и одновременно для увеличения жесткости приме­нялся корпус, форма поперечного сечения которого показана на схеме 72, В, Здесь толстые вертикальные бортовые листы в нижней части соединены с тонкими наклонными листами, приваренными к днищу.

На рис. 73 показан корпус танка, в котором многие листы корпуса заменены литыми узлами.

 Рис.73  Корпус танка с литыми узлами

БРОНЕВАЯ БАШНЯ.


ВООРУЖЕНИЕ

В броневой башне, установленной на крыше корпуса, размещается основное вооружение танка. Обычно оно состоит из пушки, спаренной с пулеметом. Пушка и пулемет установлены в вырезе (амбразуре) башни на цапфах (см. рис. 70).

Рис. 74  Цилиндрические броневые башни

Такая установка позволяет придавать спаренной установке различные углы наклона, т. е. производить вертикальную наводку оружия. Горизонтальная наводка производится поворотом башни, установленной для этой цели на шариковой опоре.

В башне находятся командир танка и члены экипажа, обслуживаю­щие спаренную установку.

Форма и устройство башни должны быть такими, чтобы обеспечи­валась защита находящихся в ней членов экипажа и вооружения и были созданы условия для ведения прицельного огня (удобство наблюдения, наводки, заряжания). Для удобства работы башня должна быть доста­точно просторной, а для надежности защиты требуется уменьшить раз­меры башни, особенно ее высоту, и ее стенки делать наклонными, что также приводит к сокращению внутреннего объема башни. Таким обра­зом, два основных требования к башне в известной мере противоречат одно другому.

Рис. 75  Полуцилиндрическая броневая башня

На рис. 74—76 показаны применявшиеся на танках башни сварной конструкции: цилиндрическая, полуцилиндрическая и коническая. Башня конической формы наименее уязвима, но наиболее трудна в изго­товлении, особенно при большой толщине брони.

Рис. 76.   Коническая броневая башня

Значительный шаг вперед был сделан советскими танкостроителями, впервые применившими на средних и тяжёлых танках литые башни.

Рис. 77.  Литая броневая башня

Литой башне легко придать наиболее выгодную (с точки зрения неуязвимости) форму: коническую, овально-коническую, а также проме­жуточную между сферической (шаровой) и конической (рис. 77), Литье исключает резкие переходы, неизбежные при соединении листов, что уменьшает вес металла башни. Наконец, в литых башнях можно плавно изменять толщину брони к различных сечениях, что позволяет достигнутьлучшей снарядостойкости башни, не увеличивая ее веса.

В башне любой фор­мы имеются, кроме выреза (амбразуры) для уста­новки вооружения, люки-лазы в крыше, закрывае­мые крышками. Иногда эти крышки делают вра­щающимися вместе со спе­циальным погоном (коль­цом), на котором устана­вливают зенитный пуле­мет. Крышки люков часто используют для размеще­ния в них приборов наблю­дения   (см. рис.74—77).

Для членов экипажа, находящихся в башне_г устроены сиденья. Чтобы экипажу было удобнее ра­ботать, в боевом отделе­нии иногда делают пол, вращающийся вместе с башней (рис. 78).

Рис. 78.  Схема броневой башни с вращающимся полом

КОМПОНОВКА. РАСПОЛОЖЕНИЕ ТРАНСМИССИИ

Компоновка, т. е. размещение главных узлов танка, определяется рядом условий, среди которых важное место имеет расположение основ­ного вооружения. На всех современных танках основное вооружение на­ходится в одной вращающейся башне, расположенной примерно посере­дине танка. Компоновка различается в зависимости от того, где устанав­ливается трансмиссия танка.

Трансмиссия может быть размещена либо в кормовой, либо в носо­вой части танка (рис. 79, 80 и 81). Расположение трансмиссии в кормо­вой части (так называемое заднее расположение) характерно для совет­ских танков. Расположение трансмиссии в носовой части (так называе­мое переднее расположение) применялось на некоторых ранних образцах советских танков и на танках других стран.

Боковое расположение двигателя и трансмиссии, при котором башня смещена в сторону, применялось на советских легких танках Т-38, Т-40, Т-60, Т-70 (см. главу II).

Соответственно расположению трансмиссии ведущие колеса танка могут находиться спереди или сзади. Существенного влияния на работу гусеничного движителя положение ведущих колес не оказывает.

Рассмотрим особенности компоновки танка при различном распо­ложении трансмиссии. 

Если механизмы трансмиссии находятся в носовой части танка (см. рис. 79), обычно называемой отделением управления, то они свя­заны с двигателем, установленным в коромовой части (в моторном от­делении), длинным карданным валом.

Рис. 79. Переднее расположение трансмиссии

Этот вал проходит через сред­нюю часть танка (боевое отделение), над которым установлена башня.

Рис. 80. Устройство кормовой части корпуса

В этом случае пол боевого отделения (или вращающийся пол башии) приходятся располагать над карданным валом, вследствие чего увели­чивается общая высота танка. Когда механизмы трансмиссии размеща ются в носовой части, но­совые листы корпуса труд­нее расположить с доста­точно большим наклоном, а сиденье механика-води­теля приходится отно­сить назад, что ухудшает условия наблюдения из танка.

Рис. 80.  Общее расположение отдельных элементов и механизмов в танке...

Кроме того, при перед­нем расположении транс­миссии возникают значи­тельные трудности в слу­чае замены агрегатов, так как лобовые листы, име­ющие значительную тол­щину, почти невозможно сделать съемными. Соеди­нение их на болтах или установка съемных кры­шек чрезвычайно нежела­тельны ввиду того, что это снижает снарядостойкость корпуса.

Если трансмиссия рас­положена в кормовой ча­сти танка (см. рис. 81), этих  недостатков нет. Правда, при таком распо­ложении возникает необ­ходимость иметь в кормо­вой части корпуса специ­альное отделение — транс­миссионное, в силу чего должны быть несколько сокращены (чтобы не уве­личивать длину корпуса), другие отделения, в частности боевое. Но суще­ственного значения это не имеет, особенно если учесть возможное умень­шение отделения управле­ния, свободного от меха­низмов трансмиссии.

Рис. 81. Заднее расположение трансмиссии

При заднем расположении трансмиссии легче заме­нять агрегаты, так как тонкий кормовой лист крыши танка легко сде­лать съемным, а верхний наклонный кормовой лист — откидным, на пет­лях (рис. 80).

ОТДЕЛЕНИЯ КОРПУСА

Остановимся подробнее на отделениях корпуса и расположении в нем агрегатов танка при заднем расположении трансмиссии. В этом случае корпус делится на четыре отделения: отделение управления, боевое, моторное и трансмиссионное отделения.

В отделении управления (рис. 82) находится механик-водатель. Здесь же размещены рычаги и педали, посредством которых механик-водитель управляет механизмами танка, а также контрольные приборы для наблюдения за работой двигателя и других механизмов.

Рис. 82, Общий вид отделения управления танка

В верхнем лобовом листе или в крыше корпуса над отделением управления сделан люкдля механика-водителя. Люк плотно закры­вается запирающейся изнутри броневой крышкой (рис. 83), Если люк находится в крыше корпуса, крышку люка иногда делают отодвигаю­щейся, а сиденье механика-водителя — регулируемым по высоте.

Рис. 83. Броневая крышка люка механика-водителя

Тогда для улучшения наблюдения во время марша механик-водитель может поднять сиденье так, чтобы можно было наблюдать прямо из люка танка (рис. 84). В отделении управления могут устанавливаться один-два пулемета.

Рис. 84. Люк механика-водителя в горизонтальном листе крыши корпуса

Их обслуживает специальный стрелок или механик-води­тель. В последнем случае пулеметы закреплены наглухо, и стрельба из них ведется в направлении движения танка. Установленные таким обра­зом пулеметы называют курсовыми. Спусковые устройства курсовых, пулеметов размещают на рычагах управления танком.

Непосредственно за отделением управления находится боевое от­деление (рис. 85),  не отгороженное от отделения управления.

Рис. 85. Общий вид боевого отделения танка

В  крыше боевого отделения (подбашенном листе) делается круг­лый вырез, над которым располагается башня танка. Стенки  корпуса, а  иногда и днище в боевом  отделении  используются для размещения боеприпасов для пушки и пулемета.

Моторное отделение (рис. 86), находящееся за боевым отделением и отделенное от него перегородкой (обычно съемной), предназначено в основном для размещения, двигателя и связанных с ним устройств, образующих моторную установку.

Рис. 86. Общий вид моторного отделения танка

Некоторые из этих устройств, на­пример часть топливных баков, из-за недостатка места могут быть вы­несены в другие отделения корпуса.

Крыша моторного отделения обычно делается съемной, чтобы обеспечить доступ к двигателю. В этой крыше могут быть прорезаны люки со съемными или откидными крышками для доступа к отдельным агрегатам. Кроме того, над пробками топливных и масляных баков и водяного радиатора в броне делаются закрывающиеся заправочные от­верстия. Такие же отверстия сделаны в днище под сливными пробками; кроме того, в днище могут быть и люки для доступа к механизмам.

Большое значение имеют проходы для воздуха, охлаждающего двигатель (воздухопритоки). Их делают так, чтобы, во-первых, сопро­тивление движению воздуха было наименьшим, чтобы, во-вторых, ме­ханизмы танка не могли быть повреждены пулями и осколками снаря­дов, чтобы, в-третьих, возможно меньшей была опасность засасывания через них горючих жидкостей в случае применения противником зажи­гательных бутылок и т. д. В связи с этим каналам для прохода воз­духа придают извилистую форму, располагая на поворотах каналов броневые пластины, защищающие внутреннюю часть танка. Для регулирования количества поступающего в танк воздуха служат броневые заслонки — жалюзи.                                                            

Рис. 87. Путь движения охлаждающего воздуха в танке

Значительно проще осуществляются подвод и отвод воздуха в том случае, когда радиаторы, в которых  охлаждается, вода, расположены в отдельных отсеках, изолированных от остальной части корпуса (рис. 88),

Рис. 88. Схема установки радиаторов в специальных отсеках корпуса танка

При этом уменьшается путь охлаждающего воздуха, сжи­жается сопротивление его движению, более надежно защищаются ме­ханизмы, кроме того, на механизмы, расположенные внутри корпуса попадает гораздо меньше пыли. Если радиаторы находятся в отсеках, менее вероятно возникновение пожара от горючих жидкостей, засасы­ваемых в корпус вместе с воздухом. Однако при таком расположении радиаторов приходится выносить в отсеки и вентиляторы, засасывающие воздух. Вследствие этого значительно усложняется привод, передающий вращение от двигателя квентиляторам.

Последнее отделение корпуса—трансмиссионное (рис.  89).  В нем расположены  механизмы,  связывающие  двигатель  с  ведущими  коле­сами танка.

Рис. 89.   Общий вид трансмиссионного отделения танка

 Для доступа к механизмам трансмисси при осмотре, смазке и регулировке в трансмиссионном отделении корпуса делаются люки; верхний кормовой лист может откидываться на петлях, как это показано на рис. 80.

ЗАЩИТА ХОДОВОЙ ЧАСТИ

Экипаж, механизмы и вооружение танка защищены броней корпуса и башни. Но ходовая часть, расположенная в основном снаружи танка, не защищена; нижнюю ветвь гусеницы, лежащую на земле, вообще невозможно защитить. Речь может идти лишь о защите верхней ветви гусеницы, катков и подвески. На большинстве танков наиболее важные детали подвески находятся внутри корпуса, благодаря чему значи­тельно уменьшена уязвимость ходовой части. Иногда с целью защиты ходовой части «применялись фальшборты — броневые листы, закрываю­щие ходовую часть снаружи.

Фальшборты могут служить также экранами, защищающими танк от кумулятивных и подкалиберных снарядов (см. ниже, глава VI). Однако фальшборты затрудняют замену вышедших из строя деталей ходовой части. В промежутки между фальшбортами и броневым кор­пусам набивается грязь, снег, попадают камни, вследствие чего катки и гусеница могут заклиниться; гусеница может заклиниться и в том случае, если фальшборт будет пробит и отогнется внутрь. Поэтому фальшборты применялись редко.

МОТОРНАЯ УСТАНОВКА И ТРАНСМИССИЯ

Моторная установка и трансмиссия, объединяемые иногда под об­щим названием моторно-трансмиссионной группы, предназначаются для получения и передачи на ведущие колеса танка мощности, необходи­мой для его движения.

МОТОРНАЯ УСТАНОВКА

Моторная установка состоит из двигателя и обслуживающих его вспомогательных механизмов и устройств.

На танках применяется двигатель внутреннего сгорания. Он пре­образует в механическую работу тепловую энергию, которая выделяется при сгорании топлива в цилиндрах двигателя.

По способу обр азования и воспламенения горючей смеси, т. е. смеси горючего с воздухом, различают два основных типа двигателей внутреннего сгорания: карбюраторные и двигатели с воспламенением от сжатия, или дизели.

В карбюраторных двигателях горючая смесь образуется вне ци-лиадров двигателя и воспламеняется электрической искрой. В дизелях горючая смесь образуется в самих цилиндрах и воспламеняется вслед­ствие высокой температуры сжатого воздуха.

На советских танках еще до второй мировой войны начали уста­навливать дизели. На большинстве танков капиталистических стран, несмотря на бесспорное превосходство дизеля, до и во время войны устанавливали карбюраторные двигатели.

Устройство обоих двигателей в основном сходно. Подробно оно рассматривается в главе IV.

Большая мощность танковых двигателей, доходящая до 600— 700 л.с, определяет их значительные размеры. Поэтому двигатель и обслуживающие его устройства (топливные и масляные баки, радиа­торы, вентиляторы и др.) занимают значительную часть объема танка.

Двигатель обычно устанавливают посредине моторного отделения. Он опирается лапами на специальную раму приваренную к днищу кор­пуса. Остальная часть моторного отделения занята агрегатами мотор­ной установки; некоторые из них, как уже указывалось, приходится за недостатком места выноситъ в другие отделения корпуса.

ТРАНСМИССИЯ

Трансмиссию (группу передаточных механизмов) образуют механизмы, расположенные между двигателем и ведущими колесами танка и передающие последним мощность от двигателя. Наиболее простая по устройству трансмиссия механического типа состоит из ряда соединен­ных между собой шестеренчатых механизмов и фрикционных муфт— муфт трения (рис. 90). Основными механизмами такой трансмиссии яв­ляются: главный фрикцион, коническая (передача, коробка передач, ме-ханизмы поворота (на рис. 90 — бортовые фрикционы с тормозами) и бортовые передачи. Некоторые из этих механизмов могут объединяться общим картером в один агрегат. Так, (например, на рис. 90 коническая передача находится в картере коробки передач. В подобных случаях один и тот же вал может принадлежать одновременно двум механизмам.

Рассмотрим устройство основных  механизмов трансмиссии.

Рис. 80. Общий вид механизмов трансмиссии и их размещение

ГЛАВНЫЙ ФРИКЦИОН

Главным фрикционом называется муфта трения, соединяющая двигатель с коробкой передач.

Главный фрикцион выключают для разъединения двигателя с ко­робкой передач на время переключения передач коробки; притрогании танка с места и после переключения передачи фрикцион плавно вклю­чают. Кроме того, главный фрикцион может быть выключен для кратко­временной остановки танка при работающем двигателе и включенной пе­редаче. Главный фрикцион предохраняет детали трансмиссии от поло­мок при резком изменении числа оборотов двигателя.

На танках применяются только дисковые фрикционы, в которых трение развивается между дисками, прижимаемыми друг к другу силой сжатых пружин.

На рис, 91 схематически изображено устройство главного фрикциона. В маховике двигателя просверлены отверстия, через которые свободно (с зазором) проходят пальцы.

Рис. 91. Устройство однодискового главного фрикциона

 На одном конце каждого пальца закреплен отжимной, а на другом нажимной диск. На те же пальцы надеты пружины фрикциона. Упираясь в маховик, они прижи­мают нажимной диск к ведомому диску. Поэтому ведомый диск, свя­занный через ведомый вал с коробкой передач, зажимается силой пру­жин между нажимным диском и маховиком.

Маховик приводит во вращение отжимной и нажимной диски. Вместе с маховиком вращается и ведомый диск, зажатый между махо­виком и нажимным диском.

Чтобы выключить фрикцион, надо освободить ведомый диск от воздействия пружин. Для этого служит механизм выключения, который устроен следующим образом.

На картере двигателя закреплена неподвижная чашка, а с отжим­ным диском через шарикоподшипник связана подвижная чашка меха­низма выключения так, что она, не вращаясь вместе с отжимным диском, может перемещаться с ним впродольном направлении. На обращенных друг к другу поверхностях обеих чашек сделаны фигурные канавки переменной глубины, иногда называемые «слезками». В канав­ках между чашками помещены шарики.

Фрикцион включен, когда шарики не зажаты между чашками, т. е. когда между шариками и фигурными канавками имеются зазоры, так показано вверху на рис. 91; если зазоров между шариками и канавками не будет, то нажимной диск не сможет прижать ведомый диск к махо­вику и фрикцион не будет включен.

Для выключения фрикциона нажимают напедаль (см. рис. 82), которая посредством системы взаимно связанных деталей (рычагов, тяг и т. д,), называемой приводом, поворачивает подвижную чашку. Шарики, катясь по фигурным канавкам, заставляют подвижную чашку отодвигаться от неподвижной. Подвижная чашка перемещает (по схеме вправо) отжимной диск, а вместе с ним и нажимной диск. Ведомый диск получает при этом возможность вращаться независимо от махо­вика или остановиться. Таким образом коробка передач разобщается с двигателем. Когда нажатие на педаль прекращается, пружины воз­вращают в первоначальное положение все переместившиеся при вы­ключении детали и фрикцион снова включается.

В рассмотренном нами фрикционе имеется один ведомый диск. Та­кой фрикцион называется однодисковым.

На рис. 92 и 93 изображен многодисковый фрикцион, в котором имеется по нескольку ведомых и ведущих дискет. Это позволяет полу­чить гораздо большую силу трения, чем в однодисковом фрикционе при том же нажатии пружин.

Рис. 92. Устройство многодискового главного фрикциона

Фрикцион собирают так, что каждый из ведомых дисков находится между двумя ведущими. Как те, так и другие диски представляют со­бой кольца с нарезанными  по ихокружности зубьями. На ведущих дисках зубья расположены снаружи, на ведомых — изнутри. Ведущие диски входят зубьями в продольные пазы ведущего барабана, укреплен­ного на носке коленчатого вала двигателя. Ведомые диски таким же образом связаны с ведомым барабаном, передающим вращение коробке передач (через соединительную муфту).

Зубчатое соединение дисков с барабаном позволяет им переме­щаться в осевом направлении; вращаются же диски всегда вместе со своим барабаном: ведущие —с ведущим, ведомые —с ведомым.

Пружины, сила которых передается нажимному диску, сжимают па­кет ведущих и ведомых дисков, вследствие чего те и другие диски вра­щаются заодно. Таким образом, вращение от двигателя передается че­рез пакет дисков ведомому барабану фрикциона.

Рис. 93. Общий вид многодискового главного фрикциона

Выключается фрикцион  при  помощи такого же механизма выклю­чения, как показан на рис. 91.

На рис. 94 изображен однодисковый фрикцион танка, несколько от­личающийся по устройству от рассмотренного нами ранее (см. рис 91). Он отличается, прежде всего, тем, что к его ведомому диску  с обеих сторон приклепаны  накладки  из специального (фрикционого) материала для увеличения силы трения. Выключается этот фрикцион путем передвижения выключающей муфты, которая воздействует на внутрен ние концы рычагов; наружные концы рычагов, соединенные с пальцами, при этом отводят нажимной диск, освобождая ведомый диск.

Рис. 94. Однодисковый главный фрикцион

 В этом фрикционе нет подвижного отжимного диска, и пружины расположены между опорным диском,    привернутым к маховику, и нажимным диском. Сравнивая фрикционы, изображенные на рис. 91, 92 и 94, нетрудно убедиться что, несмотря на различие в устройстве, они имеют много общего. В частности, в каждом изфрикционов имеются: ведущие детали вращающиеся всегда вместе с коленчатым валом двигателя (например опорный и нажимной диски, ведущие диски); ведомые де­тали которые при выключении фрикциона могут вращаться независимо от коленчатого вала (например, ведомый барабан, ведомые диски); де­тали выключающего устройства шарикового (рис. 91, 92), рычажного (рис. 94) или какого-либо иного типа. Эти три группы деталей имеются во всяком фрикционе.

КОНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА

Коническая передача состоит из двух находящихся в постоянном зацеплении конических шестерен.

Необходимость конической передачи в трансмиссии определяется тем, что ось коленчатого вала двигателя параллельна продольной оси танка, а ось ведущих колес расположена к ней под прямым углом.

Коническая передача может быть расположена или перед коробкой передач (между главным фрикционом и коробкой передач), или за ко­робкой передач.

В первом случае коническая передача монтируется в картере коробки передач (рис. 95); при этом вал ведомой шестерни конической передачи используется также для установки шестерен коробки, являясь ведущим валом последней.

Рис. 95. Коническая передача в картере коробки передач

Во втором случае передача может быть смон­тирована как в картере коробки (ведомый вал коробки  служит также для установки ведущей шестерни конической передачи, см. ниже, рис. 104), так и в отдельном картере (рис. 96).

 Рис. 96. Коническая (главная) передача легкого танка

В зависимости от местонахождения конической передачи валы ко­робки передач расположены поперек танка (первый случай) или вдоль танка  (второй случай).

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

Коробка передач представляет собой шестеренчатый механизм (редуктор)   с выключающимися шестернями.

Как будет подробно рассмотрено ниже (глава VIII), для движе­ния танка должна быть создана на его гусеницах сила, называемая силой тяги. Величина этой силы меняется в весьма широких пределах в зависимости от условий движения танка. Коробка передач позво­ляет изменять силу тяги на  гусеницах в нужных пределах.

Кроме того, при помощи коробки передач механик-водитель может изменять скорость движения танка в более широких пределах, чем это можно сделать, изменяя число оборотов двигателя. Коробка передач позволяет отъединять двигатель танка от веду­щих колес при запуске двигателя и на коротких остановках, а также получить задний ход танка, поскольку направление вращения колен­чатого вала двигателя не может быть изменено.

Наиболее простая коробка передач (рис. 95 и 97) состоит из двух валов: ведущего (он же в данной коробке является валом ведомой шестерни конической передачи) и ведомого (устройство передачи зад­него хода пока не рассматривается). Валы установлены в картере коробки на шариковых и роликовых подшипниках (см. рис. 95).

На шлицы обоих валов посажены шестерни, которые могут попарно вхо­дить в зацепление. При этом одна из сцепляющихся шестерен каждой пары сидит на шлицах неподвижно, а другая может передвигаться вдоль вала. Передвижные (скользящие) шестерни (часто изготовлен­ные по две в одном блоке) называют каретками.

Если ни одна из шестерен ведущего вала не сцеплена с соответ­ствующей шестерней ведомого (нейтральное положение), то при рабо­тающем двигателе и включенном главном фрикционе ведомый вал не будет вращаться. При сцеплении одной из пар шестерен вращение бу­дет передаваться от ведущего вала к ведомому. Одному и тому же числу оборотов ведущего вала будет соответствовать разное число обо­ротов ведомого в зависимости от того, какая пара шестерен включена. Чем меньше число зубьев у ведущей шестерни и больше у ведомой, тем ниже число оборотов ведомого вала и меньше скорость танка, но зато больше сила тяги.

Рис. 97. Общий вид коробки передач

Приведенная на рис. 95 и 97 коробка имеет четыре передачи вперед, так как в ней четыре пары выключающихся шестерен. Включение каждой пары обеспечи­вает получение определен ной скорости движения танка при неизменных оборотах двигателя.

Движение задним хо­дом происходит тогда, когда одна из шестерен специальной каретки зад­него хода будет сцеплена с шестерней ведущего вала, а другая—с шестер­ней ведомого (рис. 98). В этом случае ведомый вал вращается в напра­влении, противоположном тому, в каком он вра­щается при непосредственной связи его шестерни с шестерней ве­дущего вала.

Рис. 98. Каретка заднего хода

Чтобы включать и выключать передачи, т. е. вводить в зацепле­ние и выводить из него ту или иную пару шестерен, служит ме­ханизм переключения передач. В него входят кулиса, поводко­вые (переводные) валики с вил­ками, предохранительные устрой­ства и соединительные детали (привод).

 Кулиса,  установленная в отделении  управления, состоит из качающегося рычага и трех пере­водных стержней (рис. 99).

Рис. 99. Устройство кулисы

Когда рычаг находится в среднем поло­жении, нижняя головка рычага входит в прорезь среднего стерж­ня, а при отклонении рычага вправо или влево его головка вхо­дит в прорезь одного из крайних стержней. Если отклонить рычаг вперед или назад, то нижняя головка передвинет соответствую­щий переводной стержень назад или вперед. Каждый из стержней связан системой соединительных деталей (тяг, рычагов и валиков, не показанных на рисунке), об­разующих привод, с одним из по­водковых  (переводных) валиков, смонтированных в картере коробки (см. рис. 97). Укрепленные на поводковых валиках вилки охватывают ступицы кареток; при передвижении поводкового валика перемещается каретка; при этом одна из пар шестерен входит в зацепление.

В коробке передач и механизме переключения имеются предохра­нительные устройства. Эти устройства обеспечивают включение шесте­рен на всю длину зуба, полное выключение шестерен, исключают воз­можность самовключеиия или самовыключения передачи на ходу, а также предотвращают одновременное включение двух передач и не допускают ошибочного включения заднего хода при движении танка вперед. При неисправности предохранительных устройств возможна по­ломка деталей коробки или, по крайней мере, их быстрый износ (на­пример, при неполном включении)..

Основным предохранительным устройством в механизме переклю-чения передач коробки, показанной на рис. 95, является замок ку­лисы (см. рис. 99). Он действует следующим образом (рис. 100).

Рис. 100. Схема работы замка кулисы:

А—рукоятка не прижата, диск запирает переводные стержни, не давая стопорам подняться вверх; Б— рукоятка прижата, диск повернулся и расположился отвер­стием против стопора; В—рукоятка прижата, при передвижении переводной стержень выталкивает шарик вверх и стопор входит в отверстие диска; Г—пере­дача включена, шарик под действием пружины вошел в вырез стержня, а диск приопускании рукоятки с защелкой запер стопор

 На переходных стержнях кулисы сверху имеются вырезы. При нейтральном положении стержня в его средний вырез под действием пружины и стопора (пальца) входит шарик (положение А). Верхний конец сто­пора прикрыт диском, который соединен тросам с рукояткой замка на рычаге кулисы; всякое, в том числе и самопроизвольное, перемещение переводного стержня при этом невозможно, так как шарик, удерживае­мый стопором и диском, не позволит стержню двигаться.

При включении передачи механик-водитель, нажимая на рукоятку замка, поворачивает диск так, что против стопора оказывается отвер­стие (положение Б). Когда нижняя головка рычага начнет перемещать стержень, шарик теперь может выйти из выреза, а стержень бу­дет передвигаться (положение В), пока под действием пружины шарик не войдет в следующий вырез и сто­пор не опустится, позволив диску вернуться в исходное положение (положение Г).

Подобным же образом действует замок при выключении передачи.

Замок предохраняет также от ошибочного включения заднего хода, так как последний можно вклю­чить лишь при ненажатой рукоят­ке замка.

Чтобы сделать невозможным одновременное включение двух пере­дач, в кулисе имеется предохрани­тель, состоящий из трех шариков, расположенных в перегородках кор­пуса кулисы и отверстиях перевод­ных стержней. Действие этого предо­хранителя понятно из рис. 101.

Рис. 101. Схема работы шарикового предохранителя в кулисе коробки передач

А — перемещаться может любой стержень; Б — перемещаться может только средний стержень; В — перемещаться  может только правыйстержень

Для обеспечения еще большей надежности работы переводные ва­лики самой коробки снабжены фик­саторами, состоящими из шариков с пружинками, действующих подоб­но шарикам замка кулисы.

На рис. 102 показана более сложная коробка передач. В ней десять шестерен (без шестерен конической передачи и заднего хода), но они позволяют получить восемь передач для движения вперед, в то время как в коробке передач, приве­денной на рис. 95, восемь шесте­рен обеспечивают всего четыре пере­дачи. Это объясняется тем, что показанная на рис. 102 коробка — комбинированная, она представляет собой по существу сочетание двух коробок передач, соединенных междусобой последовательно.

Рис. 102. Общий вид комбинированной коробки передач и положения шестерен в ней при различных передачах

Одна коробка, называемая демультипликатором, имеет две передачи, другая; основная, — четыре. Передаточный вал служит одновременно ведомым валом первой коробки и ведущем ва­лом второй.  При включенной   одной (замедленной) передаче демультипликатора, включая те или иные шестерни коробки передач, получаем четыре передачи. Вторая (ускоренная) передача демультипликатора при тех же передачах коробки передач дает еще четыре передачи; всего, таким образом, получается восемь передач (это видно из схемы на рис. 102).

Особенностью рассма­триваемой коробки является также то, что часть шесте­рен в ней находится в по­стоянном зацеплении и вклю­чение передач производится передвижением зубчатых муфт.

Недостаток этой короб­ки состоит в том, что необ­ходимо иметь кулису с дву­мя рычагами (рис. 103), так как для включения какой-либо передачи надо вклю­чить две каретки (демульти­пликатора и коробки), а не одну, как в коробке, пока­занной на рис. 95.

Рис. 103.  Общий вид кулисы комбинированной коробки передач

Детали механизма пере­ключения передач, располо­женные в самой коробке пе­редач, показаны на рис. 105. В коробке находится также часть предохранительных устройств, в том числе за­мок. Интересной особен­ностью этой коробки являет­ся то, что ее замком упра­вляют не особой рукояткой, как в простой коробке (см. рис. 99), а при помощи привода главного фрикцио­на; такое управление замком исключает возможность пе­реключения передач при включенном фрикционе, что недопустимо по соображе­ниям сохранности шестерен.

Рис. 105. Устройство переключающего механизма и замка комбинированной коробки передач

Схема изображает положение, когда главный фрикцион включен и переключение передач невозможно

Основная деталь зам­ка— валик с вырезами, рас­положенными против выто­чек на поводковых (перевод­ных) валиках коробки. На валике имеется штифт, кото­рый входит в винтовую ка­навку втулки. При выклю­чении фрикциона валик зам­ка, рычаг которого связан с приводом фрикциона, по­ворачиваясь, перемещается в осевом направлении.

При нажатой до отказа педали (фрикцион выклю­чен) валик замка перемещен (по схеме—вправо) настоль­ко, что возможно передви­нуть любой из переводных валиков. При отпускании пе­дали фрикцион включается; при этом валик замка пово­рачивается и, передвигаясь, входит своей несрезанной частью в выточки перевод­ных валиков и таким обра­зом запирает их.

 В рассмотренных нами коробках валы расположены поперечно. При продольном расположении валов часто применяют коробки, у кото­рых ведущий и ведомый валы соосиы, т. е. один вал является как бы продол­жением другого (рис. 104).

Рис. 104. Устройство коробки передач с продольным расположением валов

Такое расположение валов позволяет соединять их зуб­чатой муфтой, получая так называемую прямую пере­дачу. При включении этой передачи оба вала вращаются заодно и мощность на трение между зубьями шестерен не тратится. На всех остальных передачах ведущий вал приводится во вращение ведомым посредством передаточного вала через две пары шестерен (одна пара — постоянного зацепления, другая — включаемая путем пере­движения каретки на ведомом валу).

МЕХАНИЗМ ПОВОРОТА

Механизм поворота позволяет правой и левой гусеницам дви­гаться с неодинаковой скоростью. Различие скоростей гусениц — не­обходимое условие поворота гусеничной машины; при этом неодинако­выми, как будет доказано ниже (ом. главу IX), должны быть и силы тяги на гусеницах.

Наиболее простой механизм поворота состит из двух бортовых фрикционов с тормозами.

Бортовой фрикцион по принципу действия не отличается от глав­ного, а по устройству очень похож на него. Так, бортовой фрикцион, показанный на рис. 106 и 107, в основном подобен главному фрик­циону, рассмотренному выше (см. рис. 92). Ведущий барабан каждого бортового фрикциона сидит на шлицах ведомого вала коробки передач, концы которою выходят да картер а коробки. Ведомый барабан соединен с фланцем бортовой передачи (см. ниже). Остальовые детали те же, что у главного фрикциона  (см. рис. 92),

Рис. 106  Устройство бортового фрикциона




Рис. 107. Общий вид бортового фрикциона

Рассмотрим работу механизма  поворота.

Когда включены оба фрикциона, скорости обеих гусениц одина­ковы. При выключении одного фрикциона соответствующая гусеница разъединяется с двигателем и, таким образом, она может двигаться медленнее, чем другая, или остановиться. Обычно для поворота тре­буется отключенную гусеницу притормозить. Для этого на ведомый барабан фрикциона, являющийся одновременно тормозным барабаном, воздействуют тормозной лентой. При полностью затянутом тормозе танк поворачивается вокруг неподвижной гусеницы.

Управление механизмом поворота осуществляется двумя рычагами, находящимися в отделении управления. Каждый рычат связан посред­ством тяг. привода с одним из бортовых фрикционов и тормозов. При­вод устроен так, что при перемещении рычага сначала выключается фрикцион и лишь затем начинает затягиваться тормоз. Подробнее ра­бота привода рассматривается в главе IX.

Двухступенчатый планетарный механизм поворота, показанный на рис. 108, имеет более сложное устройство. Основные части этого ме­ханизма — планетарный ряд, с которым связаны фрикцион и два тор­моза  (малый и большой).

Рис.108.  Устройство двухступенчатого планетарного механизма поворота.

Планетарный ряд (рис.  108 и 109) состоит из зубчатого венца, по­лучающего вращение от ведомого вала  коробки передач, водила, связанного с ведущим валом бортовой передачи  (через барабан остановоч ного тормоза и зубчатую муфту), шестерен сателлитов, свободно сидя­щих на осях, закрепленных в водиле, и, наконец, солнечной шестерни, свободно установленной на ведомам валу коробки передач.

Фрикцион, подобный по устройству главному и бортовому фрик­ционам, может соединять или разобщать водило и солнечную шестерню.

Один из тормозов (малый) воздействует на барабан, связанный шлицевым соединением непосредственно с солнечной шестерней, другой (большой) — на водило. Когда оба тормоза отпущены, а фрикцион включен, весь механизм вращается как одно целое, т. е. венец и во­дило делают одинаковое число оборотов  (см. рис.109).

Рис. 109. Принципиальная  схема двухступенчатого планетарного механизма поворота (фрикцион включен, тормоза не затянуты)

Фрикцион включен

Ведомый вал коробки передач и ведущий вал бортовой передачи вращаются с одинаковым числом оборотов.

