Реферат: Автомобильное сцепление
История развития автомобилестроения
Любое событие, которое так или иначе дало толчок развитию принципиально новоговида деятельности, рано или поздно рассматривается как историческое. Чтобыустановить его подлинность и точное время свершившегося, обычно опираются надокументальные доказательства. Общественность России в нынешнем году отметила100-летие со дня появления первого отечественного автомобиля с двигателямивнутреннего сгорания. Но прежде чем отмечать круглую дату события, давшегоначало автомобилестроению в России, надо было собрать информацию, котораяпозволила бы с уверенностью утверждать факт, время и место этого события.
К сожалению, долгое время исследования развитияавтомобилестроения в нашей стране не велись. Во всяком случае, публикаций наэту тему было мало, и они носили случайный характер. В конце 40-х годоввнимание отечественных историков привлекли факты первенства отечественныхученых и техников. Тогда стало очевидным, что страна, ставшая великой мировойдержавой в век научно-технического прогресса, должна в этой области располагатьдостойной биографией, которая создавала бы фундамент образа великой державы.
Началом работы в этом направлении стала статья А.М. Креера,опубликованная в журнале «Автомобильная и тракторная промышленность»№ 6 за 1950 г., в которой впервые за послереволюционный период были названыимена 39 русских инженеров, изобретателей, предпринимателей, сыгравших важнуюроль в становлении и развитии отечественных автомобильной промышленности итранспорта, а также создателей первого русского автомобиля: ЕвгенияАлександровича Яковлева (1857-1898 гг.) и Петра Александровича Фрезе (1844-1918гг.).
В дальнейшем Н.А. Яковлев (1955 г.), А.С. Исаев (1961 г.),В.И. Дубовской (1962 г.), Л.М. Шугуров (1971 г.), А.И. Оношко (1975 г.), Н.Я.Лирман (1976 г.), В.Н. Беляев (1981 г.) и Я.И. Пономарев (1995 г.) проводилиисследования в этом направлении. Особого внимания заслуживает находкасотрудника государственного архива Горьковской области А.И. Оношко. Средистеклянных негативов М.П. Дмитриева, фотолетописца Поволжья, он обнаружилдостаточно четкий негатив фотографии автомобиля Е.А. Яковлева и П.А. Фрезе, покоторому впоследствии независимо друг от друга В. И. Дубовской, Ю.А.Долматовский, Л.М. Шугуров и Е.С. Бабурин графоаналитическим методом определилиразмерные соотношения конструкции и масштаб. Это позволило определить размерыдеталей и в 1996 г. построить действующую копию автомобиля. В настоящее времяизвестен еще один снимок первого русского автомобиля, помещенный А. Шустовым вальбоме «Иллюстрированный вестник культуры и торгово-промышленногопрогресса России 1900-1901 гг.». Описание керосиновых двигателей Е.А.Яковлева, которые выпускались с 1891 г. на его заводе в Санкт-Петербурге (Б.Спасская ул., д. 28), публиковалось на страницах журнала «ВестникИмператорского технического общества» (вып. XI, 1891 г.).
Подробное же описание самого автомобиля было помещено в«Журнале новейших изобретений и открытий» (№ 24, 1896 г.), вышедшемперед открытием Всероссийской художественно-промышленной выставки в НижнемНовгороде, которое состоялось 27 мая (9 июня) 1896 г.
Император Николай II, как следует из его дневника,осматривал экспонаты выставки три дня и 2(15) августа осмотрел экипажный отдел,где ему демонстрировали автомобиль в действии. Было бы неверным рассматриватьпоявление конструкции Н.А. Яковлева и П.А. фрезе без анализа развитияпромышленности России. В конце XIX века страна переживала индустриальный бум.Военное судостроение, оружейная промышленность, паровозостроение, мостостроениебыстрыми темпами шли вперед и не уступали тем же отраслям в странах,экономически более развитых, чем Россия. Такие технологически сложные изделия,как винтовки, в конце 70-х годов прошлого века выпускались Ижевским оружейнымзаводом в количестве 70 тыс. шт. в год при полной взаимозаменяемости деталей.Более того, заслуживает внимания такой рекорд массового производства, какизготовление в Ижевске в 1879 г. 300 тыс. шт. стволов берданок.
Отметим также всплеск выпуска паровозов в России, которыйпроизошел не только благодаря быстрому развитию железнодорожной сети, но ивследствие принятого в конце 1866 г. русским правительством решения прекратитьразмещение заказов на паровозы за границей. Если в 1880 г. отечественные заводыпостроили 256 паровозов, то в 1896 г.-462. На первый взгляд эти цифры кажутсянезначительными, но сравнить их следует с масштабом последующего производствапаровозов в СССР. В 1940 г., когда на железнодорожном транспорте паровозыдоминировали, их производство составило 914 шт.
Военная промышленность в конце прошлого века также была наподъеме. В России с1884 г. выпускались торпеды, которые приводились в движениегребным винтом, приводимым от поршневого двигателя, и работали на сжатомвоздухе, а позже на паро-воздушной газовой смеси. Управление торпедойосуществлялось гироскопическим блоком. Все это говорит о высоком техническомуровне производства.
Подобные примеры доказывают, что Россия имела приоритетныеотрасли промышленности с высококвалифицированным персоналом, совершенными длясвоего времени оборудованием и технологиями. Нарождавшаяся новая отрасльотталкивалась от высокого потенциала развитых приоритетных отраслей. Инеудивительно, что за серийное производство автомобилей взялись такиепредприятия, как Русско-Балтийский вагонный завод (1909 г.), торпедный завод«Лесснер» (1904 г.). Их специалисты безусловно знали о начинании Н.А.Яковлева и П.А. Фрезе. Но их, как принято сегодня говорить, маркетинговыйанализ показал, что ни дорожная сеть, ни законодательство страны, ни смежныеотрасли (производство горючего) еще не готовы для крупносерийногоавтомобильного производства.
Нельзя сказать, что русские инженеры не искали информацию одостижениях науки и техники за рубежом. Известный московский пропагандисттехнического прогресса и изобретательства П.К. Энгельмейер еще в 1883 г.встретился в Германии с К. Бенцем, а Е.А. Яковлев и П.А. Фрезе побывали в 1893г. на Всемирной выставке в Чикаго, где экспонировался автомобиль«Бенц-Виктория».
Многие русские инженеры владели немецким, французским илианглийским языками, и знакомство с периодическими изданиями по техническойтематике не составляло для них труда. Так, например, П.А. Фрезе знал немецкий ифранцузский языки, не раз бывал в Париже, где у него со специалистами фирмы«Де Дион-Бутон» установились дружеские отношения. Е.А. Яковлев в 1890г. ездил на Всемирную выставку в Париж с целью изучить представленные тамдвигатели. Инженер Б. Г. Луцкой получил высшее техническое образование вГермании и работал на таких автомобильных заводах, как «Даймлер»,«Штевер» и др.
Таким образом, было бы неверным отнестись к созданиюавтомобиля Яковлевым и Фрезе, как к гениальному озарению технической мысли.Более того, он родился в то время, когда во всем мире имелись предпосылкирождения автомобильной промышленности. Именно летом того же 1896 г. Г. Фордсовершил первый выезд на своем «квадрицикле», во Франции состоялисьавтомобильные гонки Париж — Марсель — Париж на дистанции длиной 1720 км, и Э.Мишлен оборудовал несколько сотен автомобилей пневматическими шинами. В том жегоду Россия ввела у себя правила дорожного движения, немецкая фирма«Бенц» изготовила 181 автомобиль, а в Англии парламент отменил законо человеке с красным флагом, который — должен был идти впереди любогобезлошадного экипажа.
Е.А. Яковлев на своем «Машиностроительном, чугуно- имеднолитейном заводе» выпускал газовые и керосиновые стационарныедвигатели внутреннего сгорания, а с 1895 г. и бензиновые. Годовая продукциясоставляла несколько десятков двигателей (в 1892 г. -20 шт.) пяти разныхмоделей мощностью от 1 до 25 л.с. К техническим особенностям относилисьэлектрическое зажигание рабочей смеси, смазка под давлением, съемная головкацилиндра. Свой керосиновый двигатель Е.А. Яковлев экспонировал на Всемирной выставкев Чикаго. Там же были выставлены конные экипажи фабрики «Фрезе».Тогда в России было немало экипажных фабрик, славившихся своей продукцией:«П.Д. Яковлев», «Ив. Брейтигам», «Кюммель»,«П. Ильин», «Братья Крыловы» и др. Но предприятие П.А.Фрезе (Эртелев пер., дом 10) было особенным. Его хозяин, как и Е.А. Яковлев,имел немало «привилегий» (авторских свидетельств) на разнообразныеконструкторские нововведения. Фрезе предложил различные схемы подвески кузова,поворотных устройств, установки рессор и т.п. Иными словами, и Фрезе, и Яковлевбыли не только предпринимателями, но и изобретателями. Оба знали обэкспериментах с самодвижущимися экипажами во Франции и Германии, а«Бенц» модели «Виктория», который они в деталях моглирассмотреть на Всемирной выставке в Чикаго, поразил их воображение.
К. Бенц соединил двигатель внутреннего сгорания с коннымэкипажем. При этом решил массу технических проблем. К ним относились рулевоеуправление, обеспечение холостого хода, изменение скорости движения,образование горючей смеси, пуск двигателя, его охлаждение на ходу, тормозноеустройство. Все было решено с разной степенью совершенства, но в комплексе, ипредставляло собой, если так можно выразиться, инженерный ансамбль. Вконструкции каждой детали опытный глаз находил свою логику, которая в умахинженеров-практиков, тоже задумывавшихся над комплексным решением тех жепроблем, исключала альтернативное решение. Конструкция немецкого инженерапоказалась канонической не только Н.А. Яковлеву и П.А. Фрезе, но и американцам Р.Олдсу и Г. Ноксу, французам Э. Деляхэ и Ж. Ришару, немцу Ф. Лутцманну, шведу Г.Эрикссону, швейцарцу Л. Поппу. Все приняли общую концепцию К. Бенца:компоновку, схему трансмиссии, систему охлаждения.
Но многие технические решения немецкий изобретатель защитилпатентами. И тут каждый фабрикант вынужден был искать собственные пути. Такпроизошло с Н.А. Яковлевым и П.А. Фрезе.
Экипажная часть первого русского автомобиля по конструкцииследовала традициям легких конных колясок. Колеса с деревянными ободьями исплошными резиновыми шинами вращались не на шариковых подшипниках, а набронзовых втулках. Их опорная поверхность должна была быть большой и отсюдамассивные ступицы.
Рессорная подвеска неразрезных осей тогда отличалась оченьбольшим разнообразием конструкций, нередко довольно сложных. Простейшаяконструкция для легких открытых экипажей (на 2-4 человека) — на четырехпродольных полуэллиптических рессорах. Большое число листов со значительнымтрением между листами (своего рода фрикционный гаситель колебаний) позволялообходиться без амортизаторов.
На легких экипажах часто не было рамы. Передняя и задняябалки шарнирно соединялись двумя продольными тягами, образуя, как говорилитогда, «ход». Кузов же с каркасом из деревянных гнутых брусьевпредставлял собой самостоятельную несущую систему, которая соединялась с«ходом» через рессоры. Колеса, оснащенные сплошными резиновымишинами, плохо поглощали дорожные толчки, особенно при езде по булыжныммостовым. Поэтому колеса приходилось делать как можно большего диаметра(1200-1500 мм).
В конных экипажах поворот осуществлялся передними колесами.Оглобли соединялись с наружными частями ступиц, а сама ось с колесамиповорачивалась на вертлюге относительно кузова. При этом передние колесазаходили под так называемый «гусь» (передок кузова), а их приходилосьделать диаметром меньше, чем задние, чтобы «гусь» и расположенные надним козлы не были очень высокими.
Но в конце XIX века некоторые экипажные мастера началиустанавливать передние колеса на поворотных шкворнях. А поскольку на поворотахколеса катились по дугам разных радиусов, то пришлось изобрести специальныемеханизмы, известные как система Аккермана или трапеция Жанто (по имени своихсоздателей).
Этим принципам следовали многие экипажные мастера, их же придерживалсяи П.А. Фрезе при разработке шасси первого русского автомобиля. Он внимательноизучил патент К. Бенца, выданный ему в 1893 г., и нашел собственное решение.
Он поместил рессоры подвески передних колес рядом сколесами, как у задних, не поворачивающихся колес. Передние рессорыповорачивались вместе с колесами относительно шкворней, причем шкворни П.А.Фрезе предусмотрел не только в балке передней оси, но и в расположенной над нейпоперечине, жестко связанной с каркасом кузова. На ней же крепилась рулеваятрапеция, высоко поднятая над дорогой и таким образом не подверженная ударам овозможные препятствия.
Для сравнительно легкой (320 кг) коляски П.А. Фрезе выбралдеревянные колеса. полагая, что булыжная мостовая требует более прочной ихконструкции. Колеса велосипедного типа были бы проще, но в Петербурге тогда ещене существовало велосипедных фабрик, где можно было бы заказать колеса. Фирмыже «Дукс» и «Лейтнер» находились достаточно далеко: вМоскве и Риге.
Естественно, что колеса оснащались сплошными резиновымишинами, так как петербургская фирма «Треугольник» обратилась кпроизводству пневматических шин лишь в 1898 г., два года спустя послеэкспериментов французского фабриканта Мишлена.
Что касается двигателя и трансмиссии, то Е.А. Яковлев пошелпо пути К. Бенца. Однако он исправил некоторые его ошибки и сделал двигательболее легким. Во всяком случае масса машины, построенной им вместе с П.А.Фрезе, оказалась такой же, как у малой модели «Вело» К. Бенца, выпусккоторой начался в 1894 г. Важно также отметить, что немецкий и русскийавтомобили имели почти одинаковую колесную базу и сходную конструкцию. Норусский автомобиль был шире по колее, оснащался более тяжелыми деревяннымиколесами (на немецком — велосипедного типа) и комплектовался складным кожанымверхом. Это означало увеличение массы на 50-70 кг по сравнению с конструкциейК. Бенца.
По-видимому, Е.А. Яковлев существенно облегчил двигатель итрансмиссию, в частности выполнил собственно двигатель меньших, чем у К. Бенца,размеров. Моторы «Бенца», устанавливаемые на модель «Вело»при рабочем объеме 1045 см, развивали мощность 1,5 л.с. при частоте вращенияколенчатого вала 450 мин, а с 1896 г. — 2,75 л.с. при частоте вращения 600 мин.У Е.А. Яковлева эта мощность составляла 2 л.с.
Е.А. Яковлев, так же как и немецкий изобретатель, снабдилсвой двигатель испарительной системой охлаждения. При работе двигателя во дапостоянно кипела, пар поступал в конденсатор, где охлаждался и конденсировалсяв воду. Но часть воды испарялась. Любопытно, что Т. фон Либих, в 1894 г.совершивший на автомобиле «Бенц-Виктория» с аналогичной системойохлаждения пробег из Райхенберга в Мангейм и обратно, расходовал на 100 км пути21 л бензина и 150л (!) воды.
Запас воды (около 30 л) у Е.А. Яковлева размещался в двухбоковых латунных баках. Сам же конденсатор в виде горизонтального длинногоцилиндра размещался за спинкой сиденья. По примеру К. Бенца Е.А. Яковлевизготовил и испарительный карбюратор. На снимках машины видна его нижняя частьсо сливным краником. Этот карбюратор напоминал вертикальный цилиндрическийбачок диаметром около 200 мм. Он подогревался отработавшими газами, бензиниспарялся, насыщая парами проходивший через бачок воздух. Состав рабочей смесимог быть изменен в смесителе, где она при необходимости обеднялась добавочнымвоздухом. Для регулирования ее состава служил поворотный рычажок, выведенныйпод сиденье водителя. Количественной регулировки смеси, поступающей в цилиндр,не было, как и опережения зажигания. Электрическое зажигание осуществлялось отбатареи и индукционной катушки с электромагнитным прерывателем (разновидностькатушки Румкорфа).
Указанные особенности конструкции не позволяли регулироватьчастоту вращения двигателя применительно к нагрузке на него и по путипредопределяли его работу как бы в стационарном режиме. Управлять его работойможно было, либо сильно обогащая смесь, либо создавая пропуски в подаче тока насвечу. Такие действия были необходимы при переключении передач.
Автомобили К. Бенца, Е.А. Яковлева и П.А. фрезе располагалисходной по конструкции трансмиссией, принципиальная схема которой былазаимствована от станков. Она состояла из двух ремней (у К. Бенца — кожаных, уЕ.А. Яковлева — из прорезиненной ткани), работавших на ступенчатых шкивах.Каждый соответствовал низшей и высшей передачам и каждый имел холостой ход.Передвижением ремней и тем самым переключением передач управляли с помощью двухрычажков на вертикальных осях, расположенных справа и слева от рулевой колонки.Пробуксовка ремней при переключении заменяла действие механизма сцепления.
Для передачи крутящего момента на ведущие колеса служилидве цепи. Их связывал промежуточный вал с закрепленными на нем шкивами. Но валэтот был сделан разрезным и его полувалы связывал дифференциал.
Максимальная скорость первого русского автомобилясоставляла 20 верст в час. Рациональное сочетание собственных и заимствованныхтехнических решений говорит о творческом подходе Е.А. Яковлева и П.А. фрезе ксозданию своего «безлошадного экипажа». При этом следует отметить, чтопоявление в Петербурге первого автомобиля «Бенц» (четырехместногомодели «Виктория») не могло ничего добавить к тем знаниям, которымирасполагали изобретатели после посещения чикагской выставки в 1893 г.Петербургский торговец Э. Зеленый весной 1895 г. заказал автомобиль фирме«Бенц». Автомобиль под № 218 прибыл в столицу 1 (14) августа 1895 г.,и его приобрел архитектор А.К. Жиргалев, который совершил свой первый выезд 9(22) августа 1896 г. на Марсово поле. Вполне очевидно, что эту громоздкуючетырехместную машину (она весила 864 кг) модели «Виктория»копировать не имело смысла.
После демонстрации первого русского автомобиля в НижнемНовгороде его следы теряются, хотя реклама его продолжалась. После смерти Е.А.Яковлева в 1898 г. П.А. Фрезе нашел поставщика деталей в лице французской фирмы«ДеДион-Бутон».
К 100-летнему юбилею группа энтузиастов из Реставрационныхмастерских комплекса Влахернское-Кузьминки при поддержке газеты«Авто-ревю» построило действующую копию автомобиля Е.А. Яковлева иП.А. Фрезе в натуральную величину. Она оснащена двигателем, конструкциякоторого выполнена по образцу силового агрегата «Бенц-Вело». Созданиекопии заняло шесть месяцев кропотливого труда. Большой вклад в изготовлениемашины внесли Л.Н. Железняков, Е.С. Бабурин, Н.И. Жук и другие известные у насреставраторы старинных автомобилей. Автомобиль с успехом экспонировался намеждународных автомобильных выставках в Москве и Санкт-Петербурге. Тем самымобщественность России благодаря юбилею еще раз вспомнила о истории созданияпервого отечественного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания идостижениях российского автомобилестроения.
Вслед за петербургскими изобретателями производствоавтомобилей (сначала мелкосерийное, а позднее крупносерийное) развернули заводы«Фрезе», «Аксай», «Дукс», «Лесснер»,«Пузырев», Русско-Балтийский, АМО, ЯАЗ, «Спар-так». В годыпервых пятилеток был совершен качественный технологический скачок, когда заводыЗИС, ГАЗ, КИМ перешли на массовое производство автомобилей.
Выход нашего автомобилестроения на новый технический уровень ссозданием инфраструктуры смежных производств состоялся в 70-80 годы, когданачали работать новые и кардинально реконструированные заводы ВАЗ, Иж-маш,КамАЗ, ЗИЛ, ГАЗ. Несмотря на экономические трудности последних лет,автомобилестроение России удерживает производство на достаточно высоком уровне.В 1995 г. было выпущено свыше одного миллиона автобусов, легковых и грузовыхавтомобилей. Если вести отсчет от автомобиля Е.А. Яковлева и П.А. Фрезе, то за100 лет заводами России и Украины только легковых автомобилей изготовлено свыше23 млн
Устройство Сцепления
Сцепление
Сцепление представляет собой фрикционную муфту, в которой передача крутящегомомента происходит за счет силы трения. Оно позволяет кратковременно отсоединятьвращение коленчатого вала двигателя от вращения первичного вала коробки передач ивновь плавно соединять их.
Насовременных моделях легковых автомобилей устанавливается сухое однодисковое сцепление с однойцентральной диафрагменной пружиной 10 в виде усеченного конуса Пружина
/>
Диафрагменноесцепление:
/—шпилька, 2 — кожух сцепления, 3— звено, 4 — