|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Легковий автомобіль. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Легковий автомобіль - автомобіль, призначений для перевезення пасажирів та багажу, місткістю від 2 до 8 осіб. За більшої кількості місць для пасажирів автомобіль вважається автобусом (мікроавтобусом). Перший автомобіль був створений у 1876 р. Офіційна слава винахідників автомобіля належить двом німецьким інженерам – Бенцу та Даймлеру. Бенц конструював двотактні газові двигуни та був господарем невеликого заводу з їхнього виробництва. Двигуни мали гарний попит, і підприємство Бенц процвітало. Мрією Бенца було створення екіпажу, що саморухається, з двигуном внутрішнього згоряння. Власний двигун Бенца, як і чотиритактний двигун Отто, для цього не годився, оскільки мали малу швидкість ходу.
Конструкцію машини та двигуна до неї Бенц створював та продумував протягом двадцяти років. Нарешті йому вдалося зібрати відповідний чотиритактний одноциліндровий двигун потужністю 0,75 кінських сил. Як паливо Бенц використовував бензин, запалення горючої суміші здійснювалося за допомогою електричної іскри, а джерелом живлення служила батарея, з якою струм подавався на індукційну котушку Румкорфа. Для отримання горючої суміші Бенц створив один із перших в історії карбюраторів. Зроблений у "велосипедну епоху" цей перший автомобіль дуже нагадував триколісний велосипед. Він мав трубчасту раму, тангентні колеса зі спицями та ланцюгову передачу та розвивав швидкість до 13 кілометрів на годину. Одночасно з Бенцем почав випуск автомобілів Даймлер. В 1883 він виготовив свій перший бензиновий двигун, який передбачав використовувати для транспорту. Як і Бенц, Даймлер вважав показовою рисою " транспортного " двигуна значну частоту обертання його валу, забезпечувану інтенсивним займанням горючої суміші. Вже перші двигуни Даймлера мали частоту обертання до 900 оборотів за хвилину, тобто у 4-5 разів більше, ніж у стаціонарних газових двигунів Отто. Розраховані вони були виключно на рідке паливо – бензин чи гас. Запалювання, як і в стаціонарних двигунах, відбувалося запальною трубкою. Завдяки великій частоті обертання "транспортні" двигуни виявилися набагато меншими і легшими за стаціонарні. Щоб захистити двигуни від пилу та бруду, їх оточували спеціальними кожухами. Передбачалися водяна сорочка охолодження та пластинчастий радіатор. Для пуску двигуна служила ручка.
В 1885 Даймлер поставив свій бензиновий двигун на велосипед, а в 1886 - на чотириколісний екіпаж. У 1889 році ця машина експонувалася на виставці в Парижі, де французькі фабриканти Панар, Левасор та Пежо купили ліцензії на двигун Даймлера. Ця угода виявилася дуже важливою для історії автомобілебудування. В 1890 Даймлер, об'єднавшись з багатим підприємцем Дуттен-Хофнером, створив акціонерну компанію "Даймлер Моторен". У 1891 році він випустив перший чотирициліндровий автомобільний двигун. Справи фірми спочатку не ладналися, але потім швидко пішли вгору. Нова ера в історії автомобіля почалася в 1901 році, коли фірмою Даймлер Моторен був випущений перший Мерседес. Перший "мерседес" мав уже всі риси сучасного автомобіля: раму з пресованих сталевих профілів, бронзовий стільниковий радіатор, справжню коробку передач і чотирициліндровий двигун потужністю 35 кінських сил, що дозволяв розвивати швидкість 70 кілометрів на годину. Ця гарна, елегантна та надійна машина мала неймовірний успіх. Вона виграла безліч гонок і породила безліч наслідувань. Можна сказати, що з появою першого "Мерседеса" закінчилося дитинство автомобіля та почався стрімкий розвиток автомобільної промисловості. Ford Model T, також відомий, як "Бляша Ліззі" (англ. Tin Lizzie) - автомобіль, що випускався Ford Motor Company з 1908 по 1927 роки. Був першим у світі автомобілем, що випускався мільйонними серіями. Генрі Форд, на думку багатьох, "посадив Америку на колеса", зробивши новий легковий автомобіль порівняно доступним для американця середнього класу. Це стало можливим завдяки таким нововведенням, як застосування конвеєра замість індивідуального ручного складання та розумного, не на шкоду якості, спрощення конструкції автомобіля, що дозволило знизити собівартість. Перший екземпляр "Model T" побудований 27 вересня 1908 на заводі Пікетт в Детройті, штат Мічиган.