Танк будет двигаться прямо, если на обоих бортах фрикционы будут включены

Если включить фрикцион и затянуть малый тормоз, солнечная ше­стерня остановится (рис. 110). Венец, продолжая вращаться, заставит сателлиты обегать вокруг неподвижной солнечной шестерни; при этом водило будет вращаться, но медленнее, чем венец. Когда на одном борту, скажем на левом, включен фрикцион, а на правом затянут ма­лый тормоз, правая гусеница будет иметь меньшую скорость, чем ле­вая, и танк будет плавно поворачиваться направо.

Рис. 110. Положение  деталей механизма при повороте с большим радиусом        

Тормоз солнечнойшестерни затянут         

(солнечная шестерня неподвижна)            

Ведущий вал бортовой передачи вращается медленнее ведомою вала коробки передач.                 

Танк поворачивается по дуге большою радиуса              

 Освободив малый тормоз и затянув большой при выключенном  фрикционе (рис. 111), мы тем самым будем тормозить гусеницу, и танк  получит возможность совершить такой же крутой поворот, как и танк  с бортовыми фрикционами, когда выключен соответствующий фрикциони затянут его тормоз.

Заметим, что если затянуть малые тормоза на обоих бортах, скорость обеих гусениц уменьшится на одну и ту же величину, при этом танк поворачиваться не будет, но замедлит свое движение, а сила тяги соответственно возрастет; поэтому планетарными мехаиизмами поворота можно пользоваться   как дополнительным устройством к коробке передач для изменения скорости и соответственно силы тяги.

Рис. 111.  Положение деталей механизмапри крутом повороте и при остановке танка

Остановочный тормоз затянут (водило неподвижно)

Ведущий вал бортовой передачи отключен отведомого вала коробки передач

                         Танк поворачивается круто

                  Если затянуты оба остановочных тормоза танк останавливается

Управление двухступенчатыми планетарными механизмами пово­рота, как и бортовыми фрикционами, производится двумя рычагами правым и левым. По мере перемещения рычага сначала выключается фрикцион, затем затягивается малый тормоз и, наконец, освобождается! малый и затягивается большой тормоз (без включения фрикциона). Чем больше отведен рычаг назад, тем круче поворот танка.

ТОРМОЗА

Тормоз представляет собой фрикционное устройство, обеспечиваю щее остановку тормозимой (вращающейся) части посредством силы тре­ния. Сила трения возникает между тормозимой и тормозящей (неподвиж­ной) частью тормоза.

Тормоза на танке могут являться или только составной частью меха­низма поворота (как малый тормоз в планетарном механизме поворота), или служить также для одновременного торможения   обеих гусениц с целью уменьшения скорости и остановки танка (большие  тормоза в планетарном механизме, тормоза бортовых фрикционов).

На рис. 112 показан ленточный тормоз танка. В нем тормозимой частью является ведомый барабан бортового фрикциона. Тормозящая часть представляет собой гибкую стальную ленту, к которой приклепаны чугунные накладки. Пружины оттягивают ленту от барабана после пре­кращения торможения и удерживают ее от соприкосновения с бараба­ном, в нерабочем положении. С помощью регулировочного болта со­здается необходимый зазор между лентой и барабаном.

Рис. 112. Устройство ленточного тормоза

Лента обоими концами связана посредством пальцев, которые вхо­дят концами в фигурные вырезы кронштейна тормоза, с приводным ры­чагом тормоза. При повороте рычага, как только лента начинает касаться барабана, один из пальцев, в зависимости от направления враще­ния барабана, упирается в конец фигурного выреза, а другой переме­щается в вырезе до полной затяжки ленты.

Каждый из тормозов, как уже указывалось, может быть затянут независимо от другого рычагом управления механизмами поворота.

Однако в некоторых случаях выгоднее тормозить танк, не разобщая гусеницы с двигателем. Для этого служит дополнительный приводот ножной педали к обоим тормозам (горный тормоз), не воздействующий на механизм поворота.

Наряду с ленточными тормозами, хотя и реже, на тан­ках применялись колодочные тормоза (рис. 113).

Рис. 113. Колодочный тормоз

В колодочном тормозе ко­лодки (чугунные или с наклад­ками из фрикционного мате­риала) при торможении разво­дятся разжимным кулаком и прижимаются к внутренней по­верхности барабана. Тормозной кулак поворачивается рычагом тормоза, связанным с приво­дом управления механизмом поворота или тормозной педалью.

В качестве остановочных тормозов на танках применялись также дисковые тормоза.

Рис. 114. Схема устройства двухдискового тормоза (справа — разрез по барабану)      

На рис. 114 показан двухдисковый тормоз. Он устроен следующим образом.

Тормозной барабан, состоящий из двух половин, закреплен на шли­цах ведущего вала бортовой передачи. Внутри барабана находятся два диска трения (правый и левый), связанных между собой возвратными пружинами. На каждом диске имеется три выступа, которыми диски свободно входят в широкие пазы, сделанные на неподвижном крон­штейне. Между дисками помещен сепаратор с тремя шариками. Сепа­ратор установлен так, что шарики находятся между наклонными высту­пами дисков.

В неподвижном кронштейне тормоза установлен кривошип, на вну­тренний конец которого надет рычаг с двумя роликами, находящимися между скосами дисков тренья. Когда кривошип поворачивается, ро­лики, перекатываясь по скосам дисков, поворачивают диски на неко­торый угол в разные стороны. При этом шарики, катясь по наклон­ным выступам, прижимают диски к поверхностям трения барабана. Как только диски начнут прижиматься к вращающемуся барабану, они оба повернутся в сторону вращения барабана, пока выстуоы одного из дисков не упрутся в неподвижный кронштейн. В тот момент, когда один диск остановится, другой диск, стремясь повернуться вместе с ба­рабаном дальше, будет набегать наклонными выступами на шарики и тем самым увеличивать силу прижатия дисков к тормозному барабану.

На рис. 115 схематически показана работа двухдискового тормоза при вращении барабана в обе стороны.

Рис. 115, Работа двухдискового тормоза

Описанный тормоз хорошо действует при прямом иобратном на­правлении вращения; для торможения таким тормозом не требуется прикладывать большую силу.

БОРТОВЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Бортовой передачей называется невыключаю-щийся шестеренчатый ре­дуктор, соединенный с ме­ханизмом поворота. С ве­домым валом бортовой пе­редачи соединяется веду­щее колесо танка. Борто­вых передач на танке две, по одной на каждое веду­щее колесо.

Бортовая передача значительно (в 5—15 раз) уменьшает число оборотов ведущего колеса танка по сравнению с оборотами ведомого вала механизма поворота.

На рис. 116 показана однорядная бортовая пе­редача, состоящая из двух шестерен с валами — малой (ведущей) шестер­ни, вал которой связан фланцем с ведомым бара­баном бортового фрикцио­на, и большой шестерни, на валу которой сидит ве­дущее колесо танка.

Рис 116. Однорядная бортовая передача

Валы бортовой передачи враща­ются на подшипниках, установленных в картере и крышке картера борто­вой передачи.  Картер приклепан или приварен к броне, съемная крыш­ка крепится к картеру болтами.

Двухрядная бортовая передача (рис. 117) боль­ше снижает скорость вра­щения ведущих колес, чем однорядная.

Рис. 117. Двухрядная бортовая передача

Первый ряд этой передачи состоит из пары шестерен, второй ряд — планетарный. В от­личие от механизма пово­рота, ведущей шестерней в планетарном ряду слу­жит солнечная шестерня, а венец неподвижно за­креплен в картере пере­дачи. Вращение пере­дается от механизма поворота через шестерни пер­вого ряда передачи к сол­нечной шестерне. Сател­литы, вращаемые солнеч­ной шестерней, перекаты­ваются по неподвижному венцу, заставляя вращать­ся водило.

В рассмотренной пе­редаче примечательно то, что ведущее колесо не си­дит непосредственно на валу, связанном с борто­вой передачей (на валу ведущего колеса). Оно установлено на подшипни­ках на неподвижном крон­штейне, а с валом свя­зано зубчатым кольцом, передающим вращение ве­дущему колесу (рис. 118). Благодаря этому вал не изгибается от силы на­тяжения гусеницы. Та­кая бортовая  передача называется разгружен­ной.

Рис. 118.  Установка  ведущего колеса при разгруженном вале

УСТАНОВКА И СОЕДИНЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ ТРАНСМИССИИ

Для совместной рабо­ты механизмов трансмис­сии требуется либо весь­ма точное взаимное поло­жение их осей, исключаю­щее перекосы, отклонения по высоте и ширине и т. д., либо такое соеди­нение отдельных механиз­мов, при котором неточ­ности установки их не отражались бы отрица­тельно на работе меха­низмов. На практике обычно удовлетворяются по возможности оба тре­бования.

Так, в трансмиссии, показанной на рис. 81, двигатель установлен на раме, а коробка пере­дач крепится специаль­ным кронштейном к пере­городке корпуса. Несмотря на весьма точную установку коробки относи­тельно двигателя, между ними установлена полужесткая зубчатая муфта, соединяющая ведомый барабан главного фрикциона с валом ведущей шестерни конической передачи. Устройство муфты понятно из рис. 119.

Рис.119. Полужесткое соединение вала двигателя с трансмиссией

Зазоры между зубьями муфты исключают вредные последствия незначи­тельного несовпадения осей (несоосности) агрегатов, вызванного переко­сами или другими причинами.Полужесткие соединения иногда устанавливаются между коробкой передач и механизмом поворота, а также между механизмами пово­рота и бортовыми передачами. В трансмиссии (см. рис. 81) совместная работа коробки передач, механизмов поворота и бортовых передач обес­печивается  тем, что бортовые фрекционы смонтированы непосредственно на концах ведомого вала коробки,  а их ведомые барабаны жестко соединены с ведущими валами бортовых передач. Коробка, таким образом, как бы подвешена концами своего вала к бортовым передачам и имеет только одно место жесткого крепления – передний кронштейн.

При переднем расположе­нии трансмиссии трудно добить­ся точного взаимного располо­жения агрегатов из-за боль­шого расстояния между ними.

Поэтому длинные валы, соединяющие агрегаты при переднем расположе­нии трансмиссии, имеют по концам полужесткие соединения, подобные рассмотренной выше полужесткой зубчатой муфте, или так называемые карданные сочленения (рис. 120), допускающие значительное несовпаде­ние осей соединяемых ими механизмов.

Рис. 120. Устройство  карданных  сочленений (переднее расположение трансмиссии)

ХОДОВАЯ  ЧАСТЬ

Ходовая часть танка разделяется на гусеничный движитель и подвеску.

Гусеничный движитель состоит из устройств и деталей, посред­ством которых осуществляется движение танка. Сюда относятся, прежде всего, гусеницы, а также связанные с ними детали и устрой­ства: опорные и поддерживающие катки, ведущие и направляющие ко­леса, натяжные устройства.

Подвеска состоит из деталей, связывающих корпус танка с осями его опорных катков. На современных танках применяется только упру­гая (рессорная)  подвеска.

К подвеске относятся рессоры с соединительными и направляю­щими деталями, рычага (в независимой) и балансиры (в балансирной подвеске)^*, а также гасители колебаний корпуса — амортизаторы.

* Рычаги в независимой подвеске иногда называют балансирами; такое название не совсем точно.

ГУСЕНИЧНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ ГУСЕНИЦЫ.

 ЗАЦЕПЛЕНИЕ  ГУСЕНИЦ С  ВЕДУЩИМИ  КОЛЕСАМИ

Гусеницы танка, перематываемые ведущими колесами, создают рельсовый путь, по которому катится корпус танка на опорных катках.

Установленная на танке, соединенная и натянутая гусеница обра­зует обвод (рис, 121), состоящий из опорной, двух наклонных и верхней ветвей. Благодаря сце-плению между опорными ветвями гусениц и грунтом возникает сила, необ­ходимая для движения танка,— сила тяги.

   Рис. 121. Схема гусеничного обвода

Гусеница собирается из отдельных звеньев, иногда называемых тра­ками. Звенья отливаются или штампуются из высо­кокачественной легирован­ной стали.

На рис. 122 изобра­жены два соседних звена гусеницы, обвод которой показан на рис. 121.

Рис. 122.  Звенья гусеничной цепи гребневого зацепления

Одно из этих звеньев с вну­тренней стороны имеет массивный гребень, упи­раясь в который, ролик ве­дущего колеса (рис. 123) ведет гусеницу. Такое зацепление ведущего колеса с гусеницей называется гребневым.

Рис. 123. Ведущее колесо гребневого зацепления

Опорная (наружная)поверхность звена сдела­на ребристой для улучше­ния сцепления звена с грунтом. При недостаточ­ном оцеплении к звену может быть прикреплена дополнительная шпора (почвозацеп, рис. 124).

Рис. 124. Дополнительная шпора (почвозацеп) звена

Для шарнирного соединения звеньев между собой в них сделаны про­ушины, через которые пропускаются пальцы (см. рис. 122 и 125). Такое соединение обеспечи­вает необходимую гиб­кость гусеницы.

Рис. 125. Способы стопорения пальцев гусеничной цепи

Чтобы пальцы не могли выйти из про­ушин звеньев, их стопо­рят, как показано на рис. 125. Иногда с той же целью применяют специальную направля­ющую (отбойник), ук­репленную на бортовом листе корпуса. Если па­лец выдвинется из про­ушин, направляющая поставит его на место.

На рис. 126 изображено звено гусеницы цевочного зацепления.

Рис. 126.  Звено гусеничной цепи цевочного зацепления

При этом способе зацепления зубья ведущего колеса (см. рис. 118) входят в вырезы звена и утираются в стенку выреза, называемую цев­кой. Гребни с внутренней стороны такого звена служат только для направления гусеницы по каткам, и их не нужно делать столь массив­ными, как при гребневом зацеплении. Это позволяет облегчить звенья и применять так называемые мелкозвенчатые гусеницы, имеющие ряд преимуществ (мелкозвенчатой считается гусеница, у которой длина или шаг звана значительно меньше его ширины).

Существенным недостатком гусениц с обычным соединением звеньев (см, рис. 122 и 126) является быстрый износ шарни­ров из-за попадания в проушины пыли, песка и т. п.

Попытки при­менить в шарнирах роликовые (игольчатые) подшипники (рис. 127) не получили распростране­ния по той причине, что звенья получаются сложными и тяже­лыми, а подшипники требуют смазки и уплотнения от попада­ния грязи.

Рис. 127. Плоское звено с резиновым башмаком.  Шарниры звена на игольчатых подшипниках           

Некоторое распростра­нение получили упругие соедине­ния, хотя они также значительно сложнее обычных.

На рис. 128 изображены звенья гусеницы с упругим соединением. В проушины каждого звена запрессованы резино-металлические втулки (стальные втулки с навулканизированными резиновыми кольцами).

Рис. 128.  Ажурное звено с запрессованными в проушины резино-металлическими втулками

На торцах втулок сделаны зубья так, что при сборке гусеницы две сосед­ние втулки соединяются зубьями друг с другом. При затяжке гайки пальца втулки плотно сцепляются между собой.

Когда гусеница изгибается, звенья поворачиваются на втулках, за­кручивая резину колец. Таким образом исключается скольжение между проушинами звеньев и втулками.

Следует обратить внимание на самую форму звена. Многочисленные вырезы делают звено «ажурным». Такое звено значительно легче мас­сивных звеньев (см. рис, 122, 126, 127), но у него мала площадь опоры, а потому сравнительно велико давление на грунт (удельное давление). Звенья такого типа применялась только на легких танках.

Упругое соедине­ние» показанное на рис. 129, несколько отличается от преды­дущего.

Рис.129  .Резино-металлическое звено с упругим соединением

Здесь каж­дое звено соединяется с соседним при помощи двух паль­цев, а не одного, как обычно. На каждую пару пальцев наде­вается жесткая со­единительная планка (она служит одновре­менно направляю­щим гребнем) и за­крепляется сухарем. Поворот пальца от­носительно проуши­ны, как и в преды­дущем случае, осу­ществляется за счет  закручивания резины.

НАПРАВЛЯЮЩЕЕ КОЛЕСО, НАТЯЖНОЕ УСТРОЙСТВО

Направляющее колесо (ленивец) служит для поддержания и напра­вления верхней ветви гусеницы, а как часть натяжного устройства — и для натяжения ее. Гусеницу натягивают после того, как ее наденут, а также когда нужно уменьшить ее провисание, увеличившееся вслед­ствие износа шарниров. Если гусеница сильно провисает, она легко спа­дает, особенно при поворотах танка.

Направляющее колесо со стальным или обрезиненным ободом уста­навливается на подпятниках, сидящих на оси. Для натяжения гусеницы ось должна перемещаться относительно корпуса танка; поэтому ось обычно является одним из колен поворотного кривошипа, второе колено которого закрепляется в корпусе танка  (рис. 130).

Рис 130  .Направляющее  колесо с кривошипом

Для натяжения гусеницы ось направляющего колеса может переме­щаться вручную, как показано на рис, 130, или при помощи винтового (рис. 131) либо червячного (рис. 132) соединения. При вращении гайки (рис. 131) или червяка (рис. 132) поворачивается кривошип.

Рис.131.   Натяжной механизм с винтом и гайкой

Рис.132.   Червячный натяжной механизм

Поскольку винтовое и червячное соединения обычно бывают само­тормозящимися (т. е. винт не может самопроизвольно вывернуться из гайки, а червячное колесо не может провернуть червяк), ось направляюшего колеса сохраняет приданное ей при натяжении положение. Однако при ударах о препятствия могут быть повреждены детали натяжного устройства; поэтому для большей их прочности часто применяется до­полнительное, обычно зубчатое, крепление (см. рис. 130, 132). При за­тяжке крепежной гайки зубья одной из деталей крепления плотно входят между зубьями другой, жестко связывая таким образом кривошип с корпусом танка.

ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ КАТКИ

Поддерживающие катки поддерживают верхнюю ветвь гусеницы и облегчают натяжение последней, уменьшая ее провисание. Чем больше поддерживающих катков, тем меньше сила, необходимая для натяжения гусеницы (рис. 133).

Рис. 133. Схема поддержания верхней ветви гусеницы катками

Поддерживающие катки устанавливаются на подшипниках на спе­циальных кронштейнах, прикрепленных к кор­пусу (рис. 134).

Рис. 134. Поддерживающий каток

Если опорные катки имеют большой диа­метр (см. рис. 121), то поддерживающих кат­ков может не быть иверхняя ветвь гусеницложится непосредственно на опорные катки.

ОПОРНЫЕ КАТКИ

На опорные катки опирается корпус танка. Опорные катки напра­вляют танк по гусени­цам, по которым они катятся, как по рельсо­вому пути.

Опорный каток устанавливается на под­шипниках на оси, свя­занной с корпусом тан­ка при помощи деталей подвески (см. ниже). Чтобы смягчить удары катков о гусеницу при движении по неровной местности, катки делаютс резиновыми шинами (рис. 135).

Рис. 135. Опорные катки  и подвеска танка

Так как в каждый момент работает (сжимается) только незначи­тельная часть шины катка, то резина испытывает чрезвычайно высокое давление, вследствие чего она быстро нагревается и разрушается. Поэтому на танках, особенно на тяжелых, иногда применяются необрезиненные катки или же катки с резино­выми кольцами меж­ду стальным ободом и ступицей  катка (рис. 136).

Р

ис. 136. Опорный каток с внутренней амортизацией

 В катках с резиновыми коль­цами работает около половины всего объе­ма резины, т. е. зна­чительно большая часть ее, чем при на­ружной ошиновке катка. Кроме того, резина, находящаяся внутри катка, защи­щена от случайных механических повре­ждений.Однако смягчающее действие внутреннего резино­вого кольца намного слабее, чем наружного.

ПОДВЕСКА

Как уже  указы­валось,подвеска включает в себя де­тали, связывающие корпус танка с осями опорных катков. Основное назначение подвески — уменьшить толчки, воспринимаемые корпусом при движении танка по неровностям.

Подвески различных танков отличаются одна от другой, во-первых, по способу соединения опорных катков между собой и с корпусом и, во-вторых, по типу применяемых рессор.

По способу соединения опорных катков с корпусом подвески делятся на независимые и балансирные. В независимой подвеске каждый каток соединяется с корпусом самостоятельно, независимо от других (см. рис. 135). В балансирных подвесках катки группируются по нескольку штук в одной тележке, соединенной с корпусом. Балансирные подвески могут быть парными (рис, 137), когда катки объединяются по два, и сложными.

Рис. 137. Парная балансирная подвеска со спиральнойрессорой

Сложная балансирная подвеска показана на рис. 138.

Рис. 138. Сложная балансирная подвеска с листовой рессорой

Здесь на оси тележки свободно насажен кронштейн подвески (большой ба­лансир), с которым связаны два малых балансира — один непосред­ственно, другой через рессору. Каждый из малых балансиров соединяет по два катка, а вся тележка — четыре. Существуют и более сложные схемы балансирных додвесок.   _:

Если часть катков установлена независимо, а часть соединена в те­лежки, подвеска называется смешанной.

Советские танкостроители первые применили на танках всех типов независимые подвески, более простые, надежные и менее уязвимые, чем балансирные.

ТИПЫ РЕССОР

В подвесках танков применяются стальные рессоры — листовые, спи­ральные, стержневые (торсионные), а также резиновые.На рис. 138 показана подвеска с листовой рессорой. Рессора, набранная из отдельных листов специальной весьма упругой пружинной стали, изгибается при наезде какого-либо катка тележки на препятствие.

На рис. 137 показана подвеска со спиральной рессорой. Здесь поворот балансира при наезде катка на препятствие заставляет сжиматься спиральную пружину.

Подвеска со спиральными рессорами показана и на рис. 135 и 139. В такой подвеске опорный каток установлен на рычаге (кривошипе), ось которого помещена во втулках трубы корпуса. Рычаг катка шарнирно соединен с направляющим штоком рессоры (на рис. 139 — через рычаг рессоры).

Рис. 139. Узел подвески со спиральной рессорой

Стакан рессоры также шарнирно (на цапфах) соединен с кор­пусом танка. Спиральная пружина сжата между фланцами штока и ста­кана. При подъеме катка рычаг поворачивается и перемещает шток во втулке стакана; пружина, дополнительно сжимаясь, смягчает удар.

Чрезмерное сжатие пружины и слишком большой подъем катка предотвращаются ограничителем, прикрепленным к корпусу танка. После того как рычаг катка упрется в ограничитель, подвеска станет жестко т. е. все толчки и удары будут передаваться  непосредственно корпус танка.

В подвеске, узел которой показан на рис. 140, применены стержневые рессоры.

Рис. 140. Узел подвески со стержневыми рессорами.

Они представляют собой длинные стальные стержни, на обоих концах которых нарезаны шлицы. Стержни расположены поперек корпуса танка, над днищем. Один конец стержня входит в шлицевую втулку оси рычага катка одного борта (например, правого), другой — в шлицы кронштейна, неподвижно прикрепленного к корпусу танка на противопо­ложном борту (левом). Стержни закручены весом танка. При подъеме катка (наезд на препятствие) ось рычага поворачивается во втулке кронштейна и дополнительно закручивает стержень. Стержневые рес­соры занимают в корпусе сравнительно немного места .и надежно защи­щены от поражения.

Резиновые рессоры (рис. 141) не получили распространения, так как легко уязвимы и недостаточно надежно работают при больших нагрузках.

Рис. 141. Балансирная подвеска с резиновой рессорой

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ   ОБОРУДОВАНИЕ

Вспомогательное оборудование танка весьма разнообразно. К нему относятся приборы наблюдения, средства связи — внутренней (между членами экипажа) и внешней (между танками), освещение, сигнали­зация,   вентиляция,   противопожарное оборудование, инструмент и т. д. Остановимся на приборах наблюдения и средствах связи, как имею­щих из всего вспомогательного оборудования наибольшее значение для обеспечения боеспособности танка; некоторые устройства, относящиеся к вспомогательному оборудованию, описаны в главе V.

НАБЛЮДЕНИЕ ИЗ ТАНКА

Обеспечение хорошего наблюдения — одно из важных условий уве­личения огневой мощи танка и повышения его маневренности. Чем со­вершеннее средства наблюдения, тем легче обнаруживать цели, удержи­вать их в поле зрения, определять расстояния и корректировать огонь, тем лучше условия управления танком. При неудовлетворительном на­блюдении механик-водитель вынужден для безопасности движения вести танк с пониженной скоростью.

Трудность решения задачи — обеспечить хорошее наблюдение из закрытого корпуса танка — заключается в там, что для улучшения на­блюдения требуется увеличитьотверстия в броне, а это повышает поражаемость танка. Через отверстие для наблюдения может пройти пуля, осколок; брызги свинца или горючей жидкости проникают даже через самые узкие щели. Тонкие стекла не только плохо защищают наблю­дателя, но и создают дополнительную опасность поражения осколками стекла. Толстые же стекла поглощают много света и уменьшают поле зрения прибора, т. е. часть пронстранства, которую охватывает глаз на­блюдателя через прибор.

Остановимся на некоторых, танковых приборах наблюдения.

СМОТРОВЫЕ ЩЕЛИ

Простейшим средством наблюдения из танка является смотровая щель, прорезанная в броне (рис. 142).

Рис. 142.Смотровая щель

Щели удобны как средство наблюдения на марше. Их можно сде­лать достаточно длинными и широкими, чтобы обеспечить хороший обзор. В боевой обстановке щель может быть надежно закрыта броне­вой заслонкой (см. рис. 142,). Если заслонка открывается и закрывается быстро, щелью можно пользоваться и во время боя для крат­ковременного наблюдения. Иногда заслонки конструируют так, чтобы ширину щели можно было менять в зависимости от обстановки.

Для защиты щелей нередко применяют специальные защитные стекла (триплекс). Защитное стекло состоит из отдельных пластин, склеенных между собой. Оно защищает глаза наблюдателя от пора­жения, так как не пробивается пулей. Но при попадании пули наружные пластины растрескиваются, и стекло приходится менять.

Узкие щели, через которые могут проникнуть только свинцовые брызги, прикрывают тонким защитным стеклом (рис. 143). При наблюдении через такие щели требуется большое напряжение зрения, утомляющее глаза наблюдателя.

Рис. 143. Узкая щель, прикры­тая тонким защитным стеклом

ПЕРИСКОП

Зеркальный перископ (рис. 144) состоит из двух зеркал, параллель­ных друг другу и наклоненных к горизонту под углом 45°.

Рис. 144. Зеркальный перископ

Лучи света отражаются верхним зеркалом, падают на нижнее и, отразившись от него, попадают в глаза наблюдателя. Зеркала в перископе могут быть заменены одной или несколькими призмами  (рис. 145).

Рис 145.  Неподвижный перископ механика-водителя и его зашита

Перископ устраняет опасность поражения при наблюдении и необ­ходимость применения толстых защитных стекол. Он обеспечивает поле зрения, измеряемое углом 60—90°, Его легко сделать качающимся, в этом случае увеличивается обзор вверх и вниз, и поворачивающимся, при этом увеличивается обзор в стороны. Устройство и установка вращающегося перископа показаны на рис. 146.

Рис. 146. Перископ двухстороннего наблюдения: А — наблюдение вперед; Б — наблюдение назад

В этом перископе есть дополнительная выдвиж­ная кассета с двумя зер­калами (или с призмой). При наблюдении вперед (рис. 146, А ) луч света отражается, как и в обыч­ном перископе, от двух зеркал (или преломляется в призмах). Когда голов­ная часть перископа по­вернута назад, кассета опущена (рис. 146, Б). Че­тыре поверхности призм, от которых отражается луч света, дают возмож­ность вести наблюдение назад, не поворачивая го­ловы.

На рис. 147 показано устройство и установка перископа двухстороннего наблюдения с тремя приз­мами (третья—передвиж­ная, для наблюдения на­зад) .

Чтобы предохранить перископ от поражения, его головную часть за­ключают в броневой кол­пак, оставляя в нем вы­рез для наблюдения.

Рис 147. Перископ двухсто­роннего наблюдения с тремя призмами

НАБЛЮДЕНИЕ ЭКИПАЖА

 Чтобы правильно оценить прибор наблюдения, надо учесть, для кого он предназначается.

Для механика-водителя главное — обеспечить хорошее наблюдение вперед. Он должен отчетливо видеть все предметы, находящиеся впе-реди движущегося танка. Чем меньше непросматриваемое пространство перед носовой частью танка, тем лучше; поэтому сиденье механика-водителя стараются вынести как можно дальше вперед; наклонное рас­положение верхнего листа носовой части танка увеличивает снарядостойкость и в то же время улучшает наблюдение механика-водителя. Механик-водитель должен смотреть не только вперед, но и в стороны как в бою, так и на марше (при повороте, обгоне, разъезде со встреч­ной машиной и т. д.). Таким образом, приборы механика-водителя должны обеспечивать сектор обзора до 180°.

На танках сектор обзора меха­ника-водителя составляет 90—-270° (рис. 148, А), а непросматриваемое пространство перед носом танка — 3—5 м.

Рис. 148.  Наблюдение экипажа тан­ка. Черным показано ненаблюдаемое пространство вокруг танка. Наблю­дение командира орудия показано при неподвижной башне

 Как уже указывалось, для улучшения наблюдения на марше сиденье механика-водителя на неко­торых танках делается подъемным (см. выше, рис. 84). Это, в частно­сти, значительно уменьшает непро­сматриваемое пространство перед танком на марше.

Чтобы уменьшить поражаемость приборов, часть их (главным_; обра­зом для наблюдения в стороны) де­лают закрывающимися и открывают только по мере необходимости.

Если механик-водитель выну­жден прекратить в бою наблюдение хотя бы ненадолго, например при смене прибора, танк подвергается серьезной опасности; поэтому наря­ду с основным прибором для меха­ника-водителя часто устанавливают запасный прибор, хотя бы с неболь­шим обзором, но надежно защищен­ный. Запасный прибор может быть заменен несколькими узкими щеля­ми с тонким защитным стеклом. Чтобы уменьшить непросматривае­мое пространство, щели иногда рас­полагают с небольшим наклоном. Когда щелью не пользуются, ее при­крывают броневой заслонкой..

Командиру танка для наблюде­ния и управления боем необходимо обеспечить наибольший сектор об зора. С этой целью на танке иногда имеется так называемая командир­ская башенка (рис. 149—150).

Рис. 149. Командирская башенка

Из башенки, возвышающейся над основной башней танка, легко обеспечить круговой обзор (см. рис 148, Б). Для этого в ней делают не­сколько закрываемых щелей с защитными стеклами (рис. 150) или устанаиливают зеркальные перископы.

Рис. 150. Устройство командирской башенки со смотровыми щелями

Иногда во вращающейся крышке башенкиустанавливают один перископ. (рис. 151)

Если башенки нет, круговой обзор для командира обеспечивается перископом двухстороннего наблюдения.

Рис. 151. Устройство командирской башенки с перископом во вращающейся крышке

Для наблюдения дальних целей желательно иметь для командира танка оптические приборы, дающие увеличение, в 5—10 раз. Наиболее удобны для этой цели так называемые бинокулярные приборы, через которые наблюдение можно вести одновременно двумя глазами, как через обычный бинокль.

Командир орудия и пулеметчик обычно ведут наблюдение через при­цел, который перемещается вместе с оружием (см. ниже, глава VIII). При непод|вижном оружии поле   зрения прицела невелико — 15—30°,редко больше (рис. 148, В);поэтому желательно, чтобы у командира орудия, кроме прицела, был вспомогательный приборувеличивающий обзор,

СРЕДСТВА СВЯЗИ

ВНЕШНЯЯ СВЯЗЬ

Радио — основное средство внешней связи для танков. Все другие средства связи, в частности зрительная, ненадежны и могут применяться лишь в условиях удовлетворительной видимости. Радиостанциями снаб­жаются, как правило, все танки.

Для обеспечения двухсторонней связи радиостанция состоит из двух частей — передатчика и приемника.

На принципах устройства и действия радиостанции мы не останав­ливаемся, поскольку это является предметом специального курса.

Передача при помощи танковой радиостанции может вестись как речью через микрофон, так и телеграфной азбукой (ключом), поэтому передатчик имеет гнезда для микрофона и для ключа. Основным видом передачи для связи между танками является передача через микрофон, не требующая от радиста специальной подготовки. Передача ключом, слышимая на большую дальность, попользуется реже.

Для большего удобства радиста, главным образом для уменьшения звуковых помех (шума от двигателя, гусениц и т, д.), микрофон часто заменяется ларингофоном. Этот прибор воспринимает и преобразует в электрические колебания не колебания воздуха, а колебания голосовых связок во время речи и потому нечувствителен к посторонним шумам. Ларингофон вмонтирован в шлем танкиста и, когда шлем застегнут, плотно прилегает к гортани.

Прием ведется всегда через телефонные наушники, в которых слышна речь, или — при приеме передачи ключом — короткие и длинные звуко­вые сигналы, соответствующие точкам и тире телеграфной азбуки. На­ушники также закрепляются в шлеме. В силу этого шлем стали называть шлемофоном.

Шлемофон танковый

Помехи от собственного передатчика мешают одновременной работе на передачу и прием. Одновременные передача и прием позволили бы вести разговор, как по обычному проволочному телефону, но в танковых станциях осуществить это практически пока не удалось. Наоборот, специальный переключатель переводит работу станции либо на пере­дачу, либо на прием. Возможность одновременного включения пере­датчика и приемника предусматривается только для контроля собствен­ной передачи.

Дальность действия передатчика зависит от частоты, на которой работает станция. Коротковолновые танковые станции с частотами в пре­делах 2—6 миллионов циклов в секунду (волна 50—120 м)обычно слышны на расстоянии до 20—25 км.Ультракоротковолновые станции с длиной волны в несколько метров действуют на значительно меньшее расстояние — 2—4 км.

При работе телеграфным ключом дальность действия станции воз-растает. Дальность действия меняется также в зависимости от длины антенны. В качестве антенны на танках применяется штырь — раздвиж­ной металлический стержень, выдвигаемый наружу из корпуса или башни танка. При движении в лесистой местности и в «населенных пунктах пользоваться длинным штырем неудобно. В этих случаях более удобен короткий штырь с пучком проводов («метелкой») наверху.

ВНУТРЕННЯЯ СВЯЗЬ

На большинстве танков для связи между членами экипажа служит танковое переговорное устройство (ТПУ). Светосигнальная связь — одна или несколько сигнальных лампочек, включаемых при помощи кнопок,— применяется значительно реже. Иногда ее используют как резервную, в дополнение к переговорному устройству.

Переговорное устройство (рис, 152) представляет собой небольшую телефонную сеть, аппараты которой, с включаемыми в них вил­ками шлемофонов, устанавливаются для каждого из членов экипажа.

Рис. 152. Схема переговорного устройства

Аппараты соединяются между собой различиыми способами. Чаще всего они соединены так, что, все члены экипажа связаны друг с другом и разговор по любому аппарату слышен сразу во всех аппаратах. Вызов производится нажатием на кнопку; при этом в наушниках слышится зву­ковой  сигнал  или  на  крышках  аппаратов зажигается  лампочка.

Аппараты переговорного устройства могут быть использованы также для включения в работу радиостанции. Так, например, если в составе экипажа есть специальный радист, командир танка включается в работу радиостанции через свой аппарат переговорного устройства. Аппараты переговорного устройства, включающиеся в работу радиостанции, имеют переключатели для перехода с внутренней связи на внешнюю. На рис. 152 показаны такие переключатели на аппаратах командира танка (он же радист) и командира башни.

