A experiência da operação cotidiana de veículos ZIS-5 em centenas de frotas de veículos da URSS deu aos projetistas da Fábrica de Automóveis Stalin uma quantidade significativa de material, com base no qual foi iniciado o desenvolvimento de um novo caminhão. O trabalho em uma máquina promissora, indexada ZIS-15, começou no outono de 1937.
A capacidade de carga do carro ZIS-15 foi determinada em 5 toneladas em estradas pavimentadas e 3,5 toneladas em estradas de terra. Ao mesmo tempo, o peso total do carro, de acordo com o projeto, era para ser de apenas 3.500 kg. Para passar para uma nova classe de capacidade de carga, a distância entre eixos foi aumentada e passou a ser igual a 4400 mm, e o motor foi deslocado 200 mm para a frente. Para efeito de comparação: o caminhão de cinco toneladas YAG-6 produzido na épocatinha uma distância entre eixos de 4200 mm com um peso total significativamente maior (4.930 kg). Durante o design, muita atenção foi dada ao aumento da resistência e durabilidade dos mecanismos e componentes individuais do carro.
O carro recebeu um motor atualizado. Embora mantendo as dimensões gerais e as mesmas do ZIS-5 , com um volume de trabalho de 5555 cm3, sua potência foi elevada para 73 cv. a 2300 rpm até 82 hp a 2600 rpm devido a um aumento na taxa de compressão e enchimento dos cilindros, que, por sua vez, foi conseguido alterando a forma da câmara de combustão e alterando o sincronismo da válvula no sentido de aumentar o tempo de abertura da admissão e exaustão válvulas. As novas peças do motor (em relação ao motor ZIS-5 ) foram:
- o bloco de cilindros, no qual a forma e o método de resfriamento dos canais de admissão e exaustão foram alterados;
- a cabeça do cilindro, na qual se alteraram a forma e o volume da câmara de combustão: a câmara de vórtice tipo Ricardo com vias de combustão encurtadas foi substituída por uma câmara de vórtice com absorção de choque, criada tendo em conta as pesquisas científicas mais recentes na área Tempo. Isso permitiu aumentar a taxa de compressão de 4,7 para 5,3 com pistões de ferro fundido e até 5,7 na instalação de pistões de liga de alumínio;
- pistões com cortes verticais e horizontais na saia, que permitiam que um pistão bem ajustado (com uma folga menor entre o pistão e o cilindro do que no ZIS-5 ) se expandisse quando aquecido sem emperrar;
- uma árvore de cames com sincronização da válvula e perfil de cames alterados, permitindo aumentar a elevação da válvula. As fases de distribuição são as seguintes: o início da abertura da válvula de admissão 21 ° antes do TDC, o fim do fechamento - 70 ° após o BDC, a duração da admissão é 271 °, o início da abertura da válvula de escape 68 ° antes do BDC, o fim do fechamento é 23 ° depois do TDC, a duração da liberação também é 271 °. A sobreposição aumentada da válvula aumentou significativamente a taxa de enchimento do cilindro. A fim de reduzir o ruído do mecanismo de distribuição de gás, a engrenagem da árvore de cames foi feita de PCB;
- elevadores de válvula modificados. A lacuna de temperatura entre a haste da válvula e o parafuso de ajuste do taco foi fornecida em 0,25 mm para as válvulas de exaustão e sucção;
- o acionamento do ventilador foi feito com correia em V diretamente da polia do virabrequim. A bomba de óleo é acionada por um par de engrenagens helicoidais do eixo de comando. Isso tornou possível reduzir o número de engrenagens de distribuição para duas em vez de cinco na ZIS-5 ;
- a borracha foi colocada no suporte do motor, mantendo o esquema e as dimensões de instalação em todos os três pontos.