Всупереч сформованій думці, Model T, незважаючи на максимально спрощену для масового виробництва конструкцію, за технічними характеристиками, комфортом та обладнанням не поступався більшості автомобілів свого часу, а за габаритними розмірами та об'ємом двигуна відповідав сучасним моделям середнього класу. Від Ford T веде свій початок специфічна американська школа конструювання автомобілів: у той час у Європі автомобілі, аналогічні за розмірним класом Ford T, становили лише незначну частину автопарку, у США цей типорозмір автомобілів досі є основним. Сьогодні існує безліч різних легкових автомобілів, що відрізняються за призначенням, характером роботи, конструкції. І водночас вони мають багато спільного. За компонуванням - так називають взаємне розташування в автомобілі найважливіших агрегатів і вузлів - розрізняють чотири види легкових моделей. При класичному компонуванні двигун знаходиться попереду, а колеса, що ведуть, ззаду. У разі задньомоторного компонування двигун об'єднаний у блок із коробкою передач та головною передачею та розміщений у хвостовій частині автомобіля. І тут задні ведучі колеса. Останнім часом легковики частіше випускаються з передніми провідними колесами. Це полегшує передачу. Конструкція з переднім приводом і дешевша у виготовленні. Крім того, вона робить автомобіль безпечнішим. При задніх провідних колесах сила тяги на поворотах спрямована по дотичній до траєкторії руху машини і прагне змістити задню частину автомобіля назовні щодо дуги повороту. А сила тяги передніх провідних коліс постійно спрямована по ходу машини і "тягне" її обраним шляхом. Повнопривідне компонування передбачає розміщення двигуна в носовій частині машини. Ведучими служать усі чотири колеса. Це компонування застосовується зараз не тільки на позашляхових автомобілях підвищеної прохідності, а й на звичайних моделях. Основою автомобіля є кузов, у ньому розміщуються пасажири та поклажа. Більшість сучасних легкових автомобілів немає рами, їх агрегати, включаючи підвіску коліс, кріпляться до кузова. У необхідних місцях він посилено і приймає всі навантаження. Тому кузов і називається несучим. Найбільш поширені кузови типу "седан" - закриті, з двома або чотирма дверима та окремим багажником. Наприкінці 1960-х років узвичаївся кузов типу "хетчбек". Склавши задні сидіння, машину легко перетворити на вантажний фургон. Універсал найчастіше буває п'ятидверним, але він помітно місткий. П'яті двері універсала та хетчбека знаходяться в задній стінці кузова. Менш поширені автомобілі з кузовами типу "кабріолет". За бажанням водія їх матер'яний тент з дугами складається або піднімається гідравлічним пристроєм. З кузовами типу "кабріолет" часто випускаються спортивні моделі. Досі популярний лімузин. За спинками передніх сидінь обов'язково є підйомна скляна перегородка. Такі кузови можна побачити на представницьких моделях. В останні роки несучі кузови роблять із сталі, покритої з обох боків шаром цинку. Такий кузов добре протистоїть іржавінню і служить десять років і більше. Саме в кузові знаходиться все те, що визначає комфорт автомобіля: зручні сидіння з механізмами для їх регулювання, склопідйомники та замки у дверях (часто з електроприводом), складна система опалення та вентиляції, часом доповнена кондиціонером, не кажучи вже про різні аудіосистеми. На панелі приладів є різноманітні кнопки, тумблери, перемикачі, важелі для керування системами автомобіля. У кузові монтуються