Крутящий момент на ниве
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 20.09.2024
Последнее время, в слегка разрозненных рядях прогрессивного нивовоцтва, только и разговоров, что о турбинахЪ.
Слегка абстрагировавшись от сей панацеи для критического и эмпирического позволю себе, старательно изучивши так рьяно рекламируемые графики всх, задаться слегка неправомерным вопросом — "а через что собственно мы всю эту радость будем подводить к колесам?"
Оценить (быстро и не прибегая к сложным расчетам) допустимый передаваемый момент через шлицевое соединение приводного вала можно по табличке.
Из которой можно узреть, что нивоводская полуось годится для передачи момента около 700-800нм.
Для оценочной проверки можно прикинуть расчетный нагрузочный режим в автомобиле для которого был сконструирован данный редуктор — ваз2101 имеющий двигатель обьемом 1198см3, мощность 64лысы и макс момент 89нм.
89н х 3.7 (кпп 1передача) х 4.3 (главная пара) = 1420н, которые делятся симметричным дифференциалом ведущего моста пополам = 710н
Как видим расчетные нагрузки очень точно соответствуют табличным данным )
Это хорошо заметно и на практике, не многие владельцы жигулей вспоминали про наличие заднего моста, даже после пробегов за 100тыс км.
А что же ниво ? Ниво получило чуть более моментный мотор, небольшие изменения в передаточных, а главное раздатку с понижением 2.
127нм х 3.7 (кпп 1передача) х 2 (рк) х 4.1 (главная пара) = 3853н
Редуктор и полуоси оказались перегруженными, но поскольку другого моста просто не было и нужно было обойтись имеющимся, родилось остроумное решение — использовать межосевой дифференциал.
(Вся эта история подробно описана в мемуарах о создании нивы)
Тогда все встало на свои места 3853н поделились на 4 колеса = 963н на пониженной передаче и 481н на повышенной.
Для любителей же секретного кунг-фу "ручки в кучку" написали в инструкции, что блокировать дифференциал стоит только на поверхностях с низким коэффициентом сцепления.
Как нам известно, полуось теряет устойчивость при статической нагрузке около 3000н.
… и накапливает усталостные разрушения примерно при 2000-2500н (что соответствует предельным напряжения превышающим предел текучести для конкретного сплава)
Увеличим передаточное число в раздатке до 3 и заблокируем межколесный дифференциал, поставив туда главную пару 4.44 .
127нм х 3.7 (кпп 1передача) х 3 (рк) х 4.4 (главная пара) = 6260н
Что есть превышение статической прочности вдвое.
Как видим, при блокировке всех дифференциалов и достаточном сцеплении единственного загруженного колеса, нажатие на газ с легкгостью ломает полуось.
Итого — в случае равномерного зацепления всех колес мы можем развить на стандартных полуосях (с 3 раздаткой) и колесами 33" суммарную тягу — 1565 кг. (момент на плечо колеса)
Что в общем недурно. ибо равна она почти полной массе автомобиля.
Но при перераспределении тяги на два и тем более на одно колесо имеем критическую перегрузку.
Замечу, что грамотно сконструированная трансмиссия не должна быть перегружена моментом от мотора, он должен заглохнуть, но ничего не должно подобраться к пределам допустимых напряжений.
В поисках спасения подойдем с другой стороны — от колеса, забудем про передаточные числа, и прикинем какая тяга может быть реализована, ведь сила тяги не может быть выше силы сцепления колес с грунтом.
(На льду, например, сломать трансмиссию невозможно.)
Коэффициент сцепления шины с асфальтом равен примерно 0,8 (больше не бывает, у остальных покрытий он хуже, в болоте так почти как на льду)
Вес груженой машины пусть 1700 кг.
При ровном распределении опоры на каждое колесо имеем по 425 кг.
4250х0,8 = 3400н . это момент при котором колесо сорвется. (статика !)
3400н х 0.4(радиус 33" колеса) = 1360н Это максимальный момент на полуоси.
Дальше колесо пробуксует, сработав как предохранитель.
Теперь поедем в горку.
Рывком загружаем одно колесо. на нем в этом момент может отказаться 70% массы машины — 1200 кг.