No sistema de alimentação do motor foram introduzidas as seguintes alterações:
- definir um melhor carburador MKZ-6 permitido de 270 a 240 g / e.l.s.ch reduzir o consumo de combustível (1938 anos de tal carburador instalado em produtos de produção em série - ZIS- 5 , ZIS-6 e suas modificações);
- o tanque de combustível está instalado fora da longarina do chassi, atrás da cabine. A sua capacidade foi aumentada de 60 para 100 litros, o que, aliado a um reduzido consumo específico de combustível, permitiu quase duplicar a reserva de marcha do veículo.
A transmissão do carro também passou por mudanças significativas, mas a embreagem foi mantida semelhante à usada no ZIS-5 .
A caixa de câmbio era um projeto totalmente novo de três vias e quatro velocidades. Para reduzir o ruído, as engrenagens de engate constante e a terceira marcha foram feitas com engrenagens helicoidais de engate constante, e as relações de transmissão da caixa foram trocadas (marcha I - 6,00; marcha II - 3,34; marcha III - 1,76; marcha IV - 1,00; ZX - 6,94). Os rolamentos da caixa de engrenagens foram significativamente reforçados. O projeto também foi desenvolvido para uma caixa de câmbio de cinco velocidades.
A transmissão cardan, devido à distância entre eixos aumentada em quase 600 mm, era composta por dois eixos com um suporte intermediário. Em vez de rolamentos lisos, rolamentos de rolos de agulhas foram instalados nas juntas universais. O diâmetro dos tubos do eixo da hélice era de 60 mm para o intermediário e 75 mm para a traseira.
O eixo motriz traseiro não diferia estruturalmente de uma unidade ZIS-5 semelhante , mas a relação de transmissão final foi aumentada para i = 6,9. No redutor de engrenagem principal, as engrenagens cônicas e o rolamento da engrenagem motriz foram significativamente reforçados. O eixo da engrenagem cônica motriz, bem como o eixo da engrenagem cônica acionada e pequenas engrenagens cilíndricas, foi montado em rolamentos de rolos cônicos. A viga do eixo traseiro é basicamente a mesma do ZIS-5 - fundido em ferro dúctil com tubos semi-axiais prensados de liga de aço. O eixo dianteiro permaneceu estruturalmente igual ao do carro ZIS-5 , mas devido ao aumento da carga axial, foi reforçado em todos os elementos.
Na suspensão do carro, para melhorar a suavidade do passeio, as molas dianteiras foram alongadas em 50 mm em relação ao ZIS-5 . Na suspensão traseira, uma mola adicional foi alongada para melhorar o conforto de condução sob carga.
O quadro do carro foi reforçado. A altura das longarinas da seção do canal feitas de aço normalizado 1025 (OST NKTP 7123) com uma espessura de 6 mm em comparação com o ZIS-5 foi aumentada.
Em vez de seis pinos, as rodas foram fixadas com oito, enquanto o tamanho dos pneus de alta pressão foi aumentado de 34x7 para 36x8.
A direção foi feita de acordo com o tipo de carro ZIS-5 ., enquanto o pino da manivela foi feito removível para fácil substituição, e o parafuso é montado em rolamentos de esferas. A relação da caixa de direção foi mantida a mesma (i = 15,9).
O sistema de freio de serviço com acionamento mecânico, como o do ZIS-5 , foi significativamente reforçado para aumentar a confiabilidade. A transferência de força do pedal do freio para os freios dianteiros foi realizada usando barras de freio rígidas (em vez de cabos no ZIS-5) Para reduzir o esforço do pedal durante a frenagem, foi instalado um amplificador de vácuo com válvula de ação direta. Os tambores de freio possuem aro reforçado. O diâmetro dos tambores de freio dianteiro e traseiro foi de 410 mm; largura das pastilhas de freio dianteiras 70 mm, traseira - 100 mm; a área das pastilhas de freio é de 300 e 429 cm2, respectivamente. No futuro, foi planejado mudar para um acionamento hidráulico do sistema de freio de trabalho. Um freio de estacionamento a disco (semelhante ao usado no carro de três eixos ZIS-6 ) com acionamento manual foi localizado no eixo cardan intermediário na segunda junta cardan. A presença de dois sistemas de travagem independentes garantiu a fiabilidade da travagem com um aumento da capacidade de carga e um aumento da velocidade do veículo.