хитромудрі протиугінні пристрої, люк, що відкривається в даху і т д. Конструкція кузова має забезпечити максимальний захист пасажирам. Тому на стендах проводяться багаторазові випробування, щоб мінімізувати можливість при аварії отримати травми від ударів об деталі інтер'єру, рульову колонку, стійки кузова, вилетіти в двері або розбиті вікна. Ремені безпеки утримують водія та пасажирів на своїх місцях, а надувні подушки безпеки оберігають голову, плечі, корпус від ударів. Замки у дверях сконструйовані таким чином, що не дати їм відчинитись при ударі. Вбудовані всередину дверей бруси захищають при бічному ударі. Двигун – серце автомобіля. Двигуни внутрішнього згоряння, що працюють на бензині, продовжують залишатися найпоширенішими. Бензин у них розпорошується карбюратором або системою упорскування палива. Потім він змішується з повітрям у певній пропорції та надходить у циліндри двигуна. Там суміш миттєво згоряє, а хімічна енергія перетворюється на механічну. В основному використовуються чотиритактні двигуни. Тут повний робочий цикл у циліндрі здійснюється за чотири ходи (такту) поршня вгору-вниз. Спочатку циліндр заповнюється горючою сумішшю через наявні в ньому клапани, потім відбувається стиск суміші, потім вона вибухає, і нарешті циліндр звільняється від продуктів згоряння.
Зазвичай паливо розпорошується в карбюраторі завдяки розрідженню у каналах впускних циліндрів. Але тепер все частіше для утворення робочої суміші паливо розпорошують під тиском. Все частіше використовується система турбонаддува. Повітря в циліндри нагнітає відцентровий насос, роботу якого витрачається частина потужності двигуна. У системі турбонаддува ці витрати виключені завдяки використанню енергії відпрацьованих газів. Вони обертають мініатюрну газову турбіну, від якої працює насос. Автомобільні двигуни нерідко пристосовують і для роботи на природному газі, екологічніше чистому паливі. Але поки що бензин залишається основним видом пального. Поряд із бензиновими двигунами внутрішнього згоряння широкого поширення набули дизельні двигуни. У них паливо, що впорскується в циліндри, займається повітрям, що сильно нагрівається до восьмисот градусів при стисканні. Дизельне паливо – солярове масло, газойль – дешевше, ніж бензин. Але самі машини дорожчі, оскільки дизель набагато складніший і металоємніший. Витрати нього окупаються, коли щорічний пробіг дуже великий. Ось чому дизелі найчастіше використовуються на вантажівках та автобусах. Паливний насос - важлива і досить надійна частина автомобільної системи подачі палива, яка включає паливний бак, паливопроводи, фільтр тонкого очищення, сам бензонасос, карбюратор, повітряний фільтр, покажчики і датчики рівня палива. Паливний насос служить для нагнітання бензину, що пройшов очищення в карбюратор, звідки він потрапляє в блок циліндрів. Бензонасос діафрагмового типу приводиться в дію ексцентриком валу приводу масляного насоса. Наприкінці 1930-х років з'явилися коробки передач, які автоматично перемикаються, реагуючи на зміну роботи двигуна. У таких коробках передач немає звичних шестерень. Їх основа – гідротрансформатор, або гідромеханічна трансмісія. Автомобільний мотор обертає насос, що подає олію на турбіну, а вона пов'язана з колесами. Коли машина швидко їде рівною дорогою, масло тече під малим тиском з великою швидкістю. Якщо автомобіль повільно підіймається в гору або долає перешкоду, то масло тече під великим тиском з малою швидкістю.
