Краткие сведения из истории создания и развития                                     автомобилей.

 

    Общепринято считать 1886 год – датой изобретения автомобиля. В этом году немецкие изобретатели Карл Бенц и Готлиб Даймлер независимо друг от друга получили авторские свидетельства.

    Приведем некоторые события, которые в значительной мере повлияли на историю автомобилестроения как отечественного, так и зарубежного:

    1830 – изобретателем Янкевичем был разработан первый в мире паровой автомобиль.

    1878 – Федор Обрамов-Блинов получил свидетельство на гусеничный транспорт.

     1882 – Осокин разработал двигатель, работающий на керосине.

   1885 – Хлобов и Кутилов разработали газовый двигатель.

     1891 – в Одессе появляется первый импортный автомобиль.

     1914 – российское правительство принимает решение о строительстве собственных автомобильных заводов, но этой попытке мешает начавшаяся в 1917 году революция.

7 ноября 1929 г. – эту дату принято считать началом отечественного автомобилестроения. Советским правительством была куплена лицензия на производство автомобилей Форд, а дальше ГАЗ. До этого на территории страны проходила лишь сборка автомобилей из деталей, завозившихся из других стран. В Нижнем Новгороде за 16 месяцев был построен машиностроительный завод. А в 1941 году СССР вышел на первое место в мире по производству автомобилей.

     Великая Отечественная война временно заставила переоборудовать машиностроение на военный лад, но уже в 1943 году конструкторы приступили к разработке послевоенных автомобилей. А в 1945 году Сталину был представлен новый автомобиль «Победа», который стал лучшим автомобилем своего времени.

     В 1959 году началось производство автомобилей «Запорожец», а в 1966 СССР купил лицензию на автомобили Fiat.

     К автомобилю сейчас, как и прежде, предъявляются следующие требования:

 

• Экологичность
• Безопасность
• Комфорт
• Экономичность

    

На сегодняшний день автомобиль состоит из тех же составных частей. Происходит лишь автоматизация процессов АТС, т.е. совершенствуется система коммуникаций.  

 

 

Лекция № 3

    Общая характеристика элементов основных                                          составных частей АТС.

 

    Анализ конструкций существующих транспортных средств, имеющихся конструкций транспортных средств, подвижного состава автомобильного транспорта, позволяет выделить основные части (двигатель, шасси, кузов, система электрооборудования) в каждой из которых присутствуют элементы, обеспечивающие выполнение функционального назначения каждой из частей. Элементы составных частей конструкций образуют отдельные агрегаты системы и узлы автомобиля.

     Составные элементы двигателей внутреннего сгорания являются неотъемлемой частью его конструкции и рассматриваются отдельно при изучении раздела «Основы конструкции автомобиля цилиндропоршневых двигателей». Указанные двигатели являются лишь частью существующих ныне двигателей в качестве энергосиловой установки транспортных средств.

    Составные элементы конструкции кузова определены типом АТС, определяемого исходя из категории транспортного средства, установленной международной классификацией. Согласно системе выделяют четыре категории АТС: «В», «С», «D», «Е».

    Категории «В», «D» - пассажирские транспортные средства

                 «С», «Е» - грузовые транспортные средства.

    Элементы конструкций указанных категорий определяются исходя из назначения кузова и требований предъявляемых конструкции при эксплуатации:

• Силовые элементы
• Элементы безопасности
• Элементы комфорта

 

Каждый из этих рассматривается подробно при изучении конструкции основ подвижного состава АТС.

В конструкции шасси число составных элементов определяется особенностью условий создания движущей силы, передачи силового воздействия от двигателя к движителю, с целью получения указанной силы, а также условиями управляемого движения по поверхности.

Согласно вышеизложенному, в шасси современного автомобиля можно выделить следующие элементы:

1) несущая система (НС.) совокупность устройств воспринимающих нагрузку перевозимых грузов, пассажиров, а также от сил препятствующих и обеспечивающих движение по опорной поверхности. Как правило, это конструкции в виде рамы либо пространственного каркаса.

В современных автомобилях НС – может быть частью автомобиля.

Подобные конструкции характерны для современных легковых автомобилей, а также автобусов. Первым в мире автомобилем с несущим кузовом, серийного производства явился автомобиль М20 «Победа».