Naqueles anos, o design artístico da fábrica estava apenas começando. Os carros produzidos em série tinham cabines angulares de madeira maciça e metal de madeira, que serviam principalmente para proteger o motorista do mau tempo. Mas mesmo assim, os designers estavam pensando na aparência do carro, sua elegância e interior. Portanto, uma das principais inovações do carro ZIS-15 foi uma cabine de três lugares toda em metal, de formas aerodinâmicas suaves, com para-brisa em forma de V e plumagem. Foi equipado com assento e encosto mais macios, o que garantiu um ajuste confortável para o motorista e contribuiu significativamente para a redução do cansaço durante o trabalho. A cabine foi totalmente feita de chapa de aço por meio da soldagem de painéis estampados separados, o que aumentou significativamente sua durabilidade em comparação com a cabine do carro ZIS-5, que tinha uma moldura de madeira. O capô, os pára-lamas e a grade do radiador, que também tinham um formato elegante e aerodinâmico comparável em estilo à plumagem dos carros de passageiros da época, combinados com a cabine deram ao caminhão um visual moderno, melhorando ligeiramente suas características aerodinâmicas. O grupo de designers que trabalharam na aparência do novo caminhão foi liderado pelo cocheiro Alexander Yevstafievich Oksentievich.
A plataforma do caminhão é de madeira, com novo design, e possui laterais dobráveis. A plataforma tem 3800 mm de comprimento, 2300 mm de largura e 620 mm de altura.
No final de 1938, os projetistas do KEO ZIS concluíram os desenhos de trabalho do caminhão ZIS-15. Uma nota curta "Caminhão ZIS-15" na revista "Atrás do volante" nº 8 de 1939 (assinada para publicação em 17 de abril) dizia: "O departamento de projeto e experimental da fábrica de automóveis Stalin em 9 de março, como um presente para o XVIII Congresso do Partido, lançou o primeiro protótipo do caminhão ZIS -15. A capacidade de carga do novo carro é de 3,5 a 5 toneladas. O design dos eixos traseiro e dianteiro, bem como o quadro, foi significativamente melhorado. O carro tem uma confortável cabine aerodinâmica de três lugares toda em metal. "Aparentemente, o ZIS-15 ainda não havia sido montado, então a nota foi ilustrada com o desenho de uma das variantes do ZIS-5E .
No próximo número da revista "Za Rulem" (nº 9, assinado para publicação no dia 22 de abril), na matéria "Novos Carros ZIS", o ZIS-15 já era mencionado com mais detalhes:“O novo ZIS-15, projetado pela usina, é projetado para transportar 5 toneladas de carga em asfalto e rodovias e 3,5 toneladas em estradas não pavimentadas. O novo caminhão é equipado com motor de 82 cv, mais econômico do que os convencionais. Cabine - três lugares, toda em metal. A plataforma foi aumentada em comprimento e largura. Em um futuro próximo, os desenhos do carro ZIS-15 estarão finalizados e, no final deste ano, ele passará por testes estaduais. O caminhão ZIS-15 substituirá os caminhões ZIS-5 atualmente produzidos... Com base no caminhão ZIS-15, está prevista a construção de um ônibus experimental tipo vagão, um gerador a gás, um trator e um caminhão basculante. Como resultado de um desenvolvimento de dois anos de motores diesel de alta velocidade para caminhões, a fábrica de automóveis produziu dois protótipos do novo motor diesel ZIS-D7. O novo motor diesel funciona com combustível mais barato. Em termos dos principais indicadores - consumo de combustível, potência, gravidade específica - supera os motores das melhores marcas estrangeiras. Quando testado no estande, o motor diesel apresentou potência de 96 cv. O Comissariado do Povo para a Construção de Máquinas Médias criou uma comissão para testes de estado deste motor em condições de laboratório e de estrada. "
