CURS DE MECANICA - Mecanica Automobilului

CURS DE MECANICA

Conform prezentei ordonante de urgenta, termenii de mai jos au urmatorul inteles:vehicul - sistemul mecanic care se deplaseaza pe drum, cu sau fara mijloace de autopropulsare, utilizat in mod curent pentru transportul de persoane si/sau bunuri ori pentru efectuarea de servicii sau lucrari;

bicicleta - vehiculul prevazut cu doua roti, propulsat exclusiv prin forta musculara, cu ajutorul pedalelor sau manivelelor;

motocicleta - autovehiculul cu doua roti, cu sau fara atas, echipat cu un motor care are o capacitate cilindrica mai mare de 50 cm³ si/sau a carui viteza maxima, prin constructie, depaseste 45 km/h;

moped - vehiculul cu doua, trei sau patru roti, a carui viteza maxima prin constructie nu depaseste 45 km/h si care este echipat cu un motor cu ardere interna, cu aprindere prin scanteie, cu o capacitate cilindrica ce nu depaseste 50 cm³ sau cu un alt motor cu ardere interna ori, dupa caz, electric, a carui putere nominala este de cel mult 4 kW;

autovehicul - vehiculul echipat cu motor in scopul deplasarii pe drum. Troleibuzele si tractoarele rutiere sunt considerate autovehicule. Mopedele, vehiculele care se deplaseaza pe sine, denumite tramvaie, tractoarele folosite in exploatarile agricole si forestiere, precum si vehiculele pentru efectuarea de servicii sau lucrari, care se deplaseaza numai ocazional pe drumul public, nu sunt considerate autovehicule;

tractor - vehiculul cu motor, pe roti sau pe senile, conceput special pentru a trage sau a impinge anumite utilaje sau remorci folosite in exploatarile agricole ori forestiere sau pentru alte lucrari, care se deplaseaza numai ocazional pe drumul public;

remorca - vehiculul fara motor destinat a fi tractat de un autovehicul sau de un tractor;

semiremorca - remorca a carei masa totala maxima autorizata este preluata in parte de catre un autovehicul sau de catre un tractor;

remorca usoara - remorca a carei masa totala maxima autorizata nu depaseste 750 kg;

masa totala maxima autorizata - masa maxima a unui vehicul incarcat, declarata admisibila in urma omologarii de catre autoritatea competenta;

vehicul cu mase sau dimensiuni de gabarit depasite - vehiculul care, datorita dimensiunilor sale ori marfurilor transportate, depaseste masele totale maxime admise sau dimensiunile de gabarit admise, prevazute in reglementarile legale;

Din categoria automobilelor fac parte:

- Autoturismele;

- Microbuzele;

- Autobuzele;

- Automobilele destinate transportului de bunuri;

- Automobilele destinate transportului de persoane;

- Autoutilitarele (autocamioane);

- Automobilele articulate;

- Autospecializatele;

- Autoremorcherele;

- Autotractoarele;

- Autorulotele;

- Troleibuzele.

Din categoria motocicletelor fac parte:

- motocicletele solo;

- motocicleta cu atas;

- mototriciclul.

Compunerea generala a automobilului

Principalele parti componente ale unui automobil sunt motorul, sasiul si caroseria. Motorul este alcatuit din mecanismul motor si instalatii auxiliare. Mecanismul motor este format din organe fixe si organe mobile.

Organele fixe principale ale motoarelor cu ardere interna sunt compuse din colectorul de admisie si colectorul de evacuare chiulasa, blocul cilindrilor, carterul si bratele motorului.

Din grupa organelor mobile fac parte arborele cotit si volantul, bielele si pistoanele cu bolturile si segmentii.

Instalatiile auxiliare ale motorului sunt:

- instalatia de alimentare;

- mecanismul de distributie;

- instalatia de aprindere;

- instalatia de racire;

- sistemul de pornire;

- aparatura pentru controlul functionarii.

Sasiul este compus din:

- grupul organelor de transmitere a momentului motor la rotile motoare;

- sistemele de conducere;

- organele de sustinere;

- propulsie;

- instalatiile auxiliare.

Rolul transmisiei este de a transmite, de a modifica si a distribui momentul motor la rotile automobilului.

Ambreiajul are rolul de a realiza cuplarea progresiva si decuplarea motorului de restul transmisiei in momentul pornirii, precum si in timpul mersului, la schimbarea treptelor cutiei de viteze.

Rolul cutiei de viteze este de a modifica forta de tractiune, in functie de valoarea rezistentei la inaintare.

