Тенденции и проблемы развития автомобиля

ИСТОРИЯ И РАЗВИТИЕ МИРОВОЙ АВТОМОБИЛИЗАЦИИ

Д.В. Демидов

Лекции для студентов очной и заочной форм обучения

направлений 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и 190700.62 «Технология транспортных процессов»

Екатеринбург

Печатаются по рекомендации методической комиссии лесомеханического факультета, протокол № от года

Рецензент – кандидат технических наук доцент кафедры автомобильного транспорта Сидоров Б.А.

Редактор А.Р.Плетнева

Подписано в печать Формат 60х80 1/16 Поз.

Плоская печать Печ. л. Тираж 150 экз.

Заказ Цена руб. коп.

Редакционно-издательский отдел УГЛТУ

Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ

«Попробуйте гонять лошадь целыми днями без отдыха, и через десять тысяч миль вам потребуется новая лошадь. Автомобилю Ford понадобится только сменить шины» (Из проспекта фирмы Ford начала века)

Желание освободиться от физических усилий при перемещении чего-либо или облегчить их, располагать большей силой, быстротой, оставить за собой лишь управление работой владело мечтами людей. Они создавали сказания о коврах-самолетах, семимильных сапогах и волшебниках, переносящих человека за тридевять земель мановением жезла. Что касается реальных транспортных средств, роль их двигателя сначала выполняли сами люди (катить легче, чем волочить или нести на себе), потом приспособили животных - волов, оленей, собак, больше всего лошадей.

Применение силы домашних животных внесло особый штрих в идею транспорта: живое существо требовало ухода, заботы, вызывало привязанность человека. «Хорошее отношение к лошадям» (В. Маяковский) распространилось и на неживую, техническую часть транспортного средства повозку.

Схема проявления происхождения автомобиля от экипажей, велосипедов, а механизмов автомобиля – от заводских станков и стационарных двигателей

Примечательно, что и конным, и впоследствии механическим экипажам присваивали собственные имена, восхваляющие их скорость, надежность и другие ходовые качества[1]. Появление многоместных конных повозок (омнибусов, дилижансов) внесло еще один штрих: возницу уподобляли капитану судна, весьма распространенного в старину, хотя и не сухопутного, средства транспорта. Обозначилась разница в отношении человека к конному транспорту личного пользования и выполняющему общественные или производственные функции.

В эпоху Возрождения были созданы мускульные повозки, перемещаемые силой людей, увеличивали которую рычаги и шестерни. В XVIII веке попробовали заменить в транспорте живую силу силой пара и применили термин «автомобиль» (из греческого «аутос» - «сам», из латинского «мобилис» - «подвижный»)[2].

В слово «ауто» человек вкладывал смысл, относящийся и к машине, и к нему самому, не прибегая к другим средствам передвижения или ходьбе: выбор маршрута и скорости, места и времени остановок.

Это отличает автомобиль, особенно личного пользования, от других видов транспорта. Эту идею независимости вынашивали изобрета­тели автомобиля, и таким автомобиль увидел свет в 1885 г. [3], когда Карл Бенц (Karl Benz) и Готтлиб Даймлер (Gottlieb Daimler) независимо друг от друга изобрели и изготовили образ­цы своих автомобилей. Автомобиль Бенца был трехколесным с достаточно простой системой рулевого управления, а автомобиль Даймлера – четырехколесный[4]. В конструкции этих машин были все основные элементы современных автомобилей. Прежде всего, они приводились в движение двигателем внутреннего сгорания. У них имелись колеса, рессоры, рулевое управление, тормоза. Крутящий момент от двигателя передавался к колесам с помощью трансмиссии. Двигатель с трансмиссией соединялся через сцепление, роль которого вначале играл натяжной ролик ременной передачи, позволяющий запустить двигатель на стоянке.

Почему же счет жизни автомобиля ведется от первых «бензиномобилей», как бы забывая о паровых и электрических экипажах? Двигатель внутреннего сгорания произвел подлинный переворот в транспортной технике. В течение длительного времени он оказался наиболее отвечающим идее автомобиля и потому надолго сохранил свое главенствующее положение.

Автомобиль Бенца. С двигателем объемом 984 см^3 и мощностью 0.9 л.с. при 400 об. в минуту он развивал скорость 15 км в час

Автомобиль Даймлера. С двигателем объемом 469 см^3 и мощностью 1.5 л.с. при 700 об. в минуту он развивал скорость 16 км в час

Появление автомобиля было подготовлено прогрессом техники, социальным и экономическим развитием человеческого общества, ростом потребности в средствах транспорта. К этому прогрессу уже на ранней стадии причастны, кроме признанных изобретателей автомобиля, многие, иногда забытые подвижники в разных областях деятельности[5] - получении необходимого для автомобиля топлива, организации безрельсовых перевозок, создании (не только для автомобиля!) пневматических шин, высокопрочных и легких материалов, электрических приборов.