1200х0.8 = 9600н
9600х0.4 = 3840н
Увы, прочности полуоси не хватит, чтобы сорвать колесо, и момент развиваемый мотором легко расправится с ней )
Добавлю, что протектор боггера — аналог зубчатого зацепления.
Коэффициент там может быть больше трения об асфальт =)
Проведя небольшую рекурсию столь незамысловатых вычислений можно найти массу машины, которая не обеспечит достаточного сцепления для поломки трансмиссии- это 940 кг.
Слегка округлив можно сделать вывод, что данные мосты можно использовать в бездифференциальной трансмиссии автоматического мобиля полной массой не более 900кг.
При этом максимальный момент, который сможет развить двигатель до срыва колес — 58н.
(9000*0,8*0,4/4,44/3/3,7)
Ответить на вопросы "зачем все же нужен мотор развивающий 300н", "в чем польза от снижения массы автомобиля", "чем так вредны блокировки" и "какой максимальный размер колеса можно крутить полуосью известного сечения" предлагаю самостоятельно, в порядке индивидуальных представлений о прекрасном =)
Описание
В 1994 году моторостроители ВАЗа представили очередную разработку нового силового агрегата для комплектации внедорожников Лада. Мотору присвоен код ВАЗ-21214. За время выпуска двигатель неоднократно модернизировался.
ВАЗ-21214 представляет собой рядный бензиновый четырехцилиндровый агрегат объемом 1,7 литра, мощностью 81 л. с и крутящим моментом 127 Нм.
Устанавливался на автомобили Лада:
Основой разработки двигателя послужил устаревающий мотор ВАЗ-21213. Новая версия ДВС получила отличия в системе питания топливом, ГРМ и системе очистки выхлопных газов.
Блок цилиндров остался традиционно чугунным, рядным, не гильзованным. Незначительные изменения претерпели передняя крышка мотора (изменена конфигурация из-за крепления ДПКВ).
ГБЦ алюминиевая, с одним распредвалом и 8 клапанами, оснащенными гидрокомпенсаторами. Теперь регулировать тепловой зазор клапанов вручную нет необходимости.
Существуют два вида ГБЦ (российские и канадские). Необходимо помнить, что они не взаимозаменяемые.
Шатунно-поршневая группа схожа с ШПГ предшественника, но имеет расхождение в количестве зубьев на шкиве коленвала и наличием на нем демпфера. Работа двигателя стала менее шумной, нагрузки от крутильных колебаний на КВ снизились.
Приводом ГРМ служит однорядная цепь. Для более стабильной работы гидронатяжителя цепи и гидрокомпенсаторов пришлось уменьшить количество зубьев на звездочке привода маслонасоса. Эта доработка позволила увеличить производительность масляного насоса.
Впускной коллектор и топливная рампа идентичны этим узлам двигателя ВАЗ-21213.
Выпускной коллектор оснащен катализатором.
Модуль зажигания взят от двигателя ВАЗ-2112. Управление работой ДВС осуществляется ЭБУ BOSCH MP 7.9.7. В зависимости от года выпуска или модификации мотора может встретиться ЭБУ ЯНВАРЬ 7.2.
Модификации двигателя ВАЗ-21214 имели общую конструкционную основу, но имели различия в системе питания топливом, экологических нормах содержания вредных веществ в выхлопе и наличии (отсутствии) ГУР.
Например, в ДВС ВАЗ-21214-10 система питания имела центральный впрыск топлива. Экологические нормы – Euro 0. ВАЗ-21214-41 был оборудован стальным выпускным коллектором с встроенным катализатором.
Экологические нормы были подняты до Euro 4 (использовались на внутреннем рынке), и до Euro 5 в экспортных вариантах двигателя. Также на этом моторе устанавливались гидрокомпенсаторы INA, тогда как на всех остальных версиях использовались отечественные ЯЗТА.
Модификация 21214-33 имела литой из чугуна выпускной коллектор, ГУР и соответствовала нормам Euro 3.
