|
|
Изобретение автомобиля
Паровой двигатель оказался наиболее пригодным для рельсовых
транспортных средств. В конце девятнадцатого века был
изобретен более легкий двигатель внутреннего сгорания с
большими оборотами, который открыл новую эру механического
транспорта и который сделал возможным создание современных
легковых и грузовых автомобилей, а также автобусов.
Автомобили с моторами вначале создавались на основе конных
экипажей — они и на самом деле назывались «каретами без
лошадей» — и повторяли форму конных повозок. Например, такая
система расположения четырех колес, что они контактируют с
землей по углам прямоугольника, как изображено на рис. 1.1а,
применяется в повозках с незапамятных времен и остается
наиболее распространенной и в наше время. Хотя три колеса и
обеспечивают достаточную стабильность, они не обеспечивают
такого полного использования «полезного пространства»
дороги.
Расположение колес простого транспортного средства
Лошадь обязательно размещалась впереди транспортного
средства, где она могла видеть, куда ей следует двигаться и
где она сама была видна кучеру. Она могла изменять
направление движения транспортного средства при помощи
оглоблей, прикрепленных к передней оси, которые могли
поворачиваться вокруг центров, а когда лошадь была заменена
двигателем, управление при помощи передних колес по традиции
осталось, по меньшей мере, на некоторое время.
Тем не менее, когда было опробовано управление при помощи
задних колес, вскоре было обнаружено, что такой способ имеет
существенные недостатки, и от применения таких конструкций
для обычного использования пришлось отказаться. Например,
автомобиль с рулевым приводом на задние колеса будет уводить
вправо из-за отклонения его задней части в левую сторону,
как изображено на рис. 1.2, что делает невозможным прямое
движение параллельно бордюру или краю дороги. Автомобиль с
задним рулевым приводом, движущийся с определенной скоростью
вдоль стены, обочины или рядом с другим автомобилем, часто
может оказаться в такой ситуации, когда столкновения трудно
будет избежать.
Неудобство рулевого управления с задним приводом
Конструкция с вращающейся осью не является достаточно
хорошей для транспортных средств с мотором, отчасти из-за
того, что для поворачивающейся оси должно обеспечиваться
достаточное пространство, а также потому, что при наезде
одного из колес на неровность, например, на большой камень,
чрезвычайно трудно без воздействия длинных рычагов
(оглобель) удержать ось от поворота, который приведет к
тому, что автомобиль съедет с дороги. Альтернативной
конструкцией является такая, в которой колеса располагаются
на оси со ступицами и могут свободно поворачиваться при
неподвижной оси. Эта конструкция применялась ранее на
некоторых конных повозках, а затем была адаптирована для
транспортных средств с мотором.
Когда для приведения в движение транспортных средств стала
использоваться механическая сила, оказалось естественным,
что эта сила должна прикладываться к неуправляемым колесам,
поскольку проблема приведения их в движение решается проще,
чем для управляемых колес. Это объясняет то, почему
впоследствии получили широкое распространение заднеприводные
автомобили. Большая нагрузка на задние колеса, при движении
по наклонной дороге вверх или при ускорении, обеспечивает
лучшее сцепление задних колес с дорогой. Переднеприводные
автомобили не теряют это преимущество, и при наличии
переднего привода колеса вращаются с большей легкостью.
Недостатком переднеприводных автомобилей, помимо сложностей,
связанных с приводом на управляемые колеса, является
уменьшение свободного пространства в пассажирском салоне или
укорачивание автомобиля.
Ширина между передними колесами ограничивается необходимой
величиной их поворота в целях управления, но при этом
остается пространство, которое можно использовать для одного
сиденья.
Двигатель удобно размещать в передней части автомобиля
Однако, люди предпочитают сидеть друг возле друга, и, хотя
имеется очевидное преимущество в расположении водителя в
самой передней части автомобиля, такая компоновка не
является популярной. С другой стороны, это место очень
хорошо подходит для размещения двигателя, и хотя на первых
автомобилях двигатель мог располагаться где угодно,
расположение двигателя именно в этом месте стало применяться
почти всеми производителями автомобилей уже на очень ранней
стадии.
Двигатель внутреннего сгорания имеет две особенности, что
накладывает определенные требования на механизм, соединяющий
двигатель с колесами.
1 Двигатель не может развивать усилие привода, если он не
работает. Если паровой двигатель останавливается, следует
просто сбросить давление пара в котле, открыв клапан, и
паровой двигатель тут же остановится. Электрический
двигатель нужно просто
выключить. Двигатель внутреннего сгорания, с одной стороны,
необходимо запустить при помощи внешней силы, прежде чем он
начнет работать самостоятельно. Когда он работает, он
соединяется сведущими колесами автомобиля при помощи
устройства, допускающего постепенное, без резкого толчка,
подсоединение работающего двигателя к не подвижным
первоначально колесам.
На большинстве современных автомобилей имеется устройство,
называемое сцеплением, которое дает возможность двигателю
плавно начинать движение автомобиля.
2 Развиваемая двигателем мощность зависит от оборотов вала,
с которыми он вращается. Небольшой двигатель, работающий на
больших оборотах вала,
может развивать большую мощность, чем большой двигатель,
работающий на малых оборотах вала, и ему может быть отдано
предпочтение, из-за того,
что он более легкий и занимает меньше места. Поскольку
небольшие высокооборотистые двигатели, обеспечивающие
обороты вала в четыре-пять раз быстрее, чем колеса
автомобиля, в механизме привода, соединяющем двигатель с
ведущими колесами,
необходимо иметь понижающий обороты редуктор.
Имеются, однако, определенные обороты коленчатого вала, ниже
которых двигатель не может работать. У большинства
современных двигателей рабочий диапазон составляет
приблизительно от 800 до 6000 оборотов в минуту или более;
таким образом, если максимальная скорость автомобиля
составляет, скажем, 150 км/ч, то его минимальная скорость
должна бы была составлять 20 км/ч, если только сцепление не
будет находиться в частичном включении и проскальзывать. При
начале движения, из неподвижного состояния, сцепление не
может быть приведено в полное включение, пока скорость не
достигнет, по меньшей мере, 13 км/ч, и в течение этого
времени в проскальзывающем сцеплении выделяется большое
количество тепла, которое может привести к его повреждению.
Это затруднение преодолевается путем применения
дополнительного редуктора в механизме привода, который может
приводиться в действие или водителем или автоматически,
обеспечивающего плавное начало движения автомобиля до
момента полного срабатывания сцепления и в то время, когда
двигатель работает быстрее своих минимальных оборотов.
Несколько различных передач обеспечиваются благодаря наличию
механизма, называемого коробкой передач.
Другим назначением этих передач является возможность
вращения коленчатого вала двигателя с высокими оборотами при
относительно медленном перемещении автомобиля, что позволяет
развивать максимальную мощность на подъемах или при быстром
разгоне от малой начальной скорости.
назад
>> |
|
