ляется величина крутящего момента. Его величина и изменение в зави-
симости от частоты вращения вала двигателя M = f(n) и характеризуют
приспособляемость двигателя. Это способность двигателя преодолевать
(без воздействия со стороны водителя) возможное увеличение сопротив-
ления от внешней нагрузки. Она характеризуется отношениями:
K =maxеММ
или K =
maxmaxNnn. (5.12)
Чем круче поднимется кривая Ме при уменьшении n, тем меньше
снизится скорость автомобиля при увеличении сопротивления движе-
нию. Следовательно, можно будет преодолевать более крутые подъемы,
не переходя на пониженную передачу. Следовательно, чем больше К,
тем лучше тяговые качества автомобиля, выше средняя скорость движе-
ния и легче управление.
По показателю К предпочтительнее бензиновые двигатели. У них
K = 1,2 – 1,4, а у дизелей K = 1,05 – 1,15. Поэтому у дизелей имеются
корректоры, повышающие K. Кроме того, на автомобилях с дизелями
всегда больше число ступеней скоростей в коробке передач, чем у авто-
мобилей с карбюраторными двигателями.
На пожарных автомобилях используются двигатели различных ти-
пов и серий. Параметры основных характеристик некоторых двигателей
приводятся в табл. 5.4.
Таблица 5.4
№
п/п
Марка
Тип
Ne max, кВт
nN, об/мин
1
2
3
4
5
6
7
8
ЗИЛ-130
ЗИЛ-508.10
ЗМЗ-66
ЯМЗ-236
ЯМЗ-138
ЗИЛ-645
КамАЗ-740
КамАЗ-740.11
К
К
К
Д
Д
Д
Д
Д
110
110
84,4
132
176
132
154
176
3200
3200
3200
2100
2100
2800
2600
2200
Примечание. К – карбюраторный двигатель; Д – дизель.
Режимы эксплуатации двигателей ПА характеризуются рядом осо-
бенностей.
В гаражах пожарных частей они содержатся при температурах окру-
жающей среды, а зимой при температуре не ниже 12 оС. Естественно, что
это и температура охлаждающей жидкости двигателя. При вызове и следо-
вании на пожар в течение 5 – 10 мин двигатели работают в режиме прогре-
ва. Если пути следования относительно небольшие, то в транспортном ре-
жиме ПА двигатели эксплуатируются в режиме прогрева. В среднем в те-
чение года пробеги ПА по спидометру достигают значений 3500 – 4000 км.
Второй особенностью эксплуатации двигателей является продолжи-
тельный отбор мощности от него в стационарном режиме. В стационарном
режиме работа на насосе достигает 100 – 120 ч в год. Так как один час ра-
боты двигателя в стационарном режиме эквивалентен пробегу, равному
50 км, то приведенный пробег равен 5000 – 6000 км в год. Это соизмеримо
с продолжительностью эксплуатации в транспортном режиме.
Требованиями НПБ обусловлено, что двигатель должен обеспечить
непрерывную работу насоса в течение шести часов при номинальных зна-
чениях напора и величины подачи воды. Это очень жесткие условия еще и
потому, что в стационарном режиме эксплуатации отсутствует стационар-
ный натекающий поток воздуха на радиатор, имеющий место в транспорт-
ном режиме эксплуатации. Поэтому не исключено, что в некоторых случа-
ях произойдет перегрев двигателя. Во избежание этого неприятного явле-
ния экспериментально была установлена необходимость ограничить вели-
чину мощности, потребляемой в стационарном режиме nст = 0,7 Nmax. Во
избежание большой интенсивности износа двигателей было установлено
ограничение частоты вращения вала двигателя n = 0,75 nN.
Отобразим эти ограничения на внешней скоростной характеристике
двигателя (рис. 5.11) и из точки к построим частичную скоростную харак-
теристику ак.
Рис. 5.11. Поле отбора мощности от двигателяв стационарном режиме:
1 – внешняя скоростная характеристика;
2 – частичная скоростная характеристика
Ее можно построить по
приведенной выше формуле
(5.11), приняв координаты точ-
ки к за исходные. Рекомендует-
ся также, чтобы в точке к был
запас мощности не менее 15 %,
как показано на рисунке.
Ограничение режимов
эксплуатации двигателя по
мощности и частоте вращения
вала значительно сокращает
поле использования его полез-
ной мощности. Это, естествен-
но, требует жесткого согласо-
вания режимов работы двига-
теля и потребителя.
В случае, если потребляе-
мая мощность будет превосходить мощность, соответствующую точке к,
то необходимо устройство дополнительного охлаждения двигателя. Для
этого на некоторых автоцистернах установлены теплообменники
(рис. 5.12). Вода из системы охлаждения двигателя поступает в корпус 1
теплообменника и охлаждается водой, поступающей из пожарного насоса.
В двигателях автоцистерн изменена система выпуска отработавших
газов. Перед глушителем 5 (рис. 5.13) установлен газоструйный вакуум-
a
15 %
0,7 Nemax
n, об/мин
nN
nmin
0,75 nN
К
Ne, кВт
Ne max
1
2
Рис. 5.12. Принципиальная схема
теплообменника:
1 – корпус теплообменника;
2 – змеевик с подачей воды из насоса
Рис. 5.13. Система выхлопа
отработавших газов (ОГ):
1 – патрубки; 2 – трубка к вакуумному крануи насосу; 3 – отвод газов для обогрева
цистерны; 4 – выхлопная труба;
5 – глушитель; 6 – газоструйный
вакуумный аппарат
1
2
6
1
5
3
4
2
ный аппарат 6. Отработавшие газы двигателя поступают к патрубкам 1.
Газоструйный насос в аппарате 6 отсасывает воздух из пожарного насоса
по трубке 2. В пожарном насосе создается необходимый вакуум для запол-
нения его водой из постороннего источника.
Из аппарата 6 отработавшие газы поступают в резонатор, соединяю-
щий звуковые сигналы. Из глушителя отработавшие газы выходят в атмо-
сферу по трубопроводу 4. В зимнее время они по трубопроводу 3 направ-
ляются в систему обогрева цистерны или насосного отсека с пожарным на-
сосом.
5.4. Трансмиссии и приводы управления ПА
Трансмиссией называется совокупность кинематически связанных
между собой узлов и деталей, предназначенных для передачи и распреде-
ления энергии от двигателя к исполнительным механизмам.
Трансмиссии обеспечивают: включение и выключение исполнитель-
ных механизмов, передачу крутящего момента, изменение частоты враще-
ния вала исполнительного механизма и изменение направления (если это
необходимо) его вращения.
На ПА, как правило, кроме основной трансмиссии, для привода ве-
дущих колес устанавливают дополнительную для передачи энергии от ба-
зового двигателя шасси к исполнительным механизмам. Исполнительными
механизмами являются: пожарные насосы, механизмы подъема, поворота и
выдвигания автолестниц и коленчатых подъемников, электрогенераторов
на специальных ПМ и т.д.
В современных конструкциях пожарных машин применяются транс-
миссии механические, гидромеханические, комбинированные. Они долж-
ны удовлетворять ряду требований:
быть компактными, легкими в управлении и иметь высокий КПД;
обеспечивать в широком интервале изменение нагружения исполни-
тельных механизмов;
иметь предохранительные устройства, защищающие детали и узлы
исполнительных механизмов от возможных перегрузок.
Все используемые в конструкциях пожарных машин трансмиссии
характеризуются следующими основными параметрами: передаточным
числом, КПД и передаваемым вращающим моментом.
Передаточное число простейшей механической передачи, состоящей
из ведущей и ведомой шестерен, определяется следующим соотношением:
121221ddzznnu... , (5.13)
где n1, n2, z1, z2, d1, d2 – соответственно частота вращения, число зубьев и
диаметры начальных окружностей ведущего и ведомого зубчатых колес.
При u < 1 передача называется ускоряющей и при u >1 – понижаю-
щей.
Если трансмиссия имеет несколько передающих пар, из которых каж-
дая имеет свое передаточное число, то общее передаточное число транс-
миссии будет равно
uобщ= u1 u2…un. (5.14)
КПД трансмиссии оценивается потерей мощности при передаче ее от
двигателя к исполнительному механизму и определяется по формуле
. .ми1eeeNNNNN
.
..., (5.15)
где Ne – эффективная мощность двигателя; Nм – мощность механических
потерь в трансмиссии; Nи – мощность, подводимая к исполнительному ме-
ханизму.
КПД определяется экспериментальным путем при стендовых испыта-
ниях трансмиссии.
Величина . в значительной степени зависит от типа и конструкции
трансмиссии, частоты вращения ее элементов, передаваемой величины
крутящего момента, а также вязкости и уровня масла в агрегатах транс-
миссии.
Общий КПД трансмиссии, состоящий из нескольких механизмов, оп-
ределяется по формуле
.общ = ....….n, (5.16)
где ..,.., .n – соответственно КПД промежуточных элементов, состав-
ляющих трансмиссию.
Крутящий момент исполнительного механизма Ми связан с эффектив-
ным крутящим моментом двигателя Ме для случая равномерного вращения
зависимостью
Ми = Ме uобщ .общ. (5.17)
Механические трансмиссии включают в себя механические переда-
чи, муфты, сцепления и другие элементы, обеспечивающие передачу энер-
гии.
Механические передачи по принципу работы делятся на пере-
дачи трением с непосредственным контактом тел качения (фрикционные)
и с гибкой связью (ременные передачи); передачи зацеплением с непо-
средственным контактом (зубчатые и червячные) и с гибкой связью (цеп-
ные).
Во фрикционных передачах движение передается с помощью
сил трения скольжения.
Схема простейшей фрикционной передачи с постоянным передаточ-
ным отношением показана на рис. 5.14. Полезное окружное усилие F оп-
ределяется по формуле
.F = Qf, (5.18)
где . – коэффициент запаса сцепления, учитывающий упругое скольжение;
Q – усилие прижатия трущихся поверхностей муфт; f – коэффициент трения.
В связи с упругим проскаль-
зыванием ведомого ролика его
окружная скорость v. равна
v. . .v., (5.19)
где . – коэффициент, учитываю-
щий упругое скольжение; для пе-
редач, работающих без смазки,
. = 0,995 – 0,99; v. – окружная
скорость ведущего ролика.
Передаточное отношение
этой передачи равно
i = n1/n2 = ., (5.20)
где n1 и n2 – частоты вращения
ведущего и ведомого тел качения.
Такие передачи используются в качестве привода вакуумных пла-
стинчатых насосов пожарных центробежных насосов нового поколения.
Коэффициент запаса сцепления для силовых передач принимают рав-
ным 1,25 – 1,5.
Коэффициент трения резины по стали можно принимать равным
0,35 – 0,45.
Простейшая ременная передача (рис. 5.15) состоит из веду-
щего и ведомого шкивов и ремня, надетого на шкивы с натяжением и пе-
редающего окружное усилие с помощью сил трения.
В пожарных машинах использу-
ются преимущественно клиноремен-
ные передачи. Для них величина по-
лезного окружного усилия F равна
F = z c F0/к , (5.21)
где z – число ремней в передаче;
c – коэффициент, зависящий от угла
обхвата и скорости ремня; F0 – допус-
каемая полезная нагрузка на ремень;
ис. 5.14. Схема фрикционной передачис цилиндрическими катками
d2
d1
Q
Q
F
a
d2
d2
n1
n2
a
Рис. 5.15. Схема ременной передачи
Р
к – коэффициент, учитывающий режим нагрузки (к = 1 – 1,6).
Ременные передачи используются в приводах электрогенераторов,
дымососов и т.д.
Зубчатые передачи. Эти механизмы с помощью зубчатого заце-
пления передают или преобразуют движение с изменением угловых скоро-
стей и моментов. В пожарных машинах зубчатые передачи применяют для
преобразования и передачи вращательного момента между валами с па-
раллельными или перекрещивающимися осями.
В первом случае они используются в коробках отбора мощности в до-
полнительных трансмиссиях привода пожарных насосов. В них использу-
ются зубчатые колеса с прямыми и косыми зубьями. Они применяются в
комбинированных пожарных насосах для передачи крутящего момента от
валов низконапорной к валам высоконапорной ступени. В механизмах по-
ворота пожарных автолестниц и пожарных подъемников используются пе-
редачи с внутренним зацеплением.
Во втором случае используются червячные передачи в механизмах
поворота и подъема колен пожарных автолестниц и пожарных автоподъ-
емников.
Зубчатые передачи для преобразования вращательного движения в
поступательное используются в приводе перепускного клапана пеносмеси-
теля насоса ПЦНН-40/400. В них движение осуществляется зубчатым ко-
лесом и рейкой.
Зубчатые передачи составляют основу коробок отбора мощности
(КОМ). Принципиальная схема одной из них представлена на рис. 5.16.
Корпус КОМ крепится на картере коробки передач или раздаточной ко-
робки трансмиссии автомобиля. От ведущего зубчатого колеса 1 на валу
коробки передач мощность переда-
ется с помощью промежуточного
зубчатого колеса 2 к ведомой шес-
терне 3 КОМ. С помощью зубчатой
муфты он затем передается на вал 5
привода пожарного насоса.
КОМ являются основным ме-
ханизмом дополнительных транс-
миссий на автоцистернах. В зави-
симости от колесной формулы
шасси и места размещения пожар-
ного насоса (в кормовом насосном
отсеке или у кабины АЦ) схемы
компоновок этих трансмиссий мо-
гут быть различными (ри
3
4
5
2
1
Рис. 5.16. Схема коробки отбора мощности:
1 – зубчатое колесо ведущее;
2 – промежуточное зубчатое колесо;
3 – ведомая шестерня;
4 – соединительная муфта; 5 – ведомый вал
г
5
1
Рис. 5.17. Схемы компоновки дополнительных трансмиссий:
а, б – вариант I; в – вариант II; г – вариант – III:
1 – двигатель; 2 – сцепление; 3 – коробка отбора мощности; 4 – карданный вал;
5 – опоры; 6 – пожарный насос; 7 – коробка передач; 8 – раздаточная коробка
Вариант I (рис. 5.17, а) применяют на АЦ-40(131)137; на автоцис-
тернах на шасси Урал АЦ-8-40(55571), на шасси ЗИЛ АЦ-2-40(5301) и др.
Разновидностью первого варианта является схема со средним расположени-
ем насоса (рис. 5.17, б), например на АЦ-40(43202) на шасси «Урал» и др.
Отличительной особенностью такой схемы является укороченная
длина карданной передачи, не имеющей промежуточной опоры. В обеих
схемах варианта I крутящий момент от двигателя 1 передается через меха-
низм сцепления 2, коробку передач 7, коробку отбора мощности 3, кардан-
ную передачу 4 и вал пожарного насоса 6. Карданная передача при заднем
расположении насоса имеет две промежуточные опоры 5. На всех пожар-
ных автомобилях, выполненных на шасси ЗИЛ, устанавливают коробку
отбора мощности КОМ-68Б, а на шасси «Урал» – КОМ-Ц1А;
Вариант II (рис. 5.17, в) осуществляют на автоцистернах
АЦ-30(53А0106Б, АЦ-2,5-40(33092), монтируемых на шасси ГАЗ с колес-
ной формулой 4х2. Мощность от двигателя 1 к валу насоса передается че-
рез механизм сцепления 2, коробку перемены передач 7, коробку отбора
мощности 3 и далее через два карданных вала 4, соединенных на валу на-
соса 6. Карданная передача от коробки отбора мощности к валу насоса
имеет промежуточную опору 5.
Вариант III представлен на рис. 5.17, г. Такую схему применяют,
как правило, на всех пожарных автомобилях, монтируемых на шасси по-
2
3
4
5
6
7
а
1
2
3
4
5
6
7
б
в
1
2
4
3
4
6
7
8
7
5
4
3
2
1
вышенной проходимости с колесной формулой 4х4. Например, на АЦ-
30(66)-146 пожарный насос 6 приводится в действие от двигателя 1 через
механизм сцепления 2, коробку передач 7, карданный вал 4, раздаточную
коробку 8, коробку отбора мощности 3.
Рассмотренные варианты схем компоновки дополнительных транс-
миссий показывают, что наиболее рациональной схемой является вариант
среднего размещения пожарного насоса, ввиду существенных преиму-
ществ по сравнению с задним расположением. К числу таких преимуществ
относятся: более короткие элементы водопенных коммуникаций; отсутст-
вие дополнительной системы управления сцеплением; укороченная длина
карданных валов, позволяющая осуществлять более низкое размещение
емкости цистерны и, следовательно, снизить центр массы пожарного авто-
мобиля.
Недостатком среднего размещения пожарного насоса является не-
удобный доступ к нему при техническом обслуживании и устранении воз-
можных неисправностей.
Гидромеханические трансмиссии включают механические и гид-
равлические передачи. Основные достоинства: плавное изменение переда-
ваемых скоростей и моментов вращения, компактность конструкций, лег-
кость управления. Недостаток – невозможность реализовать задний ход.