Автомобиль

АвтомобильАВТОМОБИЛЬ, самодвижущийся экипаж для перевозки людей и грузов по безрельсовым дорогам. Первые автомобили с механической тягой относятся к 70—80 гг. 18 в. (Кюнье, Мурдок); эти модели были с деревянной рамой на трех колесах, с паровым двигателем самой примитивной конструкции; расчетная скорость автомобиля Кюнье была 4 км/ч. Более жизненную, серьезную форму конструкция автомобиля начинает принимать с момента появления двигателя внутреннего сгорания, вернее, с момента изобретения Готлибом Даймлером в 1883 г. компактного быстроходного автомобильного двигателя. В 1885 г. им была построена первая мотоциклетка и четырехколесный автомобиль. Почти одновременно Бенц (в Маннгейме) сконструировал трехколесный автомобиль, по типу близкий к автомобилю Даймлера. Начиная с этого времени, развитие конструктивных форм быстро подвигается вперед под влиянием гл. обр. спортивного интереса. В 1895 г. между Парижем и Бордо были устроены гонки, в которых участвовали 22 автомобиля, причем машина фирмы Панар-Левассор покрыла расстояние 1175 км в 48 3/4 часа, т. е. имела среднюю скорость 24 км/ч. С течением времени, наряду со спортивно-туристическим интересом к автомобилям, начинает выявляться его хозяйственное значение - появляются грузовые, пожарные и прочие виды автомобилей, служащие исключительно для хозяйственных целей. В настоящее время эксплуатация автомобилей является одним из мощных видов транспорта, успешно конкурирующим в отдельных случаях с ж. д. К началу 1927 г. всего автомобилей на земном шаре насчитывалось 27,5 млн.; производство их за 1926 г. достигло почти 5 млн. Современные автомобили снабжаются двигателями - электрическими, паровыми и внутреннего сгорания (бензиновыми, керосиновыми и нефтяными). Преимущественное распространение получили автомобили с бензиновым мотором - в виду надежности их действия, удобства карбюрирования и сжигания бензина, большого радиуса действия и возможности легко и повсеместно пополнять запасы горючего - бензина.

На фиг. 1 изображено шасси нормального легкового автомобиля с бензиновым мотором.

Шасси нормального легкового автомобиля с бензиновым мотором

Основные механизмы автомобиля располагаются в следующем порядке: мотор с системой охлаждения крепится к передней части шасси; эффективная мощность двигателя передается к коробке передач через особый механизм - сцепление, представляющее собой фрикционную муфту; из коробки передач усилие направляется через карданный вал с двумя шарнирами по концам к дифференциалу и от последнего через полуоси - к задним колесам. Передача от карданного вала к дифференциалу осуществляется парой конических шестерен, червяком или с помощью двойной зубчатой передачи. Окружное усилие на задних ведущих колесах вызывает реакцию дороги, которая последовательно передается колесам, шарикоподшипникам полуосей, заднему мосту и раме автомобиля. Передние колеса обычно не являются ведущими, а служат только для управления автомобилем, которое производится путем поворота не всей передней оси, а только кулаков, на которых сидят передние колеса. Расположение и функции основных механизмов нормальных грузовых автомобилей те же, что и у легковых (фиг. 2).

Шасси грузовых автомобилей

Моторы автомобилей крепятся к шасси на трех точках, во избежание поломок опорных лап во время перекосов рамы при езде по неровной дороге. Ось коленчатого вала мотора направлена параллельно земле или же, с целью меньшего износа шарниров карданного вала, наклонена по направлению к дифференциалу. Сцепление служит для разъединения мотора от ведущих колес в момент переключения передач; последнее не м. б. выполнено при включенном сцеплении, т. к. под влиянием окружного усилия зубья шестерен сильно прижаты друг к другу, и включение следующей пары зубчаток при разности окружных скоростей и при наличии больших масс (маховик и вся масса автомобиля), связанных с каждой из них, невозможно без поломок.

Назначение сцепления - исключить одну из масс (маховик), уменьшить разность окружных скоростей включаемых шестерен, уменьшить давление на зуб включенных и тем самым свести до минимума удар при смене передач. Механизм сцепления в большинстве случаев выполняется в виде одного стального диска, трущегося по двум связанным с маховиком поверхностям, обшитым «ферродо» (фиг. 3); момент инерции освобождающейся части (диск) такого сцепления очень мал, и включение передач происходит без удара.

Однодисковое сцепление

Грузовые автомобили и автобусы с более тихоходными моторами, обладающие большим крутящим моментом, снабжаются сухими многодисковыми сцеплениями (фиг. 4); реже встречаются сцепления конусом и многодисковое сцепление с дисками, работающими в масле.

Многодисковое сцепление

Американская статистика показывает, что выпущенные за 1926 г. легковые и грузовые автомобили, с точки зрения сцепления, распределялись следующим образом (в %):

Американская статистика показывает, что выпущенные за 1926 г. легковые и грузовые автомобили, с точки зрения сцепления, распределялись следующим образом

Коэффициенты трения f и нормальные давления р, применяющиеся при различных сцеплениях, при которых они работают без заметного износа, равны:

Коэффициенты трения f и нормальные давления р, применяющиеся при различных сцеплениях

Коробка передач служит для увеличения крутящего момента мотора; на тяжелой дороге и подъемах мотор должен развивать большой крутящий момент, который, по условиям карбюрации и сгорания в двигателях внутреннего сгорания, не м. б. выше определенной величины. Сопротивления, которые приходится преодолевать автомобилю, требуют от мотора, чтобы он на ведущих колесах развил вращающий момент, в 4—5 раз больший, чем он может развить; это м. б. достигнуто или путем увеличения литража мотора автомобиля, что в действительности ограничено весом и габаритными размерами двигателя, или же установкой коробки передач, увеличивающей крутящий момент на задних колесах за счет скорости движения. В этом отношении двигатели внутреннего сгорания отличаются от паровых машин и электромоторов, которые при данных размерах и числе оборотов могут развивать большой крутящий момент, обусловливаемый гл. обр. емкостью аккумуляторов и производительностью котла. Нормальная коробка скоростей, путем включения той или иной пары шестерен, позволяет иметь 3—4 разных передаточных числа от мотора к задним колесам (фиг. 5).

Коробка передач легкового автомобиля

Чем больше число передач в коробке скоростей, тем меньшей мощности мотор, при прочих равных условиях, м. б. поставлен и тем экономичнее эксплуатация автомобиля в отношении расхода топлива; при такой коробке мотору предоставляется больше возможности работать при полной, более экономичной нагрузке. Большинство европейских легковых автомобилей снабжено 4-скоростной коробкой, американские - исключительно 3-скоростной. В связи с этим мощность моторов американских машин больше, чем у европейских, что при работе на прямой передаче, в смысле приемистости и способности к подъемам, выгоднее; с другой стороны, при городской езде с часто меняющимся режимом работы, автомобиль с 4-скоростной коробкой экономичнее. Коробки передач грузовых автомобилей по конструкции одинаковы с таковыми для легковых машин (фиг. 6).

