ЗИС в американском стиле

Автомобиль представлял собой бортовой двухосный грузовик с колесной формулой 4х2, снабженный закрытой кабиной и деревянной бортовой платформой, а также бензиновым двигателем ЗИС-120. Грузоподъемность автомобиля составляла 4 т на шоссе и 3,5 т для грунтовых дорог. ЗИС-150 был выполнен по обычной схеме грузовиков среднего тоннажа того периода. Двигатель устанавливался над передней осью без выноса вперед. За двигателем располагалась кабина. Кузов в виде платформы с откидными бортами располагался над задней осью с незначительным смещением внутрь базы (на 150 мм). Такая компоновка давала благоприятное распределение массы по осям, обеспечивающее относительно большой сцепной вес, что повышало проходимость автомобиля как в нагруженном, так и в ненагруженном состоянии.

Автомобиль имел габаритную длину 6775 мм (6720 мм по чертежу), ширину по кузову 2394 мм (2385 мм), высоту по кабине без груза 2230 мм (2175 мм). База автомобиля равнялась 3984 мм (4000 мм). Масса автомобиля без груза составляла 4050 кг и превышала указанную в заводских условиях (3900 кг). Внешнее оформление автомобиля ЗИС-150 соответствовало стилю американских грузовиков коммерческого типа (International, Dodge). На автомобиле был установлен двигатель ЗИС-120 № 5. Шестицилиндровый рядный двигатель имел рабочий объем 5,55 л, степень сжатия 6, развивал мощность 90 л.с. при 2600 об/мин. Мощность при ограниченных регулятором оборотах 2400 об/мин составляла 85 л.с. Максимальный крутящий момент 30,5 кГм достигался при 1100 об/мин. Регулятор оборотов пневматического типа работал от воздействия скоростного напора потока засасываемой смеси на дроссель.

Двигатель модели ЗИС-120 отличался простотой, большой жесткостью блок-картера и коленчатого вала. Имел умеренную оборотистость, что благоприятно сказывалось на его долговечности; ненапряженный температурный режим. Однако отсутствие жалюзи на радиаторе замедляло прогрев двигателя, что создавало предпосылки к ускоренному износу двигателя. ЗИС-120 был создан на базе двигателя ЗИС-5 с переконструированием ряда основных деталей. Двигатель получил тонкостенные подшипники коленчатого вала (коренные и шатунные вкладыши), изготовленные из сталь-баббитовой ленты. Для устранения ослабления посадки вкладышей в постели вследствие износа под каждый стык крышки подкладывали по одной прокладке толщиной 0,05 мм. Вкладыши коренных и шатунных подшипников, кроме номинального размера, выпускали с уменьшенными диаметрами (на 0,05; 0,3; 0,6 и 1 мм) для возможности ремонтов шеек вала. Вкладыши с размерами, уменьшенными на 0,05 мм, при ремонте двигателя устанавливались без шлифования коленчатого вала. Вкладыши остальных размеров должны были применяться после шлифования шеек коленчатого вала.

Двигатель снабжался сцеплением, мало отличающимся от сцепления ЗИС-5 – двухдисковым, диаметром 270 мм. У пятиступенчатой коробки передач четвертая передача была прямая, пятая – повышающая (0,81). Карданный вал длиной свыше 2 м не имел промежуточной опоры. Рама опытного автомобиля была сварена из полос и пяти траверс, из них три передние специального профиля. Длина рамы равнялась 6380 мм.

Автомобили модели ЗИС-150 должны были быть поставлены на производство не только на Московском автозаводе им. Сталина, но и на Днепропетровском и Кутаисском автозаводах.

Перед поступлением на испытания в НАМИ ЗИС-150 № 2 прошел заводские испытания и имел пробег 8341 км. В процессе этих испытаний был выполнен ряд доводочных работ и проведена проверка соответствия образца техническим условиям. При заводских испытаниях отмечалась неудобная посадка водителя вследствие низкой посадки и высокого руля и по причине малого наклона спинки сиденья. Из-за ограниченных размеров кабина была тесна для трех человек. Внутренняя ширина кабины спереди равнялась 1290 мм, сзади – 1540 мм. Расстояние от задней стенки до передней составляло 1330 мм, до щитка – 970 мм. Высота кабины была 1220 мм.

