За счет чего едет машина
Почему машинка едет
Легковой автомобиль По дороге мчится. А за ним густая пыль Тучею клубится.
Что-то вспомнился мне стишок про машины. Вот когда вырасту, обязательно научусь водить её, но не буду превышать скорость. А пока мы с вами маленькие, давайте разберёмся, как же удаётся этому огромному «железному коню» ездить. А для этого предлагаю отправиться в БГТУ им. В.Г. Шухова к Надежде Севрюгиной.
Игрушечные машинки для… студентов
Надежда Савельевна – уникальный человек. Она знает о машинах всё-всё-всё. И как устроены, и что делать, если они сломаются. Кстати, она – заведующая кафедрой сервиса транспортных и технологических машин. Скажем вам – редкость это. По пальцам можно сосчитать, сколько женщин по всей нашей стране занимают такую должность.
И кто сказал, что не женское это дело – водить автомобили? Вот, к примеру, у Надежды Савельевны есть водительские удостоверения трёх категорий: А, В, С, то есть она может ездить на мотоцикле, легковом и грузовом автомобилях. Скажу вам по секрету: Надежда Савельевна, как и я, очень любит игрушечные машинки. У неё большая коллекция таких авто, и даже компьютерная мышь и сотовый телефон в форме автомобильчиков. Неспроста они ей нравятся. Многие машинки точь-в-точь дублируют настоящие, так что по ним легко объяснять студентам, как же устроен тот или иной автомобиль. Но что-то я заболтался с вами. Давайте скорее уже узнаем, что же заставляет ехать нашего «четвероногого железного друга».
Зачем машине нужен бензин?
Устройство автомобилей очень сложное, и даже не каждый взрослый с ним разберётся сразу. А давайте-ка проведём интересное сравнение с человеком. К примеру, вы знаете, зачем человеку сердце? Без этого органа невозможна наша жизнь. Вот у машины есть тоже своё сердечко. А называется оно двигателем. Для того, чтобы сердечко работало хорошо, у человека есть нос, которым он дышит, и лёгкие. У машины эту роль выполняет карбюратор. Поясним: есть у машины топливный бак, куда водитель складывает всю «еду» машины – топливо, и воздушная система – фильтр, – куда поступает воздух.
Так вот, бензин из топливного бака попадает в цилиндр двигателя. Топливо воспламеняется и сгорает в цилиндре, от этого выделяется огромное количество тепла – энергии. Она выделяется в виде газа, который, увеличиваясь в объёме, заставляет работать все детали двигателя. Как на рисунке выше.
Поршень приводит в действие коленчатый вал, а он уже придаёт движение колёсам автомобиля.
Что такое вечный двигатель?
Ребята, наверняка вы слышали словосочетание «вечный двигатель». А знаете ли вы, что это за двигатель такой? Если кратко, это устройство, которое работает бесконечно долго без топлива и энергии. Скажете, такого быть не может? И будете абсолютно правы. Многие умы человечества мечтали и мечтают его изобрести. Но пока никому это не удалось. Ведь создание такого двигателя противоречит законам физики, а именно – закону сохранения энергии, который гласит: «Энергия не может возникнуть из ничего и не может в никуда исчезнуть, она может только переходить из одной формы в другую». Но это уже – тема одной из наших следующих бесед в рубрике «Пресса в образовании».
Это интересно!
Для сгорания топлива необходимо смешать его с воздухом в определённой пропорции. Этот процесс и происходит в карбюраторе – лёгких нашего автомобиля. Зачем это нужно? А тут школьная химия пригодится. Для нормальной работы двигателя необходимо, чтобы топливо в двигателе сгорало. А что нам нужно для реакции горения? Кислород!
Подборка интересных фактов, связанных с автомобилем
В 1877 году был изобретен двигатель внутреннего сгорания. К этому времени уже были изобретены тормоз, маховик, коробка передач и подшипник.
В 1885 году немецкий инженер Готтлиб Даймлер создал первый в мире самодвижущийся экипаж с двигателем внутреннего сгорания.
В двигателе внутреннего сгорания химическая энергия горючего преобразуется в механическую энергию вращающегося вала двигателя.
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания применяется практически во всех современных автомобилях.
Первыми двигателями, преобразующими энергию сгорания топлива в механическую энергию, были паровые машины. Их «прародителем» стала машина, созданная в 1784 году выдающимся шотландским инженером Джеймсом Уаттом.
Автомобиль состоит из трех основных частей: двигателя, ходовой части и кузова.
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.
Чтобы топливо попадало в цилиндры, в автомобиле предусмотрена система подачи топлива. Она состоит из бензонасоса, подающего бензин из бензобака, топливопровода и устройства подготовки рабочей смеси, в котором бензин смешивается с воздухом. Такое устройство может быть механическим (карбюратор) или электронным (инжектор, моновпрыск). Эта же система выводит из цилиндров отработанные после возгорания газы. В некоторых двигателях для увеличения мощности применяется турбонаддув.
Воспламенять смесь в цилиндрах бензинового двигателя помогает система зажигания. Ток для искры в движущемся автомобиле дает генератор.
Для того чтобы запустить двигатель, необходимо первый раз повернуть коленвал и заставить генератор дать искру. Эту работу выполняет система запуска двигателя.
Сгорая в цилиндрах, горючая смесь, кроме полезной работы, сильно разогревает двигатель. Для борьбы с этим явлением используется система охлаждения.
Движущиеся детали двигателя трутся друг о друга. Это может привести к их быстрому износу. Да и работа всего двигателя будет сильно затруднена преодолением сил трения. Для снижения износа применяется интенсивная смазка всех трущихся частей двигателя.
Шасси автомобиля состоит из ходовой части, трансмиссии и механизмов управления. Ходовая часть обеспечивает перемещение автомобиля и смягчает толчки от неровностей дороги за счет установки упругой подвески, которая крепится к раме. Роль упругого элемента могут выполнять пружина, рессора, торсион (торсионная пружина) и пневмоэлемент.
Благодаря колесам автомобиль может катиться. Колесо состоит из диска и надетой на него покрышки, в которой под давлением находится воздух. Покрышка обеспечивает надежное сцепление с дорогой и сглаживает мелкие неровности.
Рама является несущей конструкцией, на которую устанавливаются узлы и агрегаты автомобиля, а также кабина и кузов. В современных легковых автомобилях, за исключением внедорожников, роль рамы выполняет кузов.
Трансмиссия соединяет ведущие колеса с двигателем, тем самым заставляя их вращаться и двигать автомобиль. Работающий двигатель передает энергию вращения на коробку передач. Вращение через карданный вал сообщается главной передаче. Она в свою очередь через механизм дифференциала вращает колеса.
В состав механизмов управления входят также тормозная и рулевая системы. Нажимая на педаль тормоза, водитель через тормозной привод управляет тормозным механизмом колес. В тормозных механизмах колодки начинают прижиматься к дискам колес и гасить вращение. Вакуумный усилитель служит для снижения прилагаемого усилия на тормозной педали с сохранением эффективности рабочей тормозной системы. Большинство современных автомобилей оборудуются вакуумными усилителями.
Рулевое управление позволяет поворачивать колеса с помощью руля.
Связующей частью автомобиля, объединяющей в единое целое двигатель и шасси, является кузов. Он не только соединяет все системы в один механизм, но и определяет назначение автомобиля.
Наиболее распространенным классом автомобилей являются легковые машины. Их вместимость составляет от двух до восьми пассажиров, а масса не превышает 3,5 тонны.
Первой «специальностью» автомобиля была именно перевозка пассажиров.
Первый грузовик появился на заводе Готтлиба Даймлера и Вильгельма Майбаха в 1896 году и мог перевозить до 5 тонн груза. Но всерьез конкурировать с лошадьми грузовики стали только в начале 30-х годов XX столетия.
Основное отличие конструкции грузовика от легкового авто заключается в наличии рамы, к которой крепится шасси и навешивается кабина с кузовом.
Форма кузова современных грузовиков зависит от перевозимого груза. Для жидких или сыпучих грузов (например, бензина, молока, муки) предназначены цистерны. Для крупных контейнеров созданы специальные контейнеровозы. Чтобы груз не намок под дождем, существуют фургоны. Автомобили же перевозят в кузовах специальных автомобилевозов.
Автомобиль является хорошей базой для других технических приспособлений. Любой современный населенный пункт, будь то город или деревня, не мог бы существовать без разнообразных специальных автомобилей. Более того, он даже не мог бы быть построен!
Дороги же строят катки и автомобили-асфальтоукладчики. Для уборки городских улиц служат разнообразные машины-уборщики. Каждый день сотни специальных автомобилей-мусоровозов вывозят из города тысячи тонн мусора.
Город опутан сетью натянутых на столбах проводов. Для их ремонта предназначены автомобили-вышки.
Автомобили-спасатели, скорая помощь и пожарные автомобили готовы прийти на выручку в случае беды.
С появлением первого автомобиля между автопроизводителями не прекращается спор: чья машина быстрее? Это помогают выяснить гонки.
Различают гонки для автомобилей с открытыми колесами и среди кузовных автомобилей.
В зависимости от трассы или маршрута, по которому проводятся соревнования, бывают кольцевые гонки и ралли.
Интерес к различным гоночным соревнованиям существует не случайно. Производители автомобилей постоянно улучшают свои гоночные автомобили, внедряя новые технологии. Со временем эти новинки начинают применяться и при изготовлении серийных авто. Так происходит развитие автомобилестроения.
Затрагивая тему развития автомобилестроения, нельзя не отметить разработки в области замены бензинового топлива и двигателя внутреннего сгорания. Когда-нибудь и двигатель внутреннего сгорания отойдет в прошлое, как это произошло с паровым двигателем.
Интересное по теме
— «Тележка Кюньо», предшественник автомобиля и паровоза, была построена в 1769 году как артиллерийский тягач. В качестве двигателя в ней применялся двигатель внешнего сгорания, или паровой двигатель.
— Первый автомобиль немецкого изобретателя Карла Бенца, созданный в 1886 году, был мало похож на современный автомобиль.
— Самый длинный автобусный маршрут проложен в Австралии. Он имеет протяженность 5500 км. Поездка по всему маршруту занимает 76 часов!
Почему машина едет?
Основные составные части автомобиля — это мотор, то есть двигатель, коробка передач, мост и колеса. Двигатель соединяется с коробкой сцеплением, которое состоит из корзины и диска сцепления. Колеса автомобиля приводятся в движение с помощью двигателя внутреннего сгорания. В статье подробно описан процесс, почему машина едет.
Почему автомобиль едет
Сцепление необходимо для того, чтобы была возможность остановить вращение валов коробки и включить либо переключить скорость.
На двигателе со стороны коробки установлен маховик, к нему прислоняется диск сцепления, который, в свою очередь, надет на первичный вал коробки передач.
На первичном валу есть шлицы и на диске тоже, то есть если вращается диск сцепления, приходит в движение и первичный вал. Корзина сцепления прикручивается к маховику, и между ней и маховиком находится диск сцепления, роль корзины заключается в том, чтобы сильно придавливать диск сцепления к маховику. Есть еще и выжимной подшипник, его роль — отодвигать диск сцепления от маховика.
Итак, двигатель работает, вращается маховик, диск сцепления и первичный вал коробки. Кроме того, начинают выполнять свои функции системы охлаждения, топливная система и система смазки. Почему же колеса не приходят в движение? Причина как раз и заключается в сцеплении и коробке передач.
Как начать движение
При нажатии педали сцепления диск отходит от маховика, коробка останавливается. После этого необходимо включить первую скорость и постепенно отпускать педаль сцепления. В этот момент шестерня, соответствующая первой скорости, соединяется с ведущим валом, но так как сцепление выключено, крутящий момент не передается на коробку передач.
Важно научиться плавно отпускать педаль сцепления. При этом диск придавливается, коробка начинает вращение и приводит в движение карданный вал. Карданный вал, в свою очередь, приводит в движение мост, который соединен с колесами. Последние начинают вращаться, и автомобиль едет.
В результате цепочка передачи крутящего момента выглядит следующим образом: на поршень, затем коленчатый вал, сцепление, коробка передач, карданный вал, передача заднего моста (у заднеприводных моделей), полуось и в конце ось, а с ней и колеса.
Ознакомьтесь также с нашей статьей Почему самолеты летают.