Transmisia longitudinala (cardanica) serveste la transmiterea momentului motor de la cutia de viteze la transmisia principala.

Transmisia longitudinala (cardanica) are axele geometrice ale arborilor asezate sub un unghi variabil datorita oscilatiilor suspensiei.

Transmisia principala transmite momentul motor de la transmisia cardanica, sistemul in plan longitudinal al automobilului, la diferential si arborii planetari situati intr-un plan transversal; transmisia principala mareste in acelasi timp momentul motor.

Mecanismul de directie serveste la schimbarea directiei de mers a automobilului, prin schimbarea planului rotilor de directie in raport cu planul longitudinal al automobilului. Reducerea vitezei automobilului se realizeaza cu ajutorul sistemului de franare, dupa dorinta conducatorului, sau chiar la oprire, precum si la imobilizarea lui in timpul stationarii sau parcarii pe un plan orizontal, panta sau rampa.Instalatiile auxiliare ale automobilului servesc la asigurarea confortului, sigurantei circulatiei si a controlului exploatarii.

Orice autovehicul care prin constructie atinge o viteza mai mare de 10 km/h trebuie sa fie dotate cu un dispozitiv de avertizare sonora.

Motorul cu ardere interna cu piston

Motorul este sursa de energie necesara deplasarii autovehiculelor.

Partile componente ale unui motor sunt:

Mecanismul biela-manivela il constituie biela si arborele, care transforma miscarea rectilinie a pistonului in miscare de rotatie a arborelui motor. Motorul porneste cu ajutorul cheii de contact, care actioneaza un contact electric ce include circuitul de aprindere a bujiilor, demarorul are rolul de a angrena coroana dintata a volantului care pune in miscare arborele motor.

Ciclul motor cu aprindere prin scanteie in patru timpi este: admisia, compresia, aprinderea si evacuarea.

1. Admisia - pistonul se deplaseaza in jos si se absoarbe o cantitate de amestec carburant format din aer si benzina.

2. Compresia - pistonul se deplaseaza in sus, amestecul carburant este comprimat in camera de compresie a cilindrului.

3. Aprinderea - bujia produce scanteie si astfel se aprinde amestecul carburant, prin aprinderea amestecului carburant creste temperatura si presiunea gazelor rezultate din ardere, apasand pe piston. Pistonul este obligat sa se deplaseze si astfel sa realizeze cursa activa.

4. Evacuarea - la deplasarea pistonului, gazele arse sunt lasate sa iasa in atmosfera prin supapa de evacuare, dupa care toti timpii de mai sus se repeta.

Amestecul carburant este asigurat de carburator, care pulverizeaza combustibil si realizeaza dozajul necesar pentru o buna functionare a motorului. Amestecul carburant ajunge in cilindru prin galeria de aspiratie si se aprinde de la scanteia produsa de bujie.

Dupa modul de aprindere a amestecului aer-combustibil exista motoare cu aprindere prin scanteie (MAS) si motoare cu aprindere prin compresie (MAC, motoare Diesel).

La motoarele cu aprindere prin compresie aerul este puternic comprimat, combustibilul este introdus in cilindru, fiind injectat la sfarsitul cursei de comprimare, el se aprinde atunci cand vine in contact cu aerul care a ajuns la temperatura de autoaprindere a combustibilului.

La motoarele in patru timpi, ciclul de functionare se realizeaza in patru curse simple ale pistonului, deci in doua rotatii ale arborelui cotit. La motoarele in doi timpi, ciclul de functionare se realizeaza in doua curse simple ale pistonului, adica, intr-o rotatie completa a arborelui cotit. Arborele cotit realizeaza ciclul de functionare al unui motor in patru timpi in doua rotatii complete.

La motoarele cu aprindere prin compresie (MAC) cei patru timpi ai ciclului motor sunt:

- admisia,

- compresia,

- injectia, arderea si destinderea,

- evacuarea.

In timpul compresiei supapele de admisie si evacuare sunt ambele deschise. Evacuarea gazelor arse se realizeaza liber, datorita diferentei de presiune din cilindru si mediul exterior, de catre piston, care, impinge in exterior gazele arse.

Chiulasa reprezinta piesa care inchide cilindrii motorului la capatul cel mai indepartat de axa arborelui cotit.

Strangerea insuficienta a acesteia, care constituie o cauza a arderii ei, poate avea loc la montarea unui motor nou.

Mecanismul de distributie

Mecanismul de distributie asigura deschiderea si inchiderea supapelor de admisie si evacuare, precum si evacuarea gazelor rezultate din ardere.

