СТО ремонт Деу,Шевроле,Ланос,Авео,Киа,Хундай,автосервис

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

pit_stop — Sat, 02 Jun 2012 05:30:34 GMT

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания — совокупность устройств, обеспечивающих подвод охлаждающей среды к нагретым деталям двигателя и отвод от них в атмосферу лишней теплоты, которая должна обеспечивать наивыгоднейшую степень охлаждения и возможность поддержания в требуемых пределах теплового состояния двигателя при различных режимах и условиях работы.

В период сгорания рабочей смеси температура в цилиндре достигает 2000 °C и более. Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового состояния двигателя в пределах 80-90 °.Сильный нагрев может вызвать нарушения нормальных рабочих зазоров и, как следствие, усиленный износ, заклинивание и поломку деталей, а также снижение мощности двигателя, за счёт ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью, самовоспламенения и детонации. Для обеспечения нормальной работы двигателя необходимо охлаждать детали, соприкасающиеся с горячими газами, отводя от них тепло в атмосферу непосредственно, либо при помощи промежуточного тела (воды,низкозамерзающей жидкости). При чрезмерно сильном охлаждении рабочая смесь, попадая на холодные стенки цилиндра конденсируется и стекает в картер двигателя, где разжижает моторное масло. Как следствие этого мощность двигателя уменьшается, а износ увеличивается. При понижении температуры масло густеет. Это является причиной того, что масло хуже подается в цилиндры и увеличивается расход топлива, уменьшается мощность. Поэтому система охлаждения должна ограничивать температурные пределы, обеспечивая наилучшие условия работы двигателя.

Воздушное охлаждение

Рубашка цилиндра свободно обдувается воздухом, который отбирает большую часть тепла двигателя. Является самой простой, так как не требует сложных деталей и систем управления. Недостаток системы заключается в маленькой теплоёмкости воздуха, что не позволяет равномерно отводить от двигателя большое количество тепла и, соответственно, создавать компактные мощные силовые установки.

Примером машины с воздушным охлаждением может служит автомобиль ЗАЗ-968. Так как предполагалось, что советским автовладельцам придется обслуживать автомобиль самостоятельно (и с учётом дефицита запчастей), воздушное охлаждение оценивалось положительно и виделось весьма практичным в суровых зимних условиях (при низких температурах нет риска замерзания охлаждающей жидкости на стоянке). Кроме того, малая масса силового агрегата, его простота и разборная конструкция (съёмные цилиндры) позволяла отремонтировать автомобиль практически «в чистом поле». Однако такая конструкция системы охлаждения обусловила возникновение проблемы перегрева в жаркую погоду, которая особенно усугублялась в процессе износа двигателя, когда его оребрение покрывалось слоем масла и прилипшей к нему пыли. Следует отметить, что на автомобилях ЛуАЗ-969, где тот же двигатель работал с большей нагрузкой, но лучше обдувался набегающим потоком воздуха, его перегрев наблюдался редко.

Жидкостное охлаждение

Цилиндры двигателя охлаждаются жидкостью, после чего она возвращается в расширительный бачок. Является очень старым типом системы охлаждения, в настоящее время этот тип в автомобилестроении не используется, так как жидкость не успевает охладиться, поэтому двигатели, оснащённые этой системой охлаждения, не могут работать в течение длительного времени. Однако в двигателях речных и морских судов запас охлаждающей жидкости (забортной воды) не ограничен, что позволяет уменьшить вес силовой установки по сравнению с двигателями с гибридной системой охлаждения.

Гибридный тип

Сейчас гибридную систему называют жидкостной. Фактически она всё же гибридная, так как там тоже участвует воздух.

Гибридный тип сочетает вышеуказанные системы: тепло от цилиндров отводится жидкостью, после чего она, на удалении от теплонагруженной части двигателя, охлаждается в радиаторах воздухом. Состоит из рубашки охлаждения блока цилиндров, головки блока цилиндров, одного или нескольких радиаторов, вентилятора принудительного охлаждения радиатора, жидкостного насоса, термостата, расширительного бачка, соединительных патрубков и датчика температуры. Этот тип используется на всех современных автомобилях. Охлаждающая жидкостьпрокачивается насосом через рубашку охлаждения двигателя, забирая от нее тепло, а затем охлаждается сама в радиаторе. В этой системе существует два круга циркуляции жидкости — большой и малый. Большой круг составляют рубашка охлаждения двигателя, водяной насос, радиаторы (в том числе — отопителя салона), термостат. В малый круг входит рубашка охлаждения двигателя, водяной насос, термостат (иногда радиатор отопителя салона входит именно в малый круг). Регулировка количества жидкости между кругами циркуляции жидкости осуществляется термостатом. Малый круг охлаждения предназначен для быстрого введения двигателя в эффективный тепловой режим. При этом охлаждающая жидкость фактически не охлаждается, так как не проходит через радиатор. Как только она нагреется до оптимальной температуры, термостат открывается, и охлаждающая жидкость начинает циркулировать также и через радиатор, где непосредственно и охлаждается набегающим потоком воздуха (а в случае длительной стоянки — принудительно вентилятором). При этом, чем сильнее нагревается охлаждающая жидкость, тем сильнее открывается термостат, и тем сильнее жидкость охлаждается в радиаторе. Это и есть принцип поддержания оптимальной температуры двигателя 85-90 °C.

Очень опасным явлением является перегрев двигателя (кипение двигателя). При этом охлаждающая жидкость в прямом смысле вскипает в рубашке охлаждения, что очень часто приводит к серьёзным последствиям и дорогостоящему ремонту. Для предупреждения перегрева двигателя логично применять жидкости с высокой температурой кипения, однако проще всего оказалось держать всю систему под некоторым избыточным давлением (около 1,1 атм), при котором повышается температура кипения охлаждающей жидкости (около 110 °C и 120 °C для воды и антифриза соответственно). Кроме того, при превышении температуры охлаждающей жидкости более 105 °C, включается принудительный обдув радиатора вентилятор

Система гибридного типа охлаждения обычно включает следующие элементы:

двойные стенки цилиндров, пространство между которыми заполнено охлаждающей жидкостью (например, водой или антифризом);

теплообменник или радиатор, состоящий из трубок и полостей;

термостат, поддерживающий оптимальную температуру двигателя;

вентилятор, состоящий из ступицы и лопастей, при вращении которого обеспечивается принудительная прокачка воздуха между трубками радиатора;

насос центробежного типа для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости в системе;

трубопроводы, связывающие между собой элементы системы охлаждения.

Двухконтурная система охлаждения

двухконтурная система охлаждения (напр. дизеля — Тепловоз ТЭП150). В одном контуре охлаждается вода дизеля, а в другом вода, охлаждающая масло и наддувочный воздух (в теплообменных аппаратах). Охлаждение воды обоих контуров осуществляется воздухом в полуторных радиаторных секциях холодильной камеры, имеющей три мотор-вентилятора. В контуре охлаждения воды дизеля используются радиаторные секции половинной глубины, а в контуре охлаждения воды второго контура используются радиаторные секции полной глубины. Мотор-вентиляторы холодильной камеры оборудованы системой плавного регулирования их производительности.

Тормозная система

pit_stop — Sat, 25 Jun 2011 18:19:20 GMT

Тормозная система предназначена для уменьшения скорости движения и/или остановки транспортного средства. Она также позволяет удерживать транспортное средство от самопроизвольного движения во время стоянки.

Классификация

По своему назначению и выполняемым функциям тормозные системы подразделяются на:

Рабочая тормозная система

Рабочая тормозная система служит для регулирования скорости движения транспортного средства и его остановки.

Рабочая тормозная система приводится в действие нажатием на педаль тормоза, которая располагается в ногах у водителя (исключение — автомобили для обучения принципам вождения, дополнительная группа педалей располагается в ногах у инструктора, а также нередко — модели, предназначенные для использования инвалидами, или переоборудованные для них). Усилие ноги водителя передаётся на тормозные механизмы всех четырёх колёс.

Тормозные системы также делятся по типам приводов: механический, гидравлический, пневматический и комбинированный. Так, на легковых машинах в наше время в основном используются гидравлический привод, а на грузовых пневматический и комбинированный. Для уменьшения прикладываемого усилия на педаль тормоза устанавливается вакуумный или пневматический усилитель тормозов.

[Запасная тормозная система

Запасная тормозная система служит для остановки транспортного средства при выходе из строя рабочей тормозной системы.

Стояночная тормозная система

Основная статья: Стояночный тормоз

Стояночная тормозная система служит для удержания транспортного средства неподвижно на дороге. Используется не только на стоянке, она также применяется для предотвращения скатывания транспортного средства назад при старте на подъёме.

Стояночная тормозная система приводится в действие с помощью рычага стояночного тормоза. Водитель рукой может управлять тормозными механизмами задних либо передних колёс.

Вспомогательная тормозная система

Вспомогательная тормозная система служит для длительного поддержания постоянной скорости (на затяжных спусках) за счёт торможения двигателем, что достигается прекращением подачи топлива в цилиндры двигателя и перекрытием выпускных трубопроводов.

История развития тормозных систем автомобиля

Первые тормозные системы применялись ещё на гужевом транспорте. Лошадь разгоняла повозку до относительно больших скоростей и сама не справлялась с ее остановкой. Первые механизмы тормозили само колесо посредством ручного рычага или системы рычагов. Деревянная колодка, иногда — с обитой кожей поверхностью прижималась к ободу колеса, затормаживая его. В сырую погоду это было малоэффективно.

С тех пор тормозной механизм прошел серьезную эволюцию. Наибольшее развитие в разработке тормозных систем произошло с появлением автомобиля.

Первые автомобили использовали тот же самый колодочный тормоз, что и конные экипажи. Например, на первых автомобилях Бенца колёса тормозились именно колодками, обитыми кожей. Это было малоэффективно, к тому же кожа быстро истиралась, и на протяжении поездки порой приходилось несколько раз менять кожанные накладки. Усовершенствованный вариант этого механизма используется до сих пор на наиболее простых и малоскоростных велосипедах, правда колодки теперь делают из металла, накладки — из фрикционного материала, и располагают их по бокам от обода колеса (на более дорогих и скоростных моделях используют уже дисковые тормоза).

Уже в начале XX века серийные легковые автомобили стали развивать скорость более 100 км/ч, что сделало жизненно необходимым наличие эффективной тормозной системы. Первыми по-настоящему эффективными были барабанные тормозные механизмы, принцип действия которых мало изменился до наших дней. В отличие от более ранних систем, которые использовали участок деревянного обода самого колеса, в барабанных тормозах тормозные колодки полукруглой формы прижимались к внутренней поверхности чугунного барабана. Сначала колодки были чугунными, но потом на них стали делать накладки из более износостойкого материала на основе асбеста (в печати тех лет называемого «Ферадо»).

В первые десятилетия существования автомобиля пытались использовать и иные варианты тормозных механизмов, например ленточные, с охватывающей тормозной барабан фрикционной лентой (такую конструкцию имел, в частности, стояночный тормоз на Ford A / ГАЗ-А), однако жизнеспособными из всех этих конструкций оказались лишь барабанные механизмы.

Барабанные тормозные механизмы в практически неизменном виде просуществовали вплоть до сороковых-пятидесятых годов в качестве основного и практически единственного типа тормозных механизмов на автотранспорте.

Однако, за это время существенно изменились системы привода тормозов. Если ранние их варианты полагались на механический привод — сначала тягами, а позднее проложенными между закреплёнными на раме шкивами тросами (вроде тех, которые в наши дни приводят в действие стояночный тормоз) — то начиная со второй половины тридцатых-сороковых годов общепринятыми становятся гидравлические тормозные системы (первые серийные автомобили с ними появились ещё во второй половине двадцатых), в которых тормозные механизмы приводились в действие через длинные системы трубок, заполненных гидравлической жидкостью — изначально изготовлявшейся на основе растительного масла. Примерно в те же годы появляются и первые системы сервоприводов, снижавших усилие на педали тормоза.