Технические характеристики
| Производитель | Автоконцерн ВАЗ | |
| Код двигателя | ВАЗ-21214 | ВАЗ-21214-30 |
| Год начала выпуска | 1994 | 2008 |
| Объем, см³ | 1690 | 1690 |
| Мощность, л. с | 81 | 83 |
| Крутящий момент, Нм | 127 | 129 |
| Степень сжатия | 9.3 | 9.3 |
| Блок цилиндров | чугун | чугун |
| Количество цилиндров | 4 | 4 |
| Порядок впрыска топлива | 1-3-4-2 | 1-3-4-2 |
| ГБЦ | алюминий | алюминий |
| Диаметр цилиндра, мм | 82 | 82 |
| Ход поршня, мм | 80 | 80 |
| Количество клапанов на цилиндр | 2 (SOHC) | 2 (SOHC) |
| Привод ГРМ | цепь | цепь |
| Турбонаддув | нет | нет |
| Гидрокомпенсаторы | есть | есть |
| Регулятор фаз газораспределения | нет | нет |
| Система питания топливом | инжектор | инжектор |
| Топливо | бензин АИ-95 | бензин АИ-95 |
| Экологические нормы | Euro 2 (4)* | Euro 2 (4)* |
| Ресурс, тыс. км | 80 | 80 |
| Наличие ГУР | есть | нет |
| Расположение | продольное | продольное |
| Вес, кг | 122 | 117 |
*значение в скобках для модификации ВАЗ-21214-30
Разница между ВАЗ-21214 и ВАЗ-21214-30
Отличия в версиях этих двигателей незначительные. Во-первых, мотор 21214-30 не комплектовался гидроусилителем руля. Во-вторых, имел несущественную разницу в мощности и крутящем моменте (см. таблицу 1). С 2008 по 2019 год устанавливался на автомобиль Лада Нива Пикап I поколения (ВАЗ-2329).
Из конструктивных отличий можно отметить комплектацию ВАЗ-21214-30 наличием только сварного выпускного коллектора из стали.
Надежность, слабые места, ремонтопригодность
Надежность
Среди автовладельцев бытует двоякое мнение о надежности двигателя. Несмотря на разные мнения, большинство автолюбителей считают мотор ВАЗ-21214 достаточно надежным, если за ним тщательно ухаживать.
Конечно, есть и отрицательные отзывы. Но они в основном касаются автомобиля. О двигателе общий отрицательный отзыв один – не устраивает его мощность, слабоват.
Общий вывод можно сделать таким – двигатель надежный при своевременном и качественном обслуживании, но требует постоянного контроля за техническим состоянием.
Слабые места
Имеются в моторе и слабые места. Много неприятностей доставляет просачивание масла по шпилькам выпускного коллектора. Отмечено не мало случаев обильного задымления моторного отсека подгорающим маслом, попавшим на горячий коллектор. Совет изготовителя – устранить проблему самостоятельно или на автосервисе.
Слабая электрика. В результате возможны сбои в работе двигателя на холостом ходе. В большинстве случаев проблема кроется в неисправности датчика холостого хода, свечей зажигания или высоковольтных проводах (повреждение изоляции). Перегрев модуля зажигания вызывает отказ работы первого и второго цилиндров.
В результате образования нагара масла на клапанах и стенках цилиндров со временем в моторе появляется масложор.
Двигатель довольно шумный в работе. Причина заключается в гидрокомпенсаторах, водяном насосе, появившейся выработке на распредвале. Хуже, если шумность вызывают коренные или шатунные подшипники.
При возникновении повышенных шумов ДВС нуждается в диагностике на профильном автосервисе.
Реже, но встречается перегрев двигателя. Источниками этой проблемы являются неисправный термостат или загрязненный радиатор системы охлаждения.
Ремонтопригодность
Неоспоримым достоинством двигателя ВАЗ-21214 является его высокая ремонтопригодность. Блок способен выдержать несколько капитальных ремонтов полного объема. Мотор можно восстанавливать в гаражных условиях ввиду его простого устройства.
С поиском запчастей для ремонта проблем не возникает. Их можно приобрести в любом специализированном магазине. Единственное предостережение – избегать незнакомых продавцов, так как очень высокая вероятность приобретения контрафактной продукции. Особенно в изготовлении контрафакта преуспел Китай.
В случае крайней необходимости мотор по лояльной цене можно легко приобрести на вторичном рынке.
В целом силовой агрегат ВАЗ-21214 заслуживает хорошей оценки при тщательном за ним уходе.