Часто кермо автомобіля забезпечене гідравлічним, рідше - електричним підсилювачем керма. Водночас за високої швидкості допомога водієві з боку підсилювача може виявитися шкідливою. Адже водієві треба швидко, без затримок керувати машиною. Тому з'явилися підсилювачі керма прогресивної дії - чим вища швидкість, тим менша їхня допомога. У сучасному автомобілі вже майже немає вузлів та систем, які обходилися б без електроніки. Так, спеціальний пристрій - круїз-контроль - дозволяє машині, немов авіалайнеру, що працює на автопілоті, рухатися із заданою швидкістю без участі водія. Датчик дощу, розпізнавши його перші ознаки, сам включає склоочисник. Щітки працюють тим швидше, чим сильніший дощ. Не здивуєш тепер і бортовий комп'ютер. Цифри та слова на дисплеї повідомлять водієві, яка зараз витрата палива і на скільки кілометрів вистачить його запасу в бензобаку. Комп'ютер допоможе вибрати найкоротший шлях до пункту призначення. Той же бортовий комп'ютер інформує про проблеми в машині, про наближення терміну технічного обслуговування. Електроживлення автомобіля забезпечує акумулятор. За сучасними технологіями батарея акумулятора вмонтована у пластмасовий корпус. Кришка акумулятора герметично приклеєна до корпусу, що гарантує проти витікання електроліту під час експлуатації. І корпус батареї, і загальна зварна кришка з ковпачками виготовляються із високоякісного та кислотостійкого поліпропілену. Сухозаряджені акумулятори можуть мати високий рівень сухої зарядки батареї завдяки спеціальному просоченню заряджених пластин. Це гарантує використання акумулятора вже через 30-40 хвилин після того, як залитий електроліт. Кожна свинцева пластина сучасної акумуляторної батареї поміщена у спеціальний "конверт". При експлуатації автомобіля, а значить і акумулятора, в жорстких умовах починається руйнування заряджених пластин. При використанні конверта осад не потрапить на дно корпусу і не викличе короткого замикання і виходу акумулятора з ладу. Застосування нових технологій дозволило підвищити ємність та розрядний струм акумулятора, що, у свою чергу, підвищує якість експлуатації автомобіля, особливо у наших кліматичних умовах. При цьому розміри акумуляторних батарей залишилися незмінними. Звичайно, не буває машини без гальм. Принципова схема робочої гальмівної системи легкового автомобіля включає дві підсистеми - передні і задні гальмівні механізми і гальмівний привід. У будь-якому автомобілі є ці вузли, але вони можуть бути вирішені по-різному, тобто з включенням додаткових агрегатів, що покращують гальмівну динаміку автомобіля.
Вони бувають барабанного та дискового типу. На більшості автомобілів попереду стоять гальмівні механізми дискового типу, а позаду барабанного. На автомобілях представницького класу та спортивних дискові гальма ставляться спереду та ззаду. Гальмівний механізм барабанного типу являє собою пару гальмівних колодок, змонтованих усередині гальмівного барабана, що обертається разом із маточицею. Колодки закріплені на нерухомому гальмівному щиті, спираються на пальці і стягнуті пружиною. До поверхні колонок, зверненої до барабана, приклеєні фрикційні накладки. При гальмуванні колодки розсуваються поршнями гальмівного циліндра (або гальмівним кулаком, або важелем, при механічному гальмівному приводі, що тепер зустрічається тільки в гальмівній системі стоянки) до зіткнення з барабаном, причому кріплення колодок забезпечує їх вільну самоустановку щодо барабана. Після припинення гальмування колодки повертаються у вихідне положення пружиною. Гальмівний механізм дискового типу є чавунний гальмівний диск, закріплений на маточині колеса. З двох сторін цього диска вміщені плоскі гальмівні колодки з фрикційними накладками, притискання яких до диска здійснюється за рахунок гальмівних циліндрів одного або декількох. Конструкція дискових гальм може бути з плаваючою скобою або нерухомою скобою. Циліндри закріплені на супорті, жорстко пов'язані з основою маточини. При гальмуванні поршні притискають колодки до диска з обох боків. Після припинення гальмування поршні повертаються у вихідне положення за рахунок пружності кілець ущільнювачів з пружної гуми, що знаходяться між поршнем і циліндром. Накладки ж розтискаються за рахунок мікробиття диска. Зазор між диском та накладками підтримується автоматично. Так як в процесі гальмування через тертя виділяється велика кількість тепла, то на багатьох машинах застосовуються гальмівні диски, що вентилюються, тобто конструктивно забезпечено поліпшене охолодження дисків набігаючим потоком повітря. Жорсткі вимоги пред'являються до гальмівної рідини, оскільки вона працює у важких умовах. При гальмуванні температура гальмівних колодок може сягати 600 градусів, а гальмівна рідина у робочих циліндрах нагрівається до 150 градусів. При цих температурах не повинно відбуватися зміни хімічного складу рідини і вона в жодному разі не повинна закипіти, оскільки наявність газових бульбашок призводить до відмови гальм. Таким чином, температура кипіння гальмівної рідини, яка використовується в легкових автомобілях, повинна бути не менше 205 градусів при експлуатації у звичайних умовах і не нижче 230 градусів при експлуатації в умовах частого гальмування (наприклад, при їзді в горах). За час експлуатації температура кипіння гальмівної рідини знижується через її високу гігроскопічність і саме тому її потрібно міняти не рідше одного разу на два роки.
Гідравлічний привід гальм включає педаль гальма в салоні автомобіля, вакуумний підсилювач. Вакуумний підсилювач зменшує зусилля, що додається до гальмівної педалі при гальмуванні, та полегшує керування автомобілем. Підсилюючий ефект вакуумного підсилювача заснований на використанні розрідження у колекторі впускного працюючого двигуна. Вся система заповнена гальмівною рідиною та герметична. З метою безпеки гідравлічний привід, як правило, робиться двоконтурним, що дозволяє зберегти працездатність однієї пари коліс при виході з ладу вузлів контуру, що обслуговує другу пару. Більш безпечним вважається діагональний поділ контурів, коли один контур обслуговує одне переднє та одне заднє колесо, розташовані по діагоналі. Бувають інші схеми розподілу контурів. На багатьох сучасних автомобілях система приводу гальм включає антиблокувальну систему. Завданням цієї системи є запобігання блокуванню коліс при гальмуванні, оскільки коли колеса йдуть "юзом", гальмівний шлях значно зростає. Суть її полягає в регулюванні величини зусилля, що передається гальмівним приводом на гальмівні механізми. Спеціальні датчики фіксують момент блокування якогось колеса, передають інформацію про це в антиблокувальну систему, а вона зменшує зусилля, що передається на нього приводом. Колесо розблокується і ефективність гальмування не зменшується. Колеса приєднуються до кузова чи рами за допомогою особливого механізму – підвіски. В останній обов'язково є пружний елемент. Зазвичай як пружний елемент використовується пружина. Іншими альтернативами пружини є пневмопідвіска або гідропневмопідвіска, які працюють на стислому газі. Усі амортизатори працюють за таким принципом: усередині циліндра амортизатора знаходиться шток з поршнем, який "ходить" у маслі. Олія під час роботи амортизатора перетікає через спеціальні отвори поршня. Це створює необхідний опір руху штока. Також в амортизаторі має бути ємність (компенсаторна камера) зі стисливим газом (повітря чи азот). Усередині амортизатора ходить поршень і витісняє надлишки рідини, змушуючи стискати газ. Коли як газ використовується повітря, цей амортизатор називають гідравлічним. Недолік повітря в тому, що він при постійній трясці "спінює масло", а при сильнішій трясці можуть виникнути бульбашки низького тиску, що значно знижує ефективність роботи амортизатора. Замість повітря часто використовується азот. Іноді його закачують під низьким тиском у кілька атмосфер. Такі амортизатори називають газонаповненими низького тиску. Але азот під низьким тиском не вирішив кардинально проблему "спінювання олії" та кавітації (тобто утворення бульбашок низького тиску). Вихід був знайдений, коли французький інженер Де Карбон закачав у компенсаторну камеру азот під тиском понад 20 атмосфер і відокремив азот від олії прокладкою-поршнем, який не дозволяє азоту та мастилу контактувати один з одним. Це зняло проблему спінювання олії та кавітації. Азот під високим тиском дозволяє клапанам поршня спрацьовувати безшумно та швидко, а також створює додаткове зусилля на штоку. Такі амортизатори працюють ефективно та точно.