Потолок, боковые стенки и задняя стенка до спинки сидений обивались дерматином; двери обшивались фанерой. Подножки изготавливались из дерева. Под сиденьем устанавливалась аккумуляторная батарея емкостью 100 А.ч. Расположенные на щитке приборов указатель температуры охлаждающей жидкости, давления масла, количества топлива в баке, одометр давали неверные показания. При дневном свете показания приборов на щитке плохо читались. Использование одиночных приборов со светящимися стрелками и шкалами признавалось желательным. Кабина была водопроницаема по окантовке ветрового стекла и уплотнению вентиляционного люка. Стекла были вставлены с натягом, из-за чего они быстро растрескались. Из-за непродуманного расположения замка зажигания водитель при включении первой передачи сломал ключ зажигания, поранив при этом руку. Для устранения пробуксовки сцепления вследствие отсутствия свободного хода пришлось отогнуть панель пола кабины. Причина заключалась в том, что ошибочно сдвинутый на раме на 15 мм назад картер руля ограничивал ход педали. Под задней частью кузова, справа и слева, располагались два инструментальных ящика. В них размещался шоферский и шанцевый инструмент. Последний включал штыковую лопату, лом и топор, расположенные в специальных гнездах в левом инструментальном ящике.

При проверке опытного грузовика ЗИС-150 № 2 было установлено, что колеса, переделанные из немецких, имеют повышенное биение. Колеса имели недостаточный вылет обода (130 мм), из-за чего зазор между шинами двойного ската оказался недопустимо мал (10 мм), вследствие чего они касались и терлись. Установка между колесами шайб толщиной 10 мм несколько улучшила положение. На колесах устанавливались импортные шины размерностью 9,00х20 марки India Super Traction c грунтозацепами V-образной формы. На автомобиле использовался импортный тормозной кран типа Westinghouse и стеклоочистители. На ЗИС-150 устанавливалась опытная деревянная кабина с металлической передней частью, сделанной из соответствующей части кабины американского грузовика International. К передней части был приварен педальный пол. Боковые и задние части имели деревянный каркас, обшитый фанерой. Крыша изготавливалась из шпона и обтягивалась дерматином.

Целью проведения испытаний в НАМИ была общая оценка опытного образца автомобиля ЗИС-150 с точки зрения конструкции и эксплуатационных качеств. Испытания проводились отделом испытаний автомобилей НАМИ при участии работников КЭО ЗИС и с привлечением по отдельным разделам программы других лабораторий НАМИ. Испытания проводились по программе, утвержденной техническим отделом Министерства автомобильной промышленности. Программа предусматривала суммарный километраж 6000 км. Из них:

• по шоссе с асфальтовым покрытием – 3750 км;
• по шоссе с булыжно-щебеночным покрытием – 1500 км;
• по грунтовым проселочным дорогам – 750 км.

Не менее 600 км шоссейных дорог должно быть пройдено с прицепом.

Испытания по грунтовым дорогам (лесным, полевым, песчаным, глинистым) проводились с целью определения проходимости и выявления возможности применения нового грузовика в условиях сельского хозяйства и в армии. Испытания по грунту должны были проводиться на маршруте, выбранном НАМИ и согласованном с заводом. В испытании автомобиля на проходимость для сравнения предполагалось участие грузовика ЗИС-5.

Экономическая и динамическая характеристики автомобиля снимались при трех состояниях:

• без груза (масса автомобиля 4050 кг);
• с грузом 4 т (полная масса 8050 кг);
• с грузом 4 т и прицепом общей массой 6 т (полная масса автопоезда 14 050 кг).

Работа с прицепом проводилась только на дорогах с твердым покрытием. Использовался прицеп П-5 собственной массой 2,7 т и нагрузкой 3,3 т.

При проведении пробеговых испытаний были отмечены значительные колебания в угаре масла. Так, при умеренном режиме работы угар масла мал, и удельный расход масла не превышал 0,30 л/100 км. При высокой нагрузке, в случае работы с прицепом или при движении по тяжелому проселку, расход масла возрастал до 0,8–1 л/100 км.

Удовлетворительный пуск двигателя обеспечивал новый карбюратор МКЗ-14, имеющий насос-ускоритель. При температурах +10 °С и выше холодный двигатель легко запускался после 2–3 резких нажатий на педаль акселератора и прокручивания стартером в течение 2–3 секунд. При температурах, близких к нулю, запуск холодного двигателя производился после 6–7 нажатий акселератора и включения стартера на 5–7 секунд при закрытой воздушной заслонке.

Степень сжатия двигателя ЗИС-120 увеличили до 6. Во время испытаний отмечалось, что при работе на товарном крекинг-бензине из разных партий приходилось во избежание детонации менять начальную установку опережения зажигания. При малых углах опережения зажигания расход топлива повышался, что сводило на нет преимущества двигателя, обеспечиваемые повышенной степенью сжатия. Двигатель автомобиля ЗИС-120 № 5 до испытаний показал мощность 92,5 л.с. при 2675 об/мин. По окончании испытаний его снова поставили на стенд, где он показал мощность 86 л.с. при 2650 об/мин. После снятия нагара с поверхностей головки блока цилиндров и поршней, притирки клапанов двигатель развил мощность 97 л.с. при 2600 об/мин и показал минимальный удельный расход горючего около 240 г/л.с..ч.

Толщина слоя нагара за пробег 7291 км на головке блока цилиндров и днище поршня составила 0,2–0,6 мм. При частичной разборке двигателя обнаружено:

• уступ вследствие износа на зеркале цилиндра едва ощущался рукой;
• отложение смол на грибке впускных клапанов доходил до 2–3 мм;
• выпускные клапаны нуждались в притирке (толщина слоя окалины под тарелкой до 0,3 мм).

Облицовка радиатора, надбуферный брызговик, штампованные, глубокой вытяжки крылья вместе с обтекаемой кабиной придавали грузовику красивый внешний вид. Контур заднего кронштейна крыла оказался недостаточно отведенным от колеса, при наезде полностью повернутого наружу колеса на возвышенность на дороге имело место задевание шины за отгиб кронштейна.

При испытании выявился существенный недостаток тормозных механизмов: при попадании воды и грязи сильно снижался коэффициент трения тормозных накладок, и они быстро изнашивались. После работы на грязных дорогах автомобиль фактически оставался без рабочих тормозов. Просушивание колодок путем притормаживания эффекта не давало. Приходилось снимать тормозной барабан, очищать, промывать и сушить накладки многократным прогревом паяльной лампой. После установки барабана производилась полная регулировка тормоза. Для устранения данного недостатка требовалось использовать тормозные накладки из менее гигроскопичного материала.

Достаточно длинные рессоры с дополнительными рессорами (подрессорниками) сзади обеспечивали мягкую подвеску при езде, как без груза, так и с грузом, не вызывая потребности в амортизаторах. Лабораторные испытания подвески автомобиля проводились на стенде-сбрасывателе с графической записью характеристик колебаний кузова и оси вибрографом НАМИ. Стенд НАМИ производил сбрасывание оси автомобиля с высоты 65 мм. На основании полученных результатов испытаний подвески автомобиля ЗИС-150 на стенде, а также субъективных ощущений водителя и пассажиров, ездивших в кабине и на кузовной платформе по разным дорогам, подвеску оценили как мягкую и приближающуюся к подвеске легковых автомобилей выпуска 1935–1938 гг. Наличие такой подвески давало возможность машине ходить по плохим дорогам с повышенной скоростью без повышения утомляемости водителя и увеличения сохранности груза. Полученные показатели плавности хода могли быть улучшены путем следующих мероприятий:

• понижения трения в передних рессорах и получения бòльшей независимости колебаний оси и кузова;
• увеличения амортизационной способности пружин сиденья во избежание его «пробоев» при движении по булыжному шоссе.

В процессе дорожно-лабораторных динамических испытаний определялись следующие основные динамические показатели: максимальные скорости на передачах, разгоны и торможение, а также самоторможение. Замеры производились при помощи прибора «путь-скорость-время» с пятым колесом на 42-м км Минского шоссе, имеющем хорошее асфальтовое покрытие. Заезды проводились без груза, с грузом 4 т, с грузом и прицепом брутто 6 т. Максимальные скорости автомобиля на прямой и повышающих передачах превышали значения, соответствующие оборотам по регулятору, указанным в заводских ТУ, так как регулятор оказался выключенным, что показали стендовые испытания двигателя. На пятой передаче порожний автомобиль показал скорость 78,5 км/ч при 2640 об/мин. С полной нагрузкой скорость снизилась до 48,5 км/ч при 1630 об/мин. На четвертой передаче скорость была выше – 51 км/ч при 2110 об/мин.

Испытания по преодолению подъемов проводились на Таганской горе (8% с булыжным покрытием) и на Серпуховском шоссе у деревни Чертаново (3% с асфальтовым покрытием). Подъем в 8% автомобиль с грузом 4 т преодолевал на III передаче, а подъем в 3% – на IV передаче. С прицепом автомобиль брал указанные подъемы соответственно на II и III передачах.

Испытания с прицепом показали, что тяговое усилие автомобиля ЗИС-150 вполне достаточно для буксировки прицепа полной массой 6 т по асфальтовым дорогам хорошего качества. Работа с таким прицепом на плохих дорогах затруднительна; на дорогах по пересеченной местности она связана с необходимостью частого использования III и II передач.

Проходимость автомобиля на проселочных дорогах признавалась удовлетворительной. Отмечены высокие свойства шин, которые рекомендовались к установке на автомобили, поставляемые в сельское хозяйство, на лесоразработки и пр.

Результаты проведенных испытаний позволяли дать опытному образцу автомобиля ЗИС-150 в общем положительную оценку и по устранении отмеченных дефектов рекомендовать модель к производству как конструктивно отработанную, надежную в эксплуатации и обладающую высокими экономическими и вполне удовлетворительными динамическими показателями.