2) ходовая часть – совокупность устройств создающих возможность передвижения по земной поверхности.

3) элементы управления – совокупность устройств обеспечивающих возможность управления движением.

4) трансмиссия (силовая передача) – совокупность устройств обеспечивающих передачу силового момента от двигателя к движителю с целью создания толкающей силы. Присутствие трансмиссии в шасси не обязательно.

Общая компоновка составных частей элементов конструкции ПСАТ

    Компоновка – это правильное расположение составных частей элементов в конструкции      изделия.

    Факторы, обуславливающие компоновку – это совокупность норм, правил, существующих приемов, обеспечивающих выполнение требований, предъявляемых к конструкции.

    Основным фактором определяющим компоновку является необходимость создания возможности реализации максимальной силы тяги создаваемой движением на колесах. Учитывая этот фактор, необходимо чтобы шаговое усилие создавалось на всех колесах автомобиля. Выполнение данного требования обеспечивает также возможность реализации второго фактора обеспечивающего компоновку – безопасность конструкции. Отмеченные утверждения подтверждаются соответствующими теоретическими сведениями изучаемые в разделе «Теория подвижного состава АТ»

    Полный привод требует выполнения требований к оптимизации конструкции трансмиссий, которая может быть выполнена при условии размещения двигателя в средней части автомобиля. Однако указанное условие выполнить проблематично. Компромиссом выхода из ситуации является размещение двигателя в передней либо задней части автомобиля, осуществление привода на часть колес. Основная проблема в создании оптимальной компоновки – это учет 3-го фактора создание необходимых условий для размещения грузов либо пассажиров.

Учет отмеченных 3-х факторов требует необходимости оптимизации процессов связанных с управлением и безопасностью движения. Поэтому 4-й фактор определяет компоновку, т.е. создание условий, для комфортного размещения водителя с целью обеспечения выполнения требований установленных организацией дорожного движения, минимумы затрат физических усилий, максимум получения информации о процессах сопровождающих процесс движения транспортного средства. Практически не существует транспортных средств, которые бы максимально обеспечивали выполнение всех 4-х факторов.

Лекция № 4

        

    Параметры, характеризующие конструкцию                                                  ПСАТ.

    Конструкция современного ТС характерна параметрами, устанавливающими особенностями компоновки составных частей. Компоновочная схема ПС определяется параметрами, устанавливающими общую характеристику конструкции исходя из особенностей расположения присутствующих устройств. Которые определяют выполнение требований, обеспечения устойчивое качение ТС по опорной поверхности и выполнение норм, устанавливающих предельные значения величин, характеризующие удельное давление на опорную поверхность.

    Обеспечение выше изложенных требований и нормативов достигаются за счет расположения осей конструкции. При этом под осью понимают геометрическую линию продольной оси ТС, указывающую положение осей колесных опорных элементов, расположенных на этой линии. Число осей в конструкции АТС один из параметров компоновочной системы.

    Условное обозначение в виде цифр, определяющих общее число осей и число на которых расположены ведущие колеса АТС, называется осевой формулой.

Пример:

    осевая                                 колесная

2Û1 – ГАЗ – 21107                                2Û4

2Û2 – УАЗ – 3151                        4Û4

1Û2 – ВАЗ - ИН                           2Û4

2Û3 – КамАЗ – 5320                              4Û6

 

Основные конструкции автомобильных ДВС

 

    На современных ТС устанавливают двигатели, которые обеспечивают возможность совершать механическую работу в автономном режиме, т.е. за счет энергии, получаемой в нем самом. В отличие от мотора установка ТС приводящую к необходимости наличия источника энергии на борту ТС в виде специального ее накопления (аккумуляторов) либо необходимость внешнего подвода энергии от энергосети.

 

Составные части конструкции двигателя согласно выполняемой им функции

Согласно приведенному выше определению понятия «двигатель» устанавливающими функции его конструкции обязательными элементами движения является источник энергии, энергоноситель, преобразователь энергии.

 

Источник энергии – состояние материи, обладающее возможностью отдавать внутреннюю энергию, в результате определенного внешнего воздействия.

 

Энергоноситель – форма материи, обладающая возможностью передавать энергию одного материального объекта к другому.