No mesmo 1939, o primeiro protótipo do carro ZIS-15 (nas memórias de B.M. Fitterman, a designação ZIS-15X também é encontrada) entrou em testes de estrada. O próximo artigo da revista "Ao volante" em №12 de 1939 (assinado para publicação em 21 de junho) relatou: "O primeiro carro de carga" ZIS-15 ", produzido pela Moscow Automobile im.Stalina gratuitamente, XVIII Congresso do Partido foi realizada por 5 mil quilômetros de teste de estrada com uma carga de 5 toneladas. Os testes deram bons resultados. Agora, a montagem do segundo caminhão está sendo concluída na montadora. Nos próximos dias terá início a montagem do terceiro caminhão ZIS-15, sendo decidido fazer algumas melhorias no seu design. ”
A necessidade de “alguns melhoramentos” explicava-se pelo facto de, após os testes efectuados, que revelaram insuficiente potência do motor, a massa da carga transportada na auto-estrada ter reduzido para 4 toneladas. Como B.M. Fitterman, que na época trabalhava na ZIS como chefe do escritório de chassis KEO, testemunha em suas memórias,“Em geral, nessa época, criamos um caminhão totalmente moderno com capacidade de carga de 4 toneladas. Infelizmente, sua massa acabou sendo grande - mais de 4300 kg. Um grande problema foi a escolha da distribuição da carga por eixo, especialmente com uma carga. Após longas disputas, apesar da pressão dos "modernistas" - e havia muitos deles, incluindo Lipgart em GAZ - após longos testes especiais em vários tipos de solos, foi adotada uma proporção de 25 a 75 por cento, em vez de 23 a 78 por cento para o ZIS-5... A experiência mostrou que naquela época e nessas estradas era a proporção ideal com uma extremidade dianteira não dianteira. Após os primeiros testes, as deficiências do carro ZIS-15X foram notadas, e foi decidido criar um novo modelo ZIS-15K modernizado com uma base encurtada e menos peso. O alívio foi trazido para 300 kg. Infelizmente, alguns dos defeitos observados não foram eliminados imediatamente. Isso inclui, em primeiro lugar, molas dianteiras curtas e rígidas - uma homenagem às "contrapartes americanas", que, além do desconforto, levavam a freqüentes avarias. "
A primeira amostra do ZIS-15, após a conclusão dos testes, foi enviada para a All-Union Agricultural Exhibition (agora VDNKh). Uma placa explicativa com ele ainda dizia que o ZIS-15 era capaz de transportar até 5 toneladas de carga.
A terceira amostra, também com base de 4100 mm, foi montada na seguinte, 1940. Com base nas informações fornecidas no artigo de Yu. Kleinerman (a revista "Za Rulem" nº 9 de 1940, assinada para publicação em 23 de maio), é possível afirmar com alto grau de probabilidade que um motor com Os pistões de alumínio foram instalados no protótipo nº 3 do carro ZIS-15 e aumentaram para 5,7 a taxa de compressão, cuja potência foi aumentada para 90 cv. a 2700 rpm. Esta suposição também é apoiada pelo fato de que tal motor já foi produzido na Oficina Experimental do KEO ZIS e foi instalado no ônibus ZIS-16 , que é produzido em massa desde 1938.... O uso de pistões de alumínio permitiu reduzir o peso total das partes móveis retilíneas, aliviar significativamente o mecanismo de manivela e aumentar a condutividade térmica da coroa do pistão; esta, por sua vez, contribui para o aumento da taxa de compressão e diminuição da temperatura de exaustão.