In functie de tipul motorului distributia se clasifica in:

- distributie pentru motoare in patru timpi;

- distributie pentru motoare in doi timpi.

In functie de pozitia supapelor, mecanismele de distributie sunt:

- cu supape in cap, unde supapele sunt montate in chiulasa;

- sistemul mixt, supapele fiind montate in bloc si in chiulasa.

Prin comanda distributiei se transmite miscarea de la arborele cotit la arborele cu came. Distributia se realizeaza prin intermediul unor roti dintate, unui lant sau unei curele dintate.

Uzura inegala a camelor de la arborele cu came duce la functionarea neregulata a motorului.

Instalatia de alimentare a motorului

Instalatia de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scanteie (MAS) este ansamblul organelor care servesc la alimentarea motorului cu amestec carburant format din benzina si aer, avand compozitia si cantitatea necesara regimului de functionare.

Partile componente ale carburatorului sunt:

- camera de nivel constant;

- camera de amestec;

- difuzorul;

- jiclorul;

- clapeta de admisie.

Rolul carburatorului este de a realiza amestecul carburant. La motoarele cu aprindere prin scanteie, instalatia de alimentare cu injectie de benzina este de tip monopunct sau multipunct.

Instalatia de racire

Instalatia de racire asigura mentinerea unui regim termic normal de functionare a pieselor motorului pentru economicitatea si siguranta in exploatare a motorului.

In functie de natura agentului de racire exista instalatii de racire cu lichid si instalatii de racire cu aer.

Instalatia de racire cu lichid are ca parti componente:

- pompa de apa;

- ventilatorul;

- radiatorul;

- termostatul.

Pompa de apa (pompa centrifuga) este antrenata de catre arborele cotit printr-o curea trapezoidala.

Termostatul are rol de a conduce lichidul de racire spre radiator sau spre pompa, de a regla si a pastra temperatura acestuia intre limitele necesare, prin deschiderea si inchiderea circuitului de racire.

Blocarea termostatului in pozitia deschis duce la scaderea temperaturii lichidului de racire, avand ca efecte:

- scaderea puterii motorului;

- consum marit de carburant;

- uzura prematura a motorului.

Ruperea sau slabirea curelei de ventilator, blocarea termostatului in pozitia inchis, infundarea sau spargerea radiatorului precum si pierderea de lichid de racire conduc la supraincalzirea motorului. Radiatorul are rol de a dispersa apa supraincalzita venita de la motor pentru a fi racita de catre ventilator.

Instalatia de ungere

Instalatia de ungere are rolul de a asigura ungerea pieselor in miscare, pentru a reduce frecarea si a preveni uzura motorului.

La motoarele de automobile ungerea se realizeaza prin stropire, uleiul fiind improscat de catre arborele cotit, care prin miscarea lui de rotatie, barboteaza uleiul din carterul inferior.

Scaderea nivelului uleiului sub cota minima duce la ungerea insuficienta a componentelor motorului si ca urmare a frecarii mari, se produce supraincalzirea motorului.

Instalatia de ungere are ca parti componente:

- pompa de ulei;

- filtrul de ulei;

- radiatorul de ulei.

Pompa de ulei este antrenata de arborele cu came, prin intermediul pinionului de pe arborele ruptorului distribuitor.Filtrarea uleiului de la motor se realizeaza printr-un filtru de hartie legat in serie la circuitul de ungere. Pentru instalatia de ungere a motoarele automobilelor se folosesc uleiuri minerale sau sintetice.

Instalatia de aprindere

Instalatia de aprindere are rol de a produce scantei electrice in camera de ardere pentru a aprinde amestecul carburant.

Exista trei tipuri de instalatii de aprindere:

- electronice;

- electrostatice;

- cu baterie de acumulatoare.

Instalatia de aprindere este formata din doua circuite:

- circuit de joasa tensiune - este alcatuit din bateria de acumulatoare, contactul, infasurarea primara a bobinei de inductie cu rezistenta aditionala, ruptorul, condensatorul, conductorul de joasa tensiune si indicatorul de curent;

- circuit de inalta tensiune - este alcatuit din infasurarea secundara a bobinei de inductie, distribuitorul, bujiile, conductorii de inalta tensiune.

Instalatiile de aprindere electronice micsoreaza consumul de carburant, datorita arderilor complete ale amestecului carburant.

Echipamentul electric

Instalatia de alimentare cu curent electric este formata din:

- bateria de acumulatoare;

- generatorul de curent cu releu regulator;

- releu de indicare a incarcarii bateriei.