Коробка передач грузового автомобиля

Некоторые фирмы (N. A. G., Garford, Federal) в коробках скоростей автобусов и грузовиков постоянную пару зацепления делают сменной, с таким расчетом, чтобы передаточное число от мотора к карданному валу было больше единицы (фиг. 7).

Коробка скоростей с добавочной передачей

При данной конструкции, в условиях легкой дороги и при езде без груза, работу мотора можно перевести на меньшее число оборотов и полное открытие дросселя, т. е. на более экономичный режим. При механизме добавочных передач на грузовике можно достичь 15—20% экономии топлива против работы на прямой передаче при тех же условиях пути.

Механизм коробки передач автомобиля требует большой практики для переключения шестерен скоростей. С целью уничтожения переключения шестерен было предложено много интересных конструкций для замены зубчатого зацепления фрикционным и даже всей механической коробки гидравлической или электромагнитной коробкой.

Коробка скоростей Форда (фиг. 8 и 9) - одна из таких конструкций;

Схема коробки передач Форда

Схема коробки передач Форда

шестерни находятся в постоянном зацеплении, изменение передаточного числа и задний ход выполняются с помощью притормаживания дисков (фиг. 10).

Общий вид коробки передач Форда

На фиг. 11 изображена электромагнитная передача Оуена.

Схема автомобиля с электромоторной передачей

Электромагниты В, служащие одновременно и маховиком, при вращении захватывают своим магнитным полем якорь С; последний сидит на одной оси с якорем Е электромотора, электрические магниты которого неподвижны; якорь Е соединен с карданным валом; ток, получаемый благодаря скольжению якоря С в поле магнита В, поступает в электромотор D-Е и служит для дальнейшего повышения крутящего момента - чем больше скольжение, тем медленнее движение автомобиля, тем больше вырабатываемый ток и тем больше крутящий момент на задних колесах; управление выполняется контроллером и акселератором. Недостаток конструкции - наличие зубчатой передачи для заднего хода и большой вес.

Электромагнитные и гидравлические передачи до сего времени широкого распространения не получили. В последнее время в коробки скоростей вводят приспособления для механизации перестановки шестерен: включение шестерен в них невозможно прежде, чем сцепление и предыдущая передача не выключены. Переключение производится пневматическим способом (фиг. 12; коробка скоростей А. Е. G.), а не рычагом скоростей. КПД современных нормальных коробок передач, в зависимости от включенной передачи, колеблется от 97% (прямая) до 94% (первая передача).

Пневматическое управление коробкой передач

Усилия от коробок скоростей к ведущим колесам в большинстве случаев передаются карданным валом (фиг. 1 и 2). В длинных машинах, при коробках моноблок с мотором, во избежание вредных напряжений от собственного веса карданного вала, последний делают из двух частей, расположенных один за другим. Прогиб вала avtomobil f1 от собственного веса не д. б. больше 0,1 мм (Р - вес карданного вала, I - его длина, I - экваториальный момент инерции, Е - модуль упругости материала вала). Цепная передача в современном автомобиле почти не применяется: по данным американской статистики, этот тип передачи встречается только в 4% общего количества грузовых автомобилей. Недостатки цепной передачи: неравномерность хода, вследствие непостоянства крутящего момента, набегание и вытягивание цепи, износ и обрывы. Цепная передача применяется в тяжелых грузовиках, так как карданная, из-за большого передаточного числа (i0 = 12—17), чрезмерно утяжеляет задний мост.

В зависимости от способа передачи реакции заднего моста и толкающего усилия карданный вал выполняется с двумя или одним шарниром, открытый или закрытый. На фиг. 2 изображен автомобиль с открытым карданным валом, толкающее и скручивающее усилия передаются штангой в виде треугольника. На фиг. 13 показан способ передачи скручивающего и толкающего усилий рессорами; в данном случае передние концы задних рессор не имеют сережек; рессоры, кроме статической нагрузки, работают на дополнительное напряжение от скручивающего момента заднего моста.

Передача усилий рессорами, открытый кардан и штампованный задний мост

Данная конструкция, в виду своей простоты, входит в употребление и на грузовых автомобилях (Saurer, Fiat, Berliet, А. Е. G.). Для тяжелых условий пути, не исключающих возможности поломки рессор, данная конструкция для грузовых машин не рациональна. Значительно надежнее представляется способ передачи толкающего и скручивающего усилий карданной трубой, где рессоры работают исключительно на статическую нагрузку. Соединение карданного вала с коробкой скоростей и задним мостом выполняется шарнирами, позволяющими передавать вращательное движение одновременно с изменением угла между карданным валом и валом коробки скоростей. Большим распространением пользуются дисковые шарниры Гарди (из нескольких слоев прорезиненного полотна), благодаря своей дешевизне и удобству монтажа.

Передача к дифференциалу в современных легковых автомобилях и грузовиках до 1,5—2 т осуществляется исключительно парой конических шестерен; в более тяжелых грузовиках и в автобусах эта передача выполняется червяком или двойной зубчатой передачей; преимущество последней перед червячной заключается в возможности поднять выше низшую точку картера дифференциала над уровнем земли. С этой же целью в легковых машинах оси карданной и коронной шестерен выполняют непересекающимися (фиг. 14); последнее возможно только при винтовом зацеплении.

Карданная и коронная шестерни с непересекающимися осями

Винтовое зацепление, по сравнению с шестернями с прямым зубом, отличается плавностью хода, бесшумностью, большей опорной поверхностью и крепостью зуба; в производстве эти шестерни легче, чем прямозубчатые. Коронная или червячная шестерни крепятся к дифференциальной коробке. Дифференциалом называется механизм для уничтожения пробуксовывания колесами при поворотах автомобиля, когда длины путей, проходимых наружным и внутренним колесами, разные. Нормальные конструкции дифференциала представлены на фиг. 15 и 16.

Дифференциалы с коническими шестернями

Дифференциалы с цилиндрическими шестернями

Дифференциалы с цилиндрическими шестернями имеют меньшее распространение; число сателлитов в них больше, чем в конических. Уничтожая буксовании колес при поворотах, нормальные типы дифференциалов обладают недостатком - возможностью непрерывного буксования одного из колес при уменьшении действия на него реакции почвы, вследствие понижения коэффициента трения между шиной и почвой. Чтобы предупредить это явление, тяжелые грузовики снабжаются механизмами, позволяющими сцеплять полуоси в одно целое, чем избегают уменьшения вдвое сцепного веса, которое наступает во время буксования одного из колес. Для этой же цели применяются дифференциалы с «неполным поворотом». Идея их конструкции заключается в следующем: при нормальных поворотах автомобиля на 90° разница в числе оборотов внутреннего и внешнего колес в среднем равна 0,7 оборота; следовательно, нет необходимости при нормальных поворотах давать колесам возможность полного вращения относительно друг друга, - после поворота на 0,7 оборота дальнейшее относительное движение может быть уничтожено; автомобиль с подобным дифференциалом не будет иметь постоянного буксования одного из колес; сцепной вес и проходимость автомобиля не уменьшаются (фиг. 17).