 

Преобразователь энергии – система, обладающая возможностью совершать механическую работу за счет подводимой к ней энергии.

 

Согласно вышеизложенному, анализируя конструкции современных автомобильных двигателей, можно выделить основные составные части:

1) энергообразующая – обеспечивает возможность получать энергию

2) энергопреобразующая – обеспечивает возможность преобразования полученной энергии в механическую работу.

 

Условия, обуславливающие возможность функционирования составных частей двигателя:

1.Наличие источника энергии.

2.Наличие (получение) энергоносителя.

3.Наличие преобразователя энергии.

 

Основным источником энергии теплового двигателя является процесс либо совокупность процессов в виде: 1)химических реакций окисления; 2)ядерных реакций распада веществ; 3)механической работы.

Энергоноситель теплового двигателя называется рабочим телом.

Преобразователь энергии теплового двигателя – это устройство, преобразующее энергию, полученную от энергоносителя, в механическую работу.

 

Способы реализации работы теплового расширения носителя тепловой энергии:

1) контакт со средой движения, т.е. силовое воздействие со стороны подвижного элемента, в котором происходит тепловое расширение носителя.

 

    Основные типы тепловых двигателей

    В зависимости от способа преобразования теплового воздействия расширения носителя тепловой энергии в механическую работу различают 2 основных типа:

1) активные двигатели;

2) реактивные двигатели.

На большинстве ТС устанавливают активные двигатели.

 

Типы конструкций, реализующих работу теплового расширения носителя тепловой энергии:

• ТУРБИННЫЕ

• РОТОРНЫЕ

• ПОРШНЕВЫЕ

 

Лекция № 5

 

  Термодинамические основы процессов,   происходящих в тепловых двигателях.

 

В основе теории принципа действия тепловых двигателей лежат I и II закон термодинамики.

 

I закон: энергия не возникает из ничего и не уходит бесследно.

 

II закон: теплота полностью не преобразуется в другую форму энергии.

 

    Согласно закону непрерывное преобразование теплоты в механическую работу возможно только путем кругового изменения параметров рабочего тела, т.е. при совершении цикла совокупности периодически повторяющихся явлений рабочих процессов, представляющих законченное развитие за определенный промежуток времени. Подобные циклы над термодинамическими циклами и рассматриваются при изучении дисциплины «Техническая термодинамика».

    Основы графического изображения термодинамических циклов. Процесс преобразования теплоты в механическую работу для наглядного изображения может быть рассмотрена в виде диаграммы в координатах PV:

            

Разность между количеством подведенной теплоты и отведенной?? давления? объема рабочего тела представляет собой работу совершаемую рабочим телом, которое изображено на графике в виде участков ограниченных кривой линией.

 

    Идеальными для получения механической работы является метродинамический цикл Карно, который состоит из 2-х изотермических и 2-х изоэнтропических процессов

                                                 

    Осуществление практически цикла Карно невозможно, т.к. изотермическое сжатие, т.е. увеличение рабочего тела без увеличения температуры и изотермического расширения технически невозможно.

Основные изотермические циклы предположительно возможны и осуществимы в тепловом двигателе:

1) цикл с периодическим подводом тепла при постоянном объеме (реализуется в поршневых двигателях);

2) цикл с непрерывным подводом тепла при постоянном давлении (реализуется в газотурбинных двигателях);

3) циклы со смещенным подводом тепла (реализуется в поршневых двигателях с выхлопом от сжатия).  

 

    Идеальный термодинамический процесс происходит при постоянном объеме, когда имеет место адиабатное сжатие, расширение и изохорический отвод теплоты, после чего рабочее тело возвращается в первоначальное положение, однако этот цикл возможен только в тех случаях, когда выполняются следующие условия:

1) теплообмен между телом и окружающей средой отсутствует;

2) рабочее тело – это идеальный газ с постоянными теплоемкостями.

3) подвод и отвод тепла осуществляется бесконечно быстро;

4) потери на газообмен отсутствуют.     

В реальных двигателях механическая работа получается в итоге последовательного совершения ряда сложных процессов, совокупности периодически повторяющихся тепловых, химических, газодинамических процессов, в результате осуществления которых термохимическая энергия топлива преобразуется в механическую работу называется действительным циклом?.

 

Лекция № 6