Переговорное устройство питается током, поступающим от общей системы электрооборудования танка. Иногда для улучшения слыши­мости переговорное устройство снабжается усилительной лампой. Ток высокого напряжения, необходимый для питания лампы, поступает к ней от специального  прибора — умформера   (преобразователя).

На рис. 153 показано размещение радиостанции и аппаратов пере­говорного устройства в танке.

Рис. 153. Схема размещения радиостанции: и переговорного устройства в танке

ГЛАВА   ЧЕТВЕРТАЯ


ДВИГАТЕЛЬ

Двигатель по праву называют сердцем танка. Маневренность танка зависит в первую   очередь от мощности двигателя.  
Надежность работы двигателя в значительной мере определяет бое­способность танка.
На современных танках устанавливают двигатели такого же типа, как на автомобилях и самолетах (не реактивных), т. е, двигатели внутреннего сгорания. На многик танках ставили, особенно прежде, авто­мобильные и авиацционные двигатели. Но мощность автомобильного дви­гателя слишком мала для среднего и тяжелого танков; на таких танках пытались применять несколько автомобильных двигателей, соединенных в один силовой агрегат. Авиационные же двигатели, мощность которых достаточно велика, не рассчитаны на тяжелые условия работы в талнке. Поэтому по мере развития танков автомобильные и авиационные двигатели все более уступали место специальным танковым двигателям.

РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

ДВИГАТЕЛЬ

Движущийся танк, преодолевая сопротивление движению, произво­дит механическую работу. Способность тела совершать работу опреде­ляется запасом энергии, которым оно обладает. Летящий снаряд совер­шает работу, преодолевая сопротивление воздуха. Он обладает запасом кинетической энергиии, сообщенной ему пороховыми газами при выстреле.

В паровом котле пар получается за счет теплоты, выделяемой при сгорании топлива (горючего). Водяной пар в паровой машине совершает работу, толкая поршень. Сгорание — это химическое соединение веществ, из которых состоит топливо, с кислородом воздуха. Тепло, выделяю­щееся при сгорании, свидетельствует о том, что топливо обладает запасам энергии. Энергия, выделяемая при химических процессах (со­единения или разложения различных веществ), называется химической энергией.

Энергия может переходить из одного вида в другой: химическая в тепловую, тепловая в химическую, механическая в электрическую или вновь в тепловую и т. д. Так, например, при выстреле химическая энер­гия сгорающего взрывчатого вещества превращается в тепловую, а те­пловая — в механическую энергию, сообщаемую снаряду. При всех этих превращениях энергия не исчезает и не создается вновь; совершается лишь переход одного вида движения материи, из которой состоят все тела, в другой вид.
Двигателем вообще называется машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу.
Двигатели, преобразующие тепловую энергию в механическую ра­боту, называются тепловыми  двигателями.
Устанавливаемые на танках двигатели внутреннего сгорания при­надлежат к числу тепловых двигателей. В отличие от других тепловых двигателей, например от паровой машины, где топливо сгорает вне дви­гателя (в специальной топке), в двигателях внутреннего сгорания топливо сгорает внутри самого двигателя, в его цилиндрах; поэтому та­кой двигатель и называется двигателем внутреннего сгорания.

ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ

В качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания чаще всего используют продукты, получаемые из нефти: бензин, керосин, ди­зельное топливо. Такие горючие состоят в основном из углерода и во­дорода. Чтобы горючее сгорело, т. е. чтобы углерод превратился в угле­кислый газ, а водород в воду, нужен кислород. Некоторое количество кислорода может содержаться в самом горючем, но основная его частьберется из воздуха; поэтому, чтобы сжечь горючее, его смешивают с воздухом.

Смесь горючего с возду­хом называют горючей смесью. Чтобы горючее — бензин, дизельное топливо — сгорело полностью, в горючей смеси на 1 кг горючего должно приходиться 14—15 кг воздуха.

Горючее любого вида; при полном сгорании дает вполне определенное коли­чество тепловой энергии, ис­числяемое в калориях. Один килограмм горючего, полученного из нефти, дает при полном  сгорании    примерно 10 000—10 500 калорий. Эта энергия может превратиться в механическую только при определенных условиях, да и то, как будет показано дальше, далеко не полностью.

Если горючая смесь сгарает в открытом сосуде, образующиеся при этом газы рассеиваются; полезной работы они не совершают. Иначе об­стоит дело в том случае, когда горючее сжигается в цилиндре, в кото­рый вставлен подвижный поршень (рис, 154).. Стремясь расшириться, газы давят на днище поршня и заставляют последний перемещаться в цилиндре.

Рис. 154. Кривошипно-шатунный механизм двигателя

Дригатель, в котором горючая смесь образуется в цилиндре и вос­пламеняется от нагретого воздуха, благодаря предварительному его сжа­тию, называется двигателем с воспламенением от сжа­тия или дизелем.

Двигатель, в котором горючая смесь образуется вне цилиндра — в специальном приборе, называемом карбюратором, и воспламеняется электрической искрой, называется карбюраторным двигате­лем.

На танках применяются двигатели обоих типов.

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

Поршень в цилиндре движется вверх и вниз прямолинейно. Чтобы преобразовать прямолинейное движение во вращательное, поршень дви­гателя (см. рис. 154) шарнирно соединяют посредством шатуна с колен­чатым валом, который может вращаться в подшипниках, служащих ему опорами.

При движении поршня верхняя головка шатуна движется прямоли­нейно вместе с поршнем, а нижняя вместе с шатунюй шейкой коленчатого вала движется по окружности.

Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал с его опорами обра­зуют кривошипно - шатунный механизм двигателя.

Крайнее верхнее  положение поршня в цилиндре называется верх­ней мертвой точкой (в. м. т.), крайнее нижнее по­ложение — нижней мертвой точкой (н. м. т.) (рис. 155).

Рис. 155. Верхняя и нижняя мертвые точки

В крайнем верхнем и крайнем нижнем положениях поршень меняет направление своего движения. Когда поршень на­ходится в одном из крайних положений, оси коленчатого вала, нижней и верхней головок шатуна рас­полагаются в одной плоскости. Никакой силой, приложенной к поршню, нельзя вывести кривошипно-шатунный механизм из такого положения. Поэтому крайние положения поршня и получили название мертвых точек.
Расстояние, которое проходит поршень от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня. Это расстояние поршень про­ходит за полобарота коленчатого вала.
Объем цилиндра над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке, называется полным объемом цилиндра. Объем над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке, называется объемом к а меры сжатия (или объемом камеры сгорания). Разность полного объема цилиндра и объема камеры сжатия носит название рабочего объема цилиндра. Значит, полный объем цилиндра равен рабо­чему объему плюс объем камеры сжатия.
Разделив полный объем цилиндра на объем камеры сжатия, найдем степень сжатия двигателя:

степень сжатия = полный объем цилиндра /объем камеры сжатия

Так, если полный объем цилиндра равен 3 л, а объем камеры сжатия 0,2 лто степень сжатия составит 3/0,2=15.
Степень сжатия — это один из важнейших показателей, определяющих тип двигателя, его экономичность и другие качества.

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вцилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания последо­вательно совершаются такие процессы: впуск и сжатие горючей смеси (или воздуха), затем горение рабочей смеси и расширение продуктов сгорания и, наконец, выпуск отработавших газов. Совокупность различ­ных процессов, происходящих в цилиндре двигателя с определенной по­следовательностью, образует цикл, в последующем периодически повто­ряющийся во время работы двигателя. Цикл может совершаться за че­тыре или за два хода поршня. Каждому ходу поршня соответствует один такт работы двигателя. Поэтому двигатели внутреннего сгорания делятся на четырехтактные  и  двухтактные.

Рассмотрим сначала рабочий цикл четырехтактного двигателя. Че­тыре такта, образующие этот цикл, называются тактами впуака, сжа­тия, расширения и выпуска (по тем основным процессам, которые про­исходят в каждом такте).

ВПУСК

Рис. 156.  Схема работы четырехтактного двигателя. Такт впуска

Пусть поршень начинает двигаться вниз от верхней мертвой точки вследствие вращения коленчатого вала по инерции (если двигатель уже работает) или от постороннего источника энергии (при запуске). Так как объем цилиндра над поршнем при этом увеличивается, то давление в цилиндре становится меньше давления наружного воздуха, т. е. меньше атмосферного давления. В цилиндре создается разрежение. В это время наружный воздух (в дизеле) или горючая смесь (в карбюраторном дви­гателе) через открытый впускной клапан устремляется в цилиндр. Впуск будет продолжаться до тех пор, пока поршень не дойдет до нижней мертвой точки и впускной клапан не закроется (выпускной клапан все это время закрыт) *.

*В действительности, как это будет показано ниже, моменты открытия и закрытияклапанов не совпадают с мертвыми точками.

СЖАТИЕ

Рис. 157. Схема   работы четырехтактного двигателя. Такт сжатия

От нижней мертвой точки поршень, попрежнему приводимый в дви­жение коленчатым валом, пойдет вверх, сжимая находящийся в цилиндре воздух или горючую смесь; впускной клапан, как и выпускной, в это время закрыт.

Остановимся на явлениях, происходящих при сжатии воздуха или горючей смеси.

Молекулы газов в цилиндре находятся в непрерывном движении. Ударяясь о стенки цилиндра, они действуют на них с определенной си­лой. Величина этой силы, приходящаяся на площадь в один квадрат­ный сантиметр поверхности, называется давлением. Давление изме­ряют в килограммах на один квадратный сантиметр (кг/см²).Давление в 1 кг/см²принято называть давлением в одну атмосферу.

Давление газа в закрытом сосуде передается во все стороны с оди­наковой силой. Это значит, что на любую площадку размером в один квадратный сантиметр на стенке цилиндра или на днище поршня будет действовать одинаковая сила.

Коогда газ сжимается, т. е, когда уменьшается объем неизменного количества газа, давление увеличивается, так как на одну и ту же пло­щадку приводится больше ударов молекул. При этом, если поддержи­вать температуру постоянной, давление возрастает во столько же раз, во сколько уменьшится объем.

Так, если воздух, занимавший при давлении 1 ат объем 10 л, поме­стить в баллон объемом 2 л, т. е. уменьшить объемв 10/2 = 5 раз, дав­ление увеличится с 1 до 5 ат.

Если при сжатий температура изменится, указанная зависимость между давлением и объемом нарушится. При сжатии газа его молекулы чаще сталкиваются друг с другом и двигаются бысттрее. Увеличение скорости движения молекул воспринимается нами как повышение температуры газа. При нагреве давление также повышается. Это происхо­дит потому, что более быстро дви­жущиеся молекулы сильнее дей­ствуют на стенки сосуда. Таким образом, давление газа повышает­ся как от уменьшения объема, так и от увеличения температуры.

Зависимость между объемом, давлением и температурой газа определяется формулой

 (1)

В этой формуле через р₁обо­значено давление газа в кг/сл², через V₁— объем газа в кубических сантиметрах (см^ъ), через  t₁— температура газа в градусах Цельсия — все это при начальном состоянии газа, а через р₂, М₂и t₂— те же величины при его ко­нечном состоянии, т. е. после из­менений, происшедших с газом. Прибавление к температуре t₁и t₂числа 273 вызвано тем, что при подсчете величин по формуле бе­рется абсолютная температура, нуль которой ниже нуля по Цель­сию на 273°.

Чтобы понять, как изменяются величины, характеризующие состоя­ние газа при работе двигателя, рассмотрим процесс сжатия воздуха в цилиндре дизеля.

Пусть температура воздуха до сжатия t₁= 40° Ц (рис. 158,I), а его давление р₁= 1 ат. Допустим далее, что степень сжатия равна 15, т. е. объем V₂в 15 раз меньше объема V₁.Давление воздуха в конце сжатия (рис, 158,II) при такой степени сжатия может достигнуть 30—40 ат.

Рис. 158.   Изменение давления и темпе­ратуры газа в цилиндре двигателя

Пусть оно равно р₂ = 35 ат. Определим температуру воздуха, пользуясь приведенной выше формулой (1).

 (2)

откуда 

  (3)

Таким образом, температура воздуха, сжатого в цилиндре дизеля, будет весьма высокой. Если тетерь впрыснуть в цилиндр горючее, то оно, смешавшись с горячим  воздухом, образует горючую смесь, воспламенится и сгорит.

В карбюраторном двигателе, как уже указывалось выше, будет сжи­маться не воздух, а горючая смесь, в которой большая часть горючего уже испарилась и перемешалась с воздухом. В конце хода сжатия смесь сама не воспламеняется, так как в карбюраторном двигателе степень сжатия, а следовательно, и температура в конце такта сжатия значи-тельно ниже, чем в дизеле; поэтому смесь нужно воспламенять электри ческой искрой.

РАСШИРЕНИЕ

Рис. 159.  Схема рзботы четырехтактного двигателя. Такт расширения

Горючее при сгорании выделяет большое количество тепла, что при­водит к значительному повышению температуры — до 2000° Ц и больше. Пусть температура продуктов сгорания смеси в нашем дизеле равна 2000° Ц. Определим давление газов к концу сгорания (см. рис, 158, III), считая, что объем за время сгорания не меняется, т.е поршень продол­жает находиться в верхней мертвой точке *.

*  В действительности это не так; сгорание происходит быстро, но не мгновенно.

По нашим условиям: V₃= V₂, t₂= 457°; t3 V₃= 2000°; р₂= 35  ат.

Так как  

то 

и

Под этимдавлением поршень пойдет вниз. Сила, действующая на него в начале расширения, очень велика. Так, при диаметре поршня 138 мм площадь его днища, на которую давят газы, равна 150 см². На эту площадь будет действовать сила 109х150=16 350 кг, или около 16,5 т. В действительности давление на поршень будет несколько меньше, так как за время сгорания поршень перемещается вииз, объем газов воз­растает, а давление падает.

Толкая поршень вниз и вращая коленчатый вал, газы совершают работу. На нее затрагивается часть тепловой энергии горючего; осталь­ная часть энергии уносится охлаждающей водой или воздухом и уходит с отработавшими газами, т. е. не используется.

В ходе расширения давление газов падает до нескольких атмо­сфер. Пусть в нашем примере оно составило к концу расширения р₄ = 3 ат (см. рис. 158, IV). Опре­делим в этом случае температуру газа. Так как поршень дошел до нижней мертвой точки, то объем газа увеличился в 15 раз, или V₄= 15 V₃

 Тогда

или

ВЫПУСК

Рис.160.   Схема работы четырехтактного двигателя. Такт выпуска

Таким образом, темпе­ратура газов в конце расши­рения еще очень велика — газы обладают значитель­ным запасом тепловой энер­гии. Однако превратить ее в механическую энергию и передать на коленчатый вал двигателя нельзя, так как поршень, дойдя до нижней мертвой точки, начинает дви­гаться вверх, выталкивая отработавшие газы наружу через открывшийся выпуск­ной клапан.

После выпуска, когда поршень дойдет до верхней мертвой точки, цилиндр в основном очистится и будет готов к заполнению новой порцией воздуха.

Однако некоторое количество отработавших газов останется в ци­линдре. Они смешиваются с воздухом, поступающим в цилиндр в такте впуска, которым начнется новый рабочий цикл. Значит, горючая смесь, образующаяся в цилиндре после поступления в него топлива, будет сме­шана с остатком отработавших газов. Такая смесь, в отличие от горю­чей, называется рабочей смесью.

Поскольку отработавшие газы не могут уже выделить энергию, же­лательно, чтобы в рабочей смеси их было возможно меньше.

ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Раcсматривая работу двигателя, мы предполагали, что впускной и выпускной клапаны открываются и закрываются точно в мертвых точ­ках, так что каждый из клапанов открыт в течение одного хода поршня или полоборота коленчатого вала, в действительности, для того чтобы обеспечить лучшее заполнение цилиндра воздухом или горючей смесью и лучшую очистку цилиндра от отработавших газов, впускной клапан обычно открывается раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки, а закрывается после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку; выпускной клапан открывается до нижней мертвой точки и. за­крывается после верхней мертвой точки.

Моменты, когда открываются и закрываются впускной и вьшускной клапаны, называются фазами газораспределения (рис. 161). Фазы газораспределения выражают углами отклонения коленчатого вала по отношению к верхней и нижней мертвым точкам.

Рис. 161. Диаграмма фаз газораспределения

Для разных двигателей устанавливают разные фазы газораспре­деления. Обычно впускной клапан начинает открываться в конце такга выпуска, когда коленчатый вал еще не дошел на 6—25° до положения, соответствующего верхней мертвой точке. Указанный угол выбирают с таким расчетом, чтобы к моменту, когда в цилиндре возникнет разре­жение, клапан был достаточно открыт.

Закрывается впускной клапан после того, как коленчатый вал пройдегг на 35—75° положение, соответствующее нижней мертвой точке. Хотя поршень в этом случае уже идет снова вверх, воздух (смесь), по инерции продолжая поступать в цилиндр, лучше заполняет его.

Выпускной клапан открывается в конце расширения, за 40—60° до прихода коленчатого вала в положение, соответствующее нижней мерт­вой точке. Открытие вьпускного клапана раньше, чем поршень подойдет к нижней мертвой точке, способствует лучшей очистке цилиндра, так как в этом случае увеличивается продолжительность выпуска. Правда, при этом несколько хуже используется энергия газов — с открытием клапана газы, устремляясь в атмосферу, уменьшают давление на поршень. Но открывается клапан в конце расширения, когда давление в цилиндре значительно понижается и работа газов уже заканчивается; поэтому по-теря энергии вследствие раннего открытия клапана будет невелика. Бла­годаря же более раннему открытию выпускного клапана давление газов на поршень при выпуске уменьшается; ввиду этого на движение поршня вверх приходится затрачивать меньше энергии.

Закрывается выпускной клапан через 5—40° после верхней мертвой точки, когда поршень уже идет вниз. Газы по инерции продолжают еще некоторое время выходить через открытый выпускной клапан, благодаря чему цилиндр лучше очищается от отработавших газов.

Фазы газораспределения значительно влияют на мощность двига­теля. Они, как будет указано ниже, должны быть правильно уста­новлены, т. е. действительные фазы должны соответствовать тем, кото­рые рекомендованы заводом.

МАХОВИК

Рабочий цикл в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, как мы видели выше, совершается за че­тыре хода поршня (два вверх и два вниз), т. е. за два оборота коленчатого вала. Из этих четырех ходов только ход расширения является рабочим хо­дом. Остальные три хода — впуск, сжа­тие, выпуск — вспомогательные. Что­бы поршень мог совершить эта три хода, коленчатый вал двигателя дол­жен продолжать вр ащаться и после р абочего хода, причем вр ащение должно быть возможно более равно­мерным.

Равномерное   вращение вала под­держивается маховиком. Маховик (рис. 162)   представляет   собой диск с мас­сивным ободом, насаженный на конец коленчатого вала.  

Рис. 162. Маховик                

Большая   инерциятяжелого маховика позволяет ему про­должать вращаться сравнительно рав­номерно во время вспомогательных тактов, вследствие чего вращается и коленчатый вал, приводящий в движение поршень.

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В двухтактном двигателе, в отличие от четырехтактного, на каждый рабочий ход приходится не три, а только один вспомогательный ход. Рабочий цикл двигателя происходит за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатххпо вала. Такты впуска ивыпуска заключаются из ра­бочего цикла и заменяются продувкой, которая происходит в конце хода расширения и в начале хода сжатия.

На танковых двигателях  (а также на авиационных и автомобиль- ных) продувка осуществляется при помощи специального продувочного насоса, подающего воздух в цилиндры. В зависимости от направления движения продувочного воздуха в цилиндре продувка бывает попереч­ной,  петлевой  или  прямоточной.

Рассмотрим схему работы двухтактного двигателя с поперечной продувкой.

Как видно из рис. 163, на противоположныж сторонах цилиндра имеются два окна — продувочное и выпускное (в действительности де­лается несколько окон каждого типа).

Рис. 163.  Схема работы двухтактного двигателя с поперечной продувкой

Продувочное окно соединено с воздушной камерой (ресивером), выпускное — с атмосферой. Когда поршень находится в верхней мертвой точке, он закрывает оба окна. Продукты сгорания рабочей смеси толкают поршень вниз. Происходит расширение.

Двигаясь вниз, поршень открывает сначала выпускное окно, отра­ботавшие газы устремляются из цилиндра в атмосферу, и давление в ци­линдре падает. Вслед за этим открывается продувочное окно, верхняя кромка которого несколько ниже верхней кромки выпускного окна. На­чинается продувка цилиндра.

Воздух, поступающий из камеры, заполняет цилиндр, выталкивая оставшиеся отработавшие газы. Расположение и форма окон, а также специальный козырек, имеющийся часто на поршне, не позволяют воздуху проходить прямо к выпускному окну, а направляют его поток вверх, благодаря чему лучше очищаегся верхняя часть цилиндра.

Когда поршень, пройдя нижнюю мертвую точку, движется вверх, продувка продолжается благодаря давлению, создаваемому нагнетате­лем, и инерции потока газов. После того как поршень закроет окна, начнется процесс сжатия.

Заметим, что в двухтактном двигателе следует отличать такт сжа­тия, начинающийся с нижней мертвой точки, от процесса сжатия, кото­рый начинается лишь после того, как поршень закроет выпускное окно,

В конце сжатия в цилиндр впрыскивается порция горючего, оно самовоспламеняется, и цикл начинается сначала.

Петлевая продувка (.рис. 164,Б) отличается от поперечной (рис. 164, А) тем, что оба окна располагаются на одной стороне ци­линдра, и поэтому поток воздуха имеет форму петли.

Рис. 164. Поперечная (А) и петлевая односторонняя (Б)продувка цилиндра

Газораспределение, т. е. заполнение и очитка цилиндра при попе-речной и петлевой продувке выполняется через окна (щели), т. е. так, как было описано выше. Такое распределение называется щелевым.

Недостатком поперечной (а также и петлевой) продувки является несовершенная очистка цилиндра от отработавших газов, так как в ци­линдре неизбежно образуются «мешки» — объемы, которые не очища­ются продувочным воздухом потому, что он туда не попадает. В этом отношении лучше прямоточная продувка, при которой воздух прямым потоком направляется к верхней части цилиндра. Схема двигателя с прямоточной продувкой приведена на рис, 165. В этой схеме приме­нено клапанно-щелевое газораспределение (воэможна прямоточ­ная продувка и при другом устройстве распределения).

Рис. 165. Схема работы двухтактного двигателя с прямоточной продувкой                    

Как видно из рисунка, разнища между поперечной и прямоточной продувками заключается в том, что в последнем случае выпускные окна заменены клапаном. Он открывается посредством специального при­вода, как и в четырехтактном двигателе. Выпускной клапан начинает открываться примерно после двух третей хода расширения. Вслед за открытием клапана поршень открывает продувочные окна, и начинается продувка, продолжающаяся до закрытия окон в такте сжатия.

Преимущества этого способа продувки для улучшения очистки цилиндра и заполнения его воздухом очевидны. Однако данный способ требует более сложного устройства газораспределения.

Двухтактный цикл получил распространение главным образом для дизелей, в которых цилиндры продуваются воздухом. В карбюраторных двигателях продувку приходится производить свежей горючей смесью, часть которой при этом выбрасывается наружу с отработавшими га­зами. Потеря горючей смеси увеличивает расход горючего, т. е. снижает экономичность двигателя; поэтому карбюраторные двухтактные двига тели применяются лишь для мотоциклов и автомобилей весьма малой мощности, когда стремятся возможно более упростить двигатель и умень­шить его размеры. В этих случаях нередко отказываются даже  от продувочного насоса, используя для продувки цилиндра движение поршня вниз (рис. 166).

Рис. 166. Поперечная кривошипно-камерная продувка   

Работает такой двигатель следующим образом. Горючая смесь по­ступает из карбюратора через окно впуска в картер двигателя, изо­лированный от атмооферы и связанный с верхней частью цилиндра че­рез продувочное окно. В начале такта расширения поршень сжимает смесь, находящуюся в картере. Сжатая смесь начинает поступать в ци­линдр после того, как откроется продувочное окно. В такте сжатия пор­шень, двигаясь вверх, создает в картере разрежение, вследствие чего го­рючая смесь засасывается из карбюратора. Такая продувка называется кривошипно-камерной, так как она осуществляется самим кривошипно-шатунным механизмом.

Двигатели большой мощности обязательно снабжаются продувоч­ным насосом. Существуют продувочные насосы разных типов. На рис. 167 показан в качестве примера объемный продувочный насос.

Рис. 167. Продувочный насос двухтактного двигателя

В нем дав­ление воздуха создается вращением в противоположные стороны двух фасонных барабанов (роторов), которые засасывают воздух с той сто­роны, где выступы барабанов расходятся, и нагнетают его в противопо­ложную сторону.

ДИЗЕЛЬ И КАРБЮРАТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

На рис. 168 показаны примерные температуры и давления в цилиндре дизеля и в цилиндре карбюраторного двигателя в разные мо­менты рабочего цикла.

Рис. 168. Температуры и давления в цилиндре двигателя

При сравнении данных карбюраторного двигателя с данными дизеля видно, прежде всего, что давление в конце сжатия и в конце сгорания у карбюраторного двигателя гораздо ниже, чем у дизеля. Это объясняется тем, что степень сжатия у карбюраторных двигателей значительно меньше, чем у дизелей: у карбюраторного дви­гателя 4—7, у дизеля 13—18.

Повышение степени сжатия увеличивает процент используемого в двигателе тепла и, следовательно, уменьшает расход горючего. Однако при повышении степени сжатия в карбюраторном двигателе возможны самовоспламенение и детонация горючего.

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ОТ СЖАТИЯ

Так как в цилиндре карбюраторного двигателя сжимается не воз­дух, а рабочая смесь, то частицы горючего, нагреваясь при сжатии, могут воспламениться раньше, чем смесь будет воспламенена электриче­ской искрой. Давление газов при сгорании будет препятствовать движе­нию поршня вверх, а к началу хода расширения их энергия будет уже в значительной мере израсходована — часть тепла уйдет через стенки цилиндра. Мощность двигателя в этом случае резко падает.

Чем выше степень сжатия, тем сильнее нагревается рабочая смесь и тем больше опасность ее воспламенения от сжатия.

ДЕТОНАЦИЯ

При детонации горючее сгорает во много раз быстрее, чем при обычном горении; так, при детонации пламя распространяется со скоро стью 2500—3000 ,м/сек, что примерно в 100 раз быстрее, чем при обыч­ном сгорании. В цилиндре происходит взрыв, подобный взрыву пороха в стволе оружия, вследствие чего происходит резкий удар.

Сущность явления детонации окончательно еще не установлена. Обычно считают, что под действием высокой температуры и давления в горючем происходят химические превращения, в результате которых образуются так называемые пероксиды; эти вещества и взрываются в цилиндре.

В отличие от самовоспламенения, происходящего до зажигания смеси электрической искрой, детонация происходит после зажигания, когда повышаются давление и температура смеси. Продолжительная работа с детонацией приводит к разрушению деталей двигателя и выходу его из строя.

Детонация зависит от сорта применяемого горючето. Различные сорта горючего неодинаково склонны к детонации. Так, опасность де­тонации в карбюраторном двигателе при работе на керосине значи­тельно больше, чем при работе на бензине; поэтому керосиновые дви­гатели редко имеют степень сжатия больше 4. Разным сортам бензина-детонация свойственна тоже в различной мере.

Склонность горючего к детонации, а следовательно, и возможность применения его при той или иной степени сжатия определяются октановым числом.

Октановое число определяют, сравнивая испытуемое горючее со смесью изооктана — горючего вещества, мало склонного к детонации, и нормального гептана — сильно детонирующего вещества. Так, напри­мер, если бензин начинает детонировать при той же степени сжатия и на одном и том же двигателе, что и смесь из 70% изооктана и 30% геп­тана, то говорят, что октановое число бензина равно 70.

Чем выше октановое число, т. е. чем ближе бензин по свойствам к чи­стому изооктану, тем меньше опасность детонации, поэтому горючее с более высоким октановым числом можно применять при более высокой степени сжатия. Иногда для двигателей с весьма высокой степенью сжатия, главным образом, авиационных, применяют горючее с октано­вым числом выше 100, т. е, еще менее склонное к детонации, чем изо-октан.

Склонность к детонации уменьшается, если к бензину прибавлять в небольших количествах специальные вещества — антидетонаторы: эти­ловую жидкость, карбонил железа и др.

Детонация зависит также от нагрузки двигателя, его оборотов, со­става горючей смеси, температуры воздуха, поступающего в двигатель, и других факторов, на которых мы здесь не останавливаемся.

ПРЕИМУЩЕСТВА ДИЗЕЛЯ И ЕГО НЕДОСТАТКИ

Стремление повысить степень сжатия заставляет применять для карбюраторных двигателей высококачественный бензин. Однако и в этом случае степень сжатия карбюраторного двигателя примерно вдвое меньше, чем дизеля, работающего на дизельном топливе или трактор­ном керосине. Эти сорта горючего значительно безопаснее бензина в по­жарном отношении и дешевле его. Кроме того, при  перегонке  тонны нефти можно получить (без специальной переработки) примерно 30 кг бензина, а дизельного топлива в 8 раз больше—240 кг.

Главным преимуществом дизеля над карбюраторным двигателем является большая экономичность вследствие более высокой степени сжа­тия и меньшая стоимость применяемого горючего.

С увеличением степени сжатия, как будет показано ниже, увеличи­вается часть тепловой энергии горючего, переходящая в полезную ра­боту, и уменьшается энергия, теряемая с отработавшими газами, а также отводимая с охлаждающей водой.

Лучшее использование тепловой энергии в дизеле определяет его значительно большую экономичность по сравнению с карбюраторным двигателем; расход горючего у дизеля на единицу мощности значительно меньше (160—200 г/л. с.ч.), чем у карбюраторного двигателя (230— 280 г/л. с. ч.). Это дает возможность при одной и той же емкости топлив­ных баков повысить запас хода танка.

Кроме того, применение тяжелого (дизельного) топлива повышает пожарную безопасность как при эксплуатации машин, так и при хране­нии горючего.

Однако дизель имеет и свои недостатки. Так, более высокое давле-ние в цилиндре дизеля требует увеличения прочности всех его деталей; это приводит к увеличению размеров двигателя и его веса. При одина­ковой мощности дизель будет больше по размерам и тяжелее карбю­раторного двигателя. Например, карбюраторный двигатель мощностью 1200 л. с. весит 700—800 кг, а авиационный дизель той же мощности — 1100—1200 кг, т. е. почти в 1,5 раза тяжелее.

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ И МОЩНОСТЬ

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, ОБОРОТЫ, МОЩНОСТЬ

Если приложить к телу силу, оно начнет двигаться прямолинейно Чтобы повернуть тело, надо приложить к нему пару сил, т.е. две равные и противоположные по направлению силы, действующие на некотором расстоянии одна от другой (рис. 169).

Рис.169. Сила и пара сил

Это положение на первый взгляд противоречит повседневному опыту; например, толкая положенный на стол предмет, всегда можно найти ряд точек приложения силы, при которых он будет поворачи­ваться. Однако в действительности ив этих случаях к телу будет при­ложена пара сил, как показано на рис. 169, Второй силой этой пары будет равнодействующая сил трения, возникающих между предметом и столом и препятствующих движению предмета. Лишь в случае, когда толкающая сила и равнодействующая сил трения будут действовать по одной прямой, предмет будет двигаться прямолинейно.

Если бы тело могло двигаться без сопротивления, оновсе же повер­нулось бы под действием силы в случае, когда последняя приложена не к центру его тяжести. Второй силой пары здесь будет сила инерции, приложенная к центру тяжести. Поэтому даже тогда, когда кажется, что на тело действует только одна сила, а оно все же поворачивается, мы имеем дело с парой сил. Надо только уметь найти вторую силу этой пары.

Действие пары сил на тело зависит от величины этих сил и расстоя­ния между ними — плеча пары. Величина пары определяется моментом пары. Момент пары М — это произведение силы Р на плечо а (см. рис. 169):     

  M=Pa

Моменты двух пар, показанных на рис. 170, одинаковы

   2Pх 0,5а=Ра

хотя силы и плечи этих пар различны.

Рис. 170. Моменты  обеих пар сил одинаковы  

Так, если сила одной пары Р = 10 кг, плечо а = 2 м, а второй

2Р = 20 кг, плечо   0,5а=1м то моменты пар будут равны. Действи­тельно,

 М= 10х2 = 20х1 =20 кгм.

Поэтому любая из данных пар сил произведет на тело одинаковое действие. Не имеет значения и то, где приложена пара; ее можно пере­мещать в плоскости ее приложения.

В двигателе давление газов на поршень передается через шатун коленчатому валу и создает пару сил, вращающую вал. Второй силой этой пары будет сила, которой подшипники удерживают вал и не дают ему перемещаться, как это показано на рис. 171.

Рис. 171. Пара сил, приложенная к коленчатому валу

Здесь стрелками изо­бражены силы, действующие на шатун, и силы, приложенные к криво­шипу коленчатого вала от шатуна и подшипников. Как видно из рисунка, по мере движения поршня момент пары сил, приложенных к кривошипу, непре­рывно изменяется, так как меняются и силы, я плечо пары.

В левой части рисунка показано по­ложение поршня в верхней мертвой точ­ке; плечо пары здесь равно нулю. В этом положений коленчатый вал начать вра­щаться не может. Вращающийся по инер­ции маховик выводит вал из «мертвого» положения.

При вращении вала плечо пары бу­дет сначала увеличиваться, потом умень­шаться. Из-за изменения момента двига­тель должен был бы работать очень не­равномерно; в действительности неравно­мерность его работы сглаживается махо­виком. Благодаря маховику средний за цикл момент на коленчатом валу, передаваемый двигателем трансмиссии танка, будет постоянным, если по­стоянны условия движения танка. Этот момент называется крутящим моментом двигателя (рис. 172).

Рис. 172. Крутящий  момент  двигателя

Величина крутящего момента связана с величиной работы, кото­рую может совершать двигатель за один оборот коленчатого вала. Дей­ствительно, работа равна произведе­нию силы на путь ее действия. За один оборот вала сила Р пары * (см. рис. 170), приложенная к кривошипу, совершит работу на пути, рав­ном длине окружности радиуса а.

* Р — средняя сила за один оборот, соответствующая среднему моменту.

Вторая сила Р, приложенная к оси вала, работы не производит, так как точка ее приложения не переме­щается  (путь равен нулю).

Так как длина окружности рав на 2 πа_, то работа пары сил будет равна   2Рπа.  Но   Ра = М,    значит работа за один оборот коленчатого вала двигателя составит 2πМ. Под­ставив вместо πего значение, полу­чим, что работа

 W= 6,28М кгм.

Отсюда следует, что чем больше крутящий момент двигателя, тем большую работу двигатель может совершить за один оборот коленчатого вала.