Описание
ВАЗ-2121 представляет собой бензиновый четырехцилиндровый карбюраторный атмосферник объемом 1,6 литра, мощностью 80 л. с и крутящим моментом 114 Нм.
Устанавливался на автомобиль Лада 4х4 2121 Нива с 1977 по 2019 годы.
В интернете и других СМИ можно найти противоречивую информацию о двигателе. Особенно касающуюся его мощности. Почему-то ВАЗ-2121 полностью отождествляют с ВАЗ-2106. На самом деле это не совсем правильно.
Действительно, эти моторы имеют очень большое сходство. Реальные отличия заключаются в конструктивном изменении масляного поддона картера и маслоприемника.
Их форма изменена в связи с установкой редуктора. Небольшим изменениям подвергнут масляный щуп (увеличен в размере).
Из других доработок можно отметить установку медного радиатора с увеличенным объемом, оснащение крышки генератора приливом для размещения на ней патрубка воздухозабора и отказ от установки электровентилятора в системе охлаждения (заменен крыльчаткой принудительного обдува).
Блок цилиндров отлит из высокопрочного чугуна. Не гильзованный. Высота составляет 215,9 мм (от верхней плоскости до оси коленвала), что позволяет относить его к классу высокоблочных.
Коленчатый вал изготовлен из чугуна. Крепится на пяти опорах коренных подшипников. Вкладыши подшипников сталеалюминиевые.
Шатуны стальные, кованные.
Поршни алюминиевые, стандартные, с тремя кольцами. Два верхних компрессионные, нижнее маслосъемное.
ГБЦ алюминиевая, с одним распредвалом и 8 клапанами. Седла и направляющие клапанов запрессованы в тело головки.
Распредвал отлит из чугуна. Крепится на пяти опорах.
Клапана стальные. Регулировка теплового зазора осуществляется вручную, так как гидрокомпенсаторы в конструкции ДВС не предусмотрены. Периодичность регулировки составляет 7-10 тыс. км.
Привод ГРМ цепной. Кроме распредвала приводит в движение масляный и топливный насосы. Цепь необходимо подтягивать через каждые 10 тыс. км пробега.
Система смазки комбинированного типа. Смазывание трущихся поверхностей происходит под давлением и разбрызгиванием масла.
Система питания включает карбюратор, топливный насос, воздухофильтр и соединительную арматуру.
В систему зажигания входят датчик-распределитель, высоковольтная катушка, свечи зажигания и соединительные провода.
В реальности ВАЗ-2121 является почти точной копией ВАЗ-2106.
Технические характеристики
*без потери ресурса 85 л. с
Надежность, слабые места, ремонтопригодность
Надежность
Проблема надежности является актуальной для любого двигателя. Каждый автовладелец заинтересован в качественном и одновременно экономичном моторе своего авто.
К сожалению, на самом деле вопрос надежности у некоторых автолюбителей восторга не вызывает. Другие наоборот, радуются, что на их Ниве стоит ВАЗ-2121.
Автовладельцы, проявляющие заботу о двигателе, считают его вполне надежным. Ну, а те, кто из всех видов обслуживания признают лишь заправку бензином, в надежности мотора очень сомневаются.
При обслуживании и мелком ремонте рекомендуется использовать только оригинальные запчасти и расходники.
Заправлять машину бензином нужно только на проверенных АЗС.
Своевременно устранять обнаруженные неисправности в двигателе.
Соблюдающим эти простые правила эксплуатации мотор ответит высокой надежностью и выросшим ресурсом.
Слабые места
Они имеются в любом двигателе. ВАЗ-2121 не исключение. В то же время необходимо иметь в виду, что зачастую появление слабых мест спровоцировано самим автовладельцем.
Перегрев мотора. Такая неисправность не является редкостью. В возникновении виноваты неисправный термостат, загрязненный радиатор или водяной насос. Порой достаточно прочистить радиатор и проблема с охлаждением двигателя исчезает. А вот термостат и помпу придется менять.
Вибрация ДВС на оборотах холостого хода в большинстве случаев возникает при использовании бензина низкого качества, а также потери амортизационных свойств подушками двигателя. Реже причиной являются разрушение прокладки ГБЦ или прогорание клапанов. В случае возникновения вибрации мотору нужна диагностика на автосервисе.
Повышенный износ распредвала. К сожалению, это является своеобразно болезнью всех вазовских моторов прошлого поколения.
Некоторые автолюбители обеспокоены значительным масложором движка. Как правило, основной причиной здесь является использование дешевых сортов масла. К сведению: экономия на масле, а равно не своевременная его замена приводят к увеличению диаметра цилиндра на 0,15 мм после 50-60 тыс. км пробега.
Другими словами, качество масла напрямую влияет на износ трущихся поверхностей ЦПГ. Отсюда и повышенный расход масла.
В любом случае при возникновении неисправностей двигателя нужно обратиться за помощью к специалистам СТО.
Ремонтопригодность
Действительно, проблем с поиском деталей для восстановления двигателя не возникает. Единственно важный момент в этом плане – не приобрести контрафактную запчасть. Рынок буквально наводнен подделками. Особенно этим славятся китайские производители.
Для выполнения ремонтных работ желательно использовать только оригинальные запчасти. В этом случае качество и надежность двигателя в целом станут достаточно высокими, чего не скажешь при использовании деталей-аналогов.
Сам ремонт особой сложности не представляет. Его можно выполнить и в гараже. Единственное неудобство может вызвать замена ЦПГ. Поскольку гильз в блоке цилиндров нет, его придется растачивать, шлифовать и хонинговать в специальной мастерской. А это не только неудобство, но и дополнительные затраты.
Себестоимость полного капитального ремонта мотора высокой не назовешь, но просчитать возможные затраты стоит. Вполне может случиться так, что приобретение нового или контрактного двигателя станет ненамного дороже.
Силовой агрегат ВАЗ-2121 не прихотливый и достаточно надежный при своевременном и полноценном его обслуживании. Кроме этого, спокойный стиль езды не только положительно сказывается на надежности, но и значительно увеличивает ресурс пробега двигателя.
Для массового внедорожника Лада Нива требовался более надежный и выносливый силовой агрегат. Инженерам АвтоВАЗа удалось его сконструировать и воплотить в жизнь.
Описание
В 1994 году ВАЗовские моторостроители разработали и внедрили в производство новый (по тем временам) двигатель, получивший обозначение ВАЗ-21213. Его проектирование проходило параллельно с созданием мотора для Лада ВАЗ-2107, но приоритет установки был отдан внедорожникам Нива.
Мотор ВАЗ-21213 представляет собой рядный бензиновый четырехцилиндровый атмосферник объемом 1.7 литра, мощностью 78,9 л. с и крутящим моментом 127 Нм.
Устанавливался на автомобили Лада:
- 2129 (1994-1996);
- 4х4 Нива 2121 (1997-2019);
- 4х4 Бронто (1995-2011);
- Нива Пикап (1995-2019).
Дополнительно его можно встретить под капотом Лада Надежда, Лада 21213 и Лада 21313. На Ладах 21214, 21044 и 21074 он экспортировался за рубеж.
Блок цилиндров традиционно чугунный, не гильзованный. В нижней части имеются пять опор коленчатого вала. Вкладыши коренных подшипников сталеалюминиевые. Блок имеет два ремонтных размера – 82,4 и 82,8. Таким образом, ДВС ВАЗ-21213 можно безболезненно сделать два капитальных ремонта.
Коленчатый вал изготовлен из высокопрочного чугуна. Имеет восемь противовесов для снижения инерционных сил второго порядка, вызывающих вибрацию двигателя. На носке коленвала устанавливаются звездочка привода ГРМ и приводной шкив агрегатов навесного оборудования (помпы, генератора, ГУР). С противоположной стороны крепится маховик.
Шатуны стальные. Подшипники (вкладыши) нижней головки сталеалюминиевые, верхней – сталебронзовая втулка. Ввиду очень маленького зазора во вкладышах перекос крышки шатуна при сборке не допускается, иначе возникнут проблемы со смазкой подшипников. Верхняя головка выполнена под плавающий палец поршня.
Поршни оригинальные, алюминиевые, с тремя кольцами, два из которых компрессионные, одно маслосъемное. Выемка в днище является дополнительной камерой сгорания (основная находится в ГБЦ). Поршневой палец плавающего типа, зафиксирован двумя стопорными кольцами.
ГБЦ оригинальная, алюминиевая. Оснащена одним распредвалом и 8 клапанами. Гидрокомпенасторы клапанов не предусмотрены, поэтому тепловой зазор приходится регулировать вручную через каждые 7-10 тыс. км пробега. Между блоком и головкой устанавливается одноразовая металлоармированная прокладка.
Распредвал отлит из чугуна. Установлен на пяти опорах. Имеет специальную форму кулачков, обеспечивающих более длительное открытие впускных клапанов. Такая инновация приводит к улучшению наполнения камеры сгорания рабочей смесью, что в свою очередь повышает мощность силового агрегата.
Привод ГРМ цепной. Для улучшения эксплуатационных характеристик используется натяжитель новой конструкции с удлиненным башмаком. Растяжение цепи вызывает загиб клапанов и разрушение поршня при их контакте.
Система смазки комбинированная. Масляный насос шестеренчатого типа.
Рекомендуемое производителем оригинальное масло – Лукойл Люкс 10W-30 или 10W-40. Из не оригинальных предпочтение можно отдать отечественным брендам Роснефть, G-Energy и Газпромнефть.
Система зажигания бесконтактная с одной общей высоковольтной катушкой. Рекомендуемые свечи – АУ17ДВРМ или BCPR6ES (NGK).
Остальные системы и узлы остались классическими.
Технические характеристики
Надежность, слабые места, ремонтопригодность
Надежность
Несмотря на то, что производитель определил не большой ресурс эксплуатации, многие автолюбители заявляют о его превышении. Естественно, при соблюдении некоторых нюансов.
Таким образом, превышение ресурса пробега наглядно говорит о надежности двигателя.
Соблюдение всех рекомендаций производителя по эксплуатации двигателя существенно повышает его надежность и, как следствие, заявленный ресурс.
Слабые места
Их наличие свойственно каждому двигателю. На ВАЗ-21213 их можно свести в четыре основные группы.
- Перегрев. Он может возникнуть по причине неисправного термостата или загрязненного радиатора. Неисправность легко устранима силами самого автовладельца.
- Возникновение несанкционированных шумов и стуков. Здесь требуется тщательная проверка многих узлов двигателя. Разрегулированные клапана, неисправности в приводе ГРМ (проблемы в успокоителях или натяжителях цепи), износ поршневых пальцев, коренных или шатунных вкладышей являются причиной повышения шумности работы мотора. Диагностика на специализированном СТО выявит истинную причину появившейся неисправности.
- Подтекания масла и ОЖ. Причиной их возникновения являются ослабление крепления соединений патрубков и потеря герметичности прокладок или сальников. При обнаружении подтеков технических жидкостей нужно незамедлительно принять меры к их устранению.
- Электрическая часть. Не большой ресурс эксплуатации имеют генератор и стартер. Здесь единственный способ устранения неполадки – их замена.
Для снижения отрицательных последствий проявления слабых мест необходимо принимать меры к их своевременному обнаружению и устранению.
Ремонтопригодность
Ремонт двигателя ВАЗ-21213 затруднений не вызывает. Он может проводиться даже в гаражных условиях. Определенные неудобства вызывает отсутствие гильз в цилиндрах. Для капитального ремонта в полном объеме придется блок цилиндров доставить на предприятие, где будет произведена его расточка, шлифовка и хонингование.
Подбор и приобретение запчастей для ремонта беспроблемные. Единственная рекомендация – не нарвитесь на подделку, если самостоятельно их покупаете. Изобилие контрафакта на рынке вызывает определенные трудности у не опытных автовладельцев.
Для успешной работы мотора после ремонта при восстановлении необходимо использовать только оригинальные узлы и детали.
Перед тем, как делать капитальный ремонт в полном объеме нужно внимательно и скрупулезно просчитать возможные материальные затраты. Может случиться так, что приобретение контрактного двигателя станет более выгодным вариантом.
ВАЗ-21213 вполне надежный и неприхотливый силовой агрегат при должном с ним обращении. Своевременное и качественное обслуживание существенно увеличит срок его бесперебойной работы, повысит эксплуатационный ресурс.
Читайте также: