Тема 1. Основні
напрямки і перспективи розвитку конструкцій автомобілів
Мета: опанувати поняття
про загальні тенденції і напрямки розвитку конструкцій автомобілів.
Завдання: відпрацювати
навички прогнозування і визначення можливих напрямків вдосконалення конструкцій
автомобілів.
1. Вступ. Зміст курсу. Мета та завдання дисципліни.
2. Основні напрямки і перспективи розвитку конструкцій
автомобілів.
3. Загальні напрямки розвитку конструкцій ДВЗ.
Пройшло трохи більше 100 років з того моменту, коли у 1886 році
Карл Бенц отримав патент на “саморухаючийся екіпаж, обладнаний бензиновим
двигуном”. Цей момент і вважається початком відліку історії автомобіля.
І якщо перші зразки автомобілів вигляділи лише, як “позбавлені
коней” екіпажі, що сприймалися основною масою людей в якості “несерйозних
іграшок для багатіїв”, то вже з самого початку ХХ століття автомобіль починає
стрімко набирати притаманних лише йому специфічних обрисів, виділяючись в
окремий продукт людської діяльності. Мало того, автомобіль стає справжнім
феноменом ХХ століття.
Потреби автомобільної промисловості задають тон практично усім
галузям народного господарства. І якщо проаналізувати розвиток технічного
прогресу у ХХ столітті в загальному випадку, стає зрозуміло: практично всі
зусилля людства направлені на виробництво автомобілів.
Автомобіль давно став уособленням рівня технічного прогресу
країни. Свого роду, візитною карткою, вбираючи в себе найновіші досягнення
наукового, технічного, економічного і навіть соціального розвитку і недивно, що
будь-яка інформація про перспективні моделі зразу ж постає в центрі уваги не
лише спеціалістів, а й широких верств населення.
Створення сучасного автомобіля – складний і багатогранний процес.
Він починається з ретельного аналізу перспектив збуту в загальному плані,
створення концепції. Потім проводиться велика робота по безпосередньому
створенню автомобіля, в дослідницьких центрах, на полігонах, з врахуванням
останніх досягнень науково-технічного прогресу і т.д. Паралельно із створенням
нового автомобіля вирішуються питання створення та розвитку відповідної
інфраструктури.
Нерідко під виробництво будують спеціальні підприємства, заново
готують кадри для сервісу, переглядаються відношення із субпідрядниками і
навіть з конкурентами. Зміст курсу якраз і полягає у висвітленні найновіших
досягнень автомобіле- та двигунобудівної галузей.
Мета та завдання дисципліни спрямовані на: ознайомлення студентів
з найновітнішими досягненнями автомобіле- та двигунобудівної галузей, головними
критеріями, що впливають на формування напрямків розвитку автомобілів та ДВЗ;
відпрацювання навичок прогнозування і визначення можливих напрямків
вдосконалення та розвитку автомобілів і ДВЗ.
Якщо на початку свого існування автомобілі створювались лише за
одним критерієм – здатністю добре їздити (швидко і довго), то на сучасному
етапі кількість основних критеріїв, за якими створюються автомобілі, зросла до
шести. Це такі: економічність, екологічність, безпека, комфортність,
динамічність, автентичність за звичайно, високої якості виконання і
функціонування. Всі ці критерії являються комплексними і, в свою чергу,
характеризуються набором певних, специфічних якостей. В загально технічному,
філософському аспекті вище згадані критерії можна представити наступними
визначеннями.
1. Економічність — властивість автомобіля виконати максимальну
кількість транспортної роботи за мінімальної витрати палива. Економічність
залежить від ступеня досконалості автомобіля в цілому: питомої витрати палива
двигуном; оптимального передатного числа трансмісії; аеродинамічної форми тощо.
2. Екологічність —
здатність автомобіля наносити якомога меншу шкоду довкіллю. Вона
залежить від рівня токсичності відпрацьованих газів; токсичності
експлуатаційних матеріалів та продуктів їх зношування; рівня шуму тощо.
3. Безпека — властивість автомобіля завдавати якомога менше
негативних наслідків (травмування, спричинення смерті) всім учасникам
дорожнього руху під час аварійних ситуацій. Розрізняють активну і пасивну
безпеку. Активна безпека передбачає наявність відповідних систем і механізмів,
що запобігають виникненню аварійної ситуації або зменшують вагомість і
кількість негативних наслідків прямим шляхом (безпосередньо під час роботи цих
систем): гальмова система; АБС; паси та подушки безпеки; травмобезпечні рульові
механізми; світлова та звукова сигналізація тощо. Пасивна безпека передбачає
наявність елементів і систем, що являються невід’ємними частинами автомобіля та
запобігають виникненню аварійної ситуації, зменшують вагомість і кількість
негативних наслідків аварій непрямим шляхом: дзеркала (кінокамери) заднього
виду; велика площа засклення вікон; підголівники; бампери тощо.
4. Комфортність — властивість автомобіля якомога довше
підтримувати функціональні здатності водія (водіїв, водіїв і пасажирів) та
якнайшвидше їх відновлювати. Вона залежить від наявності основних та додаткових
пристроїв. Скажімо, наявність автоматичної коробки передач можна віднести до
основних, а анатомічного крісла — до додаткових пристроїв.
5. Динамічність — властивість автомобіля досягати встановленої або
максимально можливої швидкості за одиницю часу. Динамічність передбачає також і
зворотню здатність автомобіля повністю зупинятись від встановленої або
максимально можливої швидкості за одиницю часу. Як правило, час повної зупинки
повинен бути приблизно вдвічі меншим часу розгону.
6. Автентичність — властивість автомобіля запобігати
несанкціонованій експлуатації. Цей критерій набув актуальності протягом
останнього десятиліття ХХст. у зв’язку з тим, що викрадання автомобілів стало
носити не просто масовий, а глобальний характер.
Звичайно у різних країнах, для різних умов подальшої експлуатації
автомобіля пріоритет віддається тому, чи іншому критерію, але “стандартний
набір” залишається незмінним, щоправда, з претензією на розширення.
Демонстрація нових автомобілів, як серійних так і
експериментальних, концепт-карів, на різних виставках і салонах перетворюється
на справжнє свято для мільйонів людей: виробників, журналістів, пересічних
громадян. Такі виставки переслідують мету, як правило, визначити реакцію
потенційного споживача на появу нового автомобіля; виявити настрої щодо
“автомобіля-мрії”, тобто: який автомобіль потрібний тій, чи іншій верстві
населення, про який автомобіль вона мріє і варіанти втілень.
Передусім, що характерно практично для всіх сучасних і
перспективних моделей автомобілів ведучих світових виробників, пропонується
кілька (2¸10) базових варіантів, які відрізняються типом
кузова, двигунів, трансмісії, шин, внутрішнім оздобленням і додатковим
обладнанням. Як правило, кожній моделі відповідає 3¸5
бензинових і 1¸3
дизельних версій двигунів. А останнім часом все частіше починають з’являтися
повідомлення про використання інших типів силових установок: комбінованих
(ДВЗ+генератор-електродвигун), багатопаливних (альтернативні види палива),
альтернативних двигунів (електричних, на паливних елементах, сонячних батареях
тощо).
Практично всі моделі автомобілів, особливо легкових, пропонуються
з автоматичними трансмісіями, а обладнані звичайними — отримують додаткові
підвищуючі передачі (заміна 4х ступінчастих КПП на 5ступінчасті).
Багато сучасних автомобілів, згідно чинного законодавства деяких
країн, просто не допускаються на внутрішній ринок без систем ABS, ALB, ESP,
усіх керованих коліс, каталітичних нейтралізаторів ВГ, та іншого обладнання у
базових опціях (США, країни ЄЕС, Японія, ін.).
Як вже говорилося вище, автомобіль, у звичайному для нас вигляді,
своїм народженням зобов’язаний ДВЗ. Саме ДВЗ, з усіма притаманними йому
перевагами відносно інших типів двигунів ( на кінець ХІХст htзаг.ПМ£3¸5%, htзаг.ДВЗ£15%) дав
можливість кінному екіпажу набути суто автомобільних якостей: швидкості та
автономності. Можливість проїхати певну ділянку шляху без заправки пальним, на
перших зразках, часто переважала технічні можливості самого автомобіля щодо
безперервного пробігу такої ділянки.
І якщо перші зразки автомобілів починалися саме із “свого” двигуна
(або такого, що виготовлявся за ліцензією), то на сучасному етапі промисловість
автомобільних двигунів починає виділятись у свого роду “самостійну”, як
структурні підрозділи фірм-виробників автомобілів, або й як окремі
фірми-виробники двигунів (Cummins, Perkins, ін). Крім того, дуже часто
фірми-виробники автомобілів об’єднують свої зусилля по створенню новітніх
зразків автомобілів і особливо двигунів. Це і не дивно, адже технічний рівень
сучасного автомобіля на 60-70% залежить від рівня досконалості двигуна. Як
правило, всі найновітніші технології і досягнення спочатку випробовуються саме
в двигунах, а вже потім “переносяться” на екіпажну частину.
Про аспекти перспектив розвитку конструкцій автомобілів можна
говорити довго. Задача ж інженерів-механіків полягає в детальному і
поглибленому вивченні та аналізі цих аспектів на основі розгляду конкретних
зразків автомобільної техніки.
Дана дисципліна ґрунтується на дисциплінах, пов’язаних із
загальною будовою автомобілів, тому увага, головним чином звертатиметься на
шляхах та напрямках вдосконалення елементів автомобіля.
Література: [1.1-1.11], ст.1-5,1-15,-4;[2.1-2.4], 1-40, 1-48