Если коленчатый вал двигателя делает п_Д оборотов в минуту (со­кращенно об/мин), то работа за одну минуту будет в п_Д  раз больше, чем за один оборот, т. е. 6,28 М п_Д кгм/мин. Разделив эту величину на 60, найдем мощность в кгм/сек, а разделив ее еще на 75, получим мощность в лошадиных силах (1 л. с. — 75 кгм/сек).

Обозначив мощность двигателя через N_д   получим

Таким образом, мощность двигателя определяется его кругящим моментам и числом оборотов коленчатого вала.

Одну и ту же мощность можно получить при большом моменте и ма лых оборотах (малооборотные двигатели: судовые, тепловозные, тракторные) или при малом моменте и больших оборотах (быстроходные двигатели: автомобильные, авиационные, танковые).

ЗАВИСИМОСТЬ РАЗМЕРОВ  ДВИГАТЕЛЯ  ОТ ЕГО ОБОРОТОВ

Дли танка чрезвычайно важны размеры двигателя. Двигатель с вспомогательными механизмами занимает иногда до 0,25 всего объема корпуса танка. Уменьшив размеры двигателя, можно увеличить место, от­водимое для экипажа и вооружения, или уменьшить размеры и вес танка.

При одной и той же мощности размеры двигателя будут тем меньше, чем больше число оборотов коленчатого вала,

В самом деле, пусть один двигатель делает 2000, а другой 4000 об/мин. Чтобы получить одинаковую мощность, надо сжечь в цилиндре за одну минуту одинаковое количество горючего, допустим 1000  г. Тогда в первом двигателе на каждый оборот приходится  1000/2000=0,5г горючего, а во втором 1000/4000=0,25 г (вдвое меньше). Соответственно уменьшится и количество воздуха, нужного для сгорания.

Это значит, что объем цилиндра второго двигателя можно умень­шить вдвое по сравнению с первым, С уменьшением объема цилиндра уменьшаются его размеры и вес, уменьшаются также размеры и вес поршня, шатуна, коленчатого вала и других деталей двигателя; весь двигатель становится меньше и легче. Таким образом, высокооборотный двигатель выгоднее для танка, чем низкооборотный.

Коленчатые валы двигателей мотоциклов и гоночных автомобилей делают 5000—6000 об/мин, а иногда и больше. Танковые двигатели не такие высокооборотные; дизели делают 2000—2300 об/мин, а карбюра­торные двигатели 2500—3500.

Как уже указывалось, работа двигателя за один оборот коленчатого вала тем больше, чем больше крутящий момент. Следовательно, при одинаковых оборотах мощность двигателя может быть различной в зави­симости от величины крутящего момента. В свою очередь, крутящий мо­мент зависит от ряда показателей (параметров), характеризующих работу двигателя. Рассмотрим каждый из них в отдельности.

ЛИТРАЖ

Чем больше размеры цилиндра, тем больше вместится в нем горю­чей смеси, тем больше будет крутящий момент и, следовательно, мощ­ность при одних и тех же оборотах двигателя; поэтому крутящий, мо­мент зависит, прежде всего, от рабочего объема цилиндра, а если дви­гатель имеет несколько цилиндров — от их общего объема илиот ли­тража двигателя. Литражем называется сумма, рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах.

НАПОЛНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ

При одном и том же литраже в цилиндре двигателя может вме­ститься разное весовое количество горючей смеси. Чем выше давление, под которым находится горючая смесь, тем ближе друг к другу ее ча­стицы и тем больше их вес в одном и том же объеме. В то же время при повышении температуры уменьшается вес горючей смеси в данном объеме при данном давлении, так как газы при нагревании расширя­ются. Таким образом, вес смеси, заполняющей цилиндр, или, как гово­рят, наполнение двигателя, тем больше, чем выше давление, и тем меньше, чем выше температура в конце впуска.

Давление в конце впуска несколько ниже атмосферного, и, следо­вательно, в цилиндре вмещается меньше смеси, чем могло бы вме­ститься при атмосферном давлении. Чтобы улучшить наполнение, на некоторых двигателях применяют наддув, т. е. специальным нагнетате­лем подают воздух в цилиндр под давлением.

Нагнетатель может приводиться во вращение коленчатым валом двигателя или отработавшими газами, вращающими лопастное колесо турбины, которое посажено на одном валу с рабочим колесом нагнета- теля. Нагнетатели второго типа называются турбонагнетателями или турбокомпрессорами. Такой способ позволяет использовать часть энергии отработавших газов и тем несколько увеличить экономичность двига­теля. Однако в этом случае при запуске двигателя трудно получить дав­ление, нужное для осуществления продувки; поэтому двухтактные дви­гателя чаще имеют приводные нагнетатели. Турбонагнетатели применя­ются на четырехтактных двигателях, работающих с наддувом, т. е. в таких, где воздух или горючая смесь не засасывается в цилиндр поршнем, а подается под давлением.

Наполнение двигателя в большой степени зависит от фаз газорас­пределения. Время, на которое открывается впускной клапан, очень невелико: при 3000 об/мин клапан открыт около 0,01 секунды. В то же время воздух или горючая смесь, поступающая в цилиндр по узким трубам и каналам с большой скоростью, встречает на своем пути зна­чительное сопротивление, вследствие чего давление в цилиндре умень­шается; поэтому быстроходные двигатели обычно имеют большие фазы газораспределения, т. е. клаланы открываются с большим опережением, а закрываются с большим запаздыванием относительно мертвых точек.

В карбюраторных двигателях приходится подогревать горючую смесь, так как в холодном воздухе горючее плохо испаряется и поэтому не может быть равномерно смешано с воздухом. При повышении темпе­ратуры смеси ухудшается наполнение цилиндров двигателя.

Чем лучше наполнение, тем больше смеси поступает в цилиндр, тем больше крутящий момент и мощность двигателя.

ЧИСЛО ТАКТОВ

В двухтактном двигателе зарядка цилиндра происходит   один   раз за каждый оборот коленчатого вала, а в четырехтактном   двигателе-один раз за два оборота; поэтому в двухтактном двигателе по сравне­нию с четырехтактным  (при одинаковых размерности   и   оборотах) каждый оборот можно сжечь больше горючего и получить большую ра­боту, т. е. повысить среднюю величину крутящего момента и мощность. Однако неверно было бы считать, что при одном и том же объеме ци линдра и одних и тех же оборотах в двухтактном двигателе можно по лучить вдвое большую мощность, чем в четырехтактном. Действительно, часть хода поршня двухтактного двигателя в обоих тактах используется для продувки, иначе говоря, часть объема цилиндра как бы исключается из работы. Кроме того, как уже отмечалось, в двухтактном быстроход­ном двигателе цилиндр очищается  и наполняется хуже и, следова­тельно, за один цикл в нем сгорает меньше горючего, чем в четырех­тактном; поэтому в действительности мощность двухтактного двигателя превышает мощность четырехтактного при равных условиях примерно в 1,5 раза,

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ

Сжигая в циландре одно и то же количество горючего, можно по­лучить неодинаковую мощность в зависимости от того, какая часть тепла превратится в полезную работу. Очень большое влияние на использо­вание тепла оказывает степень сжатия.

Чем больше степень сжатия, тем меньший объем занимает в начале сгорания рабочая смесь. Так, если полный объем цилиндра составляет 3 л степень сжатия равда 6, то объем рабочей смеси в начале сгорания будет   3/6 = 0,5 л, а пристепени сжатия 15 — всего 3/15 = 0,2 л.

При уменьшении объема уменьшается и площадь стенок цилиндра, с ко­торыми соприкасается сгорающая смесь; поэтому с повышением степени сжатия уменьшается количество тепла, уходящего через стенки цилиндра, и больше тепловой энергии превращается в полезную работу.

Чем выше степень сжатия, тем больше расширяются газы во время рабочего хода, совершая большую работу за счет своей тепловой энер­гии. Температура отработавших газов снизится, поэтому количество уно­симой ими энергии уменьшится. Наконец, чем сильнее сжата смесь, тем ближе одна к другой частицы горючего и тем быстрее оно сгорит. С уве­личением скорости сгорания потеря тепла через стенки цилиндра также уменьшится.

По этим причинам с увеличением степени сжатия возрастает крутя­щий момент и мощность двигателя, особенно карбюраторного.

СОСТАВ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ

Выше мы указывали, что для полного сгорания горючей смеси в ней должно быть около 15 кг воздуха на 1 кг горючего. Если допустить, что теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива равно 15 кг, то такая смесь называется нормальной. Если на 1 кг горючего приходится больше воздуха, смесь называется бед­ной,  если меньше — богатой.

Богатая однородная (т. е. хорошо перемешанная) смесь может сго­рать, если воздуха в ней не меньше 6 кг, а бедная—если воздуха не больше 21 кг на 1 кг горючего. Это — пределы, вне которых сгорание однородной смеси вообще невозможно.

Наибольшую мощность двигатель развивает при работе не на нор­мальной, а на несколько обогащенной смеси, содержащей 12—13 кг воздуха на 1 кг горючего (для бензинового двигателя). При таком со­ставе горючее сгорает наиболее быстро, так как его частицы сближаются (хотя между ними еще остается достаточно кислорода для воспламене­ния большей их части) и пламя быстрее передается от одной частицы к другой. Как и при повышении степени сжатия, в этом случае умень­шается количество тепла, уходящего через стенки цилиндров, а давле­ние на поршень повышается. Кроме того, на увеличение мощности ока­зывают влияние некоторые другие обстоятельства, на которых мы здесь не останавливаемся.

Дальнейшее обогащение смеси приводит к быстрому уменьшению крутящего момента и мощности, так как все большая часть горючего не сгорает. В то же время скорость сгорания остальной части умень­шается.

В дизелях смесь образуется в самом цилиндре, поэтому время на ее образование очень ограничено (в 10—20 раз меньше, чем в карбюра­торном двигателе) и смесь всегда получается неоднородной. Для полного сгорания горючего в дизеле требуется больше воздуха, чем это опреде­лено теоретически, а именно не менее 18 кг на 1 кг горючего. Чем выше обороты двигателя, тем меньше времени приходится на перемешивание горючего с воздухом и тем хуже проходит процесс сгорания. Если повы­сить обороты сверх максимально допустимых дляданного двигателя, ди­зель начнет дымить. Дымление — признак того, что часть горючего выбрасывается наружу, прежде чем оно успеет сгореть.

Итак, карбюраторный двигатель развивает наибольшую мощность на несколько обогащенной смеси. Дизель всегда работает на обедненной смеси, но и в нем для повышения мощности необходимо увеличивать со­держание горючего в смеси, т. е. относительно обогащать смесь.

МОМЕНТ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ  РАБОЧЕЙ  СМЕСИ

Чтобы рабочая смесь сгорела, требуется некоторое время. Если воспламенить смесь, когда поршень придет в верхнюю мертвую точку, большая часть горючего сгорит при движении поршня вниз, т. е. при увеличении объема цилиндра. При сгорании смеси в большом объеме значительное количество тепла уходит через стенки цилиндра, темпера­тура газов и давление их на поршень уменьшаются; поэтому зажигание рабочей смеси в карбюраторных двигателях и впрыск горючего в дизе­лях производят, когда поршень еще не дошел до верхней мертвой точки, т, е. с некоторым опережением. Величина опережения зажигания или впрыска горючего различна для разных двигателей. Кроме того, чем больше число оборотов одного и того же двигателя, тем раньше воспла­меняют смесь, чтобы значительная часть ее сгорела к моменту, когда поршень придет в верхнюю мертвую точку, т. е. опереже­ние увеличивают с повышением оборотов. При слишком большом опережении мощность двигателя снижается. В этом случае резкое повышение давления газов на поршень, идущий вверх, усиливает препятствие вращению коленчатого вала. Одновременно увеличиваются потери тепла через стенки цилиндра.

Рис. 173. Опережение впрыска

Для каждого двигателя наибольшая мощность получается, при определенном, наивыгоднейшем моменте начала впры­ска (для дизелей) или при наивыгодней­шем опережении зажигания рабочей сме­си (в карбюраторных двигателях). Мо­мент начала впрыска в дизелях обычно соответствует положению поршня, при котором коленчатый вал не дошел до  верхней мертвой точки на 10—35° (зави сит от числа оборотов и конструкции  топливоподающей системы двигателя).

ЛИТРОВАЯ  МОЩНОСТЬ

Поскольку особое значение для танкового двигателя имеют его раз­меры, желательно при данном литраже получить наибольшую мощность, а при данной мощности иметь наименьший литраж. Чтобы сравнить с этой точки зрения различные двигатели между собой, сопоставляют их литровую   мощность, т.  е.  количество   лошадиных   сил,  приходящихсяна 1 л рабочего объема цилиндров:

мощность двигателя = литровая мощность / литраж

Так, при мощности двигателя 500 л. с. и  литраже 40 л   литровая мощность составляет

500/40 = 12,5 л. с./л.

Литровая мощность танковых двигателей находится в пределах 10—30 л. с. на 1 л. Большие литровые мощности соответствуют высоко­оборотным, а также двухтактным двигателям. Для сравнения укажем, что литровая  мощность  авиационных двигателей доходит до 45 л, с./л.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ  ГОРЮЧЕГО

Из тепла, выделяемого при сгорании горючего, в полезную работу превращается лишь небольшая часть. Примерное распределение энергии сгорающего в двигателе горючего показано на рис. 174.

Рис. 174. Распределение энергии сгорающего в двигателе горючего:

А —энергия отработавших газов, используемая на подогрев рабочей смеси; Б — энергия охлаждающей воды, идущая на подогрев рабочей смеси через стенки цилинд­ров; В и Д — тепловая энергия, образующаяся в результате трения деталей, отво­дится отработавшими газами и охлаждающей водой; Г — тепловая энергия отработавших газов, отводимая в охлаждающую воду; Е — излучение выпускных труб; Ж — излучение блока и головки цилиндров; 3 — излучение омываемых водойстенок двигателя

Данные без скобок относятся к дизелям, в скобках — к карбюраторным двигателям. Из рисунка видно, что в дизелях 34 % энергии уходит в виде тепла с отрабо­тавшими газами, 26%—с водой, охлаждающей цилиндры двигателя, 8% тратится на трение в механизмах (трение поршней о стенки цилиндров, трение в подшипниках коленчатого вала и т. д,) и излучение тепла через стенки двигателя.

В дизелях только 32 % энергии горючего, а в карбюраторных двигателях всего 24% превращается в полезную работу. Таким об­разом, из каждого килограмма горючего около 700 г расходуется бесполезно.

Однако часть энергии, уносимой с отработавшими газами или охлаждающей водой, можно использовать. Так, на рис. 174 буквами А и Б обозначена та часть тепловой энергии отработавших газов и водыкоторая используется для подогрева горючей смеси, т. е. для улучшения рабочего процесса двигателя. В автомобилях и самолетах применяют горячую воду или отработавшие газы, выходящие из двигателя, для ото­пления машины.

Сравнивая процент энергии горючего, превращаемой в полезную ра­боту в дизелях и в карбюраторных двигателях, мы видим, что для дизе­лей этот процент выше примерно на одну треть. Следовательно, для по­лучения той же мощности в дизеле надо сжечь меньше горючего. Иначе говоря, как уже отмечалось, дизель гораздо экономичнее карбюраторного двигателя.

УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ГОРЮЧЕГО

Экономичность двигателя оценивают расходом горючего на одну лошадиную силу за час работы двигателя. Этот расход называют удель­ным расходом горючего. Так, если двигатель мощностью 500 л. с. расхо­дует в течение часа 90 кг горючего, то на 1л. с. в час придется 90 000 : 500 = 180 г горючего. Удельный расход горючего позволяет сравнивать двигатели с точки зрения их экономичности.

Удельный расход горючего для дизелей составляет 160—200 г/л.с.ч. (как исключение 230 г/л.сч.), для карбюраторных двигателей 230—280 г/л. с. ч.

Экономичность двигателя в значительной мере зависит от состава горючей смеси. При работе на обогащенной смеси повышается мощ­ность двигателя, но зато увеличивается расход горючего, так как часть его не может сгореть из-за недостатка кислорода. Наиболее выгодна с точки зрения расхода горючего работа на несколько обед­ненной смеси.

СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ

Скоростной характеристикой двигателя называют графики, которые показывают, как с изменением числа оборотов двигателя меняется его мощность, крутящий момент (рис.175) и расход горючего.         

Рис. 175. Скоростные характеристики  двигателя

Скоростная характеристика двигателя определяется опытным путем на специальной тормозной установке. Меняя силу торможения, находят каким оборотам соответствует та или иная величина крутящего момента при неизменной подаче горючего. Зная крутящий момент и обороты, можно по формуле (2) определить мощность двигателя.

Кривая, показывающая, как при наибольшей подаче горючего изме­няется мощность, двигателя с изменением числа его оборотов, и будет одной из скоростных характеристик двигателя, называемой внешней характеристикой   (рис, 175, верхняя сплошная линия).

Уменьшая подачу горючего, получим ряд характеристик, показан­ных на рис. 175 пунктирными кривыми и называемых частичными характеристиками. Все они будут расположены ниже первой, так как при меньшей подаче горючего мощность также будет меньше; поэтому характеристика, соответствующая наибольшей подаче горючего, и называется внешней характеристикой.

Зависимость мощности от числа оборотов для характеристик, полу­чаемых при различной подаче горючего, однотипна. При повышении обо­ротов, начиная обычно с 500—800 об/мин (при меньших оборотах двига­тель под нагрузкой работать не может), мощность увеличивается. При определенных оборотах она достигает своей наибольшей величины (N_д на внешней характеристике). С дальнейшим повышением числа оборотов мощность двигателя начинает уменьшаться. Это происходит потому, что дальнейшее повышение оборотов сопровождается ухудшением наполне­ния цилиндров двигателя и условий сгорания смеси (недостаточно вре­мени) ; увеличивается также мощность, расходуемая на трение внутри двигателя. Повышение числа оборотов сверх предела, соответствующего наибольшей мощности, не только бесполезно, но даже вредно, поскольку детали двигателя изнашиваются от этого быстрее.

Каждый двигатель имеет свои предельные обороты, превышать ко­торые не следует.

Число оборотов двигателя контролируется специальным прибором — тахометром.

ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ

Из рассмотрения рис. 175 следует, что крутящий момент двигателя достигает своей наибольшей величины при меньших оборотах, чем обо­роты, соответствующие максимальной мощности.

Это очень важно. В самом деле, пусть танк движется, преодолевая некоторое сопротивление, причем мощность двигателя является наиболь­шей для данной подачи горючего. Если теперь сопротивление движению увеличится, скорость танка начнет падать, и обороты коленчатого вала уменьшатся; при этом, как видно из характеристики, крутящий мо­мент возрастет. Значит, двигатель сможет преодолеть возросшее сопротивление и не заглохнет, хотя подача горючего и не увеличи­лась. Двигатель, как говорят, приспособляется к изменившемуся со­противлению.

Чем на большую величину увеличивается крутящий момент по мере уменьшения оборотов, тем выше приспособляемость двигателя и тем ме­нее вероятно, что он заглохнет при увеличении сопротивления движению. Крутящий момент дизеля может возрасти на 10—-20%, карбюраторного двигателя — на 20—25 %, Следовательно, карбюраторные двигатели обладают лучшей приспособляемостью, чем дизели. 

Если сопротивление превысит пределы приспособляемости двига­теля, то обороты его резко уменьшатся и двигатель заглохнет.

Для каждого двигателя существуют наивыгоднейшие пределы обо­ротов, на которых он должен работать. Эти обороты на характеристике соответствуют участку между наибольшим крутящим моментом и наи­большей мощностью двигателя; их можно назвать рабочими оборотами. На рис. 175 участок рабочих оборотов заштрихован.

Отношение числа оборотов при наибольшей мощности к числу обо­ротов при наибольшем моменте показывает, во сколько раз можно из­менять скорость танка, не нарушая наивыгоднейших условий работы двигателя. Это отношение назовем рабочим диапазоном оборотов  двигателя.

Так, если двигатель развивает наибольшую мощность при3000 об/мин, а наибольший момент при 2000 об/мин_у то рабочий диапазон равен 3000/2000 = 1,5

Для современных двигателей рабочий диапазон оборотов находится в пределах 1,5—2,5.

МНОГОЦИЛИНДРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

ОДНОЦИЛИНДРОВЫЙ И  МНОГОЦИЛИНДРОВЫЙДВИГАТЕЛИ

Выше уже указывалось, что вращение коленчатого вала одно­цилиндрового двигателя во время вспомогательных ходов поршня поддерживается инерцией маховика. Чем больше крутящий момент одноцилиндрового двигателя, тем больше итяжелее должен быть маховик. Одноцилиндровому двигателю большой мощности нужен маховик огромных размеров, и двигатель будет исключительно тя­желым.

Иначе будет обстоять дело с многоцилиндровым двигателем. Работу цилиндров в нем можно чередовать так, что рабочий ход в одном ци­линдре совпадет с вспомогательными ходами в остальных. В этом слу­чае вспомогательные ходы совершаются уже не за счет инерции махо­вика, а за счет энергии горючего, сгорающего в том цилиндре, где со­вершается рабочий ход. Такой двигатель может работать с маховиком небольших размеров, так как момент на коленчатом валу в течение ра­бочего цикла будет изменяться в гораздо меньших пределах, чем у одно­цилиндрового двигателя.

Чем больше цилиндров имеет двигатель, тем меньше зависит равно­мерность его работы от маховика.

У многоцилиндрового двигателя при одном и том же крутящем мо­менте силы, действующие на поршень, значительно меньше, чем у одно­цилиндрового: один сильный толчок заменяется здесь несколькими более слабыми толчками, происходящими значительно чаще.

Таким образом, многоцилиндровый двигатель имеет ряд преиму­ществ по сравнению с одноцилиндровым.

На танках применяются исключительно многоцилиндровые двига­тели, имеющие от 4 до 12 цилиндров.

РАСПОЛОЖЕНИЕ ЦИЛИНДРОВ

Как уже неоднократно отмечалось, размеры двигателя для танка имеют большое значение. Они в значительной степени определяются рас­положением цилиндров.

Если цилиндров меньше восьми, их обычно располагают в один ряд. Двигатель с таким расположением цилиндров называется однорядным. Он может быть вертикальным или горизонтальным (рис. 176). В обоих случаях длина двигателей будет одинакова, но высота горизонталь­ного значительно меньше. Это позволяет уменьшить общую высоту мо­торного отделения танка.

Рис. 176.   Влияние расположения цилиндров на размеры двигателя

Чтобы не удлинять двигатель при большом числе цилиндров, их располагают в два ряда. Получается двухрядный двигатель: V-образный, если его цилиндры расположены наклонно, или оппозитный, если они расположены горизонтально. При расположении цилиндров наклонно и горизонтально уменьшается об­щая высота двигателя.

Наконец, существуют двигатели с звездообразным расположениемцилиндров. Звездообразный двига­тель при небольшой длине имеет значительную высоту.

На танках применялись двига­тели всех перечисленных типов.

СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ ИЗ НЕСКОЛЬКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Массовое применение танков во второй мировой войне выдвинуло вопрос об использовании в танках автомобильных двигателей. Однако для танков автомобильный двигатель имеет недостаточную мощность.

Поэтому на некоторых танках устанавливали по нескольку автомобиль­ных двигателей, соединенных вместе. Двигатели могут быть соединены различными способами.

Рис. 177. Последовательное соединение двух двигателей

Последовательное соединение двигателей пока­зано на рис. 177, параллельное соединение — на рис. 178.

Рис.178. Параллельное соединение двух двигателей

При последовательном соединении крутящий момент одного из дви­гателей передается через коленчатый вал другого. В этом случае колен­чатый вал второго двигателя песет значительную дополнительную на­грузку.

При параллельном соединении шестерни, установленные на колен­чатом валу каждого из двигателей, соединяются с центральной шестер­ней, которая передает крутящий момент трансмиссии танка.

Параллельно может быть соединено несколько двигателей. На одном из американских танков применялась моторная установка, состоящая из пяти соединенных параллельно двигателей. При таком соединении ниж­няя часть картера стандартного автомобильного двигателя снимается, а блоки цилиндров с верхней половиной картера устанавливаются на специально изготовляемый общий картер. Такая моторная установка была чрезвычайно громоздкой и неудобной для обслуживания.

Соединенные двигатели могут иметь независимые системы смазки в охлаждения; тогда нарушение работы этих систем у одного двигателя не влияет на работу систем у другого. Иногда системы смазки и охла­ждения делают общими для всех двигателей.

Питание каждого двигателя осуществляется независимо от других, но подачей горючего управляют при помощи одной общей педали. В связи с этим требуется тщательно регулировать подачу горючего для всех двигателей. Лишь при точной регулировке моторная установка бу­дет развивать полную мощность, равную сумме мощностей отдельных двигателей. Если один из двигателей вследствие нарушения регулировки или каких-либо неисправностей дает меньшую мощность, чем другие, то остальные вынуждены восполнять недостающую мощность и работать с повышенной нагрузкой.

Применение соединенных двигателей оправдывалось лишь стремле­нием использовать продукцию массового производства автомобильной промышленности. Один двигатель, тем более специально спроектирован­ный для танка и приспособленный к условиям работы в нем, всегда бу­дет занимать меньше места и работать лучше нескольких соединенных двигателей.

ПОРЯДОК РАБОТЫ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ

Чтобы двигатель работал равномерно, рабочие ходы (ходы расшире­ния) в цилиндрах должны следовать через равные углы поворота колен­чатого вала. Так, при четырех цилиндрах рабочий ход в следующем ци­линдре должен начинаться через полоборота коленчатого вала, т. е. че­рез 180° после предыдущего. Тогда за каждые два оборота коленчатого вала рабочие ходы совершатся во всех четырех цилиндрах.

Последовательность чередования рабочих ходов в цилиндрах назы­вается порядком   работы цилиндров двигателя.

Порядок работы двигателя зависит от расположения цилиндров и взаимного положения кривошипов коленчатого вала. Он обеспечи­вается действием механизма газораспределения и подачей горючего (в карбюраторных двигателях — работой системы зажигания), т, е. свое­временным открытием и закрытием клапанов и воспламенением рабочей смеси в отдельных, цилиндрах.

Рассмотрим порядок работы самых распространенных многоцилин-дровых двигателей.

У коленчатого вала четырехцилиндрового двигателя все кривошипы лежат в одной плоскости, причем два из них — первый и четвертый — обращены в одну сторону, а два других — второй и третий — в противоположную (рис. 179). Иначе говоря, угол между двумя со­седними кривошипами — пер­вым и вторым, третьим и че­твертым—составляет  180°.

Рис. 179. Порядок работы четырехцилиндрового двигателя

При таком расположении поршни второго и третьего ци­линдров идут вверх, в то время как поршни первого и четвер­того движутся вниз.

Очевидно, что одновремен­но начинать рабочий ход сразу в двух цилиндрах нецелесооб­разно. Поэтому, если в первом цилиндре начинается рабочий ход, в четвертом должен на­чаться впуск (поршень также  идет вниз). Во втором цилин­дре в это время может начать­ся сжатие или выпуск. Если в нем начинается сжатие, тогда в третьем начнется выпуск.

Учитывая последователь­ность тактов, получим порядок работы двигателя 1 —2—4—3. Если при начале рабочего хода в первом цилиндре начинается вы­пуск во втором, а сжатие в третьем, порядок работы будет 1—3—4—2. Цифры порядка работы обозначают номера цилиндров. В СССР со­гласно принятому государственному стандарту цилиндры нумеруются со стороны, противоположной маховику.

Из рис. 179 видно, что при любом положении коленчатого вала в одном из цилиндров обязательно происходит рабочий ход (расшире­ние). Нетрудно убедиться так- же, что рабочий ход в каждом следующем цилиндре начинает­ся точно через 180° после предыдущего.

Кривошипы коленчатого вала шестицилиндрового дви­гателя расположены попарно, под углом 120° один к друго­му (рис. 180).

Рис. 180. Порядок работы шестшилиндрового двигателя

В таком двига­теле каждая очередная пара поршней приходит в верхнюю мертвую точку через 120° после предыдущей пары. Через такие же промежутки происходят вспышки в цилиндрах.

Расположение кривошипов позволяет получить несколько порядков работы двигателя. Наиболее часто применяется по­рядок 1—5—3—6—2—4.   Преимуществом этого порядка работы перед другими возможными является то, что вспышки не происходят подряд в двух соседних цилиндрах. При таком чередовании вспышек достигаются наилучшие условия работы кривошипно-шатунного механизма.

У V-образного восьмицилиндрового двигателя кривошипы вала мо­гут быть расположены под углом 180°, как у четырехцилиндрового, или крестообразно, т. е. под углом 90° (рис. 181).

Рис. 181  Порядок работы V-образного восьмидилиндрового двигателя

 С каждым из кривоши­пов связаны два шатуна. Один из них соединен с поршнем цилиндра первого, другой — с поршнем цилиндра второго ряда. Как видно из рисунка, поршень цилиндра первого ряда приходит в верхнюю мертвую точку на 90° раньше, чем поршень второго ряда; поэтому после первого цилиндра первого ряда может работать первый цилиндр второго ряда и т. д. Для двигателя с крестообразным коленчатым валом принят та­кой порядок работы:

У V-образного двенадцатицилиндрового двигателя поршень второго ряда приходит в верхнюю мертвую точку через 60° после первого. Порядок работы двигателя обычно такой:

У двенадцатицилиндрового двигателя в любой момент происходит расширение в трех цилиндрах: в одном из них оно начинается, во вто­ром продолжается, в третьем заканчивается. Благодаря этому обеспечи­ваются значительно меньшие изменения величины момента на валу дви­гателя, а следовательно, и большая равномерность хода, чем в двигате­лях с меньшим числом цилиндров.

В звездообразных однорядных двигателях (рис. 182) коленчатый вал имеет только один кривошип, с которым соединены все шатуны.

Рис. 182. Порядок работы пятицилиндрового звездообразного двигателя

 Допустим, что в первом цилиндре поршень находится в верхней мертвой точке, когда колено кривошипа и шатун расположены на одной прямой. Во втором цилиндре поршень придет в верхнюю мертвую точку, когда.коленчатый вал повернется на угол, равный углу между осями соседнихцилиндров. Этот угол зависит от числа цилиндров   и равняется —360° : i, где i— число цилиндров. Так, для пятицилиндрового двигателя угол между осями равен —360° : 5 = 72°.

Выясним, каким должен быть порядок работы такого двигателя.

Рабочие ходы повторяются в каждом цилиндре через два оборота коленчатого вала, или через 720°. Чтобы рабочие ходы во всех цилин­драх начинались через равные промежутки времени, угол, на который должен повернуться коленчатый вал за время от начала рабочего ходав одном цилиндре до начала рабочего хода в очередном цилиндре, должен быть равен  — 720° : 5, или 144°.

Следовательно, после первого цилиндра рабочий ход должен на­чаться в том цилиндре, поршень которого придет в верхнюю мертвую точку через 144°. Это будет третий цилиндр (во втором, где поршень будет в верхней мертвой точке через 72°, начнется впуск). Таким же способом нетрудно установить, что за третьим цилиндром должен рабо­тать пятый, затем второй, четвертый и снова первый. Другими словами, искомый порядок работы будет:  1—3—5—2—4.

Отсюда следует также, что равномерное чередование рабочих хо­дов возможно лишь при нечетном числе цилиндров. Поэтому в звездо­образных однорядных двигателях всегда нечетное число цилиндров, обычно не больше 11. Если необходимо иметь большее число ци­линдров, их располагают в два и даже в три ряда, при этом все цилиндры одного ряда находятся в одной плоскости и работают на об­щий кривошип, а число кривошипов в двигателе равно числу рядов (два или три).

УРАВНОВЕШЕННОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ

Скорость движения поршня в цилиндре изменяется и в том случае, когда коленчатый вал вращается равномерно. В нижней мертвой точке скорость поршня равна нулю. Затем она начинает возрастать, примерно к середине хода достигает наибольшей величины, после чего умень­шается до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, где он меняет направление своего движения.

Поршень стремится сохранить постоянную скорость своего движе­ния, В этом проявляется свойство инерции, присущее всем телам. Вслед­ствие этого свойства изменить величину и направление скорости тела можно только приложив к нему силу извне.

Инерция проявляется в тех случаях, когда неподвижное тело сдви­гают с места (скорость тела была равной нулю), когда перемещающееся тело останавливают (скорость тела делается равной нулю), когда движение тела ускоряют, замедляют или, не меняя величину скорости, из­меняют ее направление (равномерное движение тела по кривой, напри­мер по окружности).

Проявление инерции подобно действию силы, приложенной к телу. Пассажиры резко заторможенного вагона подаются вперед, хотя, ко­нечно, их никто не толкает: в этом случае проявляется инерция. Чтобы сдвинуть с места груженую вагонетку, надо приложить значительно большую силу, чем сила сопротивления ее качению по рельсам. И в этом случае проявляется инерция, хотя кажется, что к вагонетке приложена какая-то сила, препятствующая ее движению.

При рассмотрении движения тел с изменяющейся скоростью нередко бывает удобно считать, что они не обладают инерцией, но зато к ним приложена сила, действие которой соответствует инерции. Эту силу называют силой инерции. Если известна   масса тела (М =G/g  гдеG— вес тела; g— ускорение свободно падающего в пустоте тела, рав­ное 9,81 м/сек²) и ускорение тела (jм/сек²), т. е. изменение скорости в единицу времени, величина силы инерции может быть подсчитана по формуле

Направление силы инерции определяется характером движения тела. При ускоренном движении она направлена против движения, при замед­ленном — в сторону движения. Как и всякая сила, сила инерции может быть изображена в масштабе стрелкой, величина и направление которой соответствуют величине и направлению силы (изобразить таким же образом свойство инерции нельзя).

Понятием о силах инерции можно воспользоваться и при рассмотре­нии движения поршня в цилиндре.

Шатун, заставляя поршень изменять скорость, испытывает вслед­ствие инерции поршня противодействие. Если поршень идет вверх от нижней мертвой точки, то, пока скорость его не станет наибольшей, ша­тун воспринимает силу инерции, направленную вниз (рис, 183); надо отметить, что эта сила может в десятки раз превышать вес поршня.

Рис. 183. Действие силы инерции поршня на опоры двигателя

Сила инерции поршня, действующая на шатун, передается картеру двигателя через коленчатый вал и его опоры; картер прижимается этой силой к фундаменту или раме, на которой установлен дви­гатель.

В тот момент, когда скорость поршня достигает наибольшей вели­чины, сила инерции становится равной нулю. Так как после этого ско­рость начинает уменьшаться, направление силы инерции изменится, т. е. она будет направлена вверх, стремясь оторвать двигатель от  фундамента. Это направление силы инерции сохранится до тех пор, пока поршень, пройдя верхнюю мертвую точку, снова не достигнет максимальной ско­рости.

Таким образом, сила инерции прямолинейно движущегося поршня меняется непрерывно по величине и один раз на протяжении хода поршня — по направлению. Под действием силы инерции двигатель испытывает тряску. От тряски расшатывается крепление самого двига­теля и отдельных механизмов, установленных на нем.

Такое же влияние оказывает на двигатель центробежная сила инер­ции кривошипов коленчатого вала (рис. 184, А, Б).Центробежная сила всегда направлена по радиусу от центра, вокруг которого происходит вращение.

Рис. 184.Действие центробежной силы инерции

Когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, колено кривошипа направлено вниз; вниз направлена и центробежная сила .кривошипа и нижней головки шатуна. Когда поршень находится вблизи верхней мертвой точки, центробежная сила направлена вверх. Таким образом, сила инерции поршня и центробежная сила действуют в этих случаях в одну и ту же сторону (вверх или вниз), хотя и под некоторым углом одна к другой (за исключением мертвых точек, где они действуют по одной прямой).

Чтобы избежать вредного влияния тряски, силу инерции поршня и центробежную силу кривошипа надо уравновесить полностью или хотя бы частично. Последнее можно сделать, например, при помощи противо­весов на щеках кривошипа, направленных в сторону, противоположную кривошипу.

Центробежная сила противовеса (рис. 184, Б) может полностью уравновесить центробежную силу инерции кривошипа и частично силу инерции поршня. Полностью уравновесить силу инерции поршня центро­бежной силой противовеса нельзя, так как эти две силы не все время направлены по одной прямой.

Многоцилиндровый двигатель можно уравновесить и без противо­весов. Так, в четырехцилиндровом двигателе два поршня находятся внизу, в то время как два других находятся вверху, поэтому силы инер­ции одной пары поршней почти полностью уравновесят силы инерции другой пары. В четырехцилиндровом двигателе полностью уравновеши­ваются центробежные силы, поскольку два кривошипа всегда направ­лены в одну сторону, а два других — в противоположную. Примерно та­ким же образом уравновешиваются эти силы у шести-, восьми- и двенадцатицилиндрового двигателя.

Однако силы инерции отдельных поршней, не воздействуя на опоры двигателя, вызывают изгиб коленчатого вала и перегружают коренные подшипники; поэтому на коленчатых валах многоцилиндровых двигате­лей также нередко делают противовесы.

КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ДЕМПФЕР

Представим себе вал, один конец которого закреплен, в то время как другой конец, на который посажен маховичок, свободен. Если по­вернуть маховичок на некоторый угол, вал закрутится, как закручивается резиновый жгут. Отпустим маховичок. Вал, раскручиваясь, будет повора­чивать маховичок в обратном направлении. Но маховичок не остано­вится в первоначальном положении. Он по инерции будет продолжать вращаться и закрутит вал в противоположную сторону. Затем махови­чок остановится и тотчас же начнет вращаться в обратную сторону и т. д. Возникнут так называемые крутильные колебания вала. Отклоне­ния маховичка с каждым разом будут все меньше, колебания будут затухать. Наконец, маховичок совсем остановится — колебания пре­кратятся.

Если притормозить маховичок, положив, например, на него руку, колебания будут затухать быстрее. Наоборот, если маховичок будет воспринимать толчки, совпадающие с направлением его движения, коле­бания будут усиливаться, как усиливается размах качелей, когда их толкают в соответствующие моменты даже с самой небольшой силой. В этом случае, как говорят, наступает явление резонанса.

Обратимся теперь к коленчатому валу двигателя.

Предположим, что в момент вспышки в одном из цилиндров махо­вик двигателя неподвижен. Тогда вал получит толчок от поршня через шатун и под действием этого толчка он закрутится. Возникнут крутиль­ные колебания. Не важно, что коленчатый вал потом начнет вращаться; крутильные колебания будут происходить и при его вращении.

При работе двигателя маховик вращается равномерно, а кривошипы вала получают толчки, поэтому крутильные колебания происходят не­прерывно.

Если толчки, получаемые кривошипа­ми, препятствуют закручиванию или раскручиванию вала, колебания затухают. Но если толчки способствуют закручива­нию или раскручиванию вала, что воз-можно при некотором вполне определен­ном для данного вала числе оборотов, колебания усилятся, наступит явление ре­зонанса, и вал может сломаться. Обороты, при которых наступает резонанс и возможна поломка вала, зависят от механических свойств металла, изкоторого изготовлен вал, от конструкции

вала, а также от массы вала и связанных с ним деталей — шатунов, маховика и т. д.; эти обороты называются критическими. Для каж­дого двигателя существуют свои критические обороты. Чтобы резонанс не наступил, критические обороты должны находиться за пределами ра­бочих оборотов двигателя.

Для быстрого прекращения (гашения) крутильных колебаний колен­чатый вал двигателя иногда снабжают демпфером (гасителем колебаний). Пусть на конце вала посажены два диска: один — закрепленный на палу, другой — свободный, обладающий большой массой (рис. 185). Диски прижаты один к другому пружиной, так что между ними возни­кает сила трения.

Рис. 185. Демпфер (успокоитель)

 Если начать вращатьколенчатый вал, закрепленный диск силой трения увлечет за собой свободный диск. Последний приобретет то число оборотов, с каким вращается вал. Подобно маховику, он по инерции бу­дет стремиться вращаться равномерно. Закрепленный же диск при крутильных колебаниях вала будет то обгонять свободный диск, когда вал закручивается в сторону вращения, то отставать от него, когда вал закручивается в обратную сторону.

Таким образом, диски будут проворачиваться друг относительно друга — про­буксовывать. Трение между дисками будет гасить коле­бания. Так как при этом время действия колебаний сокращается, уменьшается и возможность опасного для вала резонанса и увеличи­вается срок службы вала.

На рис. 186 показано устройство демпфера с дву­мя свободными и двумя за­крепленными дисками.

Рис 186. Устройство демпфера

 Каж­дый свободный диск связан с соответствующим закреп­ленным диском резиной. Та­кое устройство ускоряет за­тухание колебаний ввиду значительного внутреннего трения (трения между частицами)  в резиновых кольцах.

УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ

Двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих основных механизмов и систем:

—  кривошипно-шатунного механизма;

—  механизма газораспределения и передач;

—  системы питания;

—  системы смазки;

—  системы охлаждения;

—  системы запуска;

—  системы зажигания горючей смеси (в карбюраторных двигателях). На рис, 187 показан общий вид танкового двигателя, на рис. 188 —продольный, а на рис. 189 — поперечный разрезы того же двигателя и указаны его основные детали.

Рис. 187. Общий вид танкового двигателя

Современный танковый двигатель  В-84МС, установленный на танках Т-90

Перед тем как перейти к рассмотрению отдельных механизмов, от­метим некоторые общие условия работы двигателя и требования к его деталям.

Чтобы двигатель мог бесперебойно работать, его детали, как и де­тали всех механизмов танка, должны быть прочными; это значит, что силы, действующие на эти детали, не должны вызывать их поломку. Кроме того, детали двигателя должны быть достаточно жесткими; это значит, что силы, действующие на них, не должны нарушать их взаим­ного расположения, необходимого для нормальной работы, т. е. не должны вызывать больших прогибов, перекосов и т. д.

Рис. 188. Продольный разрез танкового двигателя

Срок службы танкового двигателя, работающего в очень тяжелых условиях, ограничен. Продолжительность работы двигателя зависит главным образом от износа некоторых основных деталей (поршневых колец, цилиндров, подшипников и др.); значит, эти детали должны быть достаточно износостойкими.

Рис. 189.  Поперечный  разрез танкового двигателя

Многие детали двигателя работают в условиях высоких и при этом значительно изме­няющихся температур. На рис, 190 показаны примерные тем­пературы нагрева некоторых деталей.

Рис 190.  Примерные температуры нагревадеталей двигателя   

Высокие температуры и колебания температур не должны сказываться на работе механизмов двигателя.

Ниже рассматривается уст­ройство четырехтактного дви­гателя, как наиболее распро­страненного на танках. Двух­тактный двигатель отличается от четырехтактного главным образом газораспределением; кроме того, двухтактный танко­вый двигатель обязательно имеет нагнетатель; об этих осо­бенностях, связанных с харак­тером работы двухтактного двигателя, было сказано в пре­дыдущем разделе, поэтому спе­циально на устройстве двух­тактного двигателя мы оста­навливаться не будем.

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ  МЕХАНИЗМ

Детали кривошипно-шатунного механизма воспринимают давление газов, получающихся от сгорания рабочей смеси, и преобразуют прямо­линейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. К деталям кривошипно-шатунного механизма относятся цилиндры, поршни, шатуны и коленчатый вал с его опорами, укрепленными в кар­тере двигателя.

ЦИЛИНДРЫ

Цилиндры двигателя служат направляющими длядвижения порш­ней; вместе с поршнями и головкой цилиндров они образуют замкнутый объем, в котором совершаются процессы сжатия и расширения газов.

Цилиндры могут быть изготовлены либо каждый в отдельности (рис. 191), либо в общей отливке, которую называют блоком (см. рис 188).

Рис. 191. Цилиндр дви­гателя водяного  охлаж­дения, сделанный заодно с головкой

Большинство современных танковых двигателей с жидкостным охлаждением имеет цилиндры, выполненные в общем блоке. При воздуш­ном охлаждении каждый цилиндр двигателя обычно устанавливают от­дельно. В этом случае цилиндры снаружи снабжаются ребрами (рис. 192), чтобы увеличить поверхность, обдуваемую для охлаждения воздухом.

Рис. 192. Цилиндр двигателя воздуш­ного охлаждения

Для того чтобы обеспечить хорошее прилегание поршневых колец, предотвращающих утечку газов при движении поршня в цилиндре, и уменьшить трение колец, внутреннюю поверхность цилиндра тщательно обрабатывают—шлифуют и полируют до зеркального блеска, в резуль­тате чего она и получила название зеркала цилиндра. Цилиндр может быть сделан либо непосредственно в блоке путем соответствующей об­работки внутренних поверхностей последнего, либо в виде стальных или чугунных гильз, устанавливаемых в блок цилиндров (см. рис. 188). При первом способе в случае повреждения зеркала одного из цилиндров тре­буется расточка поврежденного цилиндра или замена блока; поврежден­ные вставные гильзы заменяют.

Мощные танковые двигатели делаются с вставными гильзами. Блок цилиндров двигателя отливается из чугуна или алюминиевого сплава. Вставные гильзы делаются из легированной стали и подвергаются терми­ческой обработке*.

(* Краткие сведения по термической обработке стали даны в главе VI.)

Так, например, гильзы для мощных двигателей проходят закалку и высокий отпуск, после чего их внутренняя поверхность закаливается током высокой частоты или азотируется, т. е. тонкий слой ее (несколько десятых миллиметра) насыщается азотом. Азотированный слой обладает весьма высокой твердостью и износостойкостью.

Чтобы отвести тепло от цилиндров при жидкостном охлаждении, стенки блока делают двойными или создают пространство между гиль­зой и стенкой блока. Пространство между гильзой и стенками (или между двойными стенками) называется зарубашечиым пространством. В нем циркулирует охлаждающая жидкость  (чаще всего вода).

Верхняя часть цилиндра, где находится камера сжатия, называется головкой. Если цилиндры установлены отдельно, головка может быть сделана заодно с цилиндром (см. рис, 191, 192). Для блока головка делается съемной, общей для всех цилиндров (см. рис. 188) или для части их — на два-три цилиндра. Головка цилиндров отливается из чу­гуна или легкого сплава, чаще всего алюминиевого. В последнем случае улучшается отвод тепла и может быть повышена мощность двигателя, не опасаясь перегрева. Чтобы вода, поступающая для охлаждения го­ловки, и газы, находящиеся в цилиндре, не могли прорываться в стык между блоком и головкой, между ними кладут уплотняющую прокладку. Прокладки делают из меди и асбеста, из железа и асбеста или из алюминия,

ПОРШЕНЬ

Поршень, вставленный в цилиндр, создает внутри него замкнутый объем. При работе двигателя поршень передает шатуну давление газов, образующихся при сгорании рабочей смеси.

Поршень подвергается действию высоких температур; он восприни­мает очень высокие давления (в дизелях — до 90—100 ат) и движется с большой скоростью (средняя скорость 10—15 м/сек). Как уже указыва­лось, скорость поршня при движении непрерывно изменяется, что соз­дает большие инерционные силы. Величина сил инерции тем больше, чем тяжелее поршень и чем резче изменяется скорость его движения; поэтому на быстроходных двигателях чаще всего применяют поршни из легких сплавов, главным образом алюминиевых. На малооборотных дви­гателях ставят чугунные поршни.

Алюминий проводит тепло лучше, чем чугун, поэтому температура алюминиевого   поршня обычно ниже, чем чугунного. Из-за меньшего нагрева алюминиевого поршня нагара на нем образуется меньше, чем на чугунном. Нагар способствует    преждевременному самовоспламенению смеси, так как яв­ляется постоянно   раскаленным очагом внутри цилиндра. Применение алюминие­вых поршней уменьшает вероятность де­тонации. Но алюминиевые сплавы дороже чугуна и менее износостойки.   К недо­статкам алюминиевых поршней относится также значительное расширение при по­вышении температуры. Чтобы нагретый поршень не «заедало» в цилиндре, между поршнем и стенкой цилиндра в холодном состоянии должен быть сравнительно большой зазор.

Устройство поршня показано на рис. 193.

Рис. 193. Устройство поршня

Поршень имеет форму стакана с толстым днищем; днлще изнутри усиливают ребрами. На боковой стенке поршня проточены канавки, в которых помещаются пружинящие поршне­вые кольца, изготовленные из специального чугуна. Прижимаясь к от­полированным стенкам цилиндра, кольца при ходе сжатия не пропу­скают в картер рабочей смеси, а при рабочем ходе — продуктов сгора­ния. Нижнее кольцо — маслосбрасывающее (таких колец может быть несколько). Когда поршень идет вниз, это кольца снимает лишнее масло со стенок цилиндра, не давая ему проникнуть в камеру сгорания. Без этого не только будет напрасно расходоваться масло, но и образуется нагар, способствующий перегреву двигателя.

Чрезвычайно важно, чтобы пространство над поршнем было на­дежно уплотнено. Если кольца пропускают газы, то давление при сжа­тии падает, а мощность двигателя при этом снижается. Во время рабо­чего хода горящие газы прорываются в картер, и масло в канавках поршня сгорает; поэтому кольца «пригорают» и перестают плотно при­легать к стенкам цилиндра.

Нижняя часть поршня — юбка — направляет поршень. На юбке поршня иногда делают П-образную или косую прорезь. Прорезь устра­няет заклинивание нагревающегося поршня при уменьшенном зазоре между поршнем и холодным цилиндром.

Поршень соединяется с верхней головкой шатуна поршневым паль­цем, который вставляется в отверстия приливов поршня, называемых бобышками, и в верхнюю головку шатуна. Палец изготовляется из угле­родистой или легированной стали с небольшим содержанием углерода. Снаружи его цементируют и подвергают закалке для получения твер­дой износостойкой поверхности, работающей в бобышках поршня и втулке верхней головки шатуна. Чаще всего палец делают «плаваю­щим», т. е. не закрепляют его ни в поршне, ни в шатуне; при этом па­лец изнашивается равномерно. Чтобы палец не перемещался в стороны и не задевал за стенки цилиндра, его стопорят пружинными кольцами или заглушками.

ШАТУН

Шатун во время рабочего хода передает коленчатому валу давление газов, а во время вспомогательных тактов приводит поршень в движе­ние. Кроме давления газов, на шатун действует сила инерции самого шатуна и соединенного с ним поршня.

Чтобы уменьшить инерцию шатуна, его стремятся сделать более легким. С этой целью шатун изготовляют из легированной стали и тер­мически обрабатывают (подвергают закалке и высокому отпуску). Для усиления шатуна на нем делают продольные ребра.

Рис.194. Шатун

Шатун (рис. 194) состоит из верхней головки, в которую впрессовы­вается бронзовая втулка, стержня и нижней головки. Нижняя головка обычно делается разъемной; ее крышка соединяется с шатуном шатун­ными болтами или при помощи специального замкового устройства.

В двухрядных двигателях, например V-образных, шатуны цилиндров обоих рядов попарно надеваются на одну шейку или один шатун соеди­няется с другим посредством пальца (рис, 195).

Рис. 195. Соединение прицепного шатуна с главным шатуном в двухрядном двигателе

 В последнем случае ход поршня в одной группе цилиндров больше, чем в другой, так как центр нижней головки прицепного шатуна движется не по окружности, а по овалу.

Для уменьшения трения между нижней головкой и шатунной шей­кой коленчатого вала их разделяют тонким слоем антифрикционного материала. Антифрикционный материал заливают либо непосредственно на внутреннюю поверхность нижней головки шатуна, либо на специаль­ную втулку из бронзы или стали, называемую вкладышем.

Антифрикционными называют материалы, обеспечивающие малое трение. К ним относятся: баббиты — сплавы олова с сурьмой и медью, свинца с сурьмой (или свинца с оловом, сурьмой и некоторыми дру­гими элементами, добавляемыми в небольших количествах), а также свинцовистая бронза (сплав меди со свинцом), серебро, алюминиевые сплавы и др. Для подшипников танковых двигателей применяют либо свинцовистую бронзу, либо высококачественные (оловянистые) баббиты.

Помимо того что антифрикционный материал на внутренней поверх­ности нижней головки шатуна уменьшает трение, этот материал хорошо прирабатывается к шатунной шейке коленчатого вала и обладает свой­ством прочно удерживать на своей поверхности масляную пленку.

Иногда вкладыши изготовляются из стальной ленты, залитой очень тонким слоем антифрикционного материала. Такая лента называется биметаллической, т. е, состоящей из двух металлов. Вкладыши из ленты благодаря своей небольшой толщине хорошо облегают поверхность шейки; они намного дешевле и легче обычных вкладышей. Существуют и так называемые триметаллические вкладыши; они сделаны из трех металлов, например по стальной ленте залита свинцовистая бронза, а по ней — очень тонкий слой баббита.

На некоторых двигателях вместо подшипников с антифрикционными сплавами — подшипников скольжения — применялись подшипники каче­ния— обычно роликовые. В подшипниках качения трение очень незна­чительно, поэтому они мало изнашиваются и работают во много раз дольше подшипников скольжения. Но роликоподшипники занимают больше места, чем подшипники скольжения, и затрудняют сборку дви­гателя, поэтому подшипники качения в двигателях используются редко.

КОЛЕНЧАТЫЙ  ВАЛ

Коленчатый вал двигателя, как правило, представляет собой неразъемную деталь и лишь в редких случаях собирается из нескольких частей. Разъемный вал легче может быть установлен на подшипниках качения, а нижние головки шатунов для такого вала могут быть неразъемными. Однако разъемный вал сложнее и дороже в изготовлении и обладает меньшей жесткостью, чем цельный.

Устройство коленчатого вала показано на рис. 196.

Рис.196. Коленчатый вал двенадцатицилиндрового двигателя    

Коренные шейки вала вращаются в подшипниках, закрепленных в картере двигателя (см. рис. 188). Устройство коренных подшипников обычно такое же, как шатунных. Коренные и шатунные шейки вала соединены между собой щеками. Если вал имеет противовесы, то они являются продолжением щек (рис. 197).

Рис. 197. Коленчатый вал с противовесами, выполненными заодно со щеками

Коленчатый вал несет очень большую нагрузку, поэтому он обычно изготовляется из легированной стали — хромистой, хромоникелевой, хромоникельвольфрамовой — и подвергается закалке и высокому от­пуску, что обеспечивает ему достаточную прочность и большую вязкость.

Шейки вала, вращающиеся в подшипниках, должны обладать воз­можно более высокой твердостью, это уменьшает их изнашивание. Если подшипники залиты свинцовистой бронзой, высокая твердость шеек обя­зательна; для повышения твердости шейки иногда подвергаются допол­нительной термической обработке, например поверхностной закалке на небольшую глубину,

Чтобы облегчить вал, коренные и шатунные шейки делают пусто­телыми. Полости внутри шеек часто используют для подвода масла к подшипникам вала, а иногда и для очистки масла действием центро­бежной силы, отбрасывающей тяжелые посторонние частицы к стенкам шеек.

Число коренных подшипников (опор) коленчатого вала при одном и том же числе колен может быть различным. Так, коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя может иметь две, три или пять опор. Чем больше опор, тем меньше нагрузка на каждую из них и тем меньше прогибается вал. Мощные танковые двигатели, особенно дизели, обычно имеют по опоре между двумя соседними шатунными шейками, так что общее число коренных шеек на одну больше числа шатунных шеек.

На одном конце коленчатого вала монтируется шестерня передачи к распределительному механизму и другим механизмам двигателя. Там же на легких двигателях находится устройство для запуска двигателя от руки. На другом конце коленчатого вала устанавливается маховик, роль которого часто выполняет ведущий барабан главного фрикциона (а иногда и прикрепленный к нему вентилятор).

КАРТЕР

Картер является основанием для установки и крепления всех деталей двигателя. Он отливается из чугуна или алюминиевого сплава.

Обычно картер состоит из двух половин — верхней и нижней. Верх­няя половина картера иногда изготовляется заодно с блоком цилиндров; в этом случае ее называют блок-картером.

Чаще всего вся нагрузка от сил, действующих в двигателе, воспри­нимается верхней половиной картера, которая лапами крепится к подмоторной раме.

Коренные подшипники коленчатого вала разъемные. Верхние поло­вины их образованы гнездами в стенках и перегородках картера, нижние представляют собой крышки, крепящиеся к картеру шпильками (см. рис. 189), Таким образом, вал подвешивается к верхней половине кар­тера. При таком устройстве нижняя половина картера не несет никакой нагрузки и только закрывает картер; поэтому она делается значительно легче верхней и иногда изготовляется из тонкой листовой стали. В ниж­нюю половину картера стекает отработанное масло, которое затем пере­качивается насосом в масляный бак (такой картер называется сухим). На легких автомобильных двигателях картер служит резервуаром для масла  (мокрый картер).

При работе двигателя, несмотря на уплотнение цилиндров поршне-выми кольцами, часть газов все-таки прорывается в картер. Кроме того, движущиеся поршни действуют на находящийся в картере воздух, как насосы. Но давление в картере не должно повышаться, так как это при­вело бы к выдавливанию масла через ушготнительные устройства на­ружу; поэтому в картере делается отверстие для сообщения с атмосфе­рой. Это отверстие называют сапуном.

Чтобы предотвратить попадание в картер пыли и выплескивание масла из картера, сапун закрывают проволочной сеткой или колпаком с проволочной набивкой.

МЕХАНИЗМ  ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

При помощи механизма газораспределения обеспечивается подача воздуха или горючей смеси в цилиндры и очистка цилиндров от отрабо­тавших газов в той последовательности, какая необходима для данного порядка работы двигателя.

Как указывалось, при одном и том же расположении кривошипов коленчатого вала порядок работы двигателя может быть различным в зависимости от устройства механизма газораспределения,

В четырехтактных танковых двигателях применяется клапанное газо­распределение. Основные части механизма клапанного газораспределе­ния: впускные и выпускные клапаны с пружинами, распределительный вал и привод к нему. К механизму газораспределения относятся также вспомогательные детали: толкатели, штанги, коромысла, необходимость которых определяется расположением клапанов.

РАСПОЛОЖЕНИЕ И КОЛИЧЕСТВО КЛАПАНОВ

Клапаны двигателя могут быть расположены сверху, над поршнем (рис. 198) или сбоку цилиндра (рис. 199). В первом случае расположе­ние клапанов называют верхним, во втором — нижним.

Рис. 198. Верхнее расположение клапанов

Рис. 199. Нижнее расположение клапанов

Наполнение цилиндров и условия сгорания рабочей смеси, а следо­вательно, мощность двигателя и расход горючего в большой степени за­висят от расположения клапанов. При верхнем расположении клапанов (рис. 198) поток воздуха или горючей смеси, поступая в цилиндр, не из­меняет резко своего направления, благодаря чему обеспечивается хорошее наполнение цилиндров двигателя. Верхнее расположение клапанов дает возможность уменьшить размеры камеры сжатия и обеспечить нужную степень сжатия, в особенности для дизелей. Получающаяся при этом форма камеры сжатия наиболее выгодна, так как в ней нет «меш­ков». В такой камере пламя быстрее охватывает всю смесь и скорость сгорания повышается.

Если расположение клапанов нижнее (рис. 199), наполнение двигателя ухудшается:    струя горючей смеси, входя в цилиндр, резко изменяет направление своего движения. Камера сжатия получается удлинен­ной, вследствие чего не только увеличиваются поте­ри тепла, но и замедляет­ся распространение пламени. В связи с этим повышается опасность возникновения де­тонации в «мешках», куда пламя доходит с запозда­нием. Особенно вероятно возникновение детонации вблизи выпускного клапана, который сильно нагревается горячими газами.

В такой камере сжатия при впуске возникает завих­рение входящего потока, спо­собствующее лучшему пере­мешиванию рабочей смеси, а завихрения, образующиеся при сжатии, повышают ско­рость распространения пла­мени после воспламенения смеси.

Попутно заметим, что в карбюраторных двигателях большое значение имеет рас­положение свечи зажигания. В камере сгорания, показан­ной на рис. 199, свечу вы­годно помешать над выпуск­ным клапаном. Такое распо­ложение свечи уменьшает опасность детонации и улуч­шает использование тепла, т. е. повышает мощность дви­гателя.

Чтобы уменьшить длину камеры сжатия, нижние кла­паны иногда располагаются наклонно.

Несмотря на недостатки нижнего расположения кла­панов, их широко применяют на автомобильных карбюра­торных двигателях. Объяс­няется это простотой приво­да к клапанам. В дизелях такое расположение клапа­нов не применяется, так как трудно получить высокую степень сжатия при удлиненной камере; объем камеры будет   слишком большим, следовательно, потребуется большой ход поршня, чтобы получить нужную степень сжатия.

Для улучшения наполнения цилиндров воздухом или горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов иногда в каждом цилиндре устанавливают по два впускных и по два выпускных клапана. Благодаря этому увеличивается проходное сечение, т. е, та площадь, через которую проходит воздух (горючая смесь) или отработавшие газы.

ПРИВОД К КЛАПАНАМ

Клапаны открываются под воздействием кулачков распределитель­ного вала, который, в свою очередь, приводится во вращение коленчатым валом двигателя. Так как каждый клапан в четырехтактном двигателе должен открываться один раз за два оборота коленчатого вала, распре­делительный вал вращается в два раза медленнее коленчатого. Это обеспечивается соответствующим передаточным   отношением шестерен.

Своевременное открытие и закрытие клапанов в нужном порядке обеспечиваются взаимным расположением кулачков на валу, их формой и правильной установкой газораспределения.

Установить газораспределение — значит соединить распределитель­ный вал с коленчатым так, чтобы каждый кулачок начинал действовать на клапан при определенном положении поршня в цилиндре. Если, на­пример, впускной, клапан должен начинать открываться за 10° до верхней мертвой точки, надо установить коленчатый вал так, чтобы поршень в одном из цилиндров, обычно в первом, не доходил до этой точки на расстояние, соответствующее 10° поворо­та коленчатого вала. Затем распредели­тельный вал ставят в положение, при ко­тором он начинает открывать впускной клапан в том же цилиндре, и, не меняя положения валов, соединяют их передачей.

При верхнем расположении клапанов распределительный вал может быть уста­новлен сверху (над головками цилин­дров) или снизу в картере двигателя,

Распределительный вал, установлен­ный сверху, приводится во вращение ко­ленчатым валом через шестеренчатую пе­редачу (рис. 200), реже через цепную.

Рис. 200. Привод к клапанам при верхнем расположении клапанови распределительного вала

Вращаясь, распределительный вал нажи­мает кулачками на клапаны, заставляя их открываться. Пружины закрывают клапа­ны, когда кулачки перестают на них действовать.

Если распределительный вал рас­положен снизу, а клапаны сверху, пе­редача к валу может быть или шесте­ренчатая (рис.201), или цепная (рис.202).

Рис. 201   Привод к клапанам при верхнем их расположений и при нижнем расположении распреде­лительного вала

Рис. 202_. Цепная передача к распределительному валу

Передача к распределительному валу в этом случае упрощается, однако при­вод от вала к клапанам усложняется: кулачок действует на толкатель, а толкатель поднимает штангу, котораячерез коромысло заставляет клапан опускаться, сжимая пружину.При нижнем расположении клапанов (см. рис. 199)  кулачок откры­вает клапан непосредственно толкателем.

Таким образом, наиболее простой привод к клапанам и наименьшее число деталей привода получаются при нижнем расположении клапанов.

КЛАПАНЫ И ТОЛКАТЕЛИ

Клапан (рис. 203) состоит из головки и стержня.

  Рис. 203. Устройство и установка клапанов

Головка имеет ко­ническую часть, которой клапан плотно притирается к седлу. Седло клапана может быть сделано непосредственно в теле головки цилиндров или изготовлено отдельно и впрессовано в головку, что является обяза­тельным при головке из алюминиевого сплава. Стержень клапана дви­жется в направляющей втулке.

На рис. 204 показано, как клапан соединяется с тарелкой, служа­щей опорой для пружины, и как стопорится тарелка.

Рис. 204. Соединение клапана с тарелкой клапана и стопореиие

Иногда на конце стержня клапана делают выточку, в которую вхо­дят половинки разъемного кольца, так называемые сухарики, соединяю­щие клапан с опорной шайбой пружины (рис. 205),

Рис. 205. Клапан с сухарным соединением

Пружина (или две — одна внутри другой, как на рис. 203) одним концом упирается в головку цилиндра, а другим через опорную шайбу или тарелку воздействует на клапан, стремясь удержать его в закрытом положении.

Клапанам, особенно выпускному, приходится работать при высокой температуре; температура выпускного клапана достигает 750—900°, впускного — 250—400°, поэтому материал выпускного клапана должен быть жаростойким (не окисляющимся под действием газов и воз­духа, нагретых до высоких температур) и жаропрочным, т. е. должен сохранять свои механические свойства при высоких температу­рах. Клапаны изготовляются из высоколегированных сталей, содержа­щих 12—15% хрома и примерно столько же никеля.

Впускные клапаны работают в менее напряженных тепловых усло­виях, поэтому для экономии дефицитных и дорогих жароупорных сталей клапаны часто изготовляют из стали с пониженным содержанием никеля или из сталей, содержащих кремний вместо никеля (так называемые сильхромы). Из этих сталей могут изготовляться и выпускные клапаны двигателей, работающие в менее напряженных температурных условиях.

Толкатель (см. рис. 201) пе­редает усилие от распределитель­ного вала клапану. Тарелка тол­кателя, на которую действует ку­лачок, сильно истирается. Чтобы уменьшить износ, применяют ро­ликовые толкатели. Ролик, пово­рачиваясь на оси, изнашивается равномерно,

Нагреваясь, стержень клапа­на удлиняется. Если на холодном двигателе стержень закрытого клапана упирается в толкатель (коромысло), то, нагревшись, кла­пан не будет плотно прилегать к седлу, не будет закрываться; поэтому между клапаном и тол­кателем (коромыслом) холодного двигателя должен быть неболь­шой зазор (несколько десятых миллиметра). Этот зазор умень­шается по мере удлинения стерж­ня клапана от нагревания.

Если зазор между клапаном и толкателем (коромыслом) уста­новить неправильно 'или он из­менится с течением времени, фазы газораспределения нару­шатся.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ВАЛ И ПЕРЕДАЧА К НЕМУ

Большинство однорядных двигателей имеет по одному распредели­тельному валу, а двухрядные — по два: по одному на каждый ряд ци­линдров, В некоторых двигателях, имеющих для каждого цилиндра по два впускных и по два выпускных клапана, делают два отдельных рас­пределительных вала — впускной и выпускной.

 Расположение кулачкод распределительного вала, как уже указы­валось, зависит от порядка работы цилиндров двигателя.

Продолжительность впуска и выпуска зависит от формы ку­лачка. Если впускной и выпускной клапаны открываются за одно и то же время, то все кулачки распределительного вала имеют одинаковую форму, но расположены на валу под некоторым углом один к другому.        

На рис. 200 показано, как располагаются кулачки четырехцилиндро-вого двигателя, цилиндры которого работают в порядке 1—2—4—3, Впускные кулацки расположены под углом 90° один к другому. Так как распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого вала, то за время, в течение которого последний сделает полоборота, т. е. за 180°, распределительный вал повернется на 90°. Значит, впускные клапаны в разных цилиндрах будут открываться через каждые полоборота коленчатого вала. То же относится к выпускным клапанам.

У шестицилиндрозого двигателя одноименные кулачки расположены под углом 60° один к другому, у восьмицилиндрового однорядного — под углом 45°. 

Наружная рабочая поверхность кулачков, воздействующая на толкатели, цементируется и закаливается, вследствие чего она ста­новится более твердой и меньше изнашивается. При износе кулач­ков нарушается их форма, а поэтому меняются и фазы газораспре­деления.

Вращение к распределительному валу передается через шестерни, сидящие на концах коленчатого и распределительного валов. Шестерни могут быть соединены либо непосредственно (см. рис. 201) , либо через промежуточную шестерню, либо, наконец, при верхнем рас­положении распределительного вала, через передаточный валик (см. рис. 200),

Если распределительный вал расположен внизу, шестерни передачи обычно имеют косые зубья, причем одну из шестерен иногда делают из пластмассы, благодаря чему значительно уменьшается шум при работе шестерен..

Наиболее бесшумно работает цепная передача, но по устройству  она сложнее шестеренчатой. Кроме того, для натяжения цепи в такой передаче требуется специальное приспособление  (см. рис, 202).

ПЕРЕДАЧА К ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ АГРЕГАТАМ И  МЕХАНИЗМАМ ДВИГАТЕЛЯ

Кроме механизма газораспределения, имеется ряд вспомогатель ных агрегатов двигателя, приводимых в действие коленчатым валом (рис, 206).

Рис. 206. Передача к вспомогательным агрегатам и механизмам двигателя   

К ним относятся масляный, топливный и водяной насосы, вентилятор, электрический генератор, приборы зажигания  (распределитель или магнето), нагнетатель и др. Валы этих агрегатов приводятся во вра­щение посредством шестеренчатой, ременной или цепной передачи,. при­чем на одном и том же двигателе могут применяться разные виды пере­дач. Так, на автомобильных двигателях масляный насос и приборы за­жигания обычно приводятся в движение шестернями, а электрический генератор, водяной насос и вентилятор — ремнем.

Устройство передачи к вспомогательным агрегатам и механизмам двигателя в основном определяется их расположением. Обычно значи­тельная часть из них приводится во вращение цилиндрической или конической шестерней, сидящей на переднем конце коленчатого вала; эта же шестерня приводит в действие ираспределительные валы. Шестерня может быть непосредственно сцеплена с шестернями ва­лов вспомогательных агрегатов и механизмов или между ниши, могут находиться промежуточные шестерни и передаточные валы.

Если часть агрегатов или механизмов имеет ременный привод, на передний конец коленчатого вала насаживается один или несколько шки­вов для рем«ей; при цепном приводе ставится звездочка для цепи.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ

Чтобы обеспечить работу двигателя, нужно подать необходимое ко­личество горючего в цилиндры и обеспечить условия для его полного ргорания. Для образования горючей смеси в цилиндры необходимо по­дать воздух.

Совокупность агрегатов, механизмов и устройств, обеспечивающих хранение горючего на машине, подачу и очистку горючего и воздуха и образование горючей смеси, составляет систему питания,

В систему питания входят следующие основные агрегаты и устрой­ства (рис. 207): топливные баки, топливоподкачивающий насос, топ­ливный фильтр, топливный насос и форсунки (в дизеле), карбюратор (в карбюраторном двигателе), регулятор оборотов и воздушный фильтр.

Рис. 207. Схемы систем питания дизеля и карбюраторного двигателя

Если двигатель работает с наддувом, нагнетатель, подающий в цилиндры под давлением воздух или горючую смесь, также относится к системе питания.

ТОПЛИВНЫЕ БАКИ

На танках почти всегда устанавливают несколько топливных баков: для одного бака достаточной емкости потребовалось бы много места в какой-либо одной части корпуса танка, а выход бака из строя приво­дил бы к остановке двигателя. Несколько баков разных размеров легче установить внутри корпуса, танка, использовав для этого свободные про­странства. Чтобы горючее можно было подавать из любого бака, система снабжается топливным распределительным краном.

Для увеличения запаса хода танка снаружи корпуса устанавливают дополнительные топливные баки. Иногда трубки от этих баков вводятся внутрь танка и включаются в общую систему питания. Дополнительные топливные баки крепятся на танке так, чтобы они могли быть быстро отключены и в некоторых случаях сброшены с танка, если этого потре­бует обстановка.

ТОПЛИВОПОДКАЧИВАЮЩИЙ НАСОС

Горючее может поступить к двигателю самотеком лишь в том слу­чае, если баки стоят выше двигателя. Но и тогда при наклоне танка по­дача горючего может нарушиться; поэтому на танках горючее подается топливоподкачивающим насосом, приводимым в действие через привод от коленчатого вала двигателя.

На рис, 207, слева вверху, показана схема подачи горючего насосом. На этой схеме изображен шестеренчатый насос, который нагнетает горю­чее при помощи шестерен. С той стороны насоса, где зубья шестерен расходятся (во входной камере), создается разрежение, а с другой сто­роны, где зубья входят в зацепление (в нагнетающей камере), возни кает давление. Зазор между зубьями и корпусом должен быть очень мал, чтобы горючее находилось только между зубьями шестерен.

Наряду с шестеренчатыми широко применяются так называемые коловратные насосы, на принципе действия которых мы остановимся ниже (см. главу VII). Встречаются насосы других типов, например диафрагменные. В диафрагменном насосе упругая мембрана (диафрагма), выгибаясь и распрямляясь под воздействием привода, сна- чала засасывает горючее в рабочее пространство насоса, а затем вытал­кивает его.

Двигатель всегда расходует меньше горючего, чем может подать топливоподкачивающий насос. Нужное количество горючего дозируется (отмеряется)  карбюратором или топливным насосом. Излишек горючего возвращается во входную камеру насоса через редукционный клапан (см. рис. 207). Пропуская излишек горючего, клапан поддерживает в системе постоянное давление в пределах 0,5—1 ат сверх атмосфер­ного. Чтобы контролировать давление горючего, на щитке контрольных приборов иногда устанавливают манометр  (рис. 207, справа внизу).

В диафрагменном насосе роль редукционного клапана играет осо­бого устройства привод, который работает так, что ход диафрагмы, а следовательно, и количество подаваемого насосом горючего всегда со­ответствуют количеству горючего, потребляемого двигателем. Детали привода насоса работают вхолостую тем больше, чем меньше горючего расходует двигатель.

Для подачи горючего к неработающему двигателю перед его запу­ском в системе питания нужно иметь дополнительный насос (обычно с ручным приводом). В дизеле ручной насос служит также для того, чтобы удалить из системы питания пузырьки воздуха, которые могут нарушить подачу горючего в цилиндры.

Если, кроме основного топливоподкачивающего насоса, имеется до­полнительный (ручной), в системе нужно иметь два перепускных кла­пана, по одному в каждом из насосов. Когда работает основной насос, горючее проходит через перепускной клапан дополнительного насоса и наоборот. Иначе горючее не смогло бы пройти через неработающий насос. На рис. 207 показана работа клапанов при запуске двигателя, когда действует ручной ыасос, и при нормальной работе, когда действует основной насос.

В некоторых системах горючее подается к неработающему двига­телю сжатым воздухом; в этом случае в баке создается давление руч­ным насосом.

ФИЛЬТРЫ

Для очистки горючего слу­жат фильтры. Посторонние ча­стицы, попавшие в бак, могут засорить топливопроводящие трубки и отверстия распылите­лей форсунок, а также вы­звать ускоренный износ дета­лей топливного насоса.

В каждый из цилиндров дизеля за один рабочий цикл впрыскивается очень неболь­шое количество горючего под высоким давлением; поэтому топливная аппаратура дизеля — топливный насос, форсунка — изготовляется с большой точностью. Достаточно указать, что зазоры между некоторыми деталями топливной аппара­туры равны тысячным долям миллиметра. Понятно, что даже очень мелкие твердые частицы, попав между этими деталями нарушатихработу.

Ввиду этого очищать горючеедля дизелей надо особенно тщательно.

В системе питания ди­зеля ставят обычно два фильтра: один —для гру­бой очистки, который за­держивает крупные ча­стицы; другой — для тон­кой очистки, окончатель­но фильтрующий го­рючее (см. рис. 207, справа).

В фильтре горючее очищается благодаря то­му, что оно проходит че­рез металлическую сетку, войлочную набивку, шелк и т. д. В проволочно-щелевых фильтрах (рис. 208) горючее проходит че­рез щели, образующиеся между каждыми двумя соседними витками спе­циальной проволоки, име­ющей небольшие вы­ступы.

Рис.   208.   Устройство  проволочно-щелевого фильтра

Фильтр служит одно­временно и отстойником. Мелкие твердые частицы, более тяжелые, чем го­рючее, и вода опускают­ся на дно корпуса филь­тра и могут быть удалены оттуда через сливное от­верстие, закрытое пробкой, или через сливной кран. Фильтры нужно периодически очищать и промывать.

Существуют так называемые поглотительные фильтры (рис. 209), в которых горючее проходит через специальную пористую массу, погло­щающую примеси. Засорившийся фильтрующий элемент этих фильтров - заменяется новым.

Рис.  209.   Поглотительный  фильтр  со сменным фильтрующим  устройством

ТОПЛИВНЫЙ НАСОС

ФОРСУНКИ

Очищенное в фильтре горючее поступает к топливному насосу ди­зеля. Топливный насос отмеряет нужное количество горючего и подает его под высоким давлением (200—300 ат) к форсункам. Высокое давле­ние необходимо для того, чтобы горючее, впрыснутое в цилиндр, где на­ходится сжатый воздух, хорошо распылилось и смешалось с воздухом. Кроме того, топливный насос распределяет горючее по цилиндрам дви­гателя в той последовательности, в какой работают отдельные цилиндры.

Топливный насос (рис. 210) состоит из корпуса, установленных в кор­пусе секций насоса и кулачкового валика, приводимого во вращение от коленчатого вала двигателя.

Рис. 210. Общий вид топливного насоса

Все секции одинаковы по устройству, а число их, как и число кулачков валика, равно числу цилиндров двигателя. Каждая секция соединена трубкой с форсункой одного из цилиндров.

Главными деталями секции (рис. 211) являются гильза, плунжер, клапан с пружиной и седло клапана.

Рис. 211. Секция топливного насоса

Точная дозировка небольшого количества горючего, подаваемого к форсунке под высоким давлением каж­дой секцией за один ход плунжера, возможна только при весьма тща­тельной подгонке деталей секция. Особенно ответственные пары деталей плунжер — гильза и клапан — седло клапана подбираются и подгоняются попарно с ничтожно малыми зазорами. Чтобы уменьшить износ этих дета­лей, их изготовляют из легированной стали и подвергают термообработке.

Работа секции заключается в следующем. По подводящему каналу горючее поступает к гильзе и через отверстия проходит внутрь нее (рис. 212).

Рис. 212. Заполнение гильзы горючим

При вращении кулачкового валика каждый из его кулачков поочередно поднимает через толкатель плунжер одной из секций (см. рис. 210). Поднимаясь, плунжер закрывает подающее отверстие в гильзе, вследствие чего давление над плунжером начинает повышаться. Когда оно станет достаточным, клапан откроется, и горючее будет вытолкнуто в топливопровод, соединяющий секцию насоса с форсункой.

Проследим, как изменяется количество горючего, поступающего в цилиндр. Плунжер имеет продольную канавку, от которой идет косой срез, образующий так называемую отсечную кромку. При помощи пово­ротной втулки и зубчатого сектора плунжер связан с зубчатой рейкой насоса (рис. 211). Рейка тягами связана с педалью подачи горючего. Нажимая на педаль, механик-водитель одновременно поворачивает плунжеры в гильзах всех секций на один и тот же угол.

Когда педаль отпущена, плунжеры повернуты так, что продольная канавка приходится против подающего отверстия в гильзе (рис. 213).

Рис. 213.  Изменение количества горючего, подаваемогосекцией

 В этом случае плунжер, двигаясь вверх, не будет подавать к форсунке горючее: по канавке оно свободно будет перетекать обратно к отверстию гильзы и через него — в подводящий канал.

При нажатии на педаль, рейка передвигается, поворачивая плун­жеры во всех гильзах. Продольная канавка отходит от отверстия (срав­ните нижние рисунки — положения Аи Б).Теперь плунжер, перекрыв отверстие, начнет подавать горючее. Подача происходит до тех пор, пока косой срез плунжера не подойдет к отверстию гильзы (положение Б на рис, 213), т. е. пока горючее не начнет перетекать по канавке и срезу обратно в подводящий канал. В этот момент давление внутри гильзы упадет; под действием горючего, сжатого в топливопроводе высокого давления, и пружины клапан закроется,   и подача прекратится, хотя плунжер будет продолжать подниматься. Произойдет, как говорят, от­сечка.

Таким образом, подача горючего начинается с момента перекрытия плунжером подающих отверстий и заканчивается в момент открытия отсечного отверсгия^отсечной кромкой  (косым срезом)  плунжера.

Чем больше нажимать на педаль, тем на больший угол повернется плунжер и тем позднее его косой срез откроет отсечное отверстие гильзы; следовательно, тем больше горючего поступит в цилиндры.

В цилиндры двигателя горючее впрыскивается через форсунку (рис. 214), закрепленную в головке двигателя.

Рис. 214. Форсунка

Форсунка состоит из корпуса, распылителя, иглы распылителя, нажимного стержня и пру­жины. Игла прикрывает распыливаюгдие отверстия распылителя.

Горючее от насоса поступает к форсунке и, проходя по каналу к игле, давит на нее снизу (см. рис. 214, справа). Когда давление горю­чего станет больше давления пружины, игла поднимется, сжав пружину через нажимнойстержень. Горючее через распыливающие отверстия будет впрыснуто в камеру сжатия, смешается здесь с воздухом и воспламенится.

Описанная фор­сунка называется за­крытой, так как рас­пиливающие отвер­стия в ней закрыва­ются иглой. Суще­ствуют открытые форсунки, не имею­щие иглы и пружи­ны. Они значительно проще по устройству, но не обеспечивают хорошей отсечки — быстрого прекраще­ния подачи горючего («подтекают»).

Иногда секция топливного насоса и форсунка объеди­няются в так назы­ваемую насос-форсунку (рис. 215), установленную в го­ловке цилиндра.

Рис. 215. Насос-форсунка     

В этом случае кулачко­вый валик подачи го­рючего монтируется непосредственно на двигателе (рис. 216), подобна распределительному валу.

Рис. 216. Установка насос-форсунки в головке двигателя      

На некоторых дизелях применяют специальные камеры сгорания, улучшающие распыливание горючего. Это позволяет уменьшить давле­ние впрыска до 80—120 ат. На рис. 217 показана камера сжатия, со­стоящая из предкамеры и основной камеры.

Рис. 217. Цилиндр предкамерного двигателя

В двигателях с предкаме­рой горючее впрыскивается в предкамеру, которая сообщается с основ­ной камерой несколькими небольшими отверстиями. Попав в предка-меру, горючее воспламеняется, но сгореть полностью из-за недостатка воздуха не может. Газы, образовавшиеся при сгорании части горючего, с силой вырываются в камеру сжатия, захватывая с собой остальное горючее. Этим обеспечивается его хорошее распыливание и смешивание с воздухом. Недостаток предкамерного двигателя — значительная поверх­ность охлаждения камеры сгорания, что приводит к потере большого ко­личества тепла. Двигатель с предкамерой запускать труднее, чем двига­тели с непосредственным впрыском горючего в камеру.

Предкамерный двигатель имеет, как мы видели, разделенную на две части камеру сгорания, в отличие от неразделенной, рассмотренной выше. Существуют и другие типы разделенных камер, на которых мы здесь не останавливаемся.

КАРБЮРАТОР

В карбюраторном двигателе горючая смесь образуется вне цилин­дров. Для приготовления смеси служит карбюратор.

Устройство простейшего карбюратора показано на рис. 218.

 Рис. 218, Простейший карбюратор

Бензин от подкачивающего насоса поступает через отверстие, прикрываемое за­порной иглой, в поплавковую камеру. По мере того как камера запол­няется, поплавок, соединенный с иглой, поднимается, опуская иглу. При определенном уровне бензина игла закрывает отверстие полностью. Та­ким образом, поплавковая камера не переполняется, и уровень горючего в ней всегда постоянный.

Смесительная камера карбюратора соединяется с цилиндрами дви­гателя впускной трубой, перекрываемой впускными клапанами.

При такте впуска благодаря разрежению в цилиндре воздух устрем­ляется в.цилиндр через смесительную камеру карбюратора. Вследствие высокой скорости движения воздуха давление в смесительной камере будет ниже атмосферного, а в поплавковой камере оно равно атмосфер ному, так как камера соединена с наружным воздухом специальным от­верстием. Под действием разности давлений горючее из поплавковой камеры будет поступать по соединительному каналу в специальную трубку — распылитель. Вытекающее из распылителя горючее распыливается и увлекается потокам воздуха. В соединительном канале имеется особая деталь в виде пробки, в которой сделано калиброванное отверстие. Эта деталь называется жиклером. Конец распылителя находится в самой узкой части диффузора. Иногда для улучшения рас-пыливания ставят несколько диффузоров, один внутри другого.

Скорость воздуха, проходящего через диффузор, увеличивается вследствие сужения диффузора, а потому значительно возрастает и раз­режение воздуха. Так как скорость воздуха в диффузоре примерно в 25 раз больше, чем скорость истечения горючего из распылителя, воздух разбивает струю горючего на мелкие частицы, которые испа­ряются и смешиваются с воздухом. Этот процесс напоминает работу обычного пульверизатора; карбюратор такого типа иногда и называют пульверизационным.

В цилиндры смесь поступает достаточно хорошо перемешанной, значительная часть горючего в ней уже испарена.

На пути движения горючей смеси установлена дроссельная заслонка, соединенная тягами с педалью подачи горючего («педаль газа»), нахо­дящейся в отделении управления. Если закрыть дроссельную заслонку полностью, горючая смесь не будет вовсе поступать в цилиндры, и дви­гатель остановится или, как говорят, заглохнет. С увеличением открытия дроссельной заслонки увеличивается количество поступающей в двига­тель смеси, и мощность двигателя возрастает.

Описанный нами карбюратор является простейшим (элементарным).

Применяемые на танковых и других двигателях карбюраторы значи­тельно сложнее. Элементарный карбюратор обладает существенным не­достатком: по мере увеличения открытия дроссельной заслонки, он дает все более богатую горючую смесь. Это объясняется тем, что с увеличением открытия дроссельной заслонки увеличиваются ско­рость потока воздуха и раз­режение в диффузоре; при этом количество горючего, поступающего через жиклер в смесительную камеру, уве­личивается быстрее, чем воз­растает количество посту­пающего туда воздуха, и смесь обогащается.

Между тем, при работе двигателя с неполной мощ­ностью выгодно подавать в цилиндры несколько обеднен­ную смесь. Тогда горючее бу­дет сгорать полностью и удельный расход его будет меньше. Карбюратор должен быть устроен так, чтобы при средней нагрузке двигателя состав обедненной горючей смеси не изменялся по мере открытия дроссельной за­слонки. В различных кар­бюраторах это достигается: по-разному .

Мы рассмотрим один из наиболее распространенных карбюраторов, в котором по­стоянство горючей смеси до­стигается благодаря объеди­нению простейшего карбю-ратора и карбюратора с так называемым компенсацион­ным колодцем (рис. 219).

Рис. 219. Два карбюратора — простейший и с компенсационным колодцеммогут быть объединены

В простейшем карбюрато­ре с увеличением открытия дроссельной заслонки смесь обогащается. В карбюраторе с компенсационным колод­цем она сильно обедняется, так как давление в компен­сационном колодце, куда по­ступает горючее через компенсационный жиклер, всег­да равно атмосферному. По­этому количество горючего, поступающего в смеситель­ную камеру этого карбюра­тора, не зависит от разреже­ния в ней. Подбором сече­ний главного и компенсационного жиклеров дости­гается нужное постоянство состава обедненной смеси.

Когда двигатель рабо­тает с большой нагрузкой, т. е. когда он должен дать полную или почти полную мощность, необходимо пода­вать в цилиндры несколько обогащенную смесь. Чтобы обогатить смесь при полном открытии дроссельной за­слонки, применяют устрой­ство, называемое эконо­майзером. Схема такого устройства показана на рис. 220.

Рис. 220. Экономайзер

Когда дроссельная за­слонка открыта не полно­стью, клапан экономайзера. закрыт (рис. 220,А). При полном открытии дроссель­ной заслонки (рис. 220, Б) рычажок, связанный с осью заслонки, приподнимает кла­пан, открывая канал для до полнительного поступления горючего через распылитель,, благодаря чему смесь обога­щается.

Когда двигатель работает на холостом ходу с ма­лыми оборотами, его поршни движутся медленно. Медленно движется и воздух, про­ходящий через диффузор; поэтому   воздух плохо распыляет горючее и не создает достаточно однородной смеси. Разрежение будет наи­большим не в диффузоре, а у узкой щели между прикрытой дроссельной заслонкой и стенкой смесительной камеры. Для работы на малых оборотах холостого хода горючее подается поэтому не к диффузору, а по специальной трубке с жиклером холостого хода в пространство над дроссельной заслонкой (рис. 221).

Рис. 221. Устройство холостого хода

В трубке имеется отверстие, через которое подсасывается воздух. Так как скорость сгорания смеси на малых оборотах замедляется, смесь обогащают, чтобы повысить скорость сгорания. Это достигается подбором сечений для прохода горючего и воздуха. Воздушное отверстие обычно перекрывается винтом, позво­ляющим регулировать работу карбюратора на холостом ходу.

Если механик-водитель резко нажимает на педаль, открывая дроссельную заслонку, смесь сильно обедняется, так как поток воздуха сразу устремляется в цилиндры, а скорость горючего, более тяжелого, чем воздух, из-за большой его инерции увеличивается медленно. Вследствие обеднения смеси двигатель может заглохнуть, а если этого ине произойдет, он, как говорят, будет обладать плохой приемистостью, т. е. будет медленно набирать обороты.

Чтобы улучшить приемистость и избежать остановки двигателя, на современных карбюраторах применяют ускорительный насос (рис, 222).

Рис. 222. Ускорительный насос

Поршень насоса соединен с осью дроссельной заслонки. Если плавно открывать дроссельную заслонку, поршень. медленно опускается вниз, и горючее через обратный шариковый клапан свободно перетекает в по­плавковую камеру — ускорительный насос работает вхолостую. Если. резко нажать на педаль дроссельной заслонки, поршень опускается быстро, но горючее не может быть вытолкнуто в поплавковую камеру, так как обратный клапан в этом случае автоматически закрывается. Поршень гонит горючее в смесительную камеру, и смесь обогащается. Благодаря этому двигатель быстро набирает обороты, а танк—скорость.

Каждый современный карбюратор имеет компенсационное устрой­ство, систему холостого хода, экономайзер и ускорительный насос. На рис. 223 показана для общего ознакомления схема  такого карбюратора.

Рис. 223. Схема современного карбюратора (для примера показана работа на холостом ходу)

РЕГУЛЯТОР

Выше указывалось, что для каждого двигателя существует предель­ное число оборотов, превышать которое не следует. Если превысить до­пустимые обороты, значительно увеличится износ деталей двигателя. Кроме того, при увеличении скорости вращения коленчатого вала и движения поршней чрезмерно возрастают силы инерции, перегружающие детали двигателя. В дизелях при превышении оборотов сверх допусти­мых возникает дымление. Дымление не только сопровождается ненуж­ным расходом горючего, но вызывает образование нагара в цилиндрах и перегрев двигателя.

Особенно опасно для двигателя явление «разноса».

 Допустим, что при большой подаче горючего педаль управления дроссельной заслонкой или рейкой насоса по какой-либо причине «заело» и уменьшить подачу нельзя. Если мощность, развиваемая двигателем, станет больше, чем нужно по условиям   движения танка, то в результате излишка мощности увеличится число оборотов  двигателя, которое в конце концов превзойдет предельное, и двигатель «пойдет в разнос».

Следует указать, что в этом отношении имеется значительная разница между карбюраторным двигателем и дизелем.

При увеличении числа оборотов карбюраторного двигателя сверх до­пустимого ухудшится наполнение цилиндров, так как скорость потока воздуха возрастет исопротивление движению воздуха во впускной трубе и особенно в карбюраторе увеличится. Уменьшение количе­ства смеси, сгорающей в цилиндрах, приведет к снижению мощности двигателя. Карбюраторный двигатель автоматически приспособится к новым условиям и большого возрастания числа оборотов не про­изойдет.

Иначе обстоит дело в дизеле. По. мере увеличения числа оборотов дизеля несколько ухудшится наполнение цилиндров воздухом. Но подача горючего при том же положении рейки топливного насоса возрастет, так как при более быстром движении плунжера уменьшится утечка горючего через зазор между гильзой и плунжером и, следовательно, подача горючего будет начинаться при более низком и заканчиваться при более высоком положении плунжера. Значит, на меньшее количество воздуха придется больше горючего, смесь обогатится, поэтому мощность двигателя возрастет; повышение мощности при неизменной нагрузке вы­зовет дальнейшее увеличение числа оборотов и т. д. Двигатель в этом случае может выйти из строя.

Чтобы предохранить двига­тель от вредных последствий, возможных при чрезмерном уве­личении оборотов, некоторые карбюраторные двигатели и все дизели снабжаются регу­лятором, который автоматиче­ски ограничивает предельное число оборотов коленчатого ва­ла двигателя. Такой регулятор называется регулятором максимальных оборо­тов.

Однако дизель должен быть обязательно снабжен так­же регулятором минималь­ных оборотов холостого хода, поддерживающим заданное число оборотов при работе двигателя без нагрузки. Остановимся на этом вопросе подробнее.

На рис. 224 показано, как изменяется в зависимости от числа оборотов двигателя кру­тящий момент на коленчатом валу*  и момент сопротивления вращению коленчатого вала, создаваемый трением в под­шипниках, вспомогательными механизмами и т. д., иначе го­воря, момент внутреннего со­противления.

(* Не следует смешивать его с моментом двигателя, замеряемым на маховике; этот момент меньше на величину момента внутреннего сопротивления,, о котором речь будет ниже; при холостом ходе момент двигателя равен нулю.)

Рис. 224. Соотношение момента на валудвигателя и момента сопротивления(без регулятора)

Момент сопротив­ления медленно возрастает с увеличением числа оборотов двигателя. Крутящий же момент на валу дизеля при неизменном положении рейки возрастает несколько быстрее, что объясняется уже упоминавшимся уве­личением подачи горючего при повышении числа оборотов.

Когда двигатель работает на холостом ходу, число его оборотов должно быть таким, при котором оба момента равны (точка пересечения обеих линий), поскольку в этом случае энергия расходуется только на внутренние сопротивления. Но пусть по какой-либо случайной причине (например, самое небольшое уменьшение сил трения из-за   разогрева масла) число оборотов незначительно возрастет.Тогда образуется избыток крутящего момента, который приведет к дальнейшему увеличению числа оборотов. Это приведет к еще большему увеличению избытка мо­мента и т. д.— обороты будут возрастать, двигатель «пойдет в разнос».

Наоборот, случайное уменьшение числа оборотов приведет к тому, что двигатель заглохнет, так как крутящий момент станет меньше мо­мента внутреннего сопротивления и не сможет его преодолеть.

Регулятор минимальных оборотов холостого хода по мере изменения числа оборотов должен изменять подачу горючего так, чтобы момент на валу возрастал при уменьшении оборотов и умень­шался при их увеличении (см. рис. 225).

Рис. 225, Соотношение момента на валудвигателя и момента сопротивления(с регулятором)

 Тогда при случайном умень­шении оборотов будет создаваться избыток момента, а при их увеличе­нии — избыток сопротивления. Число оборотов автоматически устано­вится прежним, соответствующим точке пересечения моментов, или близ­ким к прежнему, если сопротивление несколько изменится (пунктирные линии на рис. 225). У карбюраторного двигателя такое саморегулирова­ние происходит без регулятора, вследствие изменения наполнения при меняющихся оборотах.

Оба регулятора дизеля, рассмотренные нами выше, обычно объеди­няют в один, называемый  двухрежимным.

На некоторых двигателях применяют всережимные регуляторы. Так называют регуляторы, которые при каждом данном положении пе­дали подачи горючего поддерживают вполне определенные постоянные обороты коленчатого вала.

Регуляторы могут быть самых различных типов: пневматические (воздушные), гидравлические (масляные), механические — центробеж­ные. Мы рассмотрим устройство центробежного регулятора как наибо­лее распространенного.

РЕГУЛЯТОР МАКСИМАЛЬНЫХ ОБОРОТОВ И ДВУХРЕЖИМНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Основные детали центро­бежного регулятора максималь­ных оборотов (рис. 226) — это валик, грузы и пружины.

Рис. 226. Центробежный регулятор максимальных оборотов

Валик регулятора приводится во вра­щение коленчатым валом дви­гателя. В валике закреплена ось грузов, на которую свободно посажены грузы. Предваритель­но сжатые пружины прижимают грузы к валику.

По мере увеличения числа оборотов коленчатого вала, а значит, и валика привода ре­гулятора возрастает центробеж­ная сила грузов, которая стре­мится развести их в стороны. При определенном числе обо­ротов, близком к предельному, центробежная сила увеличи­вается настолько, что грузы начинают расходиться, преодо­левая давление предварительно сжатых пружин. Расходясь, грузы передвигают посредством рычагов подвижную втулку и через нее перемещают рейку топливного насоса (или пово­рачивают дроссельную заслон ку карбюратора) так, что подача горючего уменьшается. Вес грузов  и натяжение пружин подбирают с таким расчетом, чтобы обороты не могли превысить предельных, допустимых для данного двигателя. Если обороты коленча­того вала уменьшатся, грузы под действием пружин сойдутся и подви­нут рейку (или повернут дроссельную заслонку) в противоположную сторону — подача горючего увеличится.

Двухрежимный регулятор снабжен двумя пружинами — слабой и сильной. На малых оборотах холостого хода грузы сжимают слабую пружину, поддерживая обороты и препятствуя двигателю заглохнуть. На больших оборотах действует сильная пружина, и регулятор поддержи­вает максимальные обороты двигателя.

ВСЕРЕЖИМНЫЙ РЕГУЛЯТОР

В отличие от регулятора, ограничивающего наибольшие обороты двигателя, и двухрежимного, который, кроме того, поддерживает мини­мальные обороты холостого хода, всережимный регулятор автоматически поддерживает любые обороты, которые пожелает установить механик-водитель независимо от изменения нагрузки на двигатель.

Рассмотрим работу центробежного всережимного регулятора. Он от­личается от двухрежимного тем, что педаль подачи горючего воздей­ствует на рейку топливного насоса не непосредственно, а через пру­жину регулятора. Вследствие этого различия изменяется вся работа регулятора..

В двухрежимном регуляторе сила натяжения пружин, препятствую­щих расхождению грузов, не изменяется. Грузы начинают расходиться тогда, когда их центробежная сила превысит силу натяжения пружин. Поскольку центробежная сила определяется числом оборотов валика ре гулятора, грузы будут расходиться и передвигать рейку только при опре­деленных оборотах. На всех других оборотах регулятор никак не воз­действует на рейку, и подача горючего изменяется только путем переме­щения педали.

Во всережимном регуляторе одновременно с перемещением педали растягивается пружина. Каждому положению педали соответствует опре деленная сила натяжения пружины, удерживающая грузы регулятора. Грузы, как ив двухрежимном регуляторе, начнут расходиться тогда, когда их центробежная сила превысит силу натяжения пружины. Но во всережимном регуляторе, в зависимости от растяжения пружины, это будет происходить при различных оборотах. Обороты будут тем больше, чем сильнее растянута пружина.

Рассмотрим схему всережимного регулятора (рис. 227).

Рис. 227. Всережимный регулятор

На конце валика топливного насоса закреплена крестовина с грузами. Вращаясь вместе с крестовиной, грузы могут свободно перемещаться в ее прорезях.

Крестовина расположена между неподвижной конусной тарелкой, прикрепленной к корпусу насоса, и подвижной плоской тарелкой, кото­рая свободно сидит на валике и может перемещаться в продольном на­правлении. Подвижная тарелка через подшипник воздействует на рычаг рейки, соединенный с рейкой и пружиной регулятора. Вследствие того, что центробежная сила увеличивается пропорционально квадрату окруж­ной скорости, т. е. в гораздо большее число раз, чем обороты, в регуля­торах иногда делают не одну, а несколько пружин (две-три), вступаю­щих в работу одна за другой; если бы регулятор имел только одну пру­жину, то для получения достаточной силы на больших оборотах потре­бовалось бы растягивать пружину на слишком большую величину.

Действительно, сила пружины пропорциональна ее растяжению; по­скольку с увеличением числа оборотов, скажем, в три раза центробеж­ная сила грузов вырастет более чем в девять раз (так как грузы отходят от центра и их скорость растет больше, чем обороты в квадрате). Тогда растяжение пружины также должно увеличиться более чем в де­вять раз. Если же пружин несколько, начиная с определенного момента, будет растягиваться не одна, а две пружины, затем три, и нужная сила получится при малом ходе рычага.

При запуске двигателя механик-водитель нажимает на педаль по­дачи горючего, воздействуя на пружину. Пружина, не встречая противо­действия со стороны грузов, при помощи рычага передвинет рейку до упора и установит ее в положение наибольшей подачи горючего уже при небольшом ходе педали. При дальнейшем нажатии на педаль пру­жина будет растягиваться. Чем больше она растянута, тем с большей силой подвижная тарелка давит на грузы, прижимая их к неподвижной тарелке.

Допустим, что эта сила равна 5 кг. Как только двигатель зарабо­тает, крестовина начнет вращаться. Вследствие большой подачи горю­чего обороты двигателя быстро возрастут. Под действием центробежной силы грузы стремятся разойтись; при этом, перемещаясь по конусной поверхности неподвижной тарелки, они давят на подвижную тарелку, стремясь сдвинуть ее влево. Сила, с которой грузы действуют на под­вижную тарелку, зависит от их центробежной силы, т. е. от оборотов. Пусть эта сила воздействия достигает 5 кг при 800 об/мин. Как только двигатель разовьет эти обороты, грузы смогут разойтись, и подвижная тарелка начнет двигаться влево, перемещая рейку и уменьшая подачу горючего.

Грузы будут расходиться до тех пор, пока количество подаваемого горючего не станет достаточным для поддержания 800 об/мин. После этого тарелка остановится, так как с обеих сторон на нее действуют рав­ные силы (по 5 кг); небольшим дополнительным растяжением пружины при расхождении грузов пренебрегаем. Положим далее, что нагрузка на двигатель возросла. Тогда его обо­роты начнут уменьшаться. Если всережимного регулятора нет, механик-водитель, желая поддержать прежние обороты, должен нажать на пе­даль, чтобы увеличить подачу горючего. При наличии регулятора про изойдет следующее: с уменьшением оборотов и центробежной силы уменьшится сила, воздействующая на подвижную тарелку; пружина пе­реместит тарелку вправо, заставив грузы сдвинуться к центру; при этом рейка также передвинется вправо, увеличивая подачу горючего, пока вновь не установятся прежние обороты (800 об/мин). Тогда на подвиж ную тарелку с обеих сторон вновь будут действовать равные, силы; (по 5 кг), и двигаться она не будет.

Если нагрузка уменьшится и обороты возрастут, грузы вновь ра­зойдутся, снижая подачу горючего до тех пор, пока число оборотов не достигнет прежних 800 об/мин.

Как уже упоминалось, в этих рассуждениях мы пренебрегаем не­большим дополнительным растяжением или сжатием пружины, происхо­дящим при передвижении подвижной тарелки; поэтому фактически обо­роты не будут строго постоянными, но колебания их при изменении на­грузки незначительны.

Когда механик-водитель желает увеличить обороты, он нажимает на педаль, дополнительно растягивая пружину. Положим, что сила нажа­тия на подвижную тарелку доведена до 7 кг. Так как шла отталкивания¹ при данных оборотах составляет всего 5 кг, то подвижная тарелка и рейка переместятся вправо. Подача горючего увеличится, и обороты будут воз­растать, пока сила отталкивания грузов не достигнет 7 кг. Это произой­дет, скажем, при 1000 об/мин. При меняющейся нагрузке регулятор, будет поддерживать эти обороты точно так же, как в предыдущем слу­чае он поддерживал 800 об/мин.

Разумеется, постоянные обороты могут сохраняться только до из­вестного предела нагрузки. Когда нагрузка станет предельной, рейка дойдет до упора, что соответствует наибольшей подаче горючего. Даль­нейшее увеличение нагрузки вызовет уменьшение оборотов. В зависи­мости от соотношения между нагрузкой и крутящим моментом двига­теля (по характеристике) либо установятся меньшие обороты, либо дви­гатель заглохнет. При нажатии на педаль подача горючего в этом слу­чае не увеличится, как бы сильно ни растягивалась пружина.

Из сказанного следует, что управление двигателем, не имеющим регулятора (или имеющим двухрежимный регулятор), существенно: отличается от управления двигателем со всережимным регулятором.. Когда регулятора нет, механик-водитель, воздействуя на педаль, уста­навливает ту или иную подачу горючего, а обороты изменяются само­произвольно в зависимости от нагрузки. Чтобы при меняющейся нагруз­ке поддержать постоянные обороты, необходимо непрерывно воздей­ствовать на педаль.

При наличии всережимного регулятора механик-водитель, воздей­ствуя на педаль, устанавливает те или иные обороты, а подача горю­чего изменяется автоматически в зависимости от нагрузки. Для поддер­жания постоянных оборотов не требуется воздействовать на педаль; пе­даль может быть установлена в определенное положение (зафиксиро­вана),

В ряде случаев, особенно на марше, бывает важно поддерживать, постоянную скорость танка. Всережимный регулятор заметно упрощает в этих условиях работу механика-водителя.

В бою, когда скорость танка приходится все время менять, управле­ние при наличии воережимного регулятора существенно не облегчается, зато уменьшается вероятность, что двигатель заглохнет на препятствии, так как при любых оборотах регулятор обеспечивает в случае необхо­димости наибольшую возможную подачу горючего. Без регулятора дви­гатель заглохнет, если, механик-водитель своевременно не нажмет педаль.

КОРРЕКТОР ПОДАЧИ ТОПЛИВА

Как уже указывалось, повышению мощности дизеля препятствует дымление — неполное сгорание горючего на больших оборотах; поэтому ход рейки топливного насоса ограничивают упором так, чтобы при наи­большей подаче горючего двигатель не дымил.

Пусть двигатель работает на наибольшей мощности, т. е. рейка уже дошла до упора. Если сопротивление вращению коленчатого вала увеличится, обороты начнут уменьшаться, а крутящий момент, как это следует из характеристики двигателя, будет возрастать, хотя подача го­рючего не изменится (незначительным изменением подачи на один ход из-за уменьшения числа оборотов пренебрегаем, так как оно оказывает за­метное влияние только на холостом ходу). Регулятор в этом случае ее будет (поддерживать обороты постоянными, так как, несмотря на умень­шение центробежной силы грузов, пружина не может подать вперед рейку: она уже дошла до упора.

Увеличение крутящего момента при падении числа оборотов у дизе­лей, как уже упоминалось, невелико. Поэтому при сколько-нибудь зна­чительном росте сопротивления двигатель будет глохнуть.

Было бы весьма желательно в этот момент дать двигателю больше горючего, что позволило бы дополнительно увеличить крутящий момент. Опасаться дымления теперь не приходится, так как обороты уменьши­лись.

Но если убрать упор и дать рейке возможность свободно двигаться вперед, то на больших оборотах при увеличенной подаче горючего дви­гатель будет дымить.

Из этого, казалось бы, безвыходного положения был найден весьма простой выход: жесткий упор рейки был заменен достаточно сильной пру­жиной (рис. 228).

Рис. 228.  Корректор подачи топлива

Насос при этом отрегулирован так, что двигатель раз­вивает полную мощность без дымления при том положении рейки, когда она вплотную подошла к упорной пружине, называемой пружиной кор­ректора, но еще не сжала ее. При этом положении на рейку действуют равные силы: сила пружины регулятора и сила грузов, скажем, по 20 кг каждая (рис. 228, вверху).

Пусть увеличение сопротивления движению вызовет уменьшение оборотов двигателя. Центробежная сила грузов уменьшится, скажем, до 18 кг и основная пружина (ее сила 20 кг) начнет передвигать рейку вперед. Подача горючего возрастет.

В то же время движением рейки сжимается пружина корректора. Теперь на рейку действуют уже не две, а три силы: сила основной пру­жины 20 кг и противодействующие ей силы грузов 18 кг и пружины корректора 2 кг (рис. 228, внизу). Под действием этих сил рейка нахо­дится в равновесии. Увеличение подачи горючего дополнительно увели­чивает крутящий момент дви­гателя при уменьшенных оборо­тах. Так как обороты уменьши­лись, дымление не происходит.

Описанный пружинный упор рейки насоса называется пружинным корректором пода­чи топлива.

Корректор подачи топлива позволяет увеличить наиболь­ший крутящий момент двига теля, не увеличивая его наи­большей мощности, т. е. повышает приспособляе­мость двигателя.

ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР

Воздух для образования го­рючей смеси в цилиндрах дви­гателя берется из атмосферы. Но в воздухе, окружающем движущийся танк, содержится много пыли, особенно летом на проселочных дорогах. При дви­жении в колонне танки идут в сплошных облаках пыли. В каждом кубическом метре воз­духа в этих условиях иногда со­держится до 3—5 г пыли. Если двигатель, литраж которого ра­вен 40 л, делает 2000 об/мин, в него при такой запыленностивоздуха за 1 час работы могло бы попасть 7—12 кг пыли.

Большое количество пы­ли, попадая в цилиндры, бы­стро привело бы двигатель в негодность. В первую оче­редь оказались бы изношен­ными поршневые кольца и цилиндры двигателя.

Поэтому, прежде чем по­пасть в цилиндры, воздух должен быть тщательно очи щен в специальном устрой­стве, называемом воздушным фильтром. На танках приме» няют воздушные фильтры разных типов. Один из них показан на рис. 229. 

Рис. 229. Однопоточный вихревой воздушный фильтр

В данном воздушном  фильтре воздух, поступаю­щий снаружи, проходя по винтообразному каналу, при­водится во вращательное движение. Частицы пыли от­брасываются к стенкам и па­дают в бункер (приемник). Очищенный на 95—97% воз­дух проходит через направ­ляющий аппарат, состоящий из пластинок, образующих ряд щелей, в центральную трубу, через которую по­ступает к фильтрующему устройству. Это устройство состоит из двух сеток, между которыми уложена тонкая скомканная проволока («ка­нитель»), смоченная мас­лом. Окончательно очищен-ный воздух попадает в ци­линдры двигателя.

Так же работает пока­занный на рис. 230 воздуш­ный фильтр с несколькими потоками воздуха.

Рис. 230. Многопоточный вихревой воздушный фильтр

Его отличиеот предыдущего состоит в том, что общий поток воз­духа разбивается на ряд параллельных потоков. Этим достигается лучшая очистка.

Необходимо иметь в ви­ду, что по мере заполнения бункера воздушный фильтр пропускает все больше пыли: пылинки увлекаются из бункера воздухом (особенно при встряхивании бункера во время движения танка) и попадают в центральную трубу, а затем — в фильтрующий элемент. Пылинки, не задержанные фильтрующим эле­ментом, увлекаются воздухом в цилиндры двигателя.

Пыль в цилиндры может попадать также при неплотном присоеди­нении воздушного фильтра к воздушным патрубкам двигателя. Поэтому при эксплуатации танка нужно внимательно следить за плотностью со­единений.

Описанные воздушные фильтры принадлежат к типу сухих; наряду с «ними применяют масляные воздушные фильтры (рис. 231).

Рис. 231, Масляный воздушный фильтр

В них воз­дух, идущий в цилиндры двигателя, соприкасается с поверхностью масла, залитого в корпус воздушного фильтра, после чего резко ме­няет направление своего движения. Частицы пыли остаются в масле. Окончательно воздух очищается, проходя через проволочную ка­нитель.

Масляный воздушный фильтр обеспечивает хорошую очистку воз­духа, но качество его работы резко ухудшается по мере загрязнения масла.

Чтобы улучшить очистку, фильтры иногда делают комбинирован­ными, объединяя в одном агрегате инерционный (сухой) и масляный воздушные фильтры.

СИСТЕМА СМАЗКИ

Как ни тщательно обработаны скользящие поверхности деталей дви­гателя, они не бывают совершенно гладкими. Мы называем поверхность гладкой только потому, что ее неровности не видны глазом и не ощу­щаются рукой, Но они имеются (рис. 232, А)

Рис. 232.Трение деталей при скольже­нии без смазки и со смазкой:

А     трение без смазки; Б – трение со смазкой; В-трение со смазкой при улучшенной обработке поверхности

При работе трущихся де­талей, т. е. при перемещении одной детали по другой, на трение затра­чивается часть мощности двигателя. Затрачиваемая на трение механическая энергия переходит в тепловую, поэтому вследствие трения детали не только изнашиваются, но и нагре­ваются.

Трение значительно уменьшается, если между деталями находится тонкий слой масла (рис. 232,Б), особенно при тщательной обработке (рис, 232, В).К поверхности тру­щихся деталей прилипает тонкая ма­сляная пленка; трение металла о ме­талл заменяется трением между ча­стицами масла; при этом значитель­но уменьшается износ и нагрев дета­лей. Однако поскольку трение все же происходит, температура масла повышается. Нагреваясь, масло ста­новится жидким и вытекает из зазоров между трущимися дета­лями.

Чтобы обеспечить надежную смазку, надо отводить нагретое и за­грязненное масло от деталей и под­водить к ним свежее — охлажденное и очищенное, иначе говоря, заставить    смазку перемещаться по замкнутомукругу — циркулировать. При циркуляционной смазке уходящее масло частично охлаждает двигатель. Особенно важно то, что масло может отводить тепло от таких деталей, которые трудно или даже невозможно охлаждать водой или воздухом, например поршневые пальцы, шатунные подшипники и т. п. Таким обра­зом, система смазки является в то же время как бы частью системы охлаждения.

Механизмы, агрегаты и устройства, обеспечивающие смазку двигате­ля, составляют систему смазки. Рассмотрим основные из них (рис. 233).

Рис. 233. Схема системы смазки двигателя

МАСЛЯНЫЕ БАКИ

Масло заливается в один или в несколько масляных баков. Емкость баков больше объема заливаемого в них масла; нагретое масло, возвра­щаясь в бак, пенится и поэтому занимает больший объем.

МАСЛЯНЫЕ НАСОСЫ

В системе смазки танкового двигателя два масляных насоса: нагне­тающий и откачивающий. Насосы обычно шестеренчатые. Чаще всего. оба насоса объединяются в одном корпусе; в этом случае они назы­ваются нагнетающей и откачивающей секциями. Секций может быть и больше двух, например одна нагнетающая и две откачивающие — для отвода смазки из передней и задней частей картера (рис. 234), Насос приводится в действие передачей от коленчатого вала двигателя.

Рис. 234. Устройство шестеренчатого масляного насоса

Чтобы не допустить нагнетания лишнего масла в двигатель и огра­ничить давление в системе, между нагнетающим насосом и фильтром ставят редукционный клапан (см. рис. 233, слева внизу, и рис. 234). Манометр, установленный на щитке контрольных приборов (см. рис. 233, справа внизу), показывает давление в системе. Резкое падение давления служит предупреждением механику-водителю о прекращении подачи масла по каким-либо причинам, например из-за разрыва маслопроводов. Значительное повышение давления сверх допустимого свидетельствует о том, что редукционный клапан не работает. В обоих случаях двига­тель надо немедленно остановить. Откачивающий наоос забирает масло, стекающее с деталей в кар­тер двигателя, и гонит его обратно в бак. Производительность откачивающего насоса всегда больше, чем нагнетающего, так как он гонит нагретое и вспененное масло, занимающее больший объем.

МАСЛЯНЫЙ ФИЛЬТР

По пути от насоса в двигатель масло очищается в фильтре, благодаря чему уне­сенные маслом металлические частицы не могут снова попасть к деталям двигателя. По устройству масляные фильтры подобны то­пливным фильтрам, рассмотренным выше. Для обеспечения работы системы при пол ном засорении фильтра ставится перепускной клапан. Через засоренный фильтр масло не может пройти. В этом случае клапан пропу­скает неочищенное масло к двигателю: лучше работать на неочищенном масле, чем вовсе без смазки.

Фильтр может быть установлен также и на пути масла, возвращающегося из дви­гателя в бак; в этом случае масло прохо­дит двойную очистку.

Рис. 235. Схема подвода смазки к деталям двигателя

МАСЛЯНЫЙ РАДИАТОР

По пути к баку масло проходит через радиатор, где оно охлаждается воздухом или водой. Радиаторы чаще всего делают трубчатыми (рис, 236).

Рис.236. Устройство трубча­того масляного радиатора

Если масло загусте­вает (зимой) и насос не может, протолк­нуть его через радиатор, то под давлением масла открывается перепускной клапан ра­диатора и масло проводит прямо в бак, ми­нуя радиатор. Температура масла, измеряемая термо­метром, как правило, не должна превышать 110—115° и опускаться ниже 70—75°, Если масло перегрето, оно не создает устой чивой пленки; холодное и густое масло не проходит в  достаточном количестве к трущимся поверхностям. Особо внимательно надо следить за показа­ниями термометра, на двигателях воздушного охлаждения; там масляный термометр — единственный показатель теплового состояния двигателя. Если на танке установлен двигатель водяного охлаждения, следует сравнивать показания приборов систем охлаждения и смазки. Одновре­менное повышение температуры масла и воды выше нормальной ука­зывает, что двигатель перегревается. Повышение температуры масла и падение давления свидетельствуют о недостатке масла в системе или о неисправности ее.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

Значительная часть тепла, которое выделяется при сгорании, идет на нагрев деталей двигателя. Если не отводить это тепло, т. е. не охла­ждать двигатель, температура его деталей будет недопустимо высокой. Масло, смазывающее подшипники коленчатого вала, сделается очень жидким и не будет обеспечивать устойчивой масляной пленки. Работая без смазки, подшипники выплавятся. Без смазки будут работать и поршни. Головки цилиндров нагреются настолько, что рабочая смесь будет вос­пламеняться преждевременно. Перегрев цилиндров карбюраторного дви­гателя вызовет детонацию. Таким образом, неохлаждаемый двигатель быстро выйдет из строя.

Конечно, двигатель частично охлаждается и сам по себе, поскольку окружающий воздух намного холоднее его. Но этого недостаточно; двига­тель нужно охлаждать принудительно. Для этого танк оборудуется специальными агрегатами, механизмами и устройствами, составляющими систему охлаждения двигателя  (рис. 237).

Рис. 237. Схемы жидкостной и воздушной систем охлаждения двигателей

Охлаждение двигателя бывает жидкостное, обычно называемое водяным, так как основной охлаждающей жидкостью служит вода* или воздушное.

(*Для предотвращения замерзания при неработающем двигателе в условиях низких температур вода в системе охлаждения зимой может быть заменена жидкостями с низкой температурой замерзания  («незамерзающими») — этиленгликолем и др.)

ЖИДКОСТНОЕ (ВОДЯНОЕ) ОХЛАЖДЕНИЕ

В систему водяного охлаждения входят радиаторы, водяной насос, водяные рубашки цилиндров и вентилятор (рис, 237, справа).

Радиатор состоит из двух бачков, так называемых коллекторов,— верхнего и нижнего. Коллекторы соединены между собой рядом трубок (рис, 238).

Рис.238.   Устройство  трубчатого водяного радиатора

Из нижнего коллектора вода проходит к водяному насосу, который приводится во вращение от коленчатого вала двигателя. Насос подает воду в зарубашечное пространство блоков двигателя. Нагретая вода возвращается в верхний коллектор радиатора и, проходя по труб­кам вниз, охлаждается воздухом, который прогоняется вентилятором между трубками радиатора.

Вода может циркулировать в системе и без насоса. Холодная вода, поступая в нижнюю часть двигателя, нагреется, станет легче и подни мется вверх; из водяной рубашки она перейдет в верхний коллектор ра­диатора, охлаждаясь, станет тяжелее и опустится вниз. Такое охлажде­ние называется термосифонным. В этом случае вода циркулирует недостаточно быстро и емкость системы получается значительной; по­этому, на танках термосифонное охлаждение не применяется.

Чтобы вода лучше охлаждалась, трубки радиатора делают тонкими и изготовляют их из материала, хорошо проводящего тепло, например из латуни. Для увеличения поверхности, обдуваемой холодным воздухом, трубки снабжают ребрами (см. рис. 238),

Существуют так называемые пластинчатые радиаторы, изготовляе­мые из гофрированных пластин, и сотовые радиаторы (рис. 239).

Рис. 239. Устройство  охлаждающих элементов водяных радиаторов

Вода в них проходит между пластинами, которые обдуваются воздухом, или между трубками, по которым проходит воздух.

Хотя охлаждение и называется водяным, главную роль в нем все же играет воздух. Если поток воздуха, проходящий через радиатор, будет недостаточен или прекратится, вода, а с ней и двигатель начнут быстро перегреваться.

Охлаждать двигатель в танке трудно.  Воздух  приходится  пропу­скать по сравнительно узким извилистым каналам. Места входа и вы­хода воздуха прикрыты броневыми кол­паками и дополнительно защищены броневыми планками — жалюзи. Чтобы улуч­шить охлаждение, т. е. пропустить че­рез жалюзи больше воздуха, когда по­зволяет обстановка (например, на марше), жалюзи иногда делают регулируемыми: по мере надобности механик-водитель может открывать жалюзи больше или меньше.

Вентиляторы на танках бывают двух типов — осевые (рис. 240), которые со­здают поток воздуха вдоль оси,

Рис. 240. Осевой вентилятор

и центро­бежные, в которых воздух отбрасывается центробежной силой по лопаткам венти­лятора (рис. 241).

Рис. 241. Центробежный вентилятор

Тот или иной тип вен­тилятора применяют в зависимости от взаимного расположения вентилятора и радиаторов.

Вентилятор можно установить непосредственно на маховике двига­теля и жестко прикрепить к нему. Если это невозможно по условиям раз­мещения системы охлаждения, к вентилятору делается специальный, иногда довольно сложный привод (рис. 242).

Рис. 242. Привод к вентилятору системы охлаждений    

В  этом с лучае в привод обычно приходится вводить предохранительное фрикционное устройство, так как из-за большой инерции вентилятора детали его привода при резком изменении числа оборотов коленчатого вала могут поломаться. Пробуксовка фрикциона устраняет эту опасность.

Чтобы поток воздуха был достаточно сильным, вентилятор должен обладать большой мощностью. Иногда на вентилятор расходуется до 10 %  мощности двигателя.

Мощность, необходимая для вращения вентилятора, в значительной степени зависит от того, как он установлен по отношению к радиатору. Лучше всего, когда воздух под давлением, создаваемым вентилятором, поступает непосредственно в радиатор и не может выйти наружу, по­мимо радиатора. Для этого вентилятор заключают в кожух так, чтобы поток воздуха был направлен на радиатор, или придают радиатору та­кую форму, что он сам охватывает вентилятор.

КОЛИЧЕСТВО ВОДЫ В СИСТЕМЕ

На охлаждение двигателя влияет количество воды в системе. Вода отбирает тепло от стенок двигателя и передает его окружающему воз­духу через радиатор. Если заставить воду циркулировать достаточно 'быстро, то, чтобы отобрать много тепла, можно обойтись небольшим количеством ее. Однако надежнее работает та система охлаждения, в ко­торой воды больше. Допустим, что из двух систем охлаждения (одной емкостью 100 л, а другой — 20 л) вытекло или испарилось по 5 л воды. В первом случае это не отразится на системе охлаждения, во втором — может произойти авария, так как после остановки двигателя вода, не перегоняемая насосом, уйдет из рубашек головок цилиндров, в то время как двигатель не успеет еще остыть; головки оголятся, что может при вести к появлению трещин, выпадению седел клапанов и т. д.

Если в системе охлаждения мало воды, то даже кратковременная работа двигателя на повышенной мощности дает резкое увеличение тем­пературы и может вызвать кипение воды. Большее количество воды будет нагреваться медленнее; пока вся вода успеет прогреться до темпе­ратуры кипения, от двигателя уже потребуется меньшая мощность, и вода начнет остывать.

Количество воды в системах охлаждения танковых двигателей мо­жет достигать 20—25 л на каждые 100 л. с. мощности двигателя.

ЗАКРЫТАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

Потеря воды нарушает нормальную работу системы охлаждения. Причиной потери может в первую очередь служить испарение, причем вода испаряется с поверхности даже при низкой температуре. Чем боль­ше поверхность испарения и выше температура воды, тем сильнее испа­рение. При температуре, близкой к точке кипения (обычная температура воды в радиаторах 80—90° Ц), за час испаряется примерно 1 см³ воды с  каждого  квадратного сантиметра  ее  поверхности.

Поверхность испарения в радиаторах достигает иногда 2000— 3000 см³. В этом случае, даже если не наступило кипение, за час испа­рится 2—3 л воды.

С началом кипения температура воды перестает повышаться. По­этому тепло, получаемое водой, идет на превращение ее в пар, и потеря воды значительно увеличивается.

Чтобы сохранить воду, систему охлаждения делают закрытой, т. е. разобщают ее от атмосферы. Этим одновременно достигается повыше­ние точки кипения воды. Вода закипает при 100° Ц лишь при нормаль-ном атмосферном давлении 1 кг/см² (рис. 243).. Если давление выше,  точка кипения повышается, если меньше — понижается. В горах, где воздух разрежен, вода закипает при температуре ниже 100° Ц.

В закрытой системе пар не имеет выхода. Он оказывает давление на поверхность воды, поэтому точка кипения повы­шается. Чтобы ограничить да­вление, в систему вводят паровой клапан; когда давле­ние достигнет 1,6—1,8 ат, т. е. на 0,6—0,8 ат превысит нор­мальное, клапан откроется и выпустит излишек пара наружу. Кривая (см. рис, 243) пока­зывает, что, если давление до­стигнет 1,8 ат (обычная регули­ровка клапана), вода закипит при 118°Ц.

Рис.243, Зависимость  температуры кипенияводы от давления

 Это. значит, что можно повысить температуру воды почти на 20° по сравне­нию с открытой системой, неопасаясь, что вода закипит. Между тем радиатор охлаждает воду всего на 10—15°.

Повышение температуры в системе выгодно потому, что более горя­чая вода отбирает меньше тепла у стенок цилиндра. В связи с этим уве­личивается часть тепла, превращаемая в полезную работу.

При закрытой системе, кроме парового клапана, необходим воздуш­ный-клапан. Когда двигатель после остановки остынет, пар вновь превра­тится в воду. При остывании двигателя внутри системы давление стано­вится ниже атмосферного, вследствие чего давление наружного воздуха может повредить детали радиатора, изготовляемые из тонких листов металла. Воздушный клапан не дает давлению в системе упасть значи­тельно ниже атмосферного. Паровой и воздушный клапаны обычно объединены в одном устройстве, которое называется паровоздушным клапаном (см. рис. 237).

ВОЗДУШНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Основной агрегат системы воздушного охлаждении (см. рис. 237, слева) — вентилятор. Воздух забирает тепло непосредственно у цилин­дров, имеющих ребра для лучшего .отвода тепла. Воздушное охлаждение упрощает обслуживание двигателя, что особенно важно для танков. Однако воздушное охлаждение применялось на танках сравнительно редко из-за недостаточной надежности. Дело в том, что обдуз воздухом ряда деталей бывает трудно осуществить. Нелелко также добиться того, чтобы воздух равномерно обдувал цилиндры. Поэтому двигатель с воз­душным охлаждением бывает склонен к перегреву.

СИСТЕМА ЗАПУСКА

Танковый двигатель должен запускаться безотказно и быстро в любой обстановке, иначе танк не может считаться вполне боеспо­собным.

Чтобы запустить двигатель, надо вращать его коленчатый вал с достаточной скоростью (пусковые обороты), преодолевая весьма значи­тельное сопротивление. В конце хода сжатия на поршень танкового дизеля мощностью 500 л. с. действует сила около 6 т. Кроме того, застывшее в подшипниках масло оказывает значительное сопротивление проворачиванию коленчатого вала двигателя; поэтому ручной запуск, воз­можный для автомобильных и тракторных двигателей небольшой мощно­сти, для танкового двигателя неприменим; он заменен механическим. Под механическим мы будем (несколько условно) понимать такой запуск, при котором используется тот или иной источник энергии, заменяющий мускульную энергию механика-водителя, используемую при ручном запуске.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ  СТАРТЕР

Основным средством механического запуска двигателя на современ­ных танках служит электрический стартер — электромотор, питаемый то­ком от аккумуляторных батарей (подробно об электрическом стартере сказано в главе V). Применение электрического стартера на танках вы­зывает необходимость иметь сложную и громоздкую систему электро­оборудования. Правда, и помимо стартера имеется большое число при­боров, потребляющих электрическую энергию, однако основным потре­бителем ее является стартер. Мощность, потребляемая стартером,, составляет примерно 1 л. с. на 100 л. с. мощности бензинового двигателя (1%) и до 3 л.с. на 100 л. с. мощности дизеля (3%). На средних и тя­желых танках ставятся стартеры мощностью 12—15 л. с. Такую мощ­ность стартер развивает при провертывании коленчатого вала двига­теля; в начальный же момент запуска дизеля мощность, потребляемая стартером, доходит до 10 л. с. на  100 л. с. мощности  (10%).

ВОЗДУХОПУСК

В качестве резервного средства механического запуска на танках часто применяют воздух, сжатый в баллонах до высокого давления (около 150 ат). Воздух из баллона поступает в воздухораспределитель, который направляет его по цилиндрам двигателя в порядке их работы (рис. 244).

Рис. 244.  Запуск двигателя сжатым воздухом

Попадая в цилиндр, воздух толкает поршень вниз, и колен­чатый вал проворачивается.

Емкость воздушного баллона невелика. Поэтому, если на танке нет специального устройства (компрессора) для зарядки баллона, воздуш­ный запуск надо считать аварийным средством, пользоваться которым можно лишь в исключительных случаях.

ЭЛЕКТРОИНЕРЦИОННЫЙ  СТАРТЕР

Наиболее простым способом запуска двигателя является запуск вруч­ную; однако запустить двигатель, проворачивая коленчатый вал непо­средственно от руки, можно только на легкик танках. Чтобы запустить, двигатель мощностью 500 л. с., требуется мощность до 15 л. с, а в на­чальный момент запуска — и выше. Человек, действуя обеими руками рывком, может разъить мощность до 0,2 л. с.,а на короткое время, до 1 минуты,— до 0,5 л. с. Следовательно, прокрутить коленчатый вал мощ­ного двигателя с нужной скоростью от руки невозможно.

Однако если накопить энергию за длительное время (1—2 минуты), а потом использовать ее за несколько секунд, можно развить достаточ­ную мощность, чтобы прокрутить коленчатый вал с необходимой ско­ростью. Для этой цели служит специальный стартер, называемый элек­троинерционным (рис. 245 и 246).

Рис. 245, Схема электроинерционного стартера

Рис. 246. Устройство электроинерционного стартера

Маховик — основная часть стартера. Маховик раскручивают руко­яткой через передаточные шестерни; при 60—80 оборотах рукоятки в ми­нуту число оборотов маховика достигает 12 000—15 000 в минуту. При таких оборотах сравнительно небольшой маховик будет обладать значи­тельным запасом энергии. Если при помощи рычага через фрикционную муфту и те же передаточные шестерни соединить маховик с коленчатым валом двигателя, маховик отдаст свою энергию коленчатому валу и провернет его несколько раз. Двигатель запустится.

Иногда к инерционному стартеру присоединяют электрический при­вод, как это показано на рис. 245 и 246. Для этого вал маховика соеди­няют с небольшим электромотором, мощность которого в 10—12 раз меньше мощности обычного электрического стартера. Маховик в этом случае можно раскручивать как вручную, так и электромотором.

Чтобы при вращений от руки якорь электромотора не проворачи­вался, между якорем и маховиком ставят специальный механизм — муфту свободного хода, наподобие втулки свободного хода велосипеда.

ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЯ ЗИМОЙ

Зимой при низких температурах запуск двигателя особенно затруд­нен — чтобы провернуть коленчатый вал, нужен очень большой крутя­щий момент. В таких случаях провернуть коленчатый вал не под силу стартеру; попытка сделать это приведет лишь к разрядке аккумуля­торов.

На холоде труднее получить и вспышку в цилиндрах: бензин при низкой температуре плохо испаряется, воздух в дизеле недостаточно на­гревается. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем труднее запустить двигатель.

Для запуска двигателя необходимо выполнить два условия: дать ко­ленчатому валу достаточные обороты (обеспечить так называемые пу­сковые обороты) и обеспечить нормальные условия для испарения го­рючего или для его воспламенения (в дизелях).

Опыт показывает, что пусковые обороты для дизелей составляют примерно 80—100 об/мин. Для карбюраторных двигателей они не­сколько ниже.

При низкой температуре смазка густеет, поэтому электрический стартер не может развить нужные для запуска обороты, в особенности в первый момент запуска, или вообще не может повернуть коленчатый вал; поэтому, во избежание непроизводительной разрядки батареи, пе­ред запуском коленчатый вал следует провернуть вручную.

Запуск холодного двигателя можно облегчить, если двигатель пред­варительно подогреть. Только после этого следует прибегать к электри­ческому стартеру. Если этого сделать не удается, то необходимо двига­тель прогреть, что достигается заправкой двигателя горячей водой и го­рячим маслом.

Во время длительных стоянок двигатель обогревают при помощи печек. Для этого пользуются либо обычными железными печками, уста­навливаемыми так, чтобы обогревать весь танк, либо специальными обо­гревателями.

Ни в коем случае не следует допускать прогрева двигателя перио­дическим его запуском. Во-первых, это приводит к большой затрате горючего, так как запуск приходится производить сравнительно часто. Во-вторых, при частых запусках двигатель быстро изнашивается. При за­пуске на трущихся поверхностях поршней и цилиндров, а также на шей­ках коленчатого вала почти нет масла, поэтому первые обороты коленча­тый вал делает в сущности без смазки. Это приводит к быстрому истиранию деталей. Кроме того, при частом запуске и прогреве холод­ного дизиля на его деталях (поршни, стенки камеры сгорания, клапаны) отлагается значительное количество смолистых веществ, которые могут привести к зависанию клапанов в направляющих втулках, прихватыва­нию поршневых колец в канавках, а также возможны случав заклини­вания осмоленных поршней в гильзах цилиндров. Двигатель становится непригодным к дальнейшей эксплуатации.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ЗАПУСКА

Если двигатель, заправленный горячим маслом и водой, быстро не запустится, вода и масло остынут. В лучшем случае потребуется повтор­ная заправка, в худшем — может замерзнуть вода. Чтобы вода и масло не остывали, применяют пусковые подогреватели.

Так, например, на некоторых танках применялся подогреватель, со­стоящий из бачка, внутри которого проходит жаровая труба. В бачок за­ливают горячую воду, которую доводят до кипения специальной лампой подогрева. Пар проходит в рубашку цилиндров, обогревая их, а горячие газы от лампы проходят через специальную трубу в картере двигателя для нагрева масла.

Подогревателем другого типа пользовались для прогрева двигателя воздушного охлаждения. Такой подогреватель состоит из небольшого, бензинового двигателя, электрического генератора, вентилятора и ка­лильной спирали. Двигатель вращает генератор и вентилятор; послед­ний гонит воздух мимо спирали, нагреваемой током генератора. Горячий воздух обогревает цилиндры двигателя.

Чтобы облегчить запуск, использовалась также легко испаряющаяся жидкость — эфир. Ампулу с эфиром разбивают в специальном писто­лете. Смешиваясь с воздухом в особом эфирном карбюраторе, эфир по ступает в цилиндры и там воспламеняется. Этот способ позволяет запу­скать двигатель даже при очень низких температурах.

Для облегчения воспламенения горючей смеси при запуске в голов­ках цилиндров дизеля иногда устанавливают калильные свечи. Спираль такой свечи накаляется током от аккумуляторной батареи.

ПРОГРЕВ ДВИГАТЕЛЯ ПОСЛЕ ЗАПУСКА

Первые минуты после запуска двигатель работает в наиболее тяже­лых условиях. Поршни в цилиндрах и подшипники коленчатого вала остаются почти без масла, так как старая смазка вытекла, а свежее масло, не успев прогреться, не поступает еще к трущимся поверхностям в достаточном количестве. Пока двигатель работает на холостом ходу с небольшими оборотами, это не вызывает опасных последствий. Но если увеличить обороты двигателя или попытаться тронуть танк с места, не прогрев двигатель, возможна авария —выплавятся подшипники. Непро-гретый двигатель под нагрузкой работает неустойчиво и легко может за­глохнуть; поэтому перед тем, как трогаться с места, обязательно нужно прогревать двигатель.  

Чтобы ускорить прогрев двигателя, в системе охлаждения некото рых машин применяют автоматический клапан-термостат. Пока двига­тель не прогрет, термостат частично ил-и полностью перекрывает путь, но которому вода в системе охлаждения проходит через радиатор, и одновре­менно открывает путь для циркуляции воды только внутри  двигателя.

Для обеспечения подачи смазки к подшипникам перед запуском дви­гателя иногда в систему смазки вводят ручной маслоподкачивающий насос.

ГЛАВА ПЯТАЯ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ТАНКА

Электричество в танке играет большую роль: при помощи электриче­ства воспламеняется рабочая смесь в карбюраторном двигателе, запускается двигатель, вращается башня с установленным в ней вооружением. Электричество используется   для работы радиоустановки и приборов освещения танка. Некоторые танки имели электрическую трансмиссию, заменявшую обычную коробку передач и механизмы поворота.

. В настоящей главе рассматриваются только электрические машины и приборы электрооборудования, характерные для большинства танков. Здесь не освещаются такие специальные вопросы, как, например, ра­бота электрической трансмиссии, описание которой дается в главах VIII и IX.

Прежде чем изучить отдельные машины и приборы электрооборудо­вания, остановимся на их размещении в танке (рис. 247).

Рис, 247. Размещение приборов электрооборудования в танке

Все машины и приборы электрооборудования можно разделить на две группы: источники электрической энергии и потребители ее. Источники электрической энергии в танке — это генератор (динамомашина) и акку­муляторные батареи. Главные потребители — стартер, электромотор (электродвигатель) поворота башни, радиостанция, приборы внутреннего и наружного освещения и сигнализации.

Источники электрической энергии соединены между собой и с потре­бителями проводами. Обычно на танках применяют однопроводную си­стему, при которой вторым проводом для электрического тока служат все металлические части танка — масса. Применение однопроводной си­стемы дает большую экономию в проводах  й  упрощает  общую схему электрооборудования. Часть приборов, входящих в группу так называе­мого аварийного освещения, присоединяют к источникам по двухпровод­ной системе. Это дает возможность пользоваться ими даже тогда, когда остальное электрооборудование выключено (отсоединено от массы) спе­циальным общим выключателем.

Для включения и выключения длительно работающих потребителей, например лампочек, служат выключатели. Кратковременно работающие-потребители — звуковой сигнал, стартер — включаются кнопками. Для. предохранения источников тока от повреждений и предупреждения по­жара при неисправностях в электрических цепях служат предохранители.

Работу электрооборудования контролируют при помощи приборов, установленных на щитках водителя.

На схеме рис. 247 не изображены приборы системы зажигания дви­гателя, а также приборы внешней и внутренней связи. Описание этих, приборов дается отдельно.

УСТРОЙСТВО СТАРТЕРА. РЕЛЕ ПРИВОДА

На рис. 287 показан стартер.

Рис. 287. устройство стартера

По устройству он мало чем отличается от генератора. Якорь стартера соединяется с коленчатым валом двига­теля через передаточный механизм. Передаточный механизм состоит из пары шестерен, одна из которых, ведущая, связана с якорем стартера, а другая, ведомая, — с коленчатым валом. Ведомая шестерня обычно выполняется в виде зубчатого венца, жестко закрепленного на маховике двигателя. Передаточный механизм обеспечивает сравнительно неболь­шое число оборотов коленчатого вала при достаточно большом крутя­щем моменте, необходимом для прокручивания вала при запуске дви­гателя.

Шестерня стартера не должна быть .постоянно сцеплена с махови­ком, иначе, после того как двигатель запустится, не якорь стартера будет проворачивать,коленчатый вал, а коленчатый вал начнет вращать якорь. При этом якорь приобретет огромную скорость — несколько тысяч обо­ротов в минуту и_: может выйти из строя. Поэтому в передаточном меха­низме стартера должно быть предусмотрено выключающее устройство, которое вводило бы шестерню стартера в зацепление с венцом маховика только на время запуска двигателя. Эти устройства могут быть различ­ными. Одно из них — реле привода — показано на рис. 287.

Реле привода вводит шестерню в зацепление и в то же время вклю­чает обмотки стартера под полное напряжение батареи не сразу, а в два приема.

При нажатии на кнопку стартера ток от аккумуляторной батареи поступает в основную (параллельную) и дополнительную (последова­тельную) обмотки реле. Магнитное поле, создаваемое обмотками, втяги­вает сердечник, который через рычаг включения передвигает шестерню и вводит ее в зацепление с венцом маховика. Одновременно через до­полнительную обмотку реле ток проходит в обмотки возбуждения и якоря стартера. Вследствие того, что сопротивление дополнительной обмотки реле сравнительно велико, сила тока в обмотках стартера будет неве­лика, и якорь будет вращаться медленно. В результате шестерня стар­тера войдет в зацепление с венцом маховика плавно и без удара.

Когда шестерня и венец будут полностью сцеплены, сердечник в конце, своего хода замкнет подвижный и неподвижный контакты, реле. Так как сопротивление контактов ничтожно мало по сравнению с сопро­тивлением дополнительной обмотки, ток пойдет от плюса аккумулятор­ной батареи через замкнутые контакты, минуя дополнительную обмотку реле; обмотки стартера окажутся под полным напряжением батареи. Якорь будет вращать коленчатый  вал,  пока двигатель не запустится,

Магнитное поле, удерживающее сердечник реле, создается током, проходящим по основной обмотке реле, включенной параллельно зажи­мам аккумуляторной батареи. Когда двигатель запустится, ток в основ­ной обмотке реле выключится либо автоматически (см. ниже «Пусковое реле»), либо после того, как прекратится нажатие на кнопку. Сердечник, возвращаясь в нерабочее положение под действием пружины (на схеме не показана), разобщит шестерню и венец; при этом контакты ра­зомкнутся, и ток поступать к стартеру не будет.

Чтобы предохранить якорь стартера от разрушения в том случае, когда шестерня и венец почему-либо не разъединятся, между якорем и шестерней стартера вводится предохранительное устройство. Таким устройством обычно является фрикционная муфта, автоматически раз­общающая шестерню стартера и вал его якоря после запуска.

Фрикционная муфта дает также возможность якорю стартера вращаться за счет ее пробуксовки, если коленчатый вал почему-либо не проворачи­вается, и смягчает удар между шестерней и венцом в первый момент за­пуска.

ПУСКОВОЕ РЕЛЕ

В рассмотренной нами схеме ток проходит от аккумуляторной бата­реи к дополнительной обмотке реле стартера через кнопку.

Большая сила тока вызывает между контактами кнопки в момент замыкания сильную искру. Если на кнопку нажать слабо, контакты за­мыкаются неплотно, ввиду чего  искрение может продолжаться и при ра­боте стартера. В результате контакты иконки обгорают, образовавшаяся на них окалина создает большое сопротивление для тока и уменьшает надежность работы стартера.

Чтобы уменьшить силу тока, проходящего через кнопку, ток вклю­чают в реле стартера при помощи специального устройства — пускового реле (рис. 288).

Рис. 288. Схема пускового реле стартера

Оно представляет собой соленоид с подвижным железным сердечни­ком, К сердечнику присоединен якорек. Один конец обмотки соленоида соединен с плюсом аккумуляторной батареи через кнопку стартера, вто­рой выведен на массу.

При нажатии на кнопку ток от плюса аккумуляторной батареи про­ходит через соленоид. Магнитное поле втягивает сардечник, и якорек за­мыкает контакты реле. Ток большой силы проходит теперь кратчайшим путем от аккумуляторной батареи, минуя кнопку, к реле привода. Когда кнопку отпустят, пружина разомкнет контакты, и ток в цепи прекра­тится. 

Сила тока, проводящего через соленоад и кнопку, незначительна, поэтому искрения в кнопке не будет. Искра может проскакивать между якорьком и контакгами пускового реле (за этими контактами необходим тщательный уход), но якорек, удерживаемый магнитом, надежно замы­кает контакты. Такого надежного замыкания трудно добиться, когда контакты включаются непосредственно кнопкой.

Если механик-водитель случайно нажмет на кнопку при работающем двигателе, стартер может выйти из строя. Чтобы избежать этого, а также обеспечить выключение стартера сразу же после запуска двигателя, на некоторых танках применяются особые схемы с автоматическим выклю­чением тока, питающего стартер, после запуска двигателя. Такие схемы делают также невозможным случайное включение стартера при рабо­тающем двигателе.

Одна из таких схем показана на рис. 289.

Рис.  289.  Автоматическое выключение стартера после запуска двигателя

Здесь один конец обмотки пускового реле соединен через кнопку с плюсом аккумуляторной бата­реи, а второй — с плюсовой щеткой генератора. Если нажать на кнопку при неработающем двигателе (рис. 289, А), ток от плюса аккумулятор­ной батареи пойдет через кнопку, обмотку пускового реле (контакты реле замкнутся), плюсовую щетку генератора, якорь генератора, мину­совую щетку на массу и по массе вернется к минусу аккумуляторной батареи,

Когда двигатель запустится, якорь генератора будет вращаться, и на зажимах генератора возникает напряжение. Уже при малых оборо­тах вала двигателя напряжение генератора становится равным напряжению аккумуляторной батареи; поэтому ток проходить через обмотку не будет, и пружина разомкнет контакты реле, хотя кнопка при этом может оставаться включенной (рис. 289,Б).

В действительности контакты разомкнутся еще до того, как напря­жение генератора сравняется с напряжением аккумуляторной батареи, так как сила тока в обмотке начнет уменьшаться, как только двигатель заработает. С уменьшением силы тока уменьшится магнитный поток соленоида, и пружина разомкнет контакты.

Если нажать на кнопку при работающем двигателе, пусковое реле не включится потому, что на концах его обмотки не будет разности напряжений.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА БАШНИ

Для поворота башни танка весьма часто используют электрический привод, основным механизмом которого является электромотор.

В качестве электромотора для механизма поворота башни может применяться электромотор с последовательным возбуждением. Он отли­чается от стартера тем, что его якорь имеет возможность вращаться в обе стороны. По правилу левой руки следует, что направление враще­ния якоря зависит от направления машинного потока полюсов и направления тока в обмотке якоря. Направление магнитного потока изме­нится, если изменить направление тока в обмотке возбуждения электро­мотора; поэтому электромотор механизма поворота башни должен иметь переключатель, который менял бы направление тока в об­мотке возбуждения, не меняя направления тока в обмотке якоря. Принципиальная схема такого переключателя (реверса) показана на рис. 290.

Для изменения скорости вращения башни необходимо менять число оборотов якоря электромотора. Этого можно достигнуть включением несколь­ких сопротивлений в цепь об­мотки якоря электромотора. На рис. 290 таких сопротивле­ний два.

Рис. 290.  Схема управления электромотором поворота башни

При верхнем положении переключателя оба сопротивле­ния выключены, благодаря чему якорь, а значит, и башня вра­щаются с большой скоростью. Когда переключатель перево­дится в среднее положение, включается одно сопротивле­ние, и башня вращается со средней скоростью. При ниж­нем положении переключа­теля включены оба сопротив­ления, и башня вращается мед­ленно.

Переключатели направле­ния и скорости, показанные нарис. 290 отдельно, в действительности объединены. При повороте ру­коятки вкакую-либо сторону башня начинает медленно вращаться в ту же сторону; скорость поворота увеличивается в зависимости от угла по­ворота рукоятки.

Такое устройство не допускает плавного изменения скорости пово­рота башки. Башня может вращаться с несколькими вполне определен­ными скоростями (в нашем примере три), если только крутящий момент, необходимый для вращения башни, не меняется. В противном случае будут меняться и обороты. На средней и особенно низшей скорости вра­щения башни значительная часть энергии источника бесполезно тратится на нагрев сопротивлений.

Плавно изменять скорость вращения якоря и избежать больших по­терь на нагрев можно, если в качестве источника тока для питания элек­тромотора поворота башни использовать не аккумуляторную батарею, а генератор, приводимый во вращение двигателем танка или специаль­ным вспомогательным двигателем. Так как число оборотов электромотора зависит от подводимого к нему напряжения, его обороты изменяются по мере изменения напряжения генератора. Схема питания электромотора от генератора показана на рис. 291.

Рис. 291. Схема электромотора поворота башни с питанием от специального генератора    

Обмотка возбуждения генератора питается током от аккумуляторной батареи через контакты (или добавочное сопротивление) регулятора на­пряжения, такого же, как регулятор, описанный ранее. Обмотка ре­гулятора присоединена параллельно щеткам  генератора, но в цепь ее включен реостат, цри помощи которогои можно изменять напряжение генератора.

Пусть реостат выключен (сплошная стрелка реостата на рис. 291). Когда напряжение генератора достигает определенной величины, допу­стим 2 в, ток, проходящий по обмотке регулятора, намагнитит сердечник настолько, что контакты разомкнутоя. Регулятор начнет работать точно так же, как работает регулятор напряжения основного генератора, т. е. его контакты будут замыкаться и размыкаться, а среднее напряжение генератора будет поддерживаться разным 2 в.

Передвинем ползунок реостата (пунктирная стрелка на рис. 291). Увеличение сопротивления в цепи обмотки регулятора вызовет умень­шение силы тока, и контакты перестанут размыкаться. Напряжение гене­ратора начнет расти. При какой-то новой величине напряжения, скажем 4в, сила тока опять станет достаточной для того, чтобы разомкнуть контакты. Тогда регулятор вновь вступит в работу, но будет поддержи­вать напряжение уже не 2, а 4 в.

Чем больше сопротивление в цепиобмотки регулятора, тем выше напряжение генератора. Напряжение можно изменять плавно и в широ­ких пределах, а так как сила тожа в обмотке регулятора очень неве­лика, то потеря энергии в реостате ничтожна,

С изменением напряжения генератора изменяется и сила тюка в об­мотке якоря электромотора. Но магнитный поток полюсов электромотора не меняется (обмотки возбуждения электромотора, как игенератора, пи­таются от аккумуляторной батареи), поэтому чем выше напряжение ге­нератора, тем быстрее вращается якорь электромотора.

Управление поворотом башни производится рукояткой, связанной с ползунком реостата. Чем больше угол поворота рукоятки, тем быстрее поворачивается башня; причем скорость ее вращения может меняться в весьма широких пределах. С этой же рукояткой связан переключатель тока, при помощи которого меняется направление вращения башни (на схеме не показан).

ОБЩАЯ  СХЕМА  ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

В начале главы были рассмотрены основные приборы электрообору­дования и показано на схеме их размещение в танке. Теперь вернемся к общей схеме.

Типовая схема электрооборудования танка показана на рис. 292.

Рис, 292, Схема электрооборудования танка:

/ — фара; 2 — сигнал; 5—амперметр; 4 — лампочка освещения щитка; 5 — вольтметр; 6 — выключатель ламшочки щитка; 7 —выключатель заднего фонаря; 8 — выключатель большого света фары; 9 — выклю­чатель малого света фары; 10— кнопка сигнала; 11 — кнопка стартера; 12—предохранитель; 13 — выклю­чатель массы; 14—аварийный плафон; 15—аварийный щиток; 16 — розетка для переносной лампы; 17 — выключатель аварийного плафона; 18 — реле-регулятор; 19 — лампочки освещения прицелов; 20 — щиток башни; 21 — плафон башни; 22 — вращающееся контактное устройство (ВКУ); 23  —  мотор поворота башни; 24— переносная лампа; 25 — вентилятор; 26 — выключатель мотора вентилятора; 27 — главные предохранители; 28 — аккумуляторные батареи; 29 — генератор; 30 — пусковое реле стар­тера; 31 —стартер; 32—задний фонарь

Как уже указывалось, все потребители и источники тока соединены по однопроводной системе так, что вторым проводником электрического тока служат металлические части танка — масса. Исключением является так называемый аварийный щиток, соединенный с батареей по двухпро­водной системе. Щитком можно пользоваться при выключенной массе, что необходимо, например при ремонте проводки.

Для предотвращения разрядки аккумуляторной батареи на стоянке и для быстрого отключения источников тока от потребителей при корот­ком замыкании в цепи служит главый выключатель, обычно называе-мый выключателем батарей или выключателем массы (он установлен между минусом аккумуляторной батареи и массой танка).

К потребителям, которые питаются. током большой силы (стартер, электромотор поворота башни), провода подводятся непосредственно от аккумуляторной батареи. Все остальные потребители, кроме присоеди­ненных к аварийному щитку, получают питание через щиток водителя: к щитку водителя подведены провода от аккумуляторной батареи и ге­нератора. Плюсовая щетка генератора соединена со щитком черед реле обратного тока.

На щитке установлены выключатели и кнопки для включения от­дельных потребителей. Здесь же находятся контрольные приборы: ампер­метр, (показывающий силу тока, заряжающего или разряжающего акку­муляторную батарею, и вольтметр, показывающий напряжение в сети; вольтметр позволяет судить о степени заряженности аккумуляторной батареи.

Провода от источников электрической энергии к потребителям, нахо­дящимся во вращающейся башне, подводят через вращающееся кон­тактное устройство (ВКУ) 22, чтобы они не скручивались.

Ток от источников подводится к щеткам, связанным с неподвижным корпусом ВКУ. Пружины црижимают щегки к кольцам, образующим ро­тор. От колец ток по проводам, уложенным в трубе (см. рис. 247), по­ступает к потребителям в башне. Как показано на рисунке, труба с про­водами идет от ВКУ к башне. Она вращается вместе с башней и, следо­вательно, вращает при этом ротор ВКУ.

На нашей схеме ВКУ имеет трикольца (см, рис. 292), Через одно из них ток проходит непосредственно от аккумуляторной батарей к элек­трическому приводу механизма поворота башни. Второе связывает щиток водителя с щитком башни. Наконец, третье служит для соединения массы корпуса с массой башни: провод от щетки соединен с корпусом танка, провод от кольца — с башней. Это необходимо для того, чтобы уменьшить сопротивление току, возвращающемуся по массе к минусу источника. Башня установлена на шариковой опоре, и шарики смазыва­ются, поэтому электрическое сопротивление может быть здесь очень большим. Кроме того, ток, проходящий через опору, может вызвать хи­мические процессы, вследствие когорых поверхность шариков будет окисляться.

В системе электрооборудования танка большую опасность представляют короткие замыкания, т. е. соединение зажимов источника тока между собой через проводник очень малого сопротивления. Сила тока при этом бывает огромной. Помимо того, что  разрядка аккумулятора токами весьма большой силы вредна для него, короткое замыкание создает опасность пожара: провода сильно нагреваются током, а в месте замыкания возникает искрение.

Короткое замыкание особенно вероятно при однопроводной системе, так как для этого достаточно, чтобы провод вследствие повреждения изоляции коснулся корпуса танка или какого-либо механизма, не изоли­рованного от корпуса.

Чтобы предохранить от разрядки аккумуляторную батарею и устра­нить опасность -пожара при коротком замыкании, в сети ставят плавкие предохранители или предохранительные реле.

Плавкий предохранитель — это тонкая проволока, обычно заклю­ченная в стеклянную трубку. Действие предохранителя основано на пре­вращении электрической энергии в тепловую. Количество тепла, вы­деляющегося в проводнике припрохождении электрического тока, тем больше, чем сильнее так. При значительном возрастании силы тока, осо-бенно при коротком замыкании, волосок предохранителя перегревается и плавится, размыкая цепь. В разные цепи ставятся предохранители, рссчитанные на различную силу така. Чем толще волосок, тем большую силу тока он выдерживает.

Предохранительное реле представляет собой электромагнит, размы­кающий контакты в цепи, когда сила тока в ней превысит допустимую,

Предохранители служат не тюлько для защиты аккумуляторной ба­тареи и предотвращения пожара при коротких замыканиях; они защи­щают также некоторые приборы электрооборудования от порчи при воз-никновений неисправностей в цепи. Так, предохранитель зарядной цепи защищает аккумуляторную батарею от зарядки чрезмерно сильным то­ком при нарушении работы реле-регулятора (регулятора напряжения), а обмотки генератора от сгорания при отсекании контактов реле. Предо­хранитель в цепи электромотора механизма поворота башни перегорает, если электромотор будет включен при застопоренной или заклиненной башне, и т. д.

В нашей схеме (см. рис. 292), кроме главных предохранителей, рас­положенных в основных цепях — зарядной, электромотора поворота башни и аварийного щитка, имеются предохранители в цепях отдельных приборов. Эти предохранители, установленные на щитке водителя и щитке башни, перегорают в случае неисправности в цепи данного потребителя. Они рассчитаны на более слабый ток и должны перегорать раньше глав­ных предохранителей, чтобы выход из строя одного потребителя не отражался на работе остальных. Наличие этих предохранителей облегчает также нахождение неисправностей в цепи.

Пользуясь схемой (см. рис. 292), нетрудно проследить путь тока от источника к любому из потребителей. Для примера на схеме показан сплошными стрелками путь зарядного тока от плюса генератора 29 через реле-регулятор 18 и щиток водителя, через один из главных предохра­нителей 27 к аккумуляторной батарее 28 и от нее через вьрключатель массы 13 и корпус танка — к минусу генератора. Прерывистыми стрел­ками показам путь тока возбуждения от реле-регулятора 18 к среднему зажиму генератора, соединенному с обмоткой возбуждения.

В системе электрооборудования нередко возникают неисправности. Наиболее частые неисправности — обрыв цепи  и   короткое   замыкание.

Когда какой-либо из потребителей или группа их, имеющая общийпредохранитель, не работает, необходимо, прежде, всего, проверить предохранитель потребителя и, если он перегорел, заменить его. Немедленное перегорание нового предохранителя свидетельствует о коротком замыкании в цепи — в проводах или внутри самого потребителя.

Если предохранитель в порядке, то причиной неисправности служит либо порча самого потребителя, например перегорание лампочки, либо обрыв цепи. Поскольку провода уложены в трубках, обнаружить обрыв часто бывает трудно. Легче всего найти место обрыва при помощи кон­трольной лампочки, подключая один ее провод к точкам, где провода выводятся наружу, а другой —к корпусу танка (или к какому-либо ме­ханизму, не изолированному от корпуса). Если лампочка горит, данный участок цепи исправен. Проверка цепи при помощи контрольной лам­почки показана на рис. 293,

Рис. 293. Отыскание неисправностей при помощи контрольной лампочки

ЗАЖИГАНИЕ РАБОЧЕЙ  СМЕСИ

Рабочая смесь в цилиндрах карбюраторного двигателя воспламеняется электрической искрой высокого напряжения—15 000—20 000 в. Проска­кивая через зазор между электродами свечи, ввернутой в головку ци­линдра, искра зажигает сжатую и нагретую до высокой температуры рабочую смесь. Высокое напряжение необходимо для того, чтобы ток смог пройти через зазор между электродами.

Приборы и устройства, вырабатывающие ток высокого напряжения, распределяющие его по цилиндрам в порядке их работы и обеспечиваю­щие создание искры, образуют систему зажигания.

На двигателях применяют либо батарейное зажигание, либо зажи­гание от магнето. Главное различие между ними состоит в том, что источ­ником электрической энергии низкого напряжения служит в первом слу­чае аккумуляторная батарея, во втором—специальный прибор, называе­мый магнето.

БАТАРЕЙНОЕ ЗАЖИГАНИЕ

В системе батарейного зажигания (рис. 294) источником электри­ческой энергии низкого напряжения служит аккумуляторная батарея*; преобразование тока низкого напряжения в ток высокого напряжения происходит в катушке зажигания.

(*При замкнутых контактах реле обратного тока источником питания для си­стемы зажигания, как и для других потребителей, служит генератор.)

Рис. 294. Схема батарейного зажигания

Катушка зажигания состоит из двух обмоток: первичной, имеющей небольшое число витков толстого провода, и вторичной, с оче.нь боль­шим числом витков тонкого провода. Обе обмотки намотаны на желез­ный сердечник, от которого они тщательно изолированы.

Выше указывалось, что при пересечении проводником магнитных си­ловых линий в нем возникает электродвижущая сила. При этом совер­шенно безразлично, двигается ли проводник относительно магнита или магнит относительно проводника. Так, если вдвигать постоянный магнит в соленоид, замкнутый на гальванометр, стрелка гальванометра покажет наличие тока в цепи (рис. 295).

   Рис. 295. Возникновение электродвижущей силы в соленоиде при движении магнита. Чем быстрее движется магнит, тем больше электродвижущая сила соленоида

Когда магнит остановится, ток прекратится. Если теперь выдвигать магнит из соленоида, стрелка вновь откло­нится, но уже в обратную сторону.

Величина электродвижущей силы, возникающей в соленоиде, опреде­ляется силой магнита и скоростью его движения. Поскольку электродви­жущая сила возникает в каждом витке, а они соединены между собой последовательно, общая электродвижущая сила будет равна сумме отдельных электродвижущих сил, как при последовательном соединении аккумуляторов. Иначе говоря, электродвижущая сила будет тем больше, чем больше витков в соленоиде.

Направление тока в соленоиде определяется следующим правилом: если ввертывать буравчнк так, чтобы он двигался в ту же сторону, что и северный полюс магнита, ток будет направлен в сторону, противоположную вращению рукоятки буравчика (т. е. против часовой стрелки, если смотреть со стороны южного по­люса).

Магнитное поле, возникающее вокруг витков соленоида, пре­пятствует движению магнита, т. е. стремит­ся вытолкнуть его, ког­да он вдвигается, и удержать его, когда он выдвигается. На рис. 295 направление тока соответствует направ­лению движения магнита из соленоида.

Тот же результат можно получить, если вдвигать внутрь соле­ноида не постоянный магнит, а другой соле­ноид, по которому про­ходит ток от источни­ка, поскольку такой соленоид ничем не отли­чается от постоянного магнита. Если в соленоид вставить железный сердечник, магнитное поле его значительно уси­лится, и электродвижущая сила станет во много раз больше, чем при движении постоянного магнита.

Заменив постоянный магнит катушкой (соленоидом), можно, не дви­гая последнюю, навести электродвижущую силу в другой катушке. В са­мом деле, прервем ток во внутренней, малой катушке (рис. 296).

Рис. 296. При включении и выключении тока в малой катушке возникает электродвижущая сила в большой катушке.

 Магнит­ное поле исчезнет. Это равносильно тому, как если бы мы с огромной скоростью вынули магнит из наружной, большой, катушки; силовые ли­нии исчезающего магнитного поля пересекут ее витки и создадут в них электродвижущую силу.

Включим, вновь ток в малой катушке. Вокруг нее образуется маг­нитное поле. При его возникновении силовые линии опять пересекают витки большой катушки; в этом случае мы как бы вдвигаем в нее магнит.

Включая и выключая ток в малой катушке, будем каждый раз создавать электродвижущую силу в витках большой катушки.

Присоединим первичную обмотку катушки зажигания к зажимам источника через прерыватель, состоящий из кулачковой шайбы и двух контактов — подвижного и неподвижного (рис. 294 и 297), Контакты замыкаются пружиной и размыкаются, когда кулачок шайбы отводит подвижный контакт от неподвижного.

Рис. 297.  Принципиальная схема включения катушки зажигания

В момент размыкания контактов прерывателя ток в первичной об­мотке црерывается, поэтому в витках вторичной обмотки возникает элек­тродвижущая сила. Так как число витков вторичной обмотки очень велико  (до 20 000), то электродвижущая сила и   напряжение вторичной обмотки достигают 15 000—20 000 в, в то время как напряжение аккумуля­торной батареи, питающей первичную обмотку, обычно равно всего лишь 6—12 в.

Кулачковая шайба прерывателя укрепляется на валике, приводимом во вращение передачей от коленчатого вала двигателя. Число кулачков на шайбе обычно равно числу цилиндров. Если двигатель четырехтактный, валик вращается вдвое медленнее коленчатого вала. Следовательно, за два. оборота коленчатого вала первичная цепь будет разрываться столько раз, сколько ци­линдров имеет двигатель (столько же раз во вторичной обмотке возникнет электродвижущая сила), т. е, в каж­дый цилиндр может быть подано по одной искре за два оборота коленчатого вала (электродвижущая сила, возни­кающая при замыкании контактов, не используется).

Параллельно контактам прерыва­теля устанавливается конденсатор, ко­торый предназначен для устранения искрения между контактами и для бы строго прекращения тока в первичнойцепи при их размыкании. Это позволяет повысить электродвижущую силу во вторичной обмотке. На явлениях, связанных с работой конденсатора, мы не останавливаемся.

Распределение тока высокого напряжения по цилиндрам осуще­ствляется распределителем (см. рис. 294), состоящим из ротора и непо­движных контактов. Ротор соединяется с одним концом вторичной об-мотки; другой конец ее выведен на массу. Каждый из неподвижных контактов соединен со свечой одного из цилиндров. Соединение произ­водится так, чтобы искра подавалась к свечам в порядке работы ци­линдров.

Ротор обычно насаживается на валик прерывателя; вращаясь вместе с ним, ротор обходит неподвижные контакты. В моменты размыкания первичной цепи вторичная цепь замыкается через ротор, неподвижный контакт распределителя и свечу.

Центральный электрод свечи и стержень, по которому подводится ток, изолированы от массы, а боковые электроды, заделанные в корпусе свечи, не изолированы. С центрального электрода на боковой, ток высо­кого напряжения проходит в виде искры, которая и воспламеняет рабочую смесь.

УСТАНОВКА ЗАЖИГАНИЯ. ОПЕРЕЖЕНИЕ ЗАЖИГАНИЯ

Чтобы воспламенение в цилиндрах двигателя происходило в порядке  работы и в нужный момент, необходимо правильно установить зажигание. Чаще всего зажигание устанавливают по первому цилиндру. Для этого, поворачивая коленчатый вал двигателя, добиваются, чтобы поршень первого цилиндра находился в таком положении, при котором смесь должна воспламеняться на малых оборотах. Обычно смесь должна воспламеняться в тот момент, когда коленчатый вал еще не дошел до верхней мертвой точки в конце такта сжатия на угол, не превышающий 5—10° Момент зажигания указывается в паспорте двигателя. После установки поршня первого цилиндра в соответствующее положение пре­рыватель поворачивают так, чтобы кулачковая шайба начинала размы­кать контакты, и закрепляют его в этом положении. Контакт распреде­лителя, против которого находится ротор, соединяют проводом со свечой первого цилиндра. Провода к свечам остальных цилиндров присоединяют в порядке работы цилиндров.

Опережение зажигания необходимо изменять в зависимости от числа оборотов двигателя; воспламенение рабочей смеси должно происходить тем раньше, чем больше обороты коленчатого вала.

Изменение опережения зажигания производят вручную или автома­тически. Для автоматического изменения чаше всего применяют центро­бежный регулятор опережения зажигания, действующий подобно цен­тробежному регулятору двигателя. Грузики регулятора опережения пово­рачивают кулачковую шайбу на валике прерывателя, изменяя тем самым опережение. Если повернуть шайбу в направлении вращения, выступ ее раньше соприкоснется с рычажком подвижного контакта прерывателя и разорвет цепь; следовательно, раньше проскочит искра между электро­дами свечи. Если кулачковую шайбу повернуть в противоположном на-правлении, опережение зажигания уменьшится.

При ручном опережении зажигания поворачивают не кулачковую шайбу, а пластину с контактами прерывателя. Поворачивая пластину в направлении вращения шайбы, уменьшают опережение; поворачивая в противоположном направлении, — увеличивают.

Останавливают двигатель обычно путем выключения тока в первич­ной обмотке катушки зажигания с помощью выключателя зажигания. В этом случае воспламенение смеси прекращается, и двигатель останав­ливается. Если двигатель остановлен другим способом, зажигание необ­ходимо немедленно выключить.

Оставлять зажигание включенным при неработающем двигателе нельзя. Контакты прерывателя могут случайно оказаться замкнутыми, ток будет непрерывно течь по первичной обмотке катушки зажигания и нагревать ее; при этом может расплавиться изоляционная масса, кото­рой залита катушка,

ЗАЖИГАНИЕ ОТ МАГНЕТО

Катушка зажигания преобразует ток низкого напряжения, получае­мый от аккумуляторной батареи, в ток высокого напряжения. Магнето само вырабатывает ток низкого напряжения, а затем преобразует его в ток высокого напряжения.

Магнето (рис, 298) устроено следующим образом.

Рис. 298. Схема зажигания от магнето

Якорь, представ­ляющий собой постоянный магнит, приводится во вращение передачей от коленчатого вала двигателя. Полюсы якоря расположены между неподвижными полюсными башмаками магнето. На башмаках укреплен сердечник катушки, ничем не отличающейся от только что рассмотренной катушки батарейного зажигания. Концы ее первичной обмотки замыка­ются через прерыватель на массу. Вторичная обмотка через распредели­тель соединена с запальными свечами. Схема магнето показана на рис, 299.

Рис. 299. Схема магнето

Пусть якорь магнето находится в положении А (рис. 300).

Рис. 300. Изменения магнитного потока в сердечнике катушки

 В этом случае силовые линиипроходят от его северного полюса в левый баш­мак, сердечник катушки и через правый башмак возвращаются к юж­ному полюсу.

Повернувшись на 1/4оборота (90°), якорь займет положение Б, Те­перь силовые линии проходят от северного полюса через башмаки к юж­ному, минуя сердечник катушки.

При повороте якоря от положения А до положения Б магнитный поток, проходящий через сердечник, непрерывно уменьшается от наи­большей величины до нуля. Полюсы и башмаки имеют такую форму, что магнитный поток уменьшается особенно быстро, когда якорь прибли­жается к положению Б.

При дальнейшем повороте якоря магнето силовые линии начинают проходить через сердечник, но уже в обратном направлении; в положе­нии В через сердечник проходит наиболее сильный поток. Затем поток ослабевает, и в положении Г силовые линии через сердечник не проходят. Далее они вновь начинают проходить через сердечник, в положении А их будет наибольшее число, после чего все явления повторятся снова.

Число магнитных силовых лилий, проходящих через сердечник ка­тушки, непрерывно изменяется, а в определенные моменты меняется и их направление. Нетрудно убедиться, что явления, происходящие в ка­тушке магнето, ничем не отличаются от явлений, происходящих в ка­тушке, вкоторую то вдвигают, то выдвигают магнит. А именно: витки катушки магнето непрерывно пересекаются магнитными силовыми ли­ниями, и поэтому в первичной обмотке катушки возникает электродви­жущая сила.

Возникает электродвижущая сила и во вторичной обмотке, но вели­чина ее недостаточна для того, чтобы пробить воздушный промежуток между электродами свечи; поэтому практически эта электродвижущая сила не используется.

Величина электродвижущей силы в первичной обмотке непрерывно меняется, так как изменяется число силовых  линий, пересекающих витки в единицу времени. Наименьшее число магнитных силовых линий пересе­кается в положениях А и В, наибольшее в положениях Б и Г; поэтому. в положениях Б и Г электродвижущая сила будет наибольшей.

Под действием электродвижущей силы в первичной цепи будет протекать ток, когда контакты прерывателя замкнуты, поэтому становится ненужным посторонний источник тока — аккумуляторная батарея. Зажигание от магнето и отличается от батарейного только тем, что в маг­нето электрическая энергия первичной цепи получается в результате преобразования механической энергии — энергии вращения якоря. В остальном они работают совершенно одинаково.

Ток, протекающий по первичной обмотке катушки магнето, создает вокруг катушки магнитное поле. Если разомкнуть контакты прерывателя, магнитное поле вокруг катушки исчезнет. Силовые линии исчезающего поля, как и в катушке зажигания, пересекут витки обеих обмоток, при­чем во вторичной обмотке возникнет э. д. с. большой величины, необхо­димая для получения искры в свече.

По причинам, на которых мы здесь не останавливаемся, ток в пер­вичной цепи достигает наибольшей величины не в положениях Б и Г, а несколько позже. Поэтому первичную цепь надо размыкать, когда якорь пройдет положения Б и Г на несколько градусов.

Если разорвать цепь не в тех положениях, которым соответствует наибольшая сила тока, то электродвижущая сила во вторичной обмотке будет намного слабее. В самом деле, пусть наибольшая сила тока в пер­вичной цепи составляет 6 а, а мы прервем ток, когда его сила достигнет всего 3 а. Так как при вдвое меньшем токе магнитное поле будет при­мерно вдвое слабее, то и число силовых линий, пересекающих витки ка­тушки при замыканий цепи, уменьшится; это приведет к уменьшению электродвижущей силы во вторичной обмотке.

Кулачок прерывателя магнето укреплен на якоре. За один оборот якоря сила тока в первичной цепи достигает наибольшего значения два раза. Значит, кулачок   должен   размыкать контакты дважды задин оборот якоря, что обеспечит подачу искры в два цилиндра. Необходимое число оборотов якоря зависит от числа цилиндров дви­гателя.

При большом числе цилиндров обороты якоря должны быть очень высокими. Например, якорь магнето двенадцатицилиндрового двигателя должен был бы вращаться втрое быстрее коленчатого шла; поэтому в магнето миогоцилиндровых двигателей применяют четырехполюсные магниты с двумя северными и двумя южными полюсами. При таком магните наибольшая сила тока в первичной цепи возникает четыре раза за один обюрогг якоря; разрыв цети происходит также четыре раза, для чего кулачок делается с четырьмя выступами.

Вторичная обмотка катушки магнето одним концом выведена на массу, а другим соединена с центральным контактом распределителя. Ротор распределителя с подвижными контактами выполняется в виде ба­рабана, приводимого во вращение от якоря через две шестерни. При вра­щении ротора его контакты проходят мимо неподвижных контактов, установленных в сегментах распределителя и связанных проводами со све­чами (см. рис, 298). Так как за один оборот ротор обходит контакты всех цилиндров, число оборотов ротора должно быть вдвое меньше числа оборотов коленчатого вала.

Цепь высокого напряжения замыкается через центральный, подвижный и неподвижный контакты распределителя и далее через электроды свечи на массу.

Сила тока в первичной цепи магнето и электродвижущая сила во вторичной обмотке зависят от числа оборотов якоря. Поскольку при за­пуске двигателя коленчатый вал, а с ним и якорь магнето вращаются медленно, электродвижущая сила во вторичной обмотке невелика н искра может получиться слабой или ее вовсе не будет; поэтому в систему за­жигания от магнето обычно вводится пусковое магнето, якорь которого вращают вручную, делая нужное число оборотов. Пусковое магнето не имеет своего распределителя. Ток высокого напряжения подводится к ротору распределителя основного (рабочего) магнето и распреде­ляется им.

Иногда вместо пускового магнето ставят пусковую катушку зажига­ния, питаемую таком от аккумуляторной батареи.

Зажигание от магнето намного сложнее  батарейного. Но оно зна­чительно надежнее, так как не связано с аккумуляторной батареей, а значит, не зависит от исправности последней; поэтому на танках, как и на самолетах, эта система зажигания применяется чаще бата­рейной.

Часть 1

Часть 3

Часть 4

Часть 5

Часть 6

• Назад
• Вперед