Кроме того, начиная с конца десятых-начала двадцатых годов тормозами стали в обязательном порядке снабжать все колёса — и передние, и задние. Пионеры автомобилестроения считали, что автомобиль с передними тормозами при замедлении станет неустойчивым, и ставили их только на задней оси. Впоследствии выяснилось, что автомобиль с передними тормозными механизмами при условии их правильной регулировки вполне управляем при торможении, более, того — расположенные спереди тормоза ощутимо более эффективны.

В сороковых-пятидесятых годах ввиду существенного роста мощности двигателей появилась необходимость значительного повышения эффективности тормозов серийных автомобилей.

Помимо внедрения в тормозные системы всевозможных усилителей (как правило — либо гидровакуумных, в которых разрежение во впускном коллекторе при помощи специального механизма воздействовало на тормозную жидкость, повышая эффективность торможения, либо вакуумных, где разрежение во впускном трубопроводе двигателя непосредственно воздействовало на связанный с педалью шток), стали совершенствоваться и сами тормозные механизмы.

Первым существенным улучшением в конструкции барабанного тормоза стало появление механизма с двумя раздельными гидроцилиндрами и двумя ведущими колодками (дуплексного). До этого гидроцилиндр был один и раздвигал он сразу обе колодки, что было существенно менее эффективно.

Скорости движения автомобилей росли. Самые мощные серийные автомобили пятидесятых годов имели максимальную скорость, приближающуюся к 200 км/ч. При длительном торможении с большой скорости тормозные механизмы перегревались и теряли эффективность. Ответным шагом конструкторов стало появление алюминиевых тормозных барабанов (с запрессованными в них чугунными кольцами, к которым непосредственно прижимались колодки), обеспечивавших лучший отвод тепла, а также введения служившего той же цели оребрения на их поверхности (вентилируемые барабанные тормоза).

Со временем тормозные колодки изнашиваются и начинают слабее прижиматься к поверхности барабана, чем существенно снижается эффективность торможения. Для предотвращения этого эффекта в барабанных тормозах были предусмотрены механизмы (эксцентрики), позволяющие в процессе регулировки немного сместить оси тормозных колодок, восстановив их контакт с поверхностью барабана при торможении («подвести» тормоза). Однако такие механизмы требовали постоянной регулировки, причём добиться равномерного торможения всеми четырьмя колёсами при этом было сложно. Решением проблемы стало внедрение гидроцилиндров с особой конструкцией, обеспечивавшей «самоподвод» тормозных механизмов. Это не только избавило владельца от весьма частой регулировки тормозов автомобиля, но и существенно повысило безопасность, так как при исправном механизме исключалась возможность неправильной регулировки или пренебрежения ей. Тем не менее, ещё долгое время многие автомобили не имели такой системы. Например, советский вариант Fiat 124 — ВАЗ-2101 не имел «самоподвода» задних барабанных тормозных механизмов, как и многие бюджетные европейские автомобили тех лет (а вот «Москвич-408/ 412» и «Волга» ГАЗ-24 — уже имели).

Однако, все эти меры оказались недостаточными — на рубеже пятидесятых и шестидесятых годов наметилось явное несоответствие динамических и тормозных возможностей автомобилей. Тормозные системы попросту не успевали за стремительным ростом мощности моторов, что особенно явно было заметно в США, где во всю разгоралась «гонка лошадиных сил» — каждый производитель старался представить на рынке более мощную машину, чем у конкурентов, что привело к тому, что редкий американский автомобиль имел в те годы менее шести цилиндров и 100 л.с.

Дисковый тормозной механизм.

Поэтому в конце пятидесятых — начале шестидесятых на быстроходных серийных автомобилях стали появляться тормозные механизмы принципиально иного типа — дисковые. Ранее они находили применение в основном на гоночных конструкциях и авиации. В таком механизме колодки прижимались не к внутренней поверхности барабана, а к наружным плоскостям чугунного диска.

Такой механизм конструктивно проще барабанного с автоматической регулировкой зазора, компактнее, легче и дешевле.

Он эффективнее, несмотря на меньшую площадь колодок, благодаря тому, что поверхность диска плоская и колодки прижимаются к нему равномерно (полукруглая поверхность колодки барабанного тормоза же неравномерно прижимается к внутренней поверхности барабана). Он проще в обслуживании (в частности — проще замена колодок), практически не ограничивает тормозное усилие на колодках (в барабанном механизме оно ограничено прочностью барабана).

Дисковые тормоза лучше охлаждаются, потому что воздух может свободно циркулировать между диском и поверхностью колодки. Существуют также вентилируемые диски, у них фрикционных поверхностей две. Они разделены перемычками, которые позволяют воздуху попадать внутрь диска и еще лучше отводить тепло от тормозов. Большинство передних дисковых тормозов на современных машинах — именно вентилируемые, потому что как раз на них приходится большая часть работы при остановке автомобиля. При этом большинство задних тормозов — не вентилируемые. Они имеют сплошной диск, потому что задние тормоза просто-напросто не вырабатывают большого количества тепла.

Другим плюсом дисковых тормозов является то, что они самоочищаются от воды, грязи и продуктов износа — загрязнения и газы «сбрасываются» с диска при его вращении, в отличие от барабана, который легко собирает на себя, например, пыль — продукт износа колодок. Вода, масло, газообразные продукты трения — всё это быстро отводится от рабочих поверхностей, не ухудшая торможение.

Главными же преимуществами дисковых тормозов перед барабанными считают постоянство (стабильность) характеристик и широкие возможности для регулировки их работы, что приводит к улучшению торможения, а в конечном итоге — повышению безопасности движения.

В барабанном тормозном механизме эффективность работы повышается за счёт вращения барабана при движении автомобиля, которое при торможении стремится ещё сильнее прижать к нему колодки («увлекая» их за собой и дополнительно проворачивая их вокруг своих осей), в итоге также уменьшая необходимое усилие на педали тормоза (водителю достаточно легкого нажатия на педаль чтобы колодки коснулись барабана, после чего этот эффект начинает работать как своеобразный «усилитель») — на дисковых тормозных механизмах такой эффект совершенно отсутствует, так как диск вращается в направлении, перпендикулярном к направлению действия тормозного усилия. Поэтому автомобили с дисковыми тормозами, особенно на всех колёсах, в абсолютном большинстве случаев снабжаются сервоприводом (усилителем) тормозов — без него усилие на педали было бы чрезмерно велико.

Кроме того, с дисковым тормозным механизмом сложнее организуется привод стояночного (ручного) тормоза, ввиду чего долгое время на задней оси многих автомобилей продолжали использовать барабанные тормоза (иногда даже использовались механизмы с рабочими дисковыми и отдельным барабанным парковочным тормозом меньшего размера).

Основной же причиной столь позднего массового внедрения дисковых тормозов было то, что при значительно более высокой эффективности дисковые тормоза также выделяют значительно больше тепла, чем барабанные. При использовании ранних образцов тормозных жидкостей на основе спиртов и растительного масла (касторового), при длительном торможении это приводило к закипанию тормозной жидкости в гидроприводе, образованию паровых пробок и «проваливанию» педали тормоза с потерей эффективности торможения, что было крайне опасно. Только с появлением более высококипящих тормозных жидкостей, например на гликолевой основе, стало возможным массовое применение дисковых тормозных механизмов. Применение старых марок тормозных жидкостей на масляной основе в таких тормозных системах было существенно ограничено или полностью исключено.

Ещё одним большим минусом дисковых тормозов можно назвать то, что они из-за своей открытости подвержены загрязнениям, несмотря на эффект «самоочищения». Грязь и пыль, всё же попадающие между диском и колодкой, могут быстро привести диск в негодность. Если он слишком тонок, он не способен рассеивать тепло и в экстремальных ситуациях может просто треснуть. Поэтому за износом дисков нужно следить и в случае необходимости заменять их.

Именно по этой причине барабанные тормоза считаются более пригодными для тяжёлых условий эксплуатации по бездорожью или запылённым просёлочным дорогам. Например, на ВАЗ-2101 конструкторы поставили задние барабанные тормоза, хотя на итальянском прототипе Fiat 124 они были дисковыми: лучшая тормозная динамика версии с дисковыми тормозами просто не была бы востребована в СССР, где остальные автомобили, даже новейшей разработки, в те годы имели ещё худшую тормозную динамику и, как правило, барабанные тормоза без усилителя, а в эксплуатации вообще всё ещё находились в больших количествах автомобили с механическим приводом тормозов (скажем, производство ЗиС-5 окончилось лишь в 1958 году, и эта модель все ещё принадлежала к распространённым); а вот к тяжёлым дорожным условиям страны барабанные тормоза были более приспособлены, да и замена колодок на них требовалась существенно реже, что также было большим плюсом в тогдашних условиях. По тем же причинам долго ставили на автомобили барабанные тормоза и, например, в Австралии, также не отличавшейся идеальными дорогами, а также на внедорожниках.

Передние тормозные диски находятся в относительно благоприятных условиях, а вот задние принимают на себя всю грязь, которую отбрасывают назад передние колеса. Вот почему задние тормозные колодки и диски часто изнашиваются быстрее передних (на том же Fiat 124 в отечественных дорожных условиях задние тормозные колодки снашивались до металла за 500—600 км пробега), хотя на них приходится намного меньшая доля работы во время торможения.

В случае использования задних дисковых тормозных механизмов использование стояночного тормоза при отрицательной температуре воздуха необходимо исключить, так как часты случаи примерзания колодок к диску. Барабанный механизм лучше герметизирован и как правило меньше подвержен этому.

Изначально дисковые тормоза устанавливали, как правило, и на переднюю, и на заднюю ось. В частности, именно так поступала фирма Fiat — один из пионеров внедрения «дисков». По мере того, как дисковые тормозные механизмы входили в широкий обиход и становились доступны хотя бы как дополнительное оборудование на сравнительно недорогих автомобилях, стали появляться и тормозные системы с передними (как более важными и эффективными) дисковыми и задними барабанными тормозами, несмотря на очевидную несбалансированность.

Существовали различные конструкции дисковых тормозных механизмов — двух- и четырёхпоршневые, с неподвижной и плавающей скобой, вентилируемые, и так далее.

Впоследствии и до настоящего времени конструкция дисковых тормозов принципиально не менялась.

Тормозные диски с перфорацией (просверленными в дисках отверстиями) — отчасти просто украшение, однако не совсем бесцельное: отверстия позволяют воде и газам, находящимся между поверхностью колодок и поверхностью диска, «забиваться» в них, и тормоза таким образом срабатывают быстрее, не ожидая лишнего поворота диска, очищающего его. Это может быть важным в ситуациях, встречающихся в автоспорте, однако при повседневной городской езде, как правило, некритично. К тому же отверстия уменьшают площадь трущейся поверхности диска, а еще в них могут забиться мелкие камешки, что потребует лишней работы по их удалению.

Дисковые тормоза на всех колёсах стали стандартным оборудованием большинства легковых автомобилей на Западе уже к концу восьмидесятых годов.

На тяжёлых автомобилях — в первую очередь грузовиках и автобусах, а также на очень больших легковых производства США — долгое время использовались барабанные тормозные механизмы, особенно в задних тормозах, так как у них проще увеличить мощность тормозного механизма за счёт наращивания площади колодок — для этого наряду с диаметром просто увеличивают ширину барабана. С тормозными дисками же, увеличить мощность тормозного механизма возможно лишь за счёт роста их диаметра, который ограничен размерами ободов колёс. Поэтому получается, что барабанный тормозной механизм можно сделать намного мощнее в абсолютном выражении за счёт большой площади колодок, несмотря на его меньшую относительную эффективность по сравнению с дисковым.

Однако в последние десятилетия как раз в связи с необходимостью повышения эффективности тормозов наметилась тенденция к существенному увеличению диаметра колёсных ободов с целью размещения тормозных дисков большего размера, при одновременном сильно снижении высоты профиля шины. На современных легковых автмообилях не является редкостью применение ободов посадочным диаметром 16-17 дюймов, в некоторых случаях — до 22", и сверхнизкопрофильных шин с высотой профиля всего в несколько сантиметров. Это позволяет разместить тормозные диски вполне достаточной эффективности. Решёнными в настоящее время можно считать и проблемы с организацией привода стояночного тормоза при дисковых механизмах тормозов. Всё это открыло возможности для широчайшего использования дисковых тормозных механизмов всех колёс, которые в настоящее время являются в развитых странах стандартным оборудованием для абсолютного большинства легковых автомобилей за исключением наиболее бюджетных моделей. Появляются и дисковые тормозные системы для быстроходных грузовиков.

Вторым важным усовершенствованием, сделанным в шестидесятые годы, стало массовое распространение двухконтурных тормозных систем, в которых так или иначе предусматривалось разделение гидропривода на два независимых контура. При выходе из строя или снижении эффективности действия одного из них, второй обеспечивал достаточную эффективность торможения для того, чтобы добраться до ближайшего места ремонта. Начиная с конца шестидесятых — начала семидесятых годов такие системы были в большинстве развитых стран включены в обязательные технические требования ко всем новым автомобилям.

Управляющий блок ABS.

В конце шестидесятых годов появляется ещё одно важное усовершенствование — антиблокировочная система тормозов — ABS (англ. Anti-lock Braking System). Эта система в её современном виде была разработана в США в конце шестидесятых годов фирмой Bendix и впервые появилась на автомобиля марки Imperial корпорации Chrysler в 1971 модельном году как дополнительное (опциональное) оборудование. Это была трёхканальная компьютеризированная электронная система. Аналогичные по функционалу механические системы находили весьма ограниченное применение и ранее (в авиации — с 1929 года), но они отличались низкой надёжностью и высокой ценой, вследствие чего не получили массового распространения на серийных автомобилях. В Европе аналогичные системы получили распространение ближе к концу семидесятых годов.

ABS стала актуальной в связи с массовым распространением вакуумных усилителей в тормозных системах и эффективных, быстродействующих дисковых тормозных механизмов, которые в сочетании легко позволяют при нажатии на педаль заблокировать колёсные тормозные механизмы. Колёса при этом прекращают вращаться и, как показали исследования, эффективность торможения автомобиля при этом (движение «юзом», то есть, скольжение неподвижных колёс по асфальту) существенно уменьшается по сравнению со случаем, когда колёса медленно, но всё же катятся. Кроме того, очень важно то, что при этом машина становится неуправляемой, поскольку направление движения практически не зависит от поворота передних колес, если они не катятся, а скользят.

ABS делает практически невозможной блокировку за счёт управляемого электронным блоком снижения давления в контурах колёс, подверженных в данный момент блокировке, таким образом поддерживая их «на грани» блокирования — торможение в этот момент считается наиболее эффективным. Тем не менее, ABS в определённых условиях (например на грязи, песке, гравии или глубоком слое снега) всё же может способствовать некоторому увеличению тормозного пути по сравнению со специально подготовленным водителем, использующем на автомобиле без ABS специальные приёмы торможения. Более важно, однако, то, что автомобиль с ABS не теряет управляемости во время торможения, его не заносит в одну сторону при блокировке одного из передних колёс. Также в системе тормозов с ABS отсутствуют сравнительно ненадёжные механические регуляторы давления, использующиеся в традиционной системе в контуре задних колёс.

В настоящее время происходит непрерывное дальнейшее совершенствование тормозных систем автомобилей (можно назвать такие сравнительно недавние новшества, как ESP, TCS, EBD, и так далее), результатом которого становится дальнейший рост активной безопасности. Однако наиболее важным фактором безопасности, как и во все времена, остаётся всё же поведение водителя.

В связи с тем, что в последнее время набирают популярность электромобили и автомобили с гибридными силовыми установками, всё чаще используются рекуперативное торможение, где энергия, вырабатываемая при торможении, преобразуется в электрическую, подзаряжает аккумуляторы. Например, в Toyota Prius тормозные колодки используются для удерживания автомобиля на месте и для экстренного торможения, а основную роль в торможении играют мотор-генераторы, поэтому тормозные колодки у гибридных автомобилей служат в несколько раз дольше, чем у обычных.

Тормозная система с пневматическим приводом

Общее устройство:

Компрессор с регулятором давления.
Трубки и шланги.
Тормозной кран.
Манометр.
Воздушные баллоны (ресивера).
Предохранительный клапан.
Разобщительный кран прицепа.
Разобщительная головка прицепа.
Пневмокамеры.
Тормозные механизмы.

Устройство тормозного механизма:

Тормозной барабан.
Тормозные колодки.
Разжимной кулак.
Стяжные пружины.
Опорные пальцы колодок.
Механизм развода колодок.

Принцип действия: При работающем двигателе и отпущенной педали компрессор накачивает воздух в баллоны, где он хранится под давлением. Из баллонов воздух поступает к тормозному крану, от тормозного крана воздух поступает через верхнюю секцию в баллоны прицепа. При нажатии на педаль тормоза верхняя секция закрывается, и воздух прекращает поступать к прицепу. Тормозной кран прицепа открывается, и воздух из баллонов прицепа поступает в пневмокамеры прицепа, и прицеп начинает затормаживать. Нижняя секция тормозного крана автомобиля открывается, и воздух поступает из баллонов автомобиля к пневмокамерам автомобиля, и автомобиль начинает затормаживать. Воздух, поступая в пневмокамеры, давит на диафрагму, она, сжимая пружину, смещается и давит на толкатель, а он передаёт усилие на рычаг и валик разжимного кулака. Разжимной кулак поворачивается и разводит колодки. Колодки прижимаются к барабану, и за счёт трения затормаживают его. При отпускании педали тормоза всё возвращается в исходное положение за счёт возвратных пружин, а воздух из пневмокамер выходит в атмосферу через кран.

Многоконтурные тормозные системы

Общее устройство:

Компрессор
Влагомаслоотделитель
Регулятор давления.
Общий баллон.
Разобщительный клапан.
Баллон переднего контура.
Баллон заднего контура.
Двухсекционный тормозной кран.
Тормозной кран прицепа.
Разобщительный кран и разобщительная головка прицепа.
Пневмокамеры.
Манометры.
Предохранительные клапаны.

Принцип действия аналогичен одноконтурным тормозным системам. Разница лишь в том, что для каждой пары колес воздух поступает из отдельного баллона.

Подвеска автомобиля

pit_stop — Sat, 25 Jun 2011 18:14:32 GMT

Подвеска автомобиля

Подвеска автомобиля предназначена для обеспечения упругой связи между колесами и кузовом автомобиля за счет восприятия действующих сил и гашения колебаний. Подвеска входит в состав ходовой части автомобиля.

Подвеска автомобиля имеет следующее общее устройство:

направляющий элемент;
упругий элемент;
гасящее устройство;
стабилизатор поперечной устойчивости;
элементы крепления.

Направляющие элементы обеспечивают соединения и передачу сил на кузов автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги.

Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. Упругие элементы в различных конструкциях представлены пружиной или рессорой.

Гасящее устройство (амортизатор) предназначено для уменьшения амплитуды колебаний кузова автомобиля.

Стабилизатор поперечной устойчивости противодействует увеличению крена при повороте за счет перераспределения веса по колесам автомобиля.

Элементы подвески соединяются с кузовом автомобиля с помощью эластичных элементов крепления. Эластичные элементы гасят вибрации определенной частоты.

В зависимости от конструкции направляющих элементов подвески разделяются на независимые и зависимые.

Зависимая подвеска объединяет колеса жесткой балкой, так называемый мост автомобиля. Перемещение одного из колес в поперечной плоскости передается другому колесу. Зависимая подвеска вследствие своей простоты имеет высокую надежность.

В независимой подвеске связь между колесами отсутствует. Колеса перемещаются впоперечной плоскости независимо друг от друга. На современных автомобилях независимая подвеска используется в качестве основной конструкции передней и задней подвесок.

Типы подвесок

Различают следующие типы независимых подвесок:

подвеска на двойных рычагах;
подвеска МакФерсон;
многорычажная подвеска;
подвеска на продольных рычагах;
торсионная подвеска.

Подвеска на продольных рычагах и торсионная подвеска используются в качестве задней подвески автомобиля. Остальные типы подвесок могут использоваться как на передней, так и на задней оси автомобиля.

Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили следующие конструкции подвесок:

на передней оси – подвеска МакФерсон;
на задней оси – многорычажная подвеска.

На некоторых дорогих моделях внедорожных автомобилей устанавливается пневматическая подвеска, которая позволяет поддерживать заданный дорожный просвет.

Особое место в конструкции подвесок занимает гидропневматическая подвеска, разработанная фирмой Citroen. В гидропневматической подвеске предусмотрена возможность изменения дорожного просвета водителем в зависимости от режима вождения. Данный тип подвески относится к так называемой активной подвеске (другое наименование – адаптивная подвеска). В настоящее время многие автопроизводители оборудуют свои автомобили активной подвеской.

Подвеска МакФерсона, названая по имени инженера Эрла Макферсона, разработавшего её в 1960 году, представляет собой подвеску колеса, состоящую из одного рычага, стабилизатора поперечной устойчивости и блока из пружинного элемента и амортизатора телескопического типа, называемого качающейся свечой, в связи с тем, что он закреплен в верхней части к кузову при помощи упругого шарнира и может качаться при движении колеса вверх-вниз. Кинематически схема менее совершенна, чем подвеска на двух поперечных или продольных рычагах. При большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) меняется, и тем больше, чем больше ход подвески, так как конец рычага двигается вверх-вниз по окружности и, как следствие, меняется ширина колеи. Но в связи с технологичностью и дешевизной данный тип подвески получил очень большое распространение в современном автомобилестроении. Впервые подвеска типа «МакФерсон» была применена в 1965 году на автомобиле «Пежо-204», через год — на Форде, а в 1969 году на «Фиат-128». Настоящее широкое использование началось в начале 70-х годов. Почти все современные переднеприводные автомобили оснащены такой подвеской. Ввиду некоторых своих преимуществ «МакФерсон» завоевал себе место и в автомобилях с задним приводом. Малые затраты на изготовление, небольшое по объёму занимаемое пространство (соответственно большое подкапотное пространство и, как следствие, возможность разместить большой двигатель), значительное расстояние по высоте между опорными узлами, определяющее возникновение меньших по величине сил в местах присоединения к кузову, возможность осуществления больших ходов, являются, пожалуй, основными преимуществами и причиной того, что большинство появляющихся в последние годы крупносерийных автомобилей имеют на переднем мосту подвеску такого типа. К её недостаткам можно отнести: несколько худшие кинематические параметры чем у подвески на двойных поперечных рычагах, большие трудности, связанные с обеспечением изоляции от дорожных шумов и вибраций (для борьбы с этим появились подрамники на резиновых подушках), неблагоприятно длинные рулевые тяги при верхнем расположении реечного рулевого механизма, меньшая компенсация дифферента (продольного крена) при торможении.