Como mencionado acima, para o carro ZIS-15, uma nova caixa de câmbio de cinco marchas foi projetada e preparada para produção de acordo com o esquema de Clark, que era amplamente utilizado na época, com uma quinta marcha em aceleração e engate constante das marchas III e V , que foram feitos em espiral para reduzir o ruído durante a operação. Para engatar as marchas indicadas, foram utilizadas embreagens de marcha fácil do tipo "isishift". A relação de transmissão overdrive foi selecionada para atingir uma velocidade máxima de 75 km / h. Parece muito provável que tal caixa de engrenagens tenha sido instalada no protótipo nº 3, no entanto, sem quaisquer mudanças especiais, uma caixa de engrenagens com as mesmas relações de transmissão (I - 6,24; II - 3,32; III - 1,90; IV - 1,00; V - 0,81 ; ZX - 6,70) foi posteriormente aplicado no carroZIS-150 .
O eixo motriz traseiro do protótipo nº 3, do tipo denominado "pistola", possuía um plano de fixação da carcaça da caixa de câmbio principal, inclinado em um ângulo de 45 °, o que possibilitava aumentar a distância ao solo. Em conexão com a instalação de uma nova caixa de câmbio, a relação de marcha da engrenagem principal do eixo traseiro foi aumentada para i = 7,63. Ambas as soluções de design também foram posteriormente adotadas para o veículo ZIS-150 .
Além disso, devido à diminuição da distância entre eixos do ZIS-15, o eixo propulsor intermediário foi excluído da transmissão a pedido dos tecnólogos para simplificar o projeto. Esse esquema de transmissão, com um eixo cardan, também foi usado posteriormente na ZIS-150 , enquanto fazia um péssimo trabalho.
O protótipo ZIS-15 No. 3 recebeu pneus de baixa pressão de tamanho 9.00-20. A aparência da grade do radiador e do capô foi alterada significativamente. O mecanismo de direção permaneceu do mesmo tipo que nos protótipos No. 1 e No. 2, mas sua relação de transmissão foi aumentada para i = 22,3.
Com base nesse artigo Yu.Kleynermana e nos artigos F.Kolesnikova "O carro soviético do terceiro Plano Quinquenal", publicado no mesmo ano na "revista blindada", segue-se que, no futuro, o motor do carro era suposto para introduzir as seguintes mudanças no ZIS-15:
- endurecimento da superfície dos munhões do virabrequim com correntes de alta frequência pelo método do cientista russo, Professor VP Vologdin (pela criação deste método em 1943, ele receberá o Prêmio Stalin );
- rolamentos principais com buchas bimetálicas de parede fina substituíveis fundidas em bronze de chumbo. Isso se deve ao fato de que os mancais preenchidos com liga antifricção diretamente sobre o corpo do bloco e tampas, com um aumento significativo da potência e velocidade do motor, reduzem significativamente o seu recurso;
- revestimento especial de pistões e anéis de pistão;
- sistema de ventilação do cárter e dupla filtragem de óleo, o que deve reduzir significativamente o consumo de óleo e aumentar a resistência ao desgaste das superfícies de atrito do motor;
- termostato bimetálico no sistema de refrigeração, que permite manter um regime térmico uniforme do motor com perdas mínimas de combustível;
- bomba d'água do sistema de refrigeração com maior desempenho;
De acordo com o decreto do Conselho de Comissários do Povo da URSS e do Comitê Central do Partido Comunista dos Bolcheviques, em 1941-1942, a fábrica deveria construir mais cinco protótipos do ZIS-15, conduzir seu testar o estado e, paralelamente, concluir a preparação tecnológica da produção seriada de um novo caminhão. O ZIS-15 deveria se tornar o principal tipo de caminhão econômico nacional da Fábrica de Automóveis de Moscou, com base no qual foi planejada a produção de uma família inteira de veículos para diversos fins:
ZIS-17 - um ônibus de uma perua layout;
ZIS-23 - caminhão de três eixos com tração nas quatro rodas (6x6);
ZIS-24 - caminhão fora de estrada com tração nas quatro rodas (4x4);
ZIS-25 - veículo gerador de gás;
ZIS-26 - caminhão trator;
ZIS-27- caminhão basculante;
ZIS-28 é um veículo gerador de gás.