Газонаповнені амортизатори не рекомендується використовувати на маленьких машинах, так як додаткове посилення на кузов, що надається такими амортизаторами, шкідливе для крихт. Останнім часом з'явилися нові розробки. Наприклад, фірма "Кіш" виробляє амортизатори з регулюванням жорсткості. "Наворочений" дозволяє це робити безпосередньо з салону. Така "крутість" ставиться на автомобілі "Феррарі", "Мазераті" та "Порше". Компанія "Sachs" розробила систему автоматичного регулювання дорожнього просвіту (система Nivomat). Сенс її в тому, що коли автомобіль навантажений, то він просідає і у нього змінюється дорожній просвіт (кліренс). Як тільки автомобіль навантажений, коливання коліс під час руху наводять насос, вбудований у конструкцію амортизатора. Цей насос вже після кількох сотень метрів їзди відновлює потрібний дорожній просвіт. Після навантаження машини насос автоматично налаштовується на стару величину дорожнього просвіту. Колеса на автомобілі стають дедалі легшими. При їх виготовленні замість сталі починають використовувати алюмінієві сплави, які також добре відводять тепло від гальм. Гідравлічні шини на колесах автомобілів у більшості випадків складаються з кільцевої гумової камери, що заповнюється стисненим повітрям, і власне шини або покришки. Останнім часом часто використовуються безкамерні шини. На стику шини та колеса забезпечується герметичність, що запобігає витоку стисненого повітря.
У разі російської зими необхідно використовувати зимову гуму. Вона набагато краще забезпечує зчеплення з дорогою, зменшується гальмівний шлях, автомобіль при великій швидкості зривається в замет і т.п. Є два її види - проста з зимовою покришкою і ошипована. Зимова гума має протиковзкий гумовий склад. Покришка повинна мати широкі та глибокі канавки між блоками, які забезпечують хороше зчеплення на снігу. Добре розташовані шипи не повторюють слідів інших шипів, що забезпечує краще зчеплення на льоду та укоченому снігу. Традиційно шипи виготовляються з алюмінію з твердосплавним сердечником. Зазвичай осердя виступає над поверхнею на 0,6-1,2 міліметра. У нових технологіях твердосплавний шип поміщений у втулці з високоміцного пластику. Це дозволяє шипам міцніше сидіти в гніздах. Виробники автомобілів постійно вдосконалюють свою продукцію. Усі заводи мають свої зимові полігони чи орендують їх. Зазвичай ці полігони розташовуються Півночі чи Альпах. Саме там і проводяться випробування новинок, саме там шукають компроміс між різними характеристиками покришок. Адже зазвичай, якщо покращується одна з властивостей, то це веде до погіршення інших. Тому підприємству дуже важливо знайти "золоту середину". Сьогодні все більше до автомобіля вимог щодо екології. Зберегти чистоту повітря допомагають каталітичні нейтралізатори, що розкладають шкідливі домішки у вихлопних газах на безпечні речовини. Для прискорення реакції розкладання на внутрішню поверхню нейтралізатора наноситься найтонший шар платини або родію, які є каталізаторами. Автор: Муський С.А.
▪ криголам ▪ унітаз
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Електричний літаючий автомобіль eVTOL ▪ Безшумні літаки на совиних крилах ▪ Залізні дощі над розпеченою планетою
▪ Розділ сайту Нормативна документація з охорони праці. Добірка статей ▪ стаття Пролетаріям нема чого втрачати, крім своїх ланцюгів. Крилатий вислів ▪ стаття Чи є зуби у кажана? Детальна відповідь ▪ стаття Укладач хлібобулочних виробів. Посадова інструкція ▪ Антенна для діапазону 160 метрів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Точна дата. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page