Устройство автомобиля
Основные узлы устройства автомобиля
Несмотря на огромное число моделей и брендов, при детальном рассмотрении оказывается, все легковые транспортные средства устроены одинаково.
Основные части любого автомобиля:
Все перечисленные элементы крепятся к несущей конструкции – кузову автомобиля. Последний состоит из днища, передних и задних лонжеронов (силовые детали каркаса, делающие его прочным и устойчивым), моторного отсека, крыши и навесных элементов (двери, капот, крышка багажника, бампер, крылья).
Данный перечень — лишь «верхушка айсберга», но ее вполне достаточно, чтобы начать понимать базовый принцип устройства автомобиля.
Если вы ищете учебник или пособие, в котором легко и доступно, «для чайников», расписано устройство автомобиля, рекомендуем обратить внимание на книгу Бескаравайного М.И. «Устройство автомобиля просто и понятно для всех». Пособие легко скачать в Интернете из любой онлайн-библиотеки.
Краткий обзор важных систем и агрегатов устройства авто
Итак, согласно схеме общего устройства машины, она работает следующим образом.
Благодаря кузову все узлы устройства собраны вместе. Системы работают синхронно и слаженно. За запуск двигателя отвечает аккумулятор. Последний выдает искру, из-за которой воспламеняется бензин в камере сгорания. Детонация запускает движение поршней в моторе. Двигатель, с помощью трансмиссии (если максимально просто, это сила, которая крутит колеса) передает энергию на колеса. За плавность и исправность хода отвечает ходовка. Машина едет или останавливается. Эти процессы контролируются педалями «газ» и «тормоз». В автомобилях с механической коробкой передач есть еще педаль «сцепление» (об этом чуть ниже). Чтобы работали все лампочки и датчики, а также исправно функционировал бортовой компьютер, генератор вырабатывает ток.
Водитель, сидя за рулем в комфортабельном салоне, не видит и не ощущает всю сложность технического устройства автомобиля. Он лишь поворачивает ключ в замке, переключает рычаг коробки, давит педали, крутит руль, да жмет кнопочки на панели. Ну, и контролирует уровень топлива в баке. Сказка, да и только!
Однако, все же, если он хочет понимать устройство автомобиля, хотя бы на уровне «для начинающих», должен разбираться еще в некоторых механизмах.
Что такое сцепление? Как работает данный элемент устройства? Вы когда-нибудь задумывались, почему, когда мы заводим тачку, она сразу не едет. Почему при заведенном двигателе она стоит на месте, пока мы не переключим скорость и не нажмем на педаль газа (тормоза и сцепления, потом газа при МКПП)? Сейчас попробуем объяснить:
Ну что же, мы разобрали базовые элементы конструкции и устройства современного автомобиля, постарались объяснить все максимально доступно и просто. Теперь вы понимаете, каким образом тачка едет, почему работает двигатель, за что отвечает тот или иной агрегат.
Мало кто поспорит, управлять современной машиной, да еще с АКПП – одно удовольствие. Но это – только если соблюдать рекомендации по уходу, относиться к авто бережно, вовремя проходить ТО и реагировать на малейшие неисправности.
Электрооборудование и системы помощи водителю
Многое в машине контролируется электрикой. Она довольно сложная, но значительно облегчает процесс вождения и делает пребывание в салоне максимально комфортным. Именно она запускает двигатель, поддерживая его в рабочем состоянии. Блок управления, аккумулятор, генератор, распределитель, искрообразующие свечи, — всё это отдельные части автомобиля, без которых невозможно представить его нормальное функционирование.
Второстепенными элементами автоэлектрики являются источники освещения: фонари, габаритные огни, поворотники, подсветка салона и т. д. Сюда же относится звуковой сигнал, всевозможные датчики и регуляторы.
К электрооборудованию можно причислять и системы, призванные улучшать курсовую устойчивость и управляемость автомобиля.
Тормозная система
Позволяет замедлять движение машины, вплоть до её полной остановки. Незаменима система во время экстренных ситуаций, а также когда автомобиль надо удерживать от самопроизвольного движения вниз. Автомобильные тормоза включают несколько подсистем: ручную, запасную, вспомогательную, антиблокировочную. Их совокупность называется тормозным управлением.
Задача основной тормозной системы — регулировать скорость движения машины, останавливать транспортное средство в случае необходимости. Состоит она из привода и исполнительных механизмов (барабан, диск). На современных легковых авто чаще используется гидропривод, реже — электрический, пневмо или комбинированный варианты. В некоторых случаях для повышения давления жидкости и эффективности торможения применяются вакуумный усилитель и регулятор.
При отказе или неисправности главного тормоза (разгерметизация одного из контуров и понижение уровня жидкости до критического) задействуется резервная тормозная система. Работает она как самостоятельный узел или вкупе с ручником.
Ручной или стояночный тормоз, оснащённый механическим приводом, предназначен для:
Коэффициенты эффективности замедления автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч при усилии на педаль до 50 кг основной системы и подсистем:
Принцип функционирования тормозов прост. После нажатия на педаль тормозное усилие передаётся на колёсные механизмы. Последние прижимают к дискам колодки, тем самым останавливая вращение.
Устройство шасси автомобиля
Шасси автомобиля состоит из множества механизмов, передающих крутящийся момент от двигателя к колесам, передвигающих автомобиль и управляющих им: трансмиссии, механизма управления автомобилем и ходовой части.
Сцепление автомобиля
Сцепление служит для того, чтобы передавать крутящий момент двигателя к коробке передач и плавно соединять или разъединять двигатель с механизмами трансмиссии. От педали сцепления идет трос, приводящий в действие механизм сцепления. Сцепление служит для предохранения деталей двигателя и трансмиссии от перегрузки и повреждения при резком включении передачи или торможении.
Почему кидает машину из стороны в сторону, вправо-влево, плавает вверх-вниз как корабль
Если в процессе движения машина гуляет по сторонам – это серьезная проблема, обычно связанная с повреждением колес, деталей подвески, рулевого управления или тормозной системы. Её игнорирование может привести к полной потере управления, поэтому продолжать движение при таких симптомах опасно!, пишут эксперты.
Когда машину кидает из стороны в сторону, причины обычно скрыты в следующих системах:
Ниже детально рассмотрим все возможные поломки, из-за которых машину кидает в разные стороны в определенных ситуациях. Некоторые неполадки, помимо ухудшения управляемости, могут привести к выходу из строя сопрягаемых деталей и узлов, поэтому меры по устранению неисправности нужно принимать незамедлительно.
Машину кидает по сторонам при повороте
Если машина плавает по дороге во время поворотов, ее колеса сами уходят то вправо, то влево, возможны проблемы со следующими системами и агрегатами:
Из-за чего автомобиль кидает в стороны при торможении
Если машину кидает в разные стороны при торможении, а при прямолинейном движении и плавных поворотах все нормально, нужно обратить внимание на следующие узлы и системы:
Почему автомобиль кидает по сторонам во время разгона
В случаях когда болтает машину в стороны только во время разгона, нужно смотреть следующие узлы и системы:
Почему автомобиль плавает вверх-вниз как корабль
В большинстве случаев при наличии поломок в ходовой части и рулевом управлении машины качает вправо-влево, но иногда колебания происходят в вертикальной плоскости. Ниже рассмотрим возможные причины, почему шатает машину вверх-вниз на неровностях и на хорошем дорожном покрытии.
Болтает машину вверх-вниз на кочках
В случае когда машину кидает на неровностях вверх-вниз, наиболее вероятными виновниками вертикальной раскачки являются:
Машина плавает на ровной дороге
Если на ровной дороге машину кидает из стороны в сторону и возникают вертикальные колебания вверх-вниз, вероятными причинами такого поведения являются:
Разрушение сайлентблока, отрыв металлической втулки от резины
Из-за того, что многие неисправности могут проявлять себя по-разному и в разных условиях, определить точную причину рыскания и раскачки автомобиля по их характеру крайне проблематично. Поэтому в ходе диагностики нужно постепенно проверять все узлы, начиная с колес и ближайших к ним элементов подвески. Если проблема нигде не обнаружена, все исправно – не лишним будет проверить геометрию кузова по контрольным точкам. Не исключено, что из-за ДТП, попадания в яму или возрастной усталости металла и коррозии произошли деформации несущих элементов, из-за которых расположение деталей справа и слева стало несимметричным.