Além disso, foi planejada a criação de um veículo com cilindro de gás.
O caminhão ZIS-15 inesperadamente se tornou um símbolo da indústria automotiva: no ano seguinte, 1941, sua imagem artística adornou a primeira página da capa de cada edição da revista Avtomobil (formada pela união das revistas Za Rulem e Motor publicadas até o final de 1940), o compartimento principal automóvel URSS ( photo1 , photo2 ).
Além do motor a gasolina, conforme mencionado acima, um motor a diesel também foi fornecido para o carro ZIS-15. O trabalho em motores a diesel começou na fábrica em 1934 e foi realizado sob a liderança de Pavel Vasilyevich Smetannikov, Nikolai Alexandrovich Nilov, Nikolai Ivanovich Ryabov. O primeiro motor a diesel de seis cilindros ZIS-D5 criado naquela época revelou-se imperfeito e de baixa potência. A potência do motor ZIS-D6 foi aumentada de 65 para 75 cv. O próximo passo foi a criação de um motor diesel 3IS-D7 completamente novo para um caminhão básico promissor. Sua diferença fundamental em relação à série anterior foi a distância entre os cilindros aumentada em 4 mm. As dimensões de instalação do motor ZIS-D7 diesel foram as mesmas do motor a gasolina, o que possibilitou a instalação de um ou outro motor no carro ZIS-15, dependendo das necessidades operacionais.
Os testes do motor diesel ZIS-D7 realizados por muito tempo em um veículo ZIS-5 especialmente equipado deram resultados satisfatórios, e os preparativos para sua produção em série foram iniciados.
A eclosão da guerra interrompeu todo o design avançado, não relacionado a equipamentos especiais (de defesa). Outros trabalhos de design no caminhão ZIS-15 foram temporariamente interrompidos. Nenhuma das outras amostras planejadas do ZIS-15 foi construída, e a preparação para sua produção, que seria lançada em 1942, também foi interrompida. Devido à guerra, a produção de motores diesel ZIS-D7 nunca foi organizada (mais tarde eles tentaram retornar a eles no início dos anos 1950).
Durante a evacuação da fábrica em 1941, juntamente com o equipamento, cerca de 80 carros, carros, caminhões e ônibus, incluindo o protótipo nº 1 do caminhão ZIS-15, que veio para a filial de Ulyanovsk da ZIS, foram evacuados ao longo com o equipamento. Em Ulyanovsk, foi operado como um veículo de transporte e foi desativado, provavelmente durante os anos de guerra. Sua milhagem antes de ser amortizada era de 80.000 km. Em 1943, por ordem do engenheiro-chefe da fábrica de Stalin em Moscou, V.N. Takhtarov, o segundo protótipo do ZIS-15 foi transferido para Ulyanovsk. No final de 1945, junto com um grupo de funcionários da Fábrica de Automóveis Ulyanovsk com o nome de I. Stalin, chefiado por B.L. Shaposhnik, e o equipamento da produção experimental de UlZIS, ele seguiu para Novosibirsk para a Usina Automóvel de Novosibirsk (NAZ) em construção, onde também foi operado como veículo de transporte e em 1947 foi baixado por desgaste com uma quilometragem de 60.000 km. O terceiro protótipo ZIS-15 durante sua operação teve uma quilometragem de 30.000 km, incluindo 15.000 em modo de teste, após o que, aparentemente, foi desmontado para estudar o estado das unidades. E em 1944, a partir do que restou da terceira amostra do ZIS-15 (começando com o quadro), o primeiro protótipo foi montadoZIS-150 . |
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