Подвеска на двойных поперечных рычагах. В этой конструкции есть два поперечных рычага, имеющих поворотные опоры (сайлент-блоки) на раме, балке или кузове. Наружные концы рычагов, в случае передней подвески, соединяются с помощью шаровых опор с поворотным кулаком. Чем больше может быть расстояние между поперечными рычагами, тем меньше силы, действующие в рычагах и их опорах, т. е. тем меньше податливость всех деталей и точнее кинематика подвески. Надо отметить, также, эластичное восприятие жесткого качения радиальных шин верхними рычагами (что возможно только при этой конструкции независимой подвески). Хотя продольные силы, вызываемые сопротивлением качению, на верхнем рычаге лишь незначительно меньше, однако нижний рычаг и его опоры выполняются с расчётом на явно большие нагрузки. Последние возникают под действием боковых сил или при торможении. Главное преимущество подвески на двойных поперечных рычагах – её кинематические свойства: взаимным положением рычагов можно определить высоту, как центра крена, так и центра дифферента (продольного крена). Кроме того, за счёт разной длины верхнего и нижнего рычагов можно влиять на угловые перемещения колёс при ходах отбоя и сжатия, т. е. на изменение развала и, независимо от этого, на изменение колеи. При более коротких верхних рычагах, относительно нижних, колёса при ходе сжатия наклоняются в сторону отрицательного развала, а при ходе отбоя – в сторону положительного. За счёт этого можно противодействовать изменению развала, обусловленному креном кузова. Также, изменив угол плоскости качания верхнего рычага относительно нижнего, можно добиться антикивкового эффекта.

Многорычажные подвески несколько напоминают предыдущий тип и имеют все его положительные качества. Эти подвески более сложны и боле дороги по сравнению с ранее рассмотренными, но обеспечивают большую плавность хода и лучшую управляемость автомобиля. Большое количеств элементов - сайлент-блоков и шаровых шарниров хорошо гасят удары при резком наезде на препятствия. Все элементы крепятся на подрамнике через мощные сайлент-блоки, что позволяет увеличить шумоизоляцию автомобиля от колес. Так как подвеска этого типа стала слишком громоздкой, рычаги стали делать из алюминиевых сплавов, что обеспечивает одно из важнейших требований - легкость. Но при этом тут же пострадала долговечность деталей. Такие подвески сейчас используются на таких автомобилях, как Audi, VW, Mercedes, Honda Accord и тд, то есть на автомобилях бизнес класса. Применение многорычажной независимой подвески, которая главным образом используется на автомобилях представительского класса, придает подвеске стабильный контакт колес с любым покрытием на дороге и четкий контроль автомобиля при изменениях направления движения. Газовые двухходовые амортизаторы, тяги поперечной устойчивости, применение двух пружин разной жесткости в одной стойке - все это создает уровень комфорта в автомобиле. Поэтому для изготовления элементов многорычажных подвесок все чаще используют недешевые алюминиевые сплавы, а иногда даже композитные материалы. Главный недостаток современной схемы - сложность и, соответственно, цена. До недавнего времени ее применяли только на дорогих автомобилях. Теперь же она «удерживает» задние колеса даже некоторых машин гольф-класса. В поисках извечного компромисса между управляемостью и комфортом поломано немало копий. И если посмотреть на эволюцию подвесок хотя бы за последние пару десятков лет, очевидно, что развитие даже не идет, а скачет. Но у этой медали есть и обратная сторона. Управляемость и комфорт, неведомый предкам, оплачиваем сложностью и стоимостью конструкций. А настолько ли современные подвески со сложной архитектурой и мудреными электронными добавками лучше, насколько дороже более простых и распространенных (пока!) схем? Наверное, и инженерам, и маркетологам стоит чаще задаваться этим вопросом.

Торсионная подвеска. На многих современных внедорожниках используется подвеска этого типа. Опять же это по сути подвеска на двух поперечных рычагах, но вместо пружины в ней используется торсион - упругий металлический стержень, работающий на скручивание. Он играет туже роль, что и рессоры, пружины или резиновые блоки. Но в отличие от них он работает только на скручивание (французское слово torsion - означает скручивание ). Такую подвеску стали называть стержневая подвеска (она же - торсионная!). Инженер Фердинанд Порше-старший в конце 20-х-начале 30-х годов оформил несколько патентов на стержневую подвеску. Он применил ее в 1934 году на гоночных Auto-Union , а в 1940-м уже стояла на серийных машинах Volkswagen , как армейских, так и гражданских. В 1935 году стержневая подвеска колес в ее оптимальном варианте нашла массовое применение на Citroen Traction Avant

Порше увидел в торсионе его главное достоинство - компактность, и отсюда - малую массу. Эти качества особенно ценны для машин с очень плотной компоновкой и жесткими ограничениями по весу - гоночные автомобили, внедорожники, армейские колесные машины. Примеры тому Ferrari F2001 , Toyota Landcruiser, ракетовоз МАЗ 547. Андре Лефевр, создатель Citroen TA , усмотрел в торсионе другое достоинство. Его стержень довольно длинный, чем длиннее, тем мягче подвеска , а потому. Один конец торсиона, идущего вдоль машины, присоединяется к рычагу подвески, а другой закрепляется в одной из поперечин рамы или несущего кузова. Таким образом, все нагрузки от дорожных толчков переносятся в самое сильное место автомобиля, и они распределяются по раме или кузову найвыгоднейшим образом. Для первой массовой модели с несущим кузовом это было немаловажно. В связи с широким распространением подвески передних колес типа МакФерсон все меньше фирм стали применять торсионную. Одной из причин отказа от торсионов явилась деликатная технология изготовления. Однако для полноприводных внедорожников с рамой и микроавтобусов торсионная подвеска оказалась идеальной. На Toyota Prado, Isuzu Trooper, Ford Expedition, Chevrolet Blazer и других применяются длинные продольные торсионы, присоединенные к оси нижнего, а на VW T4 верхнего рычага передней подвески и завязанные другим концом на поперечину рамы.

Гидропневматическая подвеска. Первой подвеску с изменяемым дорожным просветом для легкового автомобиля создала французская фирма Citroen . Упругим элементом в амортизаторах служил сжатый азот, а силовым (образующим и передающим давление в системе) жидкость. Поэтому такая подвеска получила название гидропневматической. Гидронасос нагнетает жидкость из резервуара в закрепленные рядом с амортизатором сферы. Внутри каждой сферы жидкость и газ разделены мембраной. Таким образом в амортизаторах поддерживается необходимое давление, а крены машины постоянно компенсируются. Вдобавок встроенный в гидросистему кран позволяет регулировать количество циркулирующей в контурах жидкости, а значит, увеличивать или уменьшать дорожный просвет. В 1954 году эта схема была впервые применена на модели высшего класса Citroen 15-6 . А уже в октябре 1955 года новинка фирмы Citroen DS - вызвала на 42 Парижском автосалоне настоящий фурор. По тем временам это была чудо-машина. Ее гидропневматическая подвеска обеспечивала постоянство дорожного просвета независимо от количества пассажиров и багажа и потрясающе плавный ход. Эта машина могла накреняться вперед и назад, а также вывешивать любое колесо без домкрата! И наконец водитель Citroen DS мог по собственному усмотрению ступенчато изменять дорожный просвет. Это не только повышало устойчивость и активную безопасность автомобиля на шоссе (понижался центр тяжести, уменьшался поток воздуха под днищем, создающий подъемную силу), но и облегчало езду по бездорожью, что важно для изобилующей проселками Франции. Впоследствии такая схема подвески применялась на большинстве автомобилей марки Citroen и все время совершенствовалась. Новейшая разработка фирмы подвеска Hydroactive III - получила электронное управление при помощи датчиков, компьютера и исполнительных устройств. В результате клиренс модели Citroen С5 не только поддерживается, но и автоматически регулируется в зависимости от скорости движения, качества дорожного покрытия и стиля езды. Диапазон изменений дорожного просвета достигает 20-30 см. Citroen сделал гидропневматическую подвеску своим коньком , применив ее раньше других. Однако аналогичную подвеску Hydrolastic в свое время устанавливала на свои малолитражные автомобили английская British Leyland Motor Corp. , а фирма Lotus разработала гидропневматику для разведывательного танка Scorpion . У нас боевую машину десанта (БМД) с гидропневматической независимой подвеской всех катков выпускал с 1968 года Волгоградский тракторный завод. Машина должна была ложиться на брюхо, чтобы лучше прятаться на местности и проще загружаться в самолет. Изучением возможностей применения чисто пневматической подвески в легковых автомобилях занимались многие фирмы. Например, в 60-е годы Daimler-Benz ( Mercedes Benz 600 и Lincoln оборудовали ею серийные модели. А первым внедорожником, оснащенным подвеской колес на воздушных мешках , заменивших пружины, стал в 1992 году Range Rover LSE . Большие изыскания в этой области провели в 70-е годы Volkswagen и Audi совместно с компанией Fichtel und Sachs .

Подвеска "Де Дион". Задняя подвеска де Дион изобретенная более ста лет назад, используется до сих пор. Один из недостатков зависимой подвески ведущих колес большая неподрессорная масса, отрицательно влияющая на такие показатели, как комфорт автомобиля, его устойчивость и управляемость. В тех случаях, когда по финансовым или компоновочным соображениям инженеры отказываются от независимой подвески, выручает старая система де Дион . В ней картер главной передачи закрепляется на поперечине рамы или на кузове, а привод колес осуществляется полуосями на шарнирах. При этом колеса соединяются изогнутой балкой. Подвеска остается зависимой, однако за счет крепления массивной главной передачи отдельно от моста неподрессорная масса существенно уменьшается. Список автомобилей, использующих задний ведущий мост типа де Дион , достаточно обширен, и в нем не только такие известные модели, как Volvo 345 1975 года и Alfa Romeo 75 1985-го, но и модели 2000 года: Aston Martin V8 Vantage, Honda HR-V 4х4 и ряд других. Свое название подвеска получила по имени графа Альбера де Диона маркиза ле Валь. В 1883 году появилось предприятие De Dion. Bouton. Trepardoux . Граф играл в нем роль финансиста, Бутон технолога и сборщика, а Трепарду представлял конструкторское бюро в единственном лице. 20 марта 1893 года был запатентован задний мост де Дион . О неподрессорных массах ни граф, ни Бутон, ни Трепарду и понятия не имели к созданию этого узла их подтолкнула интуиция. Дело в том, что в первых конструкциях трициклов и квадрициклов De Dion-Buton двигатель закреплялся на задней оси. И езда по булыжным мостовым настолько растрясла мотор, что детали от него отваливались буквально на ходу. Узел решили оградить от тряски так и появился мост, или, как сегодня говорят, подвеска типа де Дион . Стремясь избавить зависимый задний мост от лишней тяжести инженеры постоянно совершенствовали конструкцию. Теперь такая подвеска может быть как зависимой, так и независимой! Например, в Mercedes R-класса инженеры объединили достоинства разных схем - корпус главной передачи закрепили на подрамнике, колеса, подвешенные на пяти рычагах, приводят качающиеся полуоси, а роль упругих элементов играют пневматические стойки - оригинальная компиляция!

Зависимая подвеска. С самого зарождения автомобилестроения до наших дней дожила зависимая подвеска. Но она становится историей - мосты, жестко связывающие колеса, ныне используют разве что на классических внедорожниках, таких как Nissan Patrol, Jeep или УАЗ. Еще реже на легковых автомобилях, например, на Волгах и классических Жигулях, но эти машины были разработаны около полувека назад. Минусы конструкции очевидны - перемещение одного колеса передается другому, следствием чего являются резонансные колебания колёс в поперечной плоскости (эффект шимми), что вредит и комфорту, и управляемости. Выход один - надо «развязывать» правую и левую сторону.