В своем исследовании «Концепция автомобиля» 1957 года видный французский конструктор Фернан Пикар, в течение 30 лет возглавлявший Отдел проектов и исследований фирмы «Рено», делит историю конструирования автомобиля (главным образом легкового) на три периода. Период до первой миро­вой войны он называет изобретательским, когда главной за­дачей была материализация идеи, создание действующих машин, накопление и обобщение опыта. Изобретательский период, ушедший в далекое прошлое, исследователи и коллекционеры старых автомоби­лей всех стран делят на две части: «предки» - автомобили выпуска до 1905 года - и «ветераны» (1905 - 1918),

Следующий период (примерно до 40-х годов) – инженерный, в котором были разработаны основы теории и расчета автомобиля, стали воз­можными быстроходные, комфортабельные машины, их массо­вое производство. Инженерный период также называют периодом классиков

Третий период назван «стилисти­ческим» или «дизайнерским» (на передний план выдвинулись проблемы соответствия машины запросам потребителя, удоб­ство и безопасность пользования, эстетические каче­ства).

Эта периодизация связана и с величайшими политическими событиями, и с общеизвестными радикаль­ными сдвигами в науке, технике, особенно в технологии про­изводства.

Потребовалось около трех десятков лет, насыщенных драматическими ситуациями, общественными, политическими и культурными сдвигами, чтобы автомобиль из капризной и еще ненадежной спортивной игрушки превратился в практичное транспортное средство.

Для изменения направления движения в первых автомобилях, как в каретах, поворачивалась вся передняя ось целиком вместе с рессорами подвески. Очень скоро стало ясно, что это годится только для конных экипажей с их скоростями и совершенно непригодно для автомобилей. Причина в том, что при повороте точки касания внутренних и внешних колес с дорогой движутся по разным траекториям и для предотвращения бокового скольжения управляемые колеса должны поворачиваться на разные углы.

Система Аккермана

Вспомнив о работах Рудольфа Аккермана, который в 1834 г. запатентовал поворотную систему, основанную на принципе параллелограмма, с успехом применили ее в автомобиле.

Справедливости ради нужно отметить, что систему Аккермана впервые использовал на паровой самодвижущейся повозке Амаде Болле (Amedee Bollee) еще в 1878 г.

Помимо передних колес, создававших трудности при повороте, уделили внимание и задним, которые были ведущими. Ведущие колеса нельзя было устанавливать на одной оси, так как при повороте внутреннее колесо проходит меньший путь и, поэтому, вращается медленнее, чем внешнее. Проблема была решена применением для привода ведущих колес дифференциального механизма, изобретенного в 1831 г. англичанином Робертсом и позволяющего изменять передаточное соотношение или направление вращения.

Колеса первых автомобилей представляли собой жесткие обода с массивными или велосипедными спицами, на которые надевались сплошные резиновые шины. Даже при установке очень мягких рессор механизмы первых автомобилей не были защищены от непрестанных ударов при движении по дорогам. Автомобили начинали разваливаться на части: рассыпались спицы колес, ломались рессоры, рулевые колеса, ослаблялось крепление двигателя, трещали по швам кузова.

Конструкторы пытались усиливать детали автомобиля, что только утяжеляло его. Требовались более мощные и тяжелые двигатели, масса автомобиля возрастала еще больше, а удары колес на выбоинах и ухабах становились сильней, чем раньше. Образовавшийся замкнутый круг удалось разорвать с изобретением в 1888 г. Джоном Данлопом (John Boyd Dunlop) пневматической шины.

О проблемах пневматических шин заботились, в основном, гонщики, для которых была важна быстрая замена шины на несъемных колесах. В 1891 г. Эдуард Мишлен (Edouard Michelin) изобрел съемную шину с внутренней камерой, которая значительно улучшила качества автомобиля[6].

Масса автомобиля уменьшилась примерно в 1.5 раза, удлинился срок его службы, движение стало более плавным, появилась возможность передвигаться со скоростью[7], о которой в XIX веке нельзя было и мечтать. С этой же целью английская фирма Rudge-Whitworth с 1908 г. начала изготовлять быстросъемное лучеобразное колесо с канавкообразным пазом, крепимое одной центральной гайкой барашкового типа[8].

В начале ХХ века спицованные (экипажные) колеса со спицами крест-накрест заменили стальными[9] и легко­сплавными дисковыми (металлический диск с неразборным ободом) колесами.

Даймлером была применена коробка передач. Для достижения максимальной скорости без потери мощности на рубеже XIX - XX веков Луи Рено (Louis Renault) была предложена прямая передача и, одновременно, применение карданной передачи вместо цепной в классическую схему трансмиссии, предложенной фирмой Panhard et Levassor. Механизмы шасси типичного легкового автомобиля с бензиновым двигателем начала ХХ века располагаются в следующем порядке:

- двигатель с системой охлаждения крепится к передней части шасси;

- эффект, мощность двигателя передается коробке передач через сцепление, представляющее собой фрикционную муфту;

Дата добавления: 2014-01-15