Иногда санкционное давление, отсутствие запчастей и документации вынуждают искать нестандартные решения для поддержания в рабочем состоянии критически важной техники…

А иногда у вас просто есть ЛуАЗ-967 — и очень нужно впихнуть в него двигатель от Škoda Felicia. Просто надо.

Ситуации вроде разные, но подходы и применяемые технологии — одни и те же.

Ладно, не «просто надо» — есть и техническое обоснование. С завода в ЛуАЗ-967 устанавливался карбюраторный мотор от «Запорожца»: не самый эффективный, мощный, лёгкий или надёжный выбор для плавающего автомобиля-транспортёра.
Двигатель от Škoda Felicia — инжекторный: компактнее, легче, да ещё и мощнее, экономичнее и надёжнее. Замена обоснована и логична.

А вот с подходами и технологиями — всё серьёзно и без иронии. Да, в этой статье речь пойдёт об автомобиле 1970-х, в который нужно вписать двигатель 1990-х. Но на их месте с тем же успехом могли бы оказаться, скажем, винтовой компрессор шведского производства 2020-х и рогачёвский электродвигатель того же десятилетия. Суть не в возрасте агрегатов и механизмов, а в том, как точно и быстро состыковать то, что не проектировалось для совместной работы.

Задача для специалиста СканПро 3D звучала предельно просто: обеспечить установку двигателя от Škoda Felicia в ЛуАЗ-967. Замене подлежит только мотор — коробка передач остаётся родная, от ЛуАЗа.

Двигатель и маховик ЗАЗ

Предельно просто, но! ЛуАЗ, в который необходимо установить новый мотор, пока не доступен. В доступе только второй двигатель от ЛуАЗа (без КПП), мотор и КПП «Шкоды».

По сути, перед специалистом стояло сразу несколько задач:
- разработать 3D-модель переходной плиты для стыковки нового двигателя с родной КПП;
- провести виртуальную примерку мотора и коробки в подкапотном пространстве и найти их оптимальное взаимное положение;
- спроектировать новые кронштейны двигателя и посадочные элементы на силовых элементах кузова.

Оригинальная конструкция ЛуАЗа местами, мягко говоря, не блещет продуманностью: мотор крепится исключительно к КПП и, по замыслу заводских конструкторов, просто «висит» на ней. Это спорное решение, с которым также надо будет разбираться.

Сканирование: точка отсчёта для всего проекта

Первым делом были отсканированы ключевые поверхности.

КПП от Felicia сканировалась для определения расположения стартера на переходном кольце и для определения расположения датчика коленвала.

КПП от Škoda Felicia подготовлена к сканированию: нанесён матирующий спрей и размещены магнитные и объёмные маркеры

В трёхмерной модели КПП «Шкоды» есть все поверхности и размеры, необходимые для подгонки

Маховик «Шкоды» сканировался для определения нужной толщины переходного диска (забегая вперед — с него же было взято расположения прорезей для работы датчика коленвала, но об этом ниже), фланец и крепёжные зоны двигателя Škoda и аналогичные участки родного V-образного «запорожца» для совмещения всех ответных частей.

Маховик Škoda Felicia и его цифровая копия

Сканирование нажимного диска сцепления ЗАЗ

Без всех этих данных — ни виртуальной сборки, ни точного совмещения осей, ни расчёта зазоров.

Корпус двигателя «Шкоды»: достаточно отсканировать только его поверхность, стыкующуюся с КПП

Для сбора геометрии использовался ручной 3D-сканер RangeVision Helix с разрешением до 0,15 мм. Однако в этом проекте большинство поверхностей сканировались с разрешением 0,3-0,4 мм: мелких резьб, канавок или сложных профилей, требующих максимальной детализации, просто не было. В этом проекте избыточная плотность точек не нужна: она лишь замедлит обработку без прироста точности в решении поставленной задачи.

Виртуальная сборка: где всё должно сойтись

После получения всех сканов началась самая ответственная часть — виртуальная стыковка. За отправную точку взяли скан КПП от Škoda. Цель — выстроить двигатель, маховик и коробку строго на одной оси, точно совместить крепёжные отверстия и подобрать такое взаимное положение, при котором стартер встанет идеально.

Поверхность мотора ЛуАЗа и маховик «Шкоды», которые должны совпасть

Особенно деликатным оказался участок на блоке цилиндров: чтобы освободить место под стартер, предстояло аккуратно «выгрызть» часть алюминиевого корпуса, но при этом ни в коем случае не задеть масляные каналы и сохранить резьбовые отверстия под шпильки.

Определение центральной оси и совмещение крепёжных отверстий между собой

Именно работа с точными 3D-моделями позволила заранее проанализировать взаимное расположение всех компонентов, подобрать оптимальную геометрию, смоделировать CAD-модель под производство и избежать ошибок — ещё до того, как первый резец коснётся металла.

Примерка КПП ЛуАЗа к двигателю «Шкоды»

Переходное кольцо: эксперимент в стали

На основе утвержденной виртуальной сборки спроектировали переходное кольцо — оно соединит шкодовский мотор с луазовской КПП. Конструкция сделана из трёх частей: две из 5-мм стали и одна из 4-мм, свариваемых с последующей приваркой шпилек. 

Твердотельная модель переходного кольца: идеальное совпадение посадочных отверстий

Это экспериментальный образец, цель которого — проверить корректность 3D-модели в реальности.

Экспериментальное переходное кольцо изготовлено и ожидает примерки

Путём примерки кольца удалось определить, где именно нужно пилить мотор «Шкоды» под новое расположение стартера: теперь он будет смотреть в другую сторону относительно родной конфигурации.

Также стало ясно, что установка датчика коленвала по заводской схеме невозможна. Решение?

Перенести реперный диск с маховика на передний шкив. Всё уже отсканировано, и проектирование реперного диска не заняло много времени. Тестовый образец вырезали из двух половинок 5-мм стали и отправили в сборку.

Сборка и вперёд — к запуску

Сейчас идет финальная сборка, и в ближайшее время состоится экспериментальный запуск. Если двигатель «оживёт», СканПро 3D начнёт следующий этап: сканирование подкапотки и проектирование новых кронштейнов крепления мотора к лонжеронам ЛуАЗа. Ведь висеть на КПП — это, конечно, смело… но не надёжно.

Об этом этапе работ расскажем в отдельной статье.

Материал предоставлен СканПро 3D