Дифференциал Фишера

Для предупреждения поперечного буксования передних колес на поворотах, продолжения осевых шеек колес должы пересекаться в одной точке, на продолжении задней оси (фиг. 18).

Схема четырехугольника Жанто

Поперечная рулевая тяга, соединяющая рычаги поворотных кулаков, м. б. расположена или позади передней оси или перед ней; в последнем случае она работает на растяжение; при больших усилиях и ударах такое расположение предпочтительнее (грузовые автомобили). Расстояние МD при повороте колес до отказа называется радиусом поворота автомобиля; средние величины его для современных машин колеблются от 6 до 10 м у грузовиков и от 4,5 до 10 м у легковых. Указанное условие - пересечение линий МС, МD, и МН в одной точке М - выполняется не при всех положениях поворотных кулаков; ошибка тем меньше, чем больше угол поворота и чем больше отношение базы автомобиля к ходу колес. Радиус поворота у автомобиля с четырьмя поворачивающимися колесами вдвое меньше; при городской езде это преимущество не имеет места: при трогании с места автомобиль, остановившийся у барьера тротуара, принужден долгое время ехать по прямой во избежание, в случае поворота, заезда задними колесами на тротуар.

В легковых дешевых автомобилях для широкого пользования (Honomag, Grade, Pluto, Rhode), благодаря малому общему весу (360—400 кг), износ шин ведущих колес невелик; ввиду этого, для удешевления продукции, дифференциалы в них не применяются (тип заднего моста данной конструкции изображен на фиг. 19).

Задний мост без дифференциала

От дифференциала мощность передается полуосям и далее колесам автомобиля. Полуоси, обычно выемные, передают или только крутящий момент (разгруженные), или крутящий и изгибающий одновременно (неразгруженные).

Конструкция задних мостов нормальных автомобилей выполняется в следующем виде: а) мосты цельные; б) мосты с разрезной осью, в) двойные мосты, г) мосты, представляющие собою простую ось (при цепной передаче). Последние два типа встречаются только в грузовых автомобилях. Задний мост, будучи не подвешенной деталью, подвергается ударной нагрузке. Рациональная конструкция его должна удовлетворять одновременно требованиям крепости и легкости. Цельные мосты, наиболее распространенные, бывают литые, кованные и штампованные. Американская и европейская практики указывают на исключительное распространение сварных штампованных мостов (фиг. 13); литые и кованные мосты применяются гл. обр. в грузовиках и автобусах. Задние мосты с «разрезной осью» не имеют труб, охватывающих полуоси, и дают последним возможность вертикального перемещения. Достоинства данной конструкции: легкость, возможность обходиться без рамы, минимальный вес частей, подверженных ударной нагрузке. Подвеска автомобиля выполняется с помощью нормальных плоских рессор. Преимущественное распространение получили рессоры полуэллиптические; кантилеверные рессоры применяются для подвески задних мостов легковых автомобилей. В грузовых автомобилях употребляются исключительно полуэллиптические рессоры. Основные тенденции в развитии конструкции нормальных рессор направлены к увеличению их длины и радиуса кривизны. На фиг. 20 показаны ходовые типы рессор.

Различные типы автомобильных рессор

Наиболее совершенной, с точки зрения комфортабельности езды, является подвеска с четырьмя независимыми колесами, когда каждое колесо может независимо от остальных перемещаться в вертикальном направлении (неровности дороги, проходимые одним колесом, совершенно не отражаются на других). На фиг. 21 представлена передняя ось автомобиля с независимыми колесами;

Подвеска передних колес автомобиля Коттен-Дегут

Крепление рессоры на резине

на фиг. 23 изображен автомобиль конструкции НАМИ с разрезной задней осью; рессоры крепятся к раме при помощи сережек.

Автомобиль конструкции НАМИ с разрезной задней осью

В последнее время появилась конструкция крепления рессор к раме с помощью кусков резины, отличающаяся простотой ухода, амортизирующим действием и дешевизной (фиг. 22). В некоторых конструкциях рессор грузовых автомобилей концы их отогнуты книзу, автомобильная рама опирается плоскими кронштейнами на эти концы, которые при вибрации рессор скользят по плоскости кронштейнов. Эта конструкция имеет целью увеличить рабочую длину рессоры при порожнем автомобиле и тем самым увеличить эластичность подвески. Рессоры современных легковых автомобилей снабжены амортизаторами - приборами, уменьшающими амплитуду колебаний рессоры путем превращения работы поднятия и опускания рамы автомобиля в работу трения, сжатия пружины, перекачивания жидкости из одного сосуда в другой, и т. д.

Толщина листов автомобильных рессор колеблется от 3 до 15 мм. Расчет рессор по упрощенной формуле: Рl = (n∙b∙h2∙К)/6 (Р - статическая нагрузка на конец рессоры, n- число листов, b - ширина листов, h - средняя толщина листа, I - плечо действия силы Р) дает в среднем напряжение К для передних рессор 2500—3500 кг/см2, для задних - 5000—6000 кг/см2. При переездах через канавы и камни нагрузка Р, вследствие динамического воздействия массы автомобиля, достигает величины, в 2—2,5 раза превосходящей статическую нагрузку. Т. о. рессоры работают иногда на пределе упругости. Передние рессоры рассчитываются с запасом на случай дополнительной их нагрузки при торможении. Самый невыгодный случай работы передних рессор - переезд через канаву с большой скоростью, при одновременном торможении задних колес. Тормоза располагают в современных автомобилях на колесах и на карданном валу, непосредственно за коробкой скоростей. Для получения наибольшего эффекта торможения теоретически выгодно располагать тормоза на наиболее быстро вращающихся деталях, т. е. самый быстродействующий тормоз д. б. расположен на маховике; практически это не выполняется, т. к. приведенная инерционная сила поступательно движущейся массы всего автомобиля при резком торможении вызовет большие дополнительные напряжения в коробке скоростей, которые могут быть причиной поломки шестерен в том случае, когда сцепление перетянуто или рассчитано с большим запасом. Увеличение средней скорости автомобиля и сильное развитие уличного движения выдвинули повышенные требования к интенсивности торможения. Путь торможения определяется следующей формулой:

Путь торможения определяется следующей формулой

где (Q - полный вес автомобиля, Qm. - вес автомобиля, приходящийся на заторможенные колеса, v - скорость автомобиля, g - ускорение силы тяжести, а μ - коэффициент трения между колесом и дорогой.

Чем больше Qm., тем меньше путь торможения при данных Q и v. Отсюда ясна выгода торможения всех 4 колес; в этом случае S = v2/(2g∙μ) значение μ для сырой мостовой 0,2, для сухой 0,6. При торможении одних передних или задних колес Qm. соответственно равно;

- для передних avtomobil f4

- для задних avtomobil f5

[здесь: а - горизонтальное расстояние центра тяжести автомобиля от передней оси, L – расстояние между осями (а + b = L), h - высота центра тяжести автомобиля над землей]. На фиг. 25 даны сравнительные результаты испытаний для определения пути торможения, произведенных с одним и тем же автомобилем при торможении четырех и двух колес, на сухой мостовой и влажной. Схема привода к тормозам на 4 колеса и конструкция тормозов на передней оси даны на фиг. 24 и 26.

Схема привода к тормозам на 4 колеса

Диаграмма пути торможения

Тормоз на переднее колесо

Идея серво-тормозов заключается в том, что в них при слабом нажатии на тормозную педаль создается большое нажатие тормозных колодок; регулируя нажатие на педаль, можно создать любую силу торможения и без утомления поддерживать ее долгое время. На серво-тормозе Перро (фиг. 27) обе колодки соединены шарниром, большая колодка имеет неподвижную опору О, меньшая свободным концом опирается на поворотный камень, при вращении которого малая колодка прижимается к барабану; создаваемое окружное усилие передается на шарнир W и с большой силой прижимает колодку U к тормозному барабану.

Серво-тормоз Перро

Серво-тормоз Рено расположен не в барабане, а в коробке передач. Кроме механического к тормозам применяются гидравлическая и пневматическая передачи. Достоинство их то же, что и серво-тормозов; одна из таких конструкций изображена на фиг. 28 и 28а;

Пневматический тормоз

Пневматический тормоз

здесь К - компрессор, D - регулятор давления, М - манометр, Н - кран для накачивания шин, F - кран управления, соединенный с педалью, Zv и Zh - цилиндры тормозов, L - баллон с воздухом, S - предохранительный клапан. Действие прибора таково, что, давая разные положения крану F, сообщают цилиндры Zv и Zh то с атмосферой, то с баллоном сжатого до 6—8 atm воздуха; интенсивность торможения достигается тем, что при разных положениях крана F (2, 3, 4) воздух из баллона L подводится к цилиндрам с большей или меньшей скоростью. Во избежание заносов автомобиля вследствие разности нажатия тормозов применяют механизмы-уравнители, назначение которых - выравнивать нажатие тормозов правой и левой стороны; в тормозах гидравлических и пневматических уравнивание тормозов происходит автоматически.

Вращение рулевой сошке передается червяком - червячным колесом, червяком-сектором, винтом-гайкой и конической зубчатой передачей (последняя применяется только в легких дешевых автомобилях). Передача червячным колесом дает возможность уничтожать люфт, получающийся от износа частей, путем перестановки червячного колеса в разные положения на своей оси; в других типах передачи для уничтожения люфта применяют особые детали (эксцентрическая втулка). Нормально допускаемый люфт не должен превосходить 6—8° на рулевом колесе. Передача от передних колес к рулевому колесу выполняется обратимой, чтобы избежать поломки органов управления при косом ударе о передние колеса; для избежания отдачи угол наклона витков червяка или винтовой нарезки выбирают близким к углу трения - с tg от 0,12 до 0,16 (для смазанных стали и бронзы). Полный поворот передних колес в легковых автомобилях соответствует 0,9—1,0 оборота штурвала, в грузовиках - 1,25—1,5. Длину сошки и рычагов поворотных кулаков выбирают, исходя из предположения, что на рулевое колесо действует окружное усилие не свыше 15 кг; при расчете на крепость это усилие берут в 3 раза большим.

Конструкция автомобильных покрышек бывает двух основных типов: у первого - основание покрышки состоит из нескольких слоев прорезиненного полотна, плотно между собой связанных тонкими слоями резины; во втором - «корд» - основание состоит из нескольких идущих только в одном направлении тонких нитей основы, соединенных между собой подвижно, направление нитей в смежных слоях - крест-накрест. Последняя конструкция получила почти исключительное распространение; преимущества этого типа: меньше потери на внутреннее трение, меньший нагрев шины, большая долговечность и большая средняя скорость автомобиля; средние значения коэффициента качения для шин с полотном - 0,018, для шин «корд» - 0,011. Автошины различаются величиной давления воздуха в них: шины с высоким давлением, 4—5,5 atm, и шины «баллон» с низким давлением, 1,5—3,0 atm. Шины низкого давления дают большую комфортабельность езды; мелкие неровности дороги проходят незаметно для экипажа; средняя скорость автомобиля по плохой дороге выше при шинах низкого давления; благодаря своей эластичности эти шины проходят безвредно для своей прочности по неровным и острым камням; благодаря большой опорной поверхности удельное давление и износ меньше, сцепление с грунтом лучше. На гладкой дороге потери на внутреннее трение у шин «баллон» больше, чем у шин высокого давления. Нормальная нагрузка, с которой работают современные автомобили, приходящаяся на единицу поверхности шин высокого давления, равна в среднем 5—6 кг/см2. Грузовые автомобили до 3,5 т и автобусы в настоящее время монтируются на пневматиках, что позволяет увеличить скорость их движения. Сплошные шины - грузоленты - применяются преимущественно на тяжелых грузовиках с небольшой скоростью движения; разновидностью массивных шин являются сплошные шины с воздушными каналами и камерами (см. Автошина).

Мощность, развиваемая автомобильным двигателем, расходуется на преодоление внутренних и внешних сопротивлений движению; на фиг. 29 дана диаграмма баланса мощности автомобиля в зависимости от скорости движения и числа оборотов мотора на прямой передаче.

Диаграмма баланса мощности автомобиля в зависимости от скорости движения и числа оборотов мотора на прямой передаче

Здесь NM. - эффективная мощность мотора на полном дросселе, Nтp. - мощность, затрачиваемая на трение в трансмиссии, Nn.к. — мощность, теряемая на качение передних колес, Nз.к. - то же - для задних колес, Nв. - мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха. Разность Nм. — (Nтp. + Nn.к. + Nз.к. + Nв.) = Nu. есть избыток мощности, который тратится на преодоление подъемов и на ускорение автомобиля при разгоне. Скорость, соответствующая на диаграмме значению Nu. = 0, есть предельная максимальная скорость автомобиля на ровном месте. Динамические качества автомобиля характеризуются величиной Nu.: чем избыток мощности больше, тем автомобиль приёмистее, тем лучше он берет подъемы. Мощность, развиваемую автомобилем на окружности задних колес, называют мощностью автомобиля: Na. = NM. — (Nтp. + Nз.к.). На фиг. 30 дан баланс мощности автомобиля при нормальном числе оборотов, за 100% принята энергия топлива, подведенная к двигателю.

Баланс мощности автомобиля при нормальном числе оборотов

Испытание автомобилей производится на станках и на ходу. На фиг. 31 и 32 дана схема станка для испытания целых автомобилей.

Станок Риддлера

Станок Риддлера

Автомобиль ставят задними колесами на барабаны; задний мост крепят к особо прочному упору, под передние колеса автомобиля помещают весы. Барабаны укреплены на валу, на концах которого находятся две тормозные динамо-машины, установленные на балансирных рамах; тормоза могут быть любой конструкции - гидравлические (Фруда, Юнкерса) или механические (Прони, Цоллера). Испытание состоит в определении характеристик автомобиля, отнесенных к задним колесам при работе на разных передачах, гл. обр. на прямой, т. к. оценку качеств автомобиля принято считать по данным его обычной работы. Давая разную нагрузку тормозам станка, получают разные скорости движения при данном положении дросселя. Установив режим, замеряют с помощью обоих весов (фиг. 31) момент на валу и его число оборотов особыми счетчиками; далее переходят к следующим режимам. Зная момент и число оборотов барабанов, вычисляют мощность на задних колесах; одновременно определяют суммарный расход топлива. Кривые, полученные при данном испытании, изображены на фиг. 33.

avtomobil 33

Здесь Na. - мощность на задних колесах, Q - суммарный часовой расход бензина и q - расход топлива на силу-час. Величина давления воздуха в шинах, их качество и степень изношенности, при всех прочих равных условиях, могут влиять на величину Na; чтобы избежать этого, с целью уточнения результатов, определяют мощность не на окружности шины, а на ободе; это достигается при помощи весов под передними колесами: под влиянием реакции заднего моста передняя ось автомобиля разгружается. Определив для различных режимов величину этой разгрузки весами (фиг. 32), зная расстояние между осями автомобиля и число оборотов задних колес, определяют мощность No. на ободе задних колес. Разность No. — Na. = Nз.к. - потеря на качение задних колес. Поставив автомобиль передними колесами на барабаны и вращая последние с помощью динамо-машин, определяют мощность Nn.к., затрачиваемую на вращение передних колес. В том случае, когда станок оборудован гидравлическим или механическим тормозами, определение Nn.к. выполняется на специальном станке. Мощность Nв. идущая на преодоление сопротивления воздуха, подсчитывается по формуле:

Мощность Nв. идущая на преодоление сопротивления воздуха

Здесь F - лобовая площадь автомобиля в м2, v - скорость автомобиля в км/ч, α - коэффициент, зависящий от формы кузова и плотности воздуха; α определено для разных форм кузова лабораторным путем, с помощью продувки моделей автомобилей в аэродинамических трубах. Средние величины коэффициента α:

Средние величины коэффициента α

Коробки передач и дифференциалы испытывают на специальных станках, для определения их КПД в зависимости от формы зубьев, конструкции, скорости, нагрузки и смазки. На фиг. 34 показан станок для испытания коробок скоростей; здесь правая пендель-динамо служит электромотором, левая - тормозом; коробка укреплена между ними неподвижно и соединена с электромашинами с помощью карданных шарниров.

Станок для испытания коробок скоростей

Испытание автомобиля на ходу производится при помощи прибора акселерометра. Сущность его заключается в том, что он автоматически записывает кривую ускорения автомобиля в функции времени во время разгона или замедления хода автомобиля. Если на минимальной скорости, с которой автомобиль может идти на прямой передаче на ровном месте, быстро дать полное открытие дросселя, то автомобиль начнет разгоняться и в течение определенного времени достигнет предельной максимальной скорости; за этот период акселерометр запишет кривую ускорений, которая в момент предельной скорости даст j = 0. Если, далее, выключить сцепление, не выключая коробки скоростей, то движение автомобиля будет замедляться, и акселерометр запишет кривую отрицательного ускорения. Зная вес автомобиля и перестроив полученные кривые в функции скорости, подсчитывают мощность по формуле:

avtomobil f7

где Q - вес автомобиля с пассажирами в кг, g - ускорение силы тяжести в м/cек2, ja - ускорение автомобиля в м/сек2 и va - скорость автомобиля в км/ч. Из первой кривой (разгон) определяется избыток мощности Nu. из второй (затухание) - сумма мощностей Nп.к. + Nз.к. + Nтр. + Nв. Кроме лабораторных испытаний, выясняющих исключительно динамические качества и экономику машины, за последние 15—20 лет различные автомобильные организации для всестороннего выявления эксплуатационных качеств автомобилей устраивают большие испытательные автомобильные пробеги, где одновременно с экономическими и динамическими качествами учитываются все поломки и проходимость машины по тяжелым дорогам. Из автомобильных пробегов, имевших у нас место, необходимо отметить: пробег 1912 г. Петербург – Вильно – Ковно – Гродно – Барановичи – Минск – Москва - Петербург (2843 верст), пробег 1923 г. Москва – Смоленск – Псков – Петроград – Новгород - Москва (1963 км), пробег 1925 г. Ленинград – Москва – Тифлис - Москва (5250 км).

Качества автомобиля оцениваются определенными величинами, характеризующими его с точки зрения конструкции, динамики и экономики. Всесторонняя оценка конструктивных достоинств машины затруднительна в виду разнообразия требований, коим должен удовлетворять автомобиль; наиболее общими признаками, какие можно применить для оценки конструкции, являются: 1) «коэффициент многооборотности», т. е. число оборотов мотора при скорости 1 км/ч, и 2) «коэффициент рациональности конструкции», т. е. отношение полезной нагрузки к мертвому весу. Коэффициент многооборотности оценивает напряженность работы мотора и его долговечность. Средние значения этого коэффициента для современных автомобилей таковы:

avtomobil t4

По сравнению с автомобилями выпуска 1900—1910 гг. оборотность современных машин выше, что объясняется общим стремлением к уменьшению литража мотора. Коэффициент рациональности конструкции оценивает правильность использования того количества материала, которое пошло на постройку автомобиля при правильном выборе напряжений; чем этот коэффициент больше, тем, при прочих равных условиях, конструкцию можно считать более рациональной, без лишнего мертвого веса. Этот коэффициент выражается следующими числами:

avtomobil t5

(для легковых автомобилей вес шофера включен в полезный груз). К величинам, оценивающим конструкцию, относится КПД трансмиссии ηтр. = Nd/Nе, характеризующий конструкцию передачи и правильность ее монтажа; средние значения ηтp. для легковых автомобилей 90—92%, для грузовиков 80—85%.

Динамические свойства автомобиля оцениваются тремя величинами: запасом мощности на тонну общего веса, литровой мощностью и средним эффективным давлением, отнесенным к ведущим колесам. Числовые значения этих величин таковы:

1. Запас мощности автомобиля на тонну общего веса: Nu./Q л. с./т.

avtomobil t6

2. Литровая мощность, отнесенная к задним колесам: Na/Vhл. с.

avtomobil t7

3. Среднее эффективное давление, отнесенное к задним колесам: avtomobil f8 (для двухтактных двигателей avtomobil f9) .

avtomobil t8

Приведенные цифры для легковых автомобилей относятся к машинам нормального типа; в гоночных машинах величины среднего эффективного давления и в особенности литровой мощности значительно выше (до 55 л. с. на задних колесах). Такое увеличение литровой мощности получается путем изменения фаз распределения, повышения числа оборотов и степени сжатия. Кривая характеристики мощности гоночных машин имеет вогнутость по отношению к оси абсцисс, что является признаком плохого запаса мощности, плохой приёмистости машины в условиях нормальной городской езды до 40—45 км/ч.

Экономика машины в лабораторных и пробеговых испытаниях оценивается расходом топлива и смазки. Суммарный расход масла при определенной регулировке перепускного клапана (см. Автомобильный двигатель) почти пропорционален числу оборотов двигателя и не зависит от нагрузки. Расход бензина на машину, отнесенный к 100 км, зависит от скорости. На фиг. 35 изображена диаграмма расхода топлива на 100 км в зависимости от подъема и скорости, в условиях езды, соответствующей условиям испытания на станке Ридлера, т. е. на ровной асфальтовой или торцовой деревянной дороге.

Диаграмма расхода топлива на 100 км в зависимости от подъема и скорости, в условиях езды, соответствующей условиям испытания на станке Ридлера

Обычно эти кривые расхода имеют минимум, не всегда совпадающий с работой на полном дросселе. Удельный расход топлива, отнесенный к мощности на задних колесах Na, при работе на полном дросселе для легковых машин обычно меньше, чем для грузовых, что объясняется большей степенью сжатия моторов легковых автомобилей, а также более тщательным выполнением трансмиссии. Нормальный расход бензина на силу-час, отнесенный к задним колесам, равен:

- для легковых автомобилей ……… 300—340 г

- для грузовиков ……… 390—420 г

На диаграмме фиг. 36 и 37 даны расходы бензина и масла на основании результатов Всесоюзного автомобильного пробега 1925 г. в зависимости от литража мотора - для легковых и от полного веса груженой машины - для грузовых автомобилей.

Расход бензина и масла на основании результатов Всесоюзного автомобильного пробега 1925 г. в зависимости от литража мотора

Расход бензина и масла на основании результатов Всесоюзного автомобильного пробега 1925 г. в зависимости от литража мотора

На диаграмме фиг. 37, кроме того, нанесен полезный тоннаж автомобиля. Средние кривые расходов проведены, не принимая во внимание точек неправильно отрегулированных машин. Данные диаграмм 36 и 37 относятся к условиям езды автомобиля с полным грузом вне города, при отсутствии частого переключения передач и при наличии высоких средних скоростей движения. В условиях городской езды расход топлива сильно зависит от индивидуальных качеств шофера, - в среднем он выше на 10—15% против езды за городом. На диаграммах кружками обозначены машины, премированные за экономичность.

При проектировании автомобиля, в связи с теми или иными условиями работы машины, необходимо бывает выяснить: мощность мотора, передаточное число в дифференциале, максимальную скорость, максимальный подъем как на прямой, так и на низших передачах. Для этих подсчетов служит основное уравнение:

W = W1 + W2 + W3

где W - общее сопротивление движению автомобиля, W1 - сопротивление почвы движению, W2 - сопротивление от подъема, W3 - усилие от сопротивления воздуха; W, W1, W2, W3 выражены в кг.

Суммарное сопротивление W должно равняться окружному усилию, которое развивает двигатель на шине заднего колеса, т. е.

avtomobil f10

где N - эффективная мощность мотора в л. с., ik- передаточное число в коробке скоростей (от 1 до 4,5), i0 - передаточное число в дифференциале (от 3,75 до 5,2, для грузовиков 5,5—15), η - КПД механизмов автомобиля, включая потери в шинах (0,8—0,85 для легковых и 0,7 для грузовых), n - число оборотов мотора в минуту, R - радиус колеса в м.

Каждое из сопротивлений W1, W2 и W3 соответственно равно:

avtomobil f11

где Q- общий вес автомобиля в т (им обычно задаются на основании имеющихся конструкций), f - коэффициент общего сопротивления почвы качению автомобиля (для асфальта 10 кг/т, для очень хорошего шоссе 16 кг/т, для хорошей торцовой деревянной мостовой 18 кг/т, для нормальной мостовой в хорошем состоянии 23 кг/т, для плохой мостовой 33 кг/т, для проселочной дороги от 80 до 160 кг/т, для песка от 150 до 300 кг/т);

avtomobil f12

где Q - общий вес автомобиля в т, h - подъем в тысячных (подъемы на прямой передаче для машин со средней динамикой - 0,032—0,040, с хорошей - до 0,090);

avtomobil f13

где F - лобовая площадь сопротивления автомобиля в м2 (берется или по точному обмеру или приблизительно равной ширине хода колес на расстояние от земли до наивысшей точки; средние значения - для легковых автомобилей 1,5—2,5 м2, для грузовиков 4,0—6,0 м2); α - коэффициент сопротивления воздуха (значения его даны выше), v - скорость автомобиля в км/ч. Окружное усилие, развиваемое мотором на окружности задних колес, во избежание буксования должно удовлетворять условию

avtomobil f14

где f - коэффициент трения между шиной и дорогой (для влажной дороги 0,2, для сухого асфальта 0,7; при расчете обычно берут 0,4), Qc - сцепной вес автомобиля, т. е. вес, приходящийся на ведущие колеса (если ведущие колеса только задние, то обычно Qc равно от 0,56 до 0,62 от общего веса Q для легковых и 0,65—0,70 для грузовых автомобилей). Определив по вышеприведенной формуле мощность мотора согласно тем общим условиям, которым должен удовлетворять автомобиль, подсчитывают по формуле avtomobil f15 литраж мотора, задавшись кривой среднего эффективного давления. После определения характеристики мотора и после выявления точных размеров и веса автомобиля производится повторный подсчет, где окончательно определяются динамические качества автомобиля. Кроме формул, указанных выше, определяющих тормозную мощность мотора, в западных странах применяются формулы налоговой мощности, характеризующие гл. обр. размерность мотора, а не действительную мощность. У нас применяется немецкая формула налоговой мощности

N = 0,3 d2 ∙ s ∙ i,

где d - диаметр цилиндров в см, s - ход поршня в м, i- число цилиндров мотора.

Применение компрессорных моторов повышает динамические качества автомобиля. Идея компрессорных моторов заключается в увеличении заряда рабочей смеси с помощью повышения объемного коэффициента наполнения; последнее достигается тем, что воздух, идущий на образование рабочей смеси, поступает в цилиндр под давлением, а не под влиянием разрежения во время хода всасывания; одновременно с увеличением количества воздуха, подача бензина в карбюратор тоже повышается - или с помощью особого насоса, включаемого в действие одновременно с компрессором, или же путем повышения давления в бензиновом баке. Конструкции воздушных компрессоров бывают центробежные, поршневые и крыльчатые типа Рато. Поплавковая камера карбюраторов компрессорных моторов непосредственного сообщения с атмосферой не имеет. На фиг. 38 даны результаты испытания автомобиля Мерседес-Даймлер (15/70/100) с 90 компрессорным мотором (6 х 80 х 130).

Результаты испытания автомобиля Мерседес-Даймлер

Обозначения кривых следующие: А - фактическая эффективная мощность мотора без компрессора; D - мощность, которую можно было бы получить от этого же мотора, если бы всасывающие трубы и клапаны сделать нормального сечения (предвидя постановку компрессора, последние выполнены заводом более узкими); С - мощность, которую можно было бы получить от этого же мотора без компрессора, увеличив до возможного максимума степень его сжатия и переведя работу на бензол; В - фактическая мощность, получаемая с мотора при работе с компрессором на бензине; (W+г) - кривая сопротивления движению автомобиля, IV ск. - мощность автомобиля на четвертой передаче при работе с компрессором, К - выигрыш в мощности от применения компрессора, аоb - коэффициент объемного наполнения при работе без компрессора, аоb' - коэффициент объемного наполнения с включенным компрессором. Компрессор включается в тот момент, когда запас мощности без компрессора достигает максимума (число оборотов мотора n = 1800).

Хорошие эксплуатационные и динамические качества автомобиля - уменьшение расходов на топливо и резину, повышение приёмистости, способности брать подъемы, максимальной скорости, уменьшение пути торможения и пр. - возможны только при наличии большой литровой мощности двигателя и при малом общем весе всего автомобиля. Это м. б. выполнено только при условии повышения напряжений, с которыми работают детали автомобиля. По сравнению с изделиями тяжелого машиностроения, детали автомобильных моторов и автомобиля в целом работают с напряжениями в 5—6 раз большими. К материалам, применяемым в автомобилестроении, предъявляются высокие требования в смысле их качества. В приведенной ниже таблице даны механические свойства главных материалов, идущих на изготовление отдельных частей автомобиля.

avtomobil t10

Помимо этих стандартных материалов, свойства которых можно варьировать в зависимости от той или иной термической обработки, в автомобилестроении применяются различные сорта бронз и «белых металлов» для подшипников и втулок. Средний состав и механические свойства их следующие:

avtomobil t11

В специальных случаях, в гоночных автомобилях с числом оборотов до 5000—7000 в мин., применяются металлы «дюралюминий» и «электрон»; имея малый удельный вес 2,5—3,0, эти металлы по сравнению с алюминием имеют значительно больший коэффициент крепости - до 48 кг/мм2 и удлинение до 18—20%; эти металлы, помимо обычной механической обработки, свойственной алюминию, обладают способностью коваться и принимать закалку. Область их применения - картера, части сцепления, рамы, кузова, поршни и шатуны. Средние напряжения, с которыми работают главные детали современных автомобилей, даны в следующей таблице:

avtomobil t12

Приведенные напряжения (кроме цапф и рессор) в работе имеют место редко и в течение короткого промежутка времени, когда применяются задний ход или первая передача; обычные рабочие напряжения в 2—3 раза меньше указанных. Фактические максимальные напряжения в зубьях шестерен надо считать вдвое меньше, чем приведено, так как при точности изготовления и монтажа коробки передач современных автомобилей в зацеплении находятся не меньше двух пар зубьев; по условному расчету на один зуб avtomobil f16 (Р - давление на зуб, h - высота зуба, b- толщина зуба, I - длина зуба); запас прочности обычно берут не меньше 1,5—2.

Основные тенденции в развитии конструктивных форм легковых автомобилей к 1926/27 г. сводятся к следующему: 1) повышение литровой мощности мотора, 2) уменьшение веса всего автомобиля, 3) повышение интенсивности торможения и механизация его, 4) улучшение подвески (удлинение рессор, разрезные оси), 5) усовершенствование коробок скоростей и дифференциала. В грузовых автомобилях и автобусах намечается стремление к повышению средней скорости и, в связи с этим, к уменьшению веса заднего моста и к торможению 4 колес.

В грузовиках начинает входить в употребление поднимающаяся платформа для сбрасывания груза (фиг. 39). Автобусы и большинство грузовиков, до 3,5 т, монтируются на пневматиках; в автобусах начинают применять шины «баллон».

Грузовик с поднимающейся платформой

Видоизменение автомобилей нормального типа. На фиг. 40 изображено шасси автомобиля конструкции Константинеско.

Шасси автомобиля конструкции Константинеско

Мотор 2-цилиндровый, 2-тактный, механизм передач расположен между цилиндрами, литраж 0,493. Передача к задней оси выполняется двумя коническими шестернями, дифференциал отсутствует. Задний ход достигается включением кулачковой муфты. Особенностью машины является самоустанавливающаяся коробка скоростей, причем между определенными границами число передач бесконечно велико. На фиг. 41 изображена схема действия коробки Константинеско.

Схема действия коробки Константинеско

Идея коробки заключается в том, что при принужденном качании маятника силой, приложенной между концом и опорой его, в опоре появляется сила реакции, величина которой зависит от живой силы маятника. Роль маятника выполняет рычаг А, эксцентрично сидящий на валу двигателя 1; опора маятника, точка О, связана рычагами D и В с механизмом, представляющим собою втулку свободного хода велосипеда, которая через дисковый шарнир соединена с карданным валом; при качании рычага В вправо и влево карданный вал будет поворачиваться в одну сторону во время хода рычага влево. При трогании с места рычаг В и точка О неподвижны; двигатель работает на малых оборотах и живая сила маятника А вызывает небольшую реакцию в точке О; по мере увеличения числа оборотов, реакция на точку О быстро растет и достигает величины, достаточной для преодоления сопротивления движению рычага А. С этого момента точка О перестает быть неподвижной и маятник начинает вращаться около фиктивных центров качания О, О2 и т. д. При установившемся движении для данного положения дросселя автомобиль имеет определенную скорость, число оборотов мотора и амплитуду колебаний точки О; при ухудшении дороги или при подъеме сопротивление на ведущих колесах увеличивается, размахи рычага В задерживаются, амплитуда колебаний точки О уменьшается и, если положение дросселя остается неизменным, характеристика мотора остается прежней, но он начинает работать с большим числом оборотов и при той же скорости движения. В том случае, когда общее сопротивление превысит максимум мощности, соответствующей данному открытию дросселя, автомобиль автоматически уменьшит скорость до той величины, которая будет соответствовать данному сопротивлению. Увеличение скорости при неизменной дороге достигается большим открытием дросселя. Для того, чтобы передача движения от втулки к карданному валу происходила не толчками, в данном автомобиле выполнены две втулки 2, 3, движение которых связано т. о., что при свободном ходе одной вторая имеет рабочий ход, причем конец рабочего хода одной втулки несколько запаздывает по отношению к началу рабочего хода другой. Конструкция данной коробки передач, помимо удобства управления, позволяет понизить расход топлива - за счет того, которого расходуется при переключении передач, а также за счет работы на более прикрытых дросселях, из-за ограниченности числа передач в нормальной коробке скоростей.

На фиг. 42 и 43 изображены план шасси и коробка скоростей грузового автомобиля с 4 ведущими колесами.

План шасси и коробка скоростей грузового автомобиля с 4 ведущими колесами

Коробка скоростей автомобиля с 4 ведущими колесами

Шестерни коробки - в постоянном зацеплении, переключение – с помощью кулачковых муфт. На главном валу коробки скоростей со стороны заднего моста насажена зубчатка, приводящая в движение через цепную передачу третий вал, который соединен карданными валами с передними задним мостами автомобиля. Сцепной вес таких автомобилей равен полному весу экипажа, что повышает проходимость автомобилей по плохой дороге. Отрицательной стороной данной конструкции является усложнение передачи на переднюю ось. Ради единообразия производства в некоторых конструкциях передние и задние мосты делают одинаковыми, т. е. задние колеса в них делают тоже управляемыми.

Дальнейшим развитием автомобилей с 4 ведущими колесами является 3-осный автомобиль (Бюссинг, Рено). На фиг. 44 и 45 представлен план шасси и общий вид такого автомобиля.

План шасси трехосного автомобиля

Поворотливость задних осей трехосного автомобиля в вертикальной плоскости

Передача к ведущим колесам - одним карданным валом. Подвеска задних осей допускает независимое друг от друга вертикальное перемещение каждого из задних колес. Достоинства приведенной конструкции, по сравнению с 4-колесным автомобилем одинакового веса: 1) меньшее удельное давление шин на мостовую и меньший износ последних; 2) более спокойная езда: неровности мостовой для заднего моста менее чувствительны благодаря тому, что при переезде через них одной из осей вторая остается на земле; 3) меньшее динамическое воздействие на задние рессоры в виду того, что ударная нагрузка на рессору получается не от всего веса, приходящегося на заднюю часть автомобиля, а лишь от части его, приходящейся на одну ось. К недостаткам конструкции надо отнести скольжение задних колес во время поворотов. Кроме упомянутых конструкций сравнительно редко встречаются такие, в которых мотор расположен непосредственно над ведущей (задней или передней) осью (Румплер, Гономаг, Форан). Это вызывается, с одной стороны, стремлением придать кузову автомобиля обтекаемую форму, с другой - желанием выкинуть передачу от мотора к ведущим колесам и соединить блок «мотор-коробка» непосредственно с ведущей осью. Наряду с изменениями конструкции основных деталей, в современных автомобилях уделено много внимания усовершенствованию сравнительно мелких деталей, увеличивающих как комфортабельность езды, так и удобство ухода за автомобилем.

В 60% современных автомобилях подача топлива осуществляется при помощи вакуум-аппаратов, идея которых заключается в следующем: в баллоне, емкостью 2—4 л, во время хода всасывания создается разрежение, под влиянием которого бензин из заднего бака перетекает в этот баллон, а из него самотеком поступает в карбюратор. Достоинства этой системы перед подачей под давлением - постоянство напора, меньшее количество деталей, требующих герметичности, более легкий осмотр. На фиг. 46 представлена схема центральной смазки отдельных деталей шасси автомобиля; центральным насосом, приводимым в движение рукой или ногой, масло гонится к рессорным пальцам, карданам, тормозным рычагам и прочим деталям, требующим кропотливой смазки тавотом.

Схема центральной смазки отдельных деталей шасси автомобиля

По назначению различают автомобили: легковые, грузовые, цистерны, пожарные, прожекторные, для чистки и поливки улиц, гоночные и бронированные. Каждый из этих типов в основных чертах имеет те же детали, что и нормальный автомобиль. Вес нормальных легковых автомобилей колеблется в пределах от 500 до 2500 кг. Максимальные скорости их - от 60 до 120 км/ч. Полезный тоннаж грузовых автомобилей доходит до 5 т, реже до 7—10 т. Начиная с 3 т, грузовики снабжаются регуляторами скорости, ограничивающими последнюю, в зависимости от тоннажа, в пределах 18—35 км/ч. На фиг. 47 и 48 даны мертвые веса современных легковых и грузовых автомобилей.

Мертвый вес современных легковых и грузовых автомобилей

Мертвый вес современных легковых и грузовых автомобилей

Пожарные автомобили снабжаются центробежными или поршневыми насосами, приводимыми в действие от автомобильного двигателя с помощью особой муфты; во время перевода мотора на стационарную работу на пожарный насос система охлаждения двигателя, во избежание перегрева, снабжается свежей водой; мощность пожарных насосов доходит до 310000 литров воды в час, при высоте подачи в 80 м; на фиг. 49 представлен разрез такого насоса.

Автомобильный пожарный насос

Средняя скорость гоночных автомобилей при состязаниях на расстояние свыше 100 км доходит до 200 км/ч; автомобиль «Амилькар» (литраж 1,1 л) в состязаниях 1926 г. показал скорость 197,4 км/ч; в настоящее время в Англии фирмой Самбим строится гоночный автомобиль мощностью в 1000 л. с., расчетная скорость этого автомобиля 340 км/ч. На фиг. 50 изображен тип гоночного автомобиля с кузовом обтекаемой формы.

Тип гоночного автомобиля с кузовом обтекаемой формы

Электрические автомобили имеют большое распространение в странах с хорошо развитой электрической сетью. Положительными качествами электрических автомобилей являются: 1) простота ухода и управления, 2) меньшие затраты на ремонт, 3) плавность трогания с места и перехода с одной скорости на другую, 4) экономичность вследствие дешевого первоначального источника энергии (дрова, уголь), 5) бесшумность, 6) независимость работы от погоды. К недостаткам этих автомобилей относятся: большой мертвый вес, малый радиус действия и небольшая скорость, что ограничивает область применения этих автомобилей исключительно эксплуатацией в городе. Основными деталями электрического автомобиля являются 1, 2 или 4 электрических мотора, батарея аккумуляторов и контроллер. Расположение электрических моторов и привод на ведущие колеса выполняются различно. Следующая таблица дает сравнительные величины радиуса действия, скорости и коэффициента рациональности конструкции бензиновых и электрических автомобилей.

avtomobil t13

Электрические автомобили не имеют коробки скоростей и сцепления, т. к. электрические моторы обладают свойством развивать большой крутящий момент, необходимый для преодоления инерции автомобиля при трогании с места и сопротивления подъемов. Общая мощность моторов электрических автомобилей из-за соображений мертвого веса, невелика: 4—5 л. с. у легковых и 4—20 л. с. у грузовых автомобилей.

Основные механизмы паровых автомобилей следующие: 1) паровая 2-цилиндровая машина двойного действия, расположена в середине шасси или у заднего моста; 2) водотрубный паровой котел с давлением пара до 38 atm, расположен в передней части автомобиля, на месте бензинового мотора нормального автомобиля; 3) конденсатор, представляющий собою тип радиатора, расположен спереди на месте нормального радиатора. Подача топлива в форсунку и воды в котел регулируется независимо от шофера, автоматически, в зависимости от уровня воды и давления пара в котле. Отработанный пар поступает в конденсатор, где охлаждается, конденсируется в воду и идет обратно в водяной бак. Пуск в ход занимает 1—2 минуты. В качестве топлива применяется керосин. В виду того, что паровая машина питается энергией, вырабатываемой вне ее в определенном количестве, она может на тихих оборотах развить значительный крутящий момент на ведущих колесах - надобность в коробке скоростей и сцеплений отпадает. Изменение скорости движения и момента на ведущих колесах выполняются изменением отсечки. Испытания, произведенные с паровым автомобилем Стенлея, дали следующие результаты: при пробеге в 210 км с 4 пассажирами - средняя скорость 54 км/ч. и расход керосина 14—15кг на 100 км. Слабое место паровых автомобилей - котел, который из-за соображений компактности и веса является перенапряженным. Большого распространения паровые автомобили не имеют вследствие ненадежности котла, а также в виду того, что экономия, получаемая от перевода работы на керосин, теряется из-за меньшего коэффициента полезного действия паровой машины.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 1 - 1927 г.