Bateria de acumulatoare este sursa de energie pentru pornirea motorului, alimenteaza consumatorii electrici ai automobilului cand motorul este oprit, alimenteaza consumatorii electrici ai automobilului cand generatorul nu debiteaza suficienta energie electrica. Scaderea nivelului electrolitului determina sulfatarea bateriei, fapt ce consta in acoperirea placilor cu un strat alb de sulf de plumb cristalin si are drept cauza pastrarea indelungata a bateriei in stare partial sau total descarcata. Efectul acestui lucru este scaderea tensiunii bateriei la cresterea sarcinii. Eliminarea sulfatarii se realizeaza prin incarcarea de lunga durata cu curenti de mica intensitate si concentratie redusa a electrolitului. Generatorul de curent este sursa de energie electrica pentru consumatori in timpul functionarii motorului si de incarcare a bateriei de acumulatoare.

Transmisia autovehiculului

Transmisia are rolul de a transmite momentul motor la rotile motoare ale automobilului.

Transmisia autovehiculului este alcatuita din:

- ambreiaj;

- cutie de viteze (schimbator de viteze);

- transmisia cardanica;

- transmisia principala;

- diferential;

- arbori planetari;

- transmisia finala.

Ambreiajul face parte din transmisia automobilului si este intercalat intre motor si cutia de viteze, in scopul decuplarii temporare si cuplarii progresive a motorului cu transmisia.

Ambreiajul este format din doua placi:

- una montata pe arborele motor;

- una montata pe axul cutiei de viteze.

Cu ajutorul pedalei de ambreiaj se realizeaza cuplarea sau decuplarea motorului de transmisie.

Decuplarea si cuplarea motorului de transmisie sunt necesare la pornirea de pe loc a automobilului si in timpul mersului pentru schimbarea treptelor cutiei de viteze.

Dupa principiul de functionare ambreiajele sunt mecanice, hidrodinamice, combinate si electromagnetice.Dupa tipul mecanismului de actionare, ambreiajele sunt cu actionare mecanica sau hidraulica.

Automobilele sunt echipate cu cutie de viteza pentru a modifica forta de tractiune, in functie de variatia rezistentelor la inaintare.

Transmisia cardanica are rolul de a transmite momentul motor, fara sa-l modifice, de la cutia de viteze la transmisia principala.

Transmisia principala, intalnita si sub denumirea de angrenaj principal are rolul de a multiplica si transmite momentul motor de la arborele longitudinal la diferential. Diferentialul este mecanismul care permite ca rotile motoare ale aceleiasi punti sa se roteasca cu viteze unghiulare diferite, dand astfel posibilitatea ca la deplasarea automobilului in viraje sa parcurga spatii diferite.

Sistemul de directie

Sistemul de directie al unui autovehicul are multiple mecanisme cu ajutorul carora conducatorul poate schimba, in functie de necesitate, directia de deplasare a vehiculului. Sistemul de directie al unui vehicul trebuie sa nu influenteze pozitia corecta a rotilor, sa nu fie influentat de oscilatiile suspensiei, sa nu transmita la volan socurile primite de la roti si sa permita schimbarea directiei de inaintare a vehiculului cu un efort minim din partea conducatorului.

Stabilitatea rotilor directoare, adica tendinta acestora de a-si pastra pozitia neutra si de a se reintoarce la ea cand au fost deviate de la aceasta, de catre forte intamplatoare sau de rotirea volanului, este determinata si asigurata de unghiurile rotilor de directie. Unghiul de convergenta al rotilor asigura paralelismul planurilor de miscare a rotilor directoare, fiind necesar pentru a anihila tendinta de rulare divergenta a acestora. Unghiul de inclinare laterala a pivotului face ca, in cazul scoaterii rotilor in directie din pozitia neutra, sa se mareasca tendinta acestora de a reveni la mersul acestora in linie dreapta, usurand manipularea volanului.

Unghiul de inclinare longitudinala a pivotului contribuie la stabilitatea in mers a autovehiculului, prin faptul ca rotile directoare au tendinta sa revina singure la directia de mers initiala, dupa efectuarea unui viraj.

Pentru o manevrare cat mai usoara si cat mai sigura a sistemului de directie, majoritatea autoturismelor sunt echipate cu servodirectie. Servodirectia amplifica forta de actionare asupra rotilor de directie, la manevrarea volanului. Sistemul de directie trebuie sa permita stabilizarea miscarii rectilinii.

Rotile de directie trebuie ca dupa ce virajul s-a efectuat, sa aiba tendinta de a reveni in pozitia mersului de a reveni in linie dreapta.

Rotile de directie au tendinta de a reveni in pozitia de mers in linie dreapta, dupa executarea virajului, sub actiunea unghiului de fuga. Unghiul de fuga reprezinta inclinarea laterala a pivotului.

Elementele componente ale sistemului de directie, se impart in functie de destinatia lor, astfel:

- mecanismul de actionare sau comanda a directiei

- transmite miscarea de la volan la levierul de directie;

- transmisia directiei - cu ajutorul careia miscarea este transmisa de la levierul de directie la fuzetele rotilor.

Sistemul de franare

Sistemul de franare denumit si frana principala sau frana de serviciu, se utilizeaza pentru a reduce viteza de deplasare sau pentru oprirea automobilului; actionarea acesteia se face prin apasarea unei pedale cu piciorul.

Frana de stationare permite mentinerea in stare oprita a vehiculului si mentinerea lui in aceasta stare, inclusiv pe un sol cu inclinare.

Eficienta sistemului de franare se apreciaza dupa distanta in care se opreste un automobil atunci cand se deplaseaza cu o anumita viteza.

Sistemul de franare este alcatuit din franele propriu-zise si mecanismul de actionare al franelor. Pentru o franare cat mai eficienta trebuie ca distanta dintre tamburi sa fie cat mai mica.

Rotile automobilului

Rotile automobilului sunt compuse dintr-o banda de rulare si dintr-o parte elastica (pneu). Rotile propriu-zise sunt compuse din janta, butuc si elemente de legatura intre janta si butuc. Rotile vehiculului trebuie sa fie centrate si echilibrate.

Pneurile au rolul de a reduce si amortiza socurile produse in timpul deplasarii autovehiculului. Pneurile care echipeaza rotile autovehiculelor trebuie sa fie in buna stare de folosire, fara taieturi sau rupturi, fara a fi deteriorate si avand o presiune indicata de catre producatorul vehiculului.

Pneurile trebuie sa aiba adancimea profilului benzii de rulare de minim 1,5 mm.

Suspensia automobilului

Suspensia automobilului are rol de a asigura confortul calatorilor si de a proteja incarcatura impotriva socurilor, cauzate de neregularitatile drumului.

Partile componente ale suspensiei automobilului sunt:

- elementele elastice;

- dispozitivele de ghidare;

- amortizoarele;

- stabilizatoarele.

Elementele elastice intalnite la automobile sunt arcurile in foi, arcurile elicoidale, barile de torsiune, elementele pneumatice si hidropneumatice.

Pentru o amortizare rapida a oscilatiilor, in suspensia automobilelor se monteaza amortizoare hidraulice. Cele mai frecvente defectiuni ale amortizorului sunt deteriorarea supapelor sau a arcurilor acestora.

Aparatura de bord pentru controlul functionarii autovehiculului

Autovehiculele sunt echipate cu aparate de masura si control, cu ajutorul carora, conducatorul auto sa aiba in permanenta sub observatie regimul de functionare al autovehiculului.

Aparatele de masura si control sunt:

- avertizor optic al presiunii de ulei (culoare rosie);

- avertizor optic al temperaturii lichidului de racire a motorului (culoare rosie);

- indicator de confirmare a functionarii socului (culoare galbena);

- indicator al semnalizatorului pentru schimbarea directiei de mers (culoare verde);

- un cadran care indica viteza de deplasare a autovehiculului (vitezometru);

- un cadran care indica turatia motorului (turometru);

- indicator pentru nivelul carburantului;

- indicator pentru nivelul incarcarii bateriei de acumulatori;

- indicator de confirmare a functionarii cu lumina de drum (culoare albastra);

- indicator de confirmare a functionarii lanternelor de pozitie si a iluminarii bordului;

- indicator pentru instalatia de dezaburire a geamului din spate;

- indicator pentru confirmarea faptului ca frana de stationare este trasa.

Accesorii pentru siguranta circulatiei

Pentru a asigura confort si siguranta, autovehiculele sunt echipate cu diverse accesorii.

Principalele accesorii sunt:

- stergator si instalatie de spalare pentru parbriz;

- stergator si instalatie de spalare pentru luneta;

- instalatie de aer conditionat sau climatizare interioara;

- instalatie de incalzire a parbrizului si a lunetei;

- dispozitive sonore pentru semnalizarea mersului inapoi;

- faruri actionate automat;

- oglinzi reglabile electric;

- volan ajustabil;

- trapa;

- airbag-uri;

- servodirectie.