Активная многорычажная подвеска разработана фирмой Continental. Место одного из рычагов задней подвески БМВ занял электродвигатель с тягой (красная стрелка). По команде компьютера он немного доворачивает колесо, фактически делая заднюю ось управляемой. Предполагают, что новинка (через пару-тройку лет ее обещают ставить на серийные автомобили) будет сотрудничать с системой стабилизации и активным рулем. Трудно представить, что еще будет автоматизировано в автомобиле...

Ходовая часть автомобиля

pit_stop — Sat, 25 Jun 2011 18:08:51 GMT

Ходовая часть состоит из:

рамы
балок мостов
передней и задней подвески колес
колес и шин

Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы, действующие на автомобиль.

Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами, и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и так далее. Защитой от медленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины.

Шасси наземного транспортного средства — собранный комплект агрегатов трансмиссии, агрегатов ходовой части и механизмов управления.
- Шасси транспортного средства с использованием рамы — законченная конструкция, которую можно передвигать на собственных колёсах или гусеницах. Рамные шасси применяют главным образом у тракторов и грузовых автомобилей. Устройство рамного шасси зависит от применяемого движителя. У колёсных машин конструкция шасси определяется общим числом осей и числом ведущих осей. Шасси машин, предназначенное для движения в условиях бездорожья, оборудуются средствами повышения проходимости.
- Шасси транспортного средства с несущим кузовом — основание транспортного средства, связывающее агрегаты трансмиссии, агрегаты ходовой части и механизмы управления.
Самоходное шасси — моторизированное транспортное средство, предназначенное для размещения на нем различного оборудования (машин, механизмов, вооружения). Обычно выпускается серийно.
Шасси летательного аппарата — часть летательного аппарата, служащая для его передвижения по аэродрому при взлёте и посадке и для смягчения ударов, возникающих в момент приземления. На летательные аппараты могут устанавливаться колёсные шасси, поплавки, лыжи и гусеницы.
В авиации до 1939 года в основном применялось двухколёсное шасси (шасси с хвостовым колесом). В период Второй мировой войны и в послевоенные годы получило широкое распространение трёхколёсное шасси (шасси с носовым колесом). У такого шасси две главные стойки расположены за центром тяжести, а третьей опорной точкой служит стойка в носовой части фюзеляжа, на которую обычно приходится 10—15 % массы. У большинства летательных аппаратов после взлёта шасси убирается в фюзеляж или крыло. У небольших летательных аппаратов шасси, как правило, не убирается и имеет конструкцию, допускающую замену колёс лыжами или поплавками. У тяжёлых летательных аппаратов иногда число колёс шасси составляет несколько десятков, объединяемых в тележки.
Основными элементами шасси летательного аппарата являются:
- амортизационные стойки
- колёса (пневматики), снабженные тормозами для уменьшения длины послепосадочного пробега
- система раскосов (стержней), воспринимающих реакции земли и крепящих амортизационные стойки и колёса к крылу и фюзеляжу
Шасси в технике — панель, на которой монтируют отдельные детали устройства, аппарата, прибора.
Шасси — станок, в котором распределяется краска при набивке или ручном печатании рисунка на ткани.

Автомобильная шина

pit_stop — Sat, 25 Jun 2011 18:07:04 GMT

Автомобильная шина (покрышка) — один из наиболее важных элементов, представляющий собой упругую оболочку, расположенную на ободе колеса. Шина предназначена для поглощения незначительных колебаний, вызываемых несовершенством дорожного покрытия, компенсации погрешности траекторий колес, реализации и восприятия сил, возникающих в пятне контакта и обеспечения высокого коэффициента сцепления.

В данной статье вместо принятого в технической литературе термина «колесо», которое, как известно, состоит из внешней части — обода и внутренней, крепящейся к ступице — диска, но не включает в себя шину, которая насаживается на обод, используется в том же значении более принятый среди автолюбителей термин колёсный диск, что является отходом от принятой официальной терминологии.

История

Первая в мире резиновая шина была сделана Робертом Уильямом Томсоном (англ.). В патенте № 10990, датированным 10 июня 1846 г., написано: «Суть моего изобретения состоит в применении эластичных опорных поверхностей вокруг ободьев колес экипажей с целью уменьшения силы, необходимой для того, чтобы тянуть экипажи, тем самым, облегчая движение и уменьшая шум, который они создают при движении». Патент Томсона написан на очень высоком уровне. В нём изложена конструкция изобретения, а также материалы, рекомендуемые для его изготовления. Шина накладывается на колесо с деревянными спицами, вставленными в деревянный обод, обитый металлическим обручем. Сама шина состояла из двух частей: камеры и наружного покрытия. Камера изготавливалась из нескольких слоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон натуральным каучуком или гуттаперчей в виде раствора. Наружное покрытие состояло из соединенных заклепками кусков кожи. Томсон оборудовал экипаж воздушными колесами и провел испытания, измеряя силу тяги экипажа. Испытания показали уменьшение силы тяги на 38 % на щебеночном покрытии и на 68 % на покрытии из дробленой гальки. Особо отмечались бесшумность, удобство езды и легкий ход кареты на новых колесах. Результаты испытаний были опубликованы в журнале «Mechanics Magazine» 27 марта 1849 г. вместе с рисунком экипажа. Можно было констатировать, что появилось крупное изобретение: продуманное до конструктивного воплощения, доказанное проведенными испытаниями, готовое к совершенствованию. К сожалению, на том дело и закончилось. Не нашлось никого, кто бы занялся этой идеей и довел её до массового производства с приемлемой стоимостью. После смерти Томсона в 1873 г. «воздушное колесо» было забыто, хотя образцы этого изделия сохранились.

В 1888 г. идея пневматической шины возникла вновь. Новым изобретателем был шотландец Джон Данлоп, чье имя известно в мире как автора пневматической шины. Дж. Б. Данлоп придумал в 1887 г. надеть на колесо трехколесного велосипеда своего 10-летнего сына широкие обручи, сделанные из шланга для поливки сада, и надуть их воздухом. 23 июля 1888 г. Дж. Б. Данлопу был выдан патент № 10607 на изобретение, а приоритет на применение «пневматического обруча» для транспортных средств подтверждал следующий патент от 31 августа того же года. Камера из резины крепилась на обод металлического колеса со спицами обматыванием её вместе с ободом прорезиненной парусиной, образующей каркас шины, в промежутках между спицами. Преимущества пневматической шины были оценены достаточно быстро. Уже в июне 1889 г. на стадионе в Белфасте Уильям Хьюм выступил в гонках на велосипеде с пневматическими шинами. И хотя Хьюма описывали как среднего гонщика, он выиграл все три заезда, в которых участвовал. Коммерческое развитие изобретения началось с образования маленькой компании в Дублине и конце 1889 г. под названием «Пневматическая шина и агентство Бута по продаже велосипедов». В настоящее время «Данлоп» — одна из крупнейших фирм в мире по изготовлению шин.

В 1890 г. молодой инженер Чальд Кингстн Уэлтч предложил отделять камеру от покрышки, вставлять в края покрышки проволочные кольца и сажать на обод, который впоследствии получил углубление к центру. Тогда же англичанин Бартлетт и француз Дидье изобрели вполне приемлемые способы монтажа и демонтажа шин. Всё это определило возможность применения пневматической шины на автомобиле. Первым, кто стал использовать пневматические шины на автомобилях, были французы Андре и Эдуард Мишлен, которые уже имели достаточный опыт в производстве велосипедных шин. Они объявили, что к гонке в 1895 г. Париж — Бордо у них будут готовы пневматические шины для автомобилей и сдержали свое обещание. Несмотря на многочисленные проколы, автомобиль преодолел расстояние в 1200 км и достиг среди девяти других финиша своим ходом. В Англии в 1896 г. шинами «Данлоп» был оснащен автомобиль Ланчестер. С установкой пневматических шин существенно улучшились плавность хода, проходимость автомобилей, хотя первые шины были ненадежны и не приспособлены к быстрому монтажу. В дальнейшем основные изобретения в области пневматических шин были, прежде всего, связаны с повышением безотказности и долговечности их, а также с облегчением монтажа-демонтажа. Потребовалось много лет постепенного совершенствования конструкции пневматической шины и способа её изготовления, прежде чем она окончательно вытеснила литую резиновую. Стали применяться все более надежные и долговечные материалы, появился в шинах корд — особо прочный слой из упругих текстильных нитей. В первой четверти прошлого столетия все чаще стали использовать конструкции быстросъемных креплений колес к ступицам на нескольких болтах, что позволило заменять шины вместе с колесом в течение нескольких минут. Все эти усовершенствования привели к повсеместному применению пневматических шин на автомобилях и бурному развитию шинной промышленности.

Конструкция

Основными материалами для производства шин являются резина, которая изготавливается из натуральных и синтетических каучуков и корд. Кордовая ткань может быть изготовлена из металлических нитей (металлокорд), полимерных и текстильных нитей.

Шина состоит из: каркаса, слоев брекера, протектора, борта и боковой части.

Текстильный и полимерный корд применяются в легковых и легкогрузовых шинах. Металлокорд — в грузовых. В зависимости от ориентации нитей корда в каркасе различают шины:

радиальные
диагональные

В радиальных шинах нити корда расположены вдоль радиуса колеса(как на схеме, позиция № 3). В диагональных шинах нити корда расположены под углом к радиусу колеса, нити соседних слоев перекрещиваются. Радиальные шины конструктивно более жесткие, вследствие чего обладают большим ресурсом, обладают стабильностью формы пятна контакта, создают меньшее сопротивление качению, обеспечивают меньший расход топлива. Из-за возможности варьировать количество слоёв каркаса (в отличие от обязательно чётного количества в диагональных) и возможности снижения слойности, снижается общий вес шины, толщина каркаса. Это снижает разогрев шины при качении — увеличивается срок службы. Брекер и протектор так же легче высвобождают тепло — возможно увеличение толщины протектора и глубины его рисунка для улучшения проходимости по бездорожью. В связи с этим, в настоящее время, радиальные шины для легковых автомобилей практически полностью вытеснили диагональные.

Брекер находится между каркасом и протектором. Предназначен для защиты каркаса от ударов, придания жёсткости шине в области пятна контакта шины с дорогой и для защиты шины и ездовой камеры от сквозных механических повреждений. Изготавливается из толстого слоя резины (в лёгких шинах) или скрещенных слоёв полимернгого корда и (или) металлокорда.

Протектор необходим для обеспечения приемлемого коэффициента сцепления шин с дорогой, а также для предохранения каркаса от повреждений. Протектор обладает определенным рисунком, который, в зависимости от назначения шины различается. Шины высокой проходимости имеют более глубокий рисунок протектора и грунтозацепы на его боковых сторонах. Рисунок и конструкция протектора дорожной шины определяется требованиями к отведению воды и грязи из канавок протектора и стремлением снизить шум при качении. Но, все же, главная задача протектора шины — обеспечить надежный контакт колеса с дорогой в неблагоприятных условиях, таких как дождь, грязь, снег и т.д, путем их удаления из пятна контакта по точно спроектированным канавкам и желобкам рисунка. Но эффективно удалять воду из пятна контакта протектор в силах лишь до определенной скорости, выше которой жидкость физически не сможет полностью удаляться из пятна контакта, и автомобиль теряет сцепление с дорожным покрытием, а следовательно и управление. Этот эффект носит название аквапланирование. Существует широко распространённое заблуждение, что на сухих дорогах протектор снижает коэффициент сцепления из-за меньшей площади пятна контакта по сравнению с шиной без протектора (slick tire). Это неверно, так как в отсутствие адгезии сила трения не зависит от площади соприкасаемых поверхностей. На гоночных автомобилях в сухую погоду используются шины с гладким протектором либо вообще без него для того, чтобы снизить давление на колесо, уменьшив его износ, тем самым позволив применять в изготовлении шин более пористые мягкие материалы, обладающие бóльшим сцеплением с дорогой. Во многих странах существуют законы, регулирующие минимальную высоту протектора на дорожных транспортных средствах, и многие дорожные шины имеют встроенные индикаторы износа.

Борт позволяет покрышке герметично садиться на обод колеса. Для этого он имеет бортовые кольца и изнутри покрыт слоем вязкой воздухонепроницаемой (для бескамерных шин) резины.

Боковая часть предохраняет шину от боковых повреждений.

Шипы противоскольжения. В целях повышения безопасности движения автомобиля в условиях гололеда и обледенелого снега применяют металлические шипы противоскольжения. Езда на шипованных шинах имеет заметные особенности. На ходу автомобиль делается заметно более шумным, ухудшается его топливная экономичность. В снежно-грязевой каше или в глубоком рыхлом снегу эффективность шипов невелика, а на твердом сухом или влажном асфальте шипованные шины даже проигрывают «обычным»: из-за снижения площади пятна контакта шины с дорогой, тормозной путь автомобиля увеличивается на 5-10 %. Хотя 70-процентное сокращение тормозного пути на льду — их несомненное преимущество.

Бескамерные(tubeless) шины наиболее распространены благодаря своей надежности, меньшей массе и удобству эксплуатации.

[править] Маркировка

Статья на английском языке: Tire code

Метрическая система

Пример: LT205/55R16 91V

LT (опционально) — функция шины (P — легковой автомобиль (Passenger car), LT — лёгкий грузовик (Light Truck), ST — прицеп (Special Trailer), T — временная (используется только для запасных шин))
205 — ширина профиля, мм
55 — отношение высоты профиля к ширине, %. Если не указан — считается равным 82 %.
R — шина имеет каркас радиального типа (если буквы нет — шина диагонального типа). Частая ошибка — R — принимают за букву радиуса. Возможные варианты: B — bias belt (диагонально-опоясанная шина. Каркас шины тот же, и у диагональной шины, но имеется брекер, как у радиальной шины), D или не указан — диагональный тип каркаса.
16 — посадочный диаметр шины (соответствует диаметру обода диска), дюйм
91 — индекс нагрузки (на некоторых моделях в дополнение к этому может быть указана нагрузка в кг — Max load)
V — индекс скорости (определяется по таблице)

[править] Дюймовая система

Пример: 35x12.50 R 15 LT 113R

35 — внешний диаметр шины, в дюймах
12.50 — ширина шины, в дюймах. (Обратите внимание, что это ширина именно шины, а не протекторной части. Например, для шины с указанной шириной 10.5 дюймов ширина протекторной части будет равна не 26.5, а 23 см, а протекторная часть 26.5 см будет у шины с указанной шириной 12.5.) Если не указан внешний диаметр, то профиль высчитывается следующим образом: если ширина шины оканчивается на ноль (например 7.00 или 10.50), то высота профиля считается равной 92 %, если ширина шины оканчивается не на ноль (например 7.05 или 10.55), то высота профиля считается равной 82 %
R — шина имеет каркас радиального типа
15 — посадочный диаметр шины, в дюймах, то же что в метрической системе
LT — функция шины (LT - light trucks, для лёгких грузовиков)
113 — индекс нагрузки
R — индекс скорости

Перевод из метрической системы в дюймовую и наоборот

Метрическая система	Дюймовая система
D/E-C (205/55-16); C — посадочный диаметр диска (в дюймах), D — ширина покрышки (в мм), E — высота профиля (высота боковины покрышки в % от ширины)	AxB-C (31х10.5-15); С — посадочный диаметр диска (в дюймах), A — диаметр покрышки (в дюймах), B — ширина покрышки (в дюймах)
Перевод из метрической системы в дюймовую	Перевод из дюймовой системы в метрическую
A = C + 2D(E/100)/25,4 B = D / 25,4	D = B * 25,4 E = 100 * (A-C)/(2*D/25,4)

Индекс скорости

Индекс скорости	Допустимая скорость, км/ч
A1
A2	10
A3	15
A4	20
A5	25
A6	30
A7	35
A8	40
B	50
C	60
D	65
E	70
F	80
G	90
J	100
K	110
L	120
M	130
N	140
P	150
Q	160
R	170
S	180
T	190
U	200
H	210
V	240
W	270
Y	300
ZR	более 240

Индекс нагрузки

Индекс нагрузки	Допустимая нагрузка, кг	Индекс нагрузки	Допустимая нагрузка, кг
0	45	100	800
1	46,2	101	825
2	47,5	102	850
3	48,7	103	875
4	50	104	900
5	51,5	105	925
6	53	106	950
7	54,5	107	975
8	56	108	1000
9	58	109	1030
10	60	110	1060
11	61,5	111	1090
12	63	112	1120
13	65	113	1150
14	67	114	1180
15	69	115	1215
16	71	116	1250
17	73	117	1285
18	75	118	1320
19	77,5	119	1360
20	80	120	1400
21	82,5	121	1450
22	85	122	1500
23	87,5	123	1550
24	90	124	1600
25	92,5	125	1650
26	95	126	1700
27	97	127	1750
28	100	128	1800
29	103	129	1850
30	106	130	1900
31	109	131	1950
32	112	132	2000
33	115	133	2060
34	118	134	2120
35	121	135	2180
36	125	136	2240
37	128	137	2300
38	132	138	2360
39	136	139	2430
40	140	140	2500
41	145	141	2575
42	150	142	2650
43	155	143	2725
44	160	144	2800
45	165	145	2900
46	170	146	3000
47	175	147	3075
48	180	148	3150
49	185	149	3250
50	190	150	3350
51	195	151	3450
52	200	152	3550
53	206	153	3650
54	212	154	3750
55	218	155	3875
56	224	156	4000
57	230	157	4125
58	236	158	4250
59	243	159	4375
60	250	160	4500
61	257	161	4625
62	265	162	4750
63	272	163	4875
64	280	164	5000
65	290	165	5150
66	300	166	5300
67	307	167	5450
68	315	168	5600
69	325	169	5800
70	335	170	6000
71	345	171	6150
72	355	172	6300
73	365	173	6500
74	375	174	6700
75	387	175	6900
76	400	176	7100
77	412	177	7300
78	425	178	7500
79	437	179	7750
80	450	180	8000
81	462	181	8250
82	475	182	8500
83	487	183	8750
84	500	184	9000
85	515	185	9250
86	530	186	9500
87	545	187	9750
88	560	188	10000
89	580	189	10300
90	600	190	10600
91	615	191	10900
92	630	192	11200
93	650	193	11500
94	670	194	11800
95	690	195	12150
96	710	196	12500
97	730	197	12850
98	750	198	13200
99	775	199	13600

Дополнительные сведения

На шинах обязательно должны быть указаны следующие сведения:

Максимально допустимое давление (MAX PRESSURE).

Давление воздуха в шинах существенно влияет на поведение автомобиля на дороге, безопасность на высоких скоростях, а также на износ протектора. Давление в шинах обязательно должно быть приведено в норму до регулировки углов установки колёс.

Материалы, используемые в конструкции каркаса и брекера(Tire construction materials)

Цветовые метки: Отметки в виде "точек" либо "кружков"

красный - точка наибольшей силовой неоднородности (самое жёсткое место шины). Рекомендуется совмещать с белой точкой на колесе (если есть).
жёлтый - самое лёгкое место шины (определяется при контроле дисбаланса шины).

Данные отметки необходимы для минимизации массы балансировочных грузов во время шиномонтажа.

Устаревшие отметки в виде полос в бортовой зоне (использовались только на территории США).

нет - хорошее качество;
красный - косметические дефекты;
желтый - нарушение состава каучуковой смеси (без гарантии);
зеленый - внутренние дефекты.

Назначение для определенных условий эксплуатации

англ. Winter — зимние шины.
англ. Aqua, Rain и т. д. — высокоэффективны на мокрой дороге.
англ. AS (all season) — всесезонные шины.
англ. M+S (Mud+Snow) — буквально — «грязь+снег» — пригодны для движения по грязи и снегу.

Процесс изготовления шин

Изготовление шин включает в себя четыре различных этапа: изготовление резиновых смесей, изготовление компонентов, сборка, вулканизация.

I. Производство шины начинается с приготовления резиновых смесей. Рецептура зависит от назначения деталей шины и может включать в себя до 10 химикатов, начиная от серы и углерода и заканчивая каучуком.

II. На следующем этапе создается протекторная заготовка для шины. В результате шприцевания на червячной машине получается профилированная резиновая лента, которая после охлаждения водой разрезается на заготовки по размеру шины.

Скелет шины — каркас и брекер — изготавливаются из слоев обрезиненного текстиля или высокопрочного металлокорда. Прорезиненное полотно раскраивается под определенным углом на полосы различной ширины в зависимости от размера шины.

Важным элементом шины является борт — это нерастяжимая, жесткая часть шины, с помощью которой последняя крепится на ободе колеса. Основная часть борта — крыло, которое изготавливается из множества витков обрезиненной бортовой проволоки.

III. На сборочных станках все детали шины соединяются в единое целое. На сборочный барабан последовательно накладываются слои каркаса, борт, по центру каркаса протектор с боковинами. Для легковых шин протектор относительно расширен и заменяет собой боковину. Это повышает точность сборки и снижает количество операций в производстве шин.

IV. После сборки шину ожидает процесс вулканизации. Собранная шина помещается в пресс-форму вулканизатора. Внутрь шины под высоким давлением подается пар или перегретая (200 °C) вода. Обогревается и наружная поверхность пресс-формы. Под давлением по боковинам и протектору прорисовывается рельефный рисунок. Происходит химическая реакция (вулканизация), которая придает резине эластичность и прочность.

[править] Сопротивление качению

При движении колеса часть энергии шина тратит на деформацию вследствие перемещения пятна контакта. Эта энергия вычитается из сообщенной телу кинетической энергии, и поэтому колесо тормозит. На сопротивление качению может уходить до 25—30 % энергии топлива. Впрочем, этот процент сильно зависит от скорости автомобиля. На больших скоростях он ничтожно мал.

Сопротивление качению зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов: 1) конструкции шины, 2) давления воздуха в шине, 3) температуры, 4) нагрузки, 5) скорости движения автомобиля, 6) состояния подвески автомобиля, 7) состояния дорожной поверхности.

В наибольшей степени сопротивление качению зависит от таких конструктивных параметров шин, как количество слоев и расположение нитей корда, толщина и состояние протектора. Уменьшение количества слоев корда, толщины протектора, применение синтетических материалов (и стекловолокна) с малыми гистерезисными потерями способствуют снижению сопротивления качению. С увеличением размера шины (диаметра) при прочих равных условиях сопротивление качению также снижается.

Велико влияние эксплуатационных факторов на величину момента сопротивления качению. Так, с повышением давления воздуха в шине и её температуры сопротивление качению уменьшается. Наименьшее сопротивление качению имеет место при нагрузке, близкой к номинальной. С увеличением степени изношенности шины оно уменьшается.

На дорогах с твердым покрытием сопротивление качению во многом зависит от размеров и характера неровностей дороги, обусловливающих повышенное деформирование шин и подвески и, следовательно, дополнительные затраты энергии. При движении по мягким или грязным опорным поверхностям затрачивается дополнительная работа на деформирование грунта или выдавливание грязи и влаги, находящихся в зоне контакта колеса с дорогой.

Исследования показывают, что при движении автомобиля со скоростью до 50 км/ч сопротивление качению можно считать постоянным. Интенсивное уменьшение сопротивления качению наблюдается при скорости свыше 100 км/ч. Объясняется это увеличением затрат энергии при ударах и колебательных процессах, происходящих в шине при высоких скоростях движения.

[править] Химический состав резиновой смеси

Над процессом создания шины работают шинные химики и конструкторы, от которых зависят секреты шинной рецептуры. Их искусство заключается в правильном выборе, дозировке и распределении шинных компонентов, в особенности для смеси протектора. На помощь им приходят профессиональный опыт и не в меньшей степени компьютеры. Хотя состав резиновой смеси у любого солидного производителя шин — тайна за семью печатями, достаточно хорошо известны около 20 основных составляющих. Весь секрет состоит в их грамотной комбинации с учетом предназначения самой шины.

Основные составляющие резиновой смеси:

Каучук. Хотя шинный коктейль необычайно сложен по своему составу, основу его все же образуют различные каучуковые смеси. Натуральный каучук, состоящий из высушенного сока (латекса) южноамериканского каучукового дерева (бразильская гевея), долгое время доминировал во всех смесях, различаясь при этом лишь по уровню качества. Так же каучуконосный млечный сок содержится в некоторых видах сорных трав и одуванчиков. Производимый из нефти синтетический каучук был изобретен немецкими химиками в 30-е гг. и современная скоростная шина без него просто немыслима. В настоящее время синтезируется несколько десятков различных синтетических каучуков. Каждый из них имеет свои характерные особенности и строгое назначение в разных деталях шины. Даже после изобретения синтетического изопренового каучука (СКИ) — близкого по свойствам к натуральному, резиновая промышленность не может полностью отказаться от использования последнего. Единственный его недостаток перед СКИ — дороговизна. На территории СССР не было возможности получать натуральный каучук из растений, а покупать его за границей приходилось за валюту. Это спровоцировало развитие богатой химии синтеза каучуков и других полимеров.
Технический углерод. Добрая треть резиновой смеси состоит из промышленной сажи (технический углерод), наполнителя, предлагаемого в различных вариантах и придающего шине её специфичный цвет. Сажа обеспечивает в процессе вулканизации хорошее молекулярное соединение, что придает покрышке особую прочность и износостойкость. Сажу получают путём сжигания природного газа без доступа воздуха. В СССР при доступности этого «дешёвого» сырья было возможно широкое применение технического углерода. Резиновые смеси с использованием ТУ вулканизуются серой.
Кремниевая кислота. В Европе и США ограниченный доступ к источникам природного газа вынудил химиков найти замену ТУ. При том, что кремниевая кислота не обеспечивает такую же высокую прочность резинам, как ТУ, она улучшает сцепление шины с мокрой поверхностью дороги. Так же она лучше внедряется в структуру каучука и меньше вытираются из резины при эксплуатации шины. Это свойство менее пагубно для экологии. Чёрный налёт на дорогах — технический углерод, вытертый из шин. В рекламе и обиходе шины с использованием кремниевой кислоты называются «зелёными». Резины вулканизуются перекисями. Полностью отказаться от использования технического углерода в настоящее время не представляется возможным.
Масла и смолы. К важным составным частям смеси, но в меньшем объёме, относятся масла и смолы, обозначаемые как мягчители и служащие в качестве вспомогательных материалов. От достигнутой жесткости резиновой смеси во многом зависят ездовые свойства и износостойкость шины.
Сера. Сера (и кремниевая кислота) — вулканизующий агент. Связывает молекулы полимера «мостиками» с образованием пространственной сетки. Пластичная сырая резиновая смесь превращается в эластичную и прочную резину.
Вулканизационные активаторы, такие как оксид цинка и стеариновые кислоты, а также ускорители инициируют и регулируют процесс вулканизации в горячей форме (под давлением и при нагреве) и направляют реакцию взаимодействия вулканизующих агентов с каучуком в сторону получения пространственной сетки между молекулами полимера.
Экологические наполнители. Новая и ещё не распространенная технология предполагает собой применять в смеси протектора крахмал из кукурузы (в перспективе картофеля и сои). За счет значительно уменьшенного сопротивления качения шина на основе новой технологии выделяет в атмосферу почти вдвое меньше соединений углекислого газа по сравнению с обычными шинами.

Двигатель внутреннего сгорания

pit_stop — Sat, 25 Jun 2011 18:04:22 GMT

Двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) — это тип двигателя, тепловой машины, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Двигатель внутреннего сгорания - это устройство, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу.

Несмотря на то, что ДВС относятся к относительно несовершенному типу тепловых машин (громоздкость, сильный шум, токсичные выбросы и необходимость системы их отвода, относительно небольшой ресурс, необходимость охлаждения и смазки, высокая сложность в проектировании, изготовлении и обслуживании, сложная система зажигания, большое количество изнашиваемых частей, высокое потребление горючего и т.д.), благодаря своей автономности (используемое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы), ДВС очень широко распространены, — например, на транспорте.

Типы ДВС

Поршневые двигатели — камерой сгорания является цилиндр, где химическая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно-поступательного движения поршня превращается во вращательную с помощью кривошипно-шатунного механизма.

ДВС классифицируют: а) По назначению - делятся на транспортные, стационарные и специальные. б) По роду применяемого топлива - легкие жидкие (бензин, газ), тяжелые жидкие (дизельное топливо). в) По способу образования горючей смеси - внешнее (карбюратор) и внутреннее у дизельного ДВС. г) По способу воспламенения либо искра либо сжатие. д) По числу и расположению цилиндров разделяют рядные, вертикальные, оппозитные, V-образные и W-образные двигатели.

Бензиновые

Бензиновые карбюраторные

Смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. Основная характерная особенность топливо-воздушной смеси в этом случае - её гомогенизированность.

Бензиновые инжекторные

Также, существует способ смесеобразования путем впрыска бензина во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр при помощи распыляющих форсунок (инжектор). Существуют системы одноточечного и распределенного впрыска различных механических и электронных систем. В механических системах впрыска дозация топлива осушествляется плунжерно - рычажным механизмом с возможностью электронной корректировки состава смеси. В электронных же системах смесеобразование осуществляется под управлением электронного блока управления (ЭБУ) впрыском, управляющим электрическими бензиновыми вентилями.

Дизельные

Специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Горючая смесь образуется (и сразу же сгорает) непосредственно в цилиндре по мере впрыска порции топлива. Воспламенение смеси происходит под действием высокой температуры воздуха, подвергшегося сжатию в цилиндре.

Газовые

Двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:

смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испарённая в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
сжатые природные газы — хранятся в баллоне под давлением 150—200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие испарителя.
генераторный газ — газ, полученный превращением твёрдого топлива в газообразное. В качестве твёрдого топлива используются:

Газодизельные

Основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю.

Роторно-поршневой

Комбинированный двигатель внутреннего сгорания — двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой (роторно-поршневой) и лопаточной машины (турбина, компрессор), в котором в осуществлении рабочего процесса участвуют обе машины. Примером комбинированного ДВС служит поршневой двигатель с газотурбинным наддувом (турбонаддув).
RCV - двигатель внутреннего сгорания, система газораспределения которого реализована за счёт вращения цилиндра. Цилиндр совершает вращательное движение попеременно проходя впускной и выпускной патрубок, поршень при этом совершает возвратно-поступательные движения.

Циклы работы поршневых ДВС

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на двухтактные и четырёхтактные.

Рабочий цикл в поршневых двигателях внутреннего сгорания состоит из пяти процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. В двигателе рабочий цикл может быть осуществлен по следующей широко применяемой схеме:

1. В процессе впуска поршень перемещается от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), а освобождающееся надпоршневое пространство цилиндра заполняется смесью воздуха с топливом. Из-за разности давлений во впускном коллекторе и внутри цилиндра двигателя при открытии впускного клапана смесь поступает (всасывается) в цилиндр в момент времени, называемый углом открытия впускного клапана φа.

Воздушно-топливная смесь и продукты сгорания (всегда остающиеся в объеме пространства сжатия от предыдущего цикла), смешиваясь между собой, образуют рабочую смесь. Тщательно приготовленная рабочая смесь повышает эффективность сгорания топлива, поэтому ее подготовке уделяется большое внимание во всех типах поршневых двигателей.

Количество воздушно-топливной смеси, поступающее в цилиндр за один рабочий цикл, называется свежим зарядом, а продукты сгорания, остающиеся в цилиндре к моменту поступления в него свежего заряда — остаточными газами.

Чтобы повысить эффективность работы двигателя, стремятся увеличить абсолютную величину свежего заряда и его весовую долю в рабочей смеси.

2. В процессе сжатия оба клапана закрыты и поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т. и уменьшая объем надпоршневой полости, сжимает рабочую смесь (в общем случае рабочее тело). Сжатие рабочего тела ускоряет процесс сгорания и этим предопределяет возможную полноту использования тепла, выделяющегося при сжигании топлива в цилиндре.

Двигатели внутреннего сгорания строятся с возможно большей степенью сжатия, которая в случаях принудительного зажигания смеси достигает значения 10—12, а при использовании принципа самовоспламенения топлива выбирается в пределах 14—22.

3. В процессе сгорания происходит окисление топлива кислородом воздуха, входящего в состав рабочей смеси, вследствие чего давление в надпоршневой полости резко возрастает.

В рассматриваемой схеме рабочая смесь в нужный момент вблизи в.м.т. поджигается от постороннего источника с помощью электрической искры высокого напряжения (порядка 15 кв). Для подачи искры в цилиндр служит свеча зажигания, которая ввертывается в головку цилиндра.

Для двигателей с воспламенением топлива от тепла, выделяющегося от предварительно сжатого воздуха, запальная свеча не нужна. Такие двигатели снабжаются специальной форсункой, через которую в нужный момент в цилиндр впрыскивается топливо под давлением в 100 ÷ 300 кГ/см² (≈ 10—30 Мн/м²) и более.

4. В процессе расширения раскаленные газы, стремясь расшириться, перемещают поршень от в.м.т. к н.м.т. Совершается рабочий ход поршня, который через шатун передает давление на шатунную шейку коленчатого вала и проворачивает его.

5. В процессе выпуска поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и через второй открывающийся к этому времени клапан, выталкивает отработавшие газы из цилиндра. Продукты сгорания остаются только в объеме камеры сгорания, откуда их нельзя вытеснить поршнем. Непрерывность работы двигателя обеспечивается последующим повторением рабочих циклов.

Процессы, связанные с подготовкой рабочей смеси к сжиганию ее в цилиндре, а также освобождением цилиндра от продуктов сгорания, в одноцилиндровых двигателях осуществляются движением поршня за счет энергии маховика, которую он накапливает в процессе рабочего хода.

В многоцилиндровых двигателях вспомогательные ходы каждого из цилиндров выполняются за счет работы других (соседних) цилиндров. Поэтому эти двигатели в принципе могут работать без маховика.

Для удобства изучения рабочий цикл различных двигателей расчленяют на процессы или, наоборот, группируют процессы рабочего цикла с учетом положения поршня относительно мертвых точек в цилиндре. Это позволяет все процессы в поршневых двигателях рассматривать в зависимости от перемещения поршня, что более удобно.

Часть рабочего цикла, осуществляемая в интервале перемещения поршня между двумя смежными мертвыми точками, называется тактом.

Такту, а следовательно, и соответствующему ходу поршня присваивается название процесса, который является основным при данном перемещении поршня между двумя его мертвыми точками (положениями).

В двигателе каждому такту (ходу поршня) соответствуют, например, вполне определенные основные для них процессы: впуск, сжатие, расширение, выпуск. Поэтому в таких двигателях различают такты: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Каждое из этих четырех названий соответственно присваивается ходам поршня.

В любых поршневых двигателях внутреннего сгорания рабочий цикл складывается из рассмотренных выше пяти процессов по разобранной выше схеме за четыре хода поршня или всего за два хода поршня. В соответствии с этим поршневые двигатели подразделяют на двух- и четырехтактные.[1]

Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС

Недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемым атрибутом двигателя внутреннего сгорания является трансмиссия. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Постепенно завоёвывает мир идея гибридного автомобиля, в котором мотор всегда работает в оптимальном режиме.

Также ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).

Автомобиль

pit_stop — Sat, 25 Jun 2011 18:01:51 GMT

Автомобиль (от др.-греч. αὐτο — сам и лат. mobilis — движущийся), автомаши́на — самоходное безрельсовое транспортное средство, предназначенное для передвижения по поверхности Земли

Классификация

Основная статья: Классификация автомобилей

Легковой автомобиль — полной массой не более 3500 кг для перевозки пассажиров (от 1 до 8, не включая водителя) и багажа. Легковые автомобили выпускаются с закрытыми кузовами (седан, лимузин, купе, хэтчбек, универсал и фургон) и с кузовами, верх которых убирается (кабриолет, родстер, ландо и фаэтон).
Грузовой автомобиль (грузовик) — автомобиль для перевозки грузов. На грузовых шасси выпускают также автомобили специализированного и специального назначения.
Автомобиль особо большой грузоподъёмности —(другое название)фура автомобиль, автопоезд или другое автотранспортное средство, нагрузки на ось которого превышают 120 кН (12 тонн силы), а габарит по ширине — более 2,5 м.

Автомобиль повышенной проходимости — легковой или грузовой автомобиль с приводом на все колёса, приспособленный для передвижения вне дорог с твёрдым покрытием. Автомобили повышенной проходимости оснащают трансмиссиями с расширенным диапазоном передаточных чисел, а также шинами со специальным рисунком протектора, часто с централизованной регулировкой давления в шинах и прочими техническими особенностями.
Внедорожник — легковой автомобиль, приспособленный для передвижения вне дорог. Имеют привод на все колёса, с принудительными блокировками (или жёстким включением) межосевых и межколёсных дифференциалов, повышенным клиренсом, шины со специальным рисунком протектора, расширенный ряд передаточных чисел трансмиссии и прочие технические особенности.
Вседорожник — легковой автомобиль, приспособленный для передвижения по дорогам всех типов, в том числе без твердого покрытия (грунтовым и полевым). Вседорожники обычно характеризуются приводом на все колёса, повышенным клиренсом.
Багги — лёгкий внедорожник для езды по песку. Обычно имеет открытую рамную конструкцию.
Пикап — грузопассажирская модификация на базе легкового автомобиля или вседорожника с открытой платформой с задним откидным бортом. Грузоподъёмность от 150 до 4500 кг.
Плавающий автомобиль (автомобиль-амфибия)
Летающий автомобиль

Спортивный автомобиль — автомобиль имеющий высокие скоростные качества, повышенную мощность мотора и низкую посадку кузова.
Гоночный автомобиль — автомобиль, созданный специально для спортивных соревнований.
Рекордно-гоночный автомобиль — автомобиль, созданный специально для установления рекордов для автомобилей (обычно на специальной трассе, без конкурирующих автомобилей, исключительно по секундомеру).

Автобус — автомобиль для перевозки более 8 пассажиров, не являющийся троллейбусом.
Троллейбус — автомобиль, предназначенный для перевозки более 8 пассажиров, с питанием электроэнергией от внешнего контактного провода.

Автоцистерна

Контейнеровоз

По типу двигателя:

Паровой
Бензиновый
Дизельный
Газовый
Газогенераторный
Водородный
Электромобиль — использующий для движения электрическую энергию собственных аккумуляторных батарей.
Гибридный автомобиль — автомобиль, использующий одновременно и электрический, и традиционный двигатель внутреннего сгорания.

Автомобили специального назначения (колёсные):

гражданского назначения
военного назначения
- бронеавтомобиль
- бронетранспортёр

Автомобили специализированные (колёсные):

гражданского назначения
- авторефрижератор
- автоцистерна

Производство автомобилей

Основная статья: Автомобильная промышленность

Основная статья: Автомобилестроительные компании

Плотность автомобилей на 1000 жителей

Производитель автомобилей — автозавод, компания, фирма, занимающаяся разработкой, изготовлением или сборкой автомобилей.

Крупнейшие производители за три квартала 2009 года^[1]:

Volkswagen — 4,4 млн шт., доля на глобальном авторынке — 11,7 %.
Toyota — 4 млн шт.
Ford — 3,7 млн шт.
General Motors — 3,6 млн шт.
Renault-Nissan — 1,22 млн шт.
Daimler-Chrysler — 0,58 млн шт.

История

Основная статья: История автомобиля

Benz Velo

Первые известные чертежи автомобиля (с пружинным приводом) принадлежат Леонардо да Винчи (стр. 812R Codex Atlanticus), однако ни действующего экземпляра, ни сведений о его существовании до наших дней не дошло. В 2004 году эксперты Музея истории науки из Флоренции смогли восстановить по чертежам этот автомобиль, доказав тем самым правильность идеи Леонардо. В эпоху Возрождения и позже в ряде европейских стран «самодвижущиеся» тележки и экипажи с пружинным двигателем строились в единичных количествах для участия в маскарадах и парадах.

Ford Model T

В 1769 году французский изобретатель Кюньо испытал первый образец машины с паровым двигателем^[2], известный как «малая телега Кюньо», а в 1770 году — «большую телегу Кюньо». Сам изобретатель назвал её «Огненная телега» — она предназначалась для буксировки артиллерийских орудий.

«Тележку Кюньо» считают предшественницей не только автомобиля, но и паровоза, поскольку она приводилась в движение силой пара. В XIX веке дилижансы на паровой тяге и рутьеры (паровые тягачи, то есть безрельсовые паровозы) для обычных дорог строились в Англии, Франции и применялись в ряде европейских стран, включая Россию, однако они были тяжёлыми, прожорливыми и неудобными, поэтому широкого распространения не получили. В 1791 году русским изобретателем Иваном Кулибиным была изготовлена «самокатная повозка».

Были отдельные случаи построения легковых автомобилей как предметов роскоши. Так, в историю вошёл La Marquise (официальное название — De Dion-Bouton et Trepardoux), построенный в 1884 году и работавший на паровой тяге.

Появление лёгкого, компактного и достаточно мощного двигателя внутреннего сгорания открыло широкие возможности для развития автомобиля. В 1885 году немецкий изобретатель Г. Даймлер, а в 1886 году его соотечественник К. Бенц изготовили и запатентовали первые самодвижущиеся экипажи с бензиновыми двигателями. В 1895 году К. Бенц изготовил первый автобус с ДВС. В 1896 году Г. Даймлер изготовил первое такси и грузовик. В последнем десятилетии XIX века в Германии, Франции и Англии зародилась автомобильная промышленность.

В первой четверти XX века широкое распространение получили электромобили и автомобили с паровой машиной. В 1900 году примерно половина автомобилей в США была на паровом ходу, в 1910-х в Нью-Йорке в такси работало до 70 тыс. электромобилей.

В том же 1900 году Фердинанд Порше сконструировал электромобиль с четырьмя ведущими колёсами, в которых располагались приводящие их в движение электродвигатели. Через два года голландская фирма Spyker выпустила гоночный автомобиль с полным приводом, оснащённый межосевым дифференциалом^[3].

В 1906 году паровой автомобиль фирмы Stanley установил рекорд скорости — 203 км/ч. Модель 1907 года проезжала на одной заправке водой 50 миль. Необходимое для движения давление пара достигалось за 10-15 минут от запуска машины. Это были любимые машины полицейских и пожарных Новой Англии. 14 мая 1913 года в гонках по Санкт-Петербургу, на Волхонском шоссе, преодолена скорость 202,1 км/ч. Русская автогонщица Римская-Корсакова разогнала автомобиль до 110 км/ч. Иван Иванов разогнал автомобиль «Руссо-Балт» до 129,7 км/ч.^[4]

Братья Стэнли производили около 1000 автомобилей в год. В 1909 году братья открыли первую в Колорадо гостиницу люкс-класса, и от железнодорожной станции до гостиницы гостей возил паровой автобус, что стало фактическим началом автомобильного туризма. Фирма Stanley выпускала автомобили на паровом ходу до 1927 года. Несмотря на ряд достоинств (хорошая тяга, многотопливность) паровые автомобили сошли со сцены к 1930-м из-за своей неэкономичности и сложностей при эксплуатации.

Немалый вклад в широкое распространение автомобильного транспорта внёс американский изобретатель и промышленник Г. Форд, с 1913 года внедривший конвейерную систему сборки автомобилей.

В 1923 году фирма Бенца изготовила первый грузовой автомобиль с двигателем Дизеля.

В России

Основная статья: Автомобиль в России

В России в 1780-е годы над проектом автомобиля работал известный русский изобретатель Иван Кулибин. В 1791 году им была изготовлена повозка-самокатка, в которой он применил маховое колесо, тормоз, коробку скоростей, подшипники качения и т. д.

В России автомобили появились в конце XIX века (первый иностранный автомобиль в России появился в 1891 году, его привез из Франции на пароходе издатель и редактор газеты «Одесский листок» В. В. Навроцкий). Первый русский автомобиль был создан Яковлевым и Фрезе в 1896 году и показан на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде.

Рекорды скорости

Основная статья: Рекорды скорости на автомобиле

Самая высокая скорость в мире - 1229,78 км/ч на наземном транспортном средстве - реактивном автомобиле Thrust SSC - была показана англичанином Энди Грином 15 октября 1997 г. А средняя скорость по двум заездам составила 1226,522 км/ч. Дорожка длиной 21 километр была размечена на дне высохшего озера в штате Невада (США). Экипаж Грина приводился в движение двумя реактивными двигателями "Роллс-Ройс" общей мощностью 110 тысяч лошадиных сил.

Самую выcокую cкороcть, которую развила на автомобиле женщина, равна 843,323 км/ч. Её показала в декабре 1976 г. американка Китти Хамблтон на трёхколёcном автомобиле S.М. Мотивейтор, мощноcтью 48 тыc. л.c. в пуcтыне Алвард, штат Орегон, США. По cумме двух заездов в двух направлениях её официальный рекорд равен 825,126 км/ч.

Немецкое тюнинговое ателье 9ff представило новую информацию и новые фотографии доработанного Porsche GT9-R. Под капотом спорткара установили 1120-сильный мотор. Это официально мощнее, чем Bugatti Veyron с 1001 "лошадью".4,0-литровый турбодвигатель с 6 цилиндрами позволяет разгоняться автомобилю до 100 км/ч за 2,9 секунды. Максимальная скорость 9ff GT9-R – 414 км/ч. Похоже, что это творение тюнеров может претендовать на звание самого быстрого серийного авто в мире, оставив позади SSC Ultimate Aero TT, чья "максималка" составляет 412, 28 км/ч. Правда, не стоит забывать о недавнем мировом рекорде скорости, который установил британский суперкар Keating TKR: под капотом стоит 7,0-литровый мотор мощностью 1 800 л.с. Автомобиль разогнался до 416 км/ч. Для того, чтобы войти в Книгу рекордов Гиннесса, как самый быстрый серийный автомобиль в мире, ему нужно повторить собственный результат. Но в 2010 году Bugatti Veyron опять заняла нишу самого быстрого серийного автомобиля, создав Bugatti Veyron Super Sport увеличив мощность до 1200 сил, теперь её скорость более 431 км/ч.

Уже вышел (очередной)"наземный истребитель",который,возможно,побъет мировой рекорд скорости. Первые заезды планируют провести в конце 2011 года,в ЮАР хотят достичь скорости в 1609 км/ч. Инженеры завершили испытания реактивного двигателя от истребителя. Суммарная мощность двигателя (вместе с твердотопливным ускорителем) составляет 135 000 л.с.! При длине 12,8 м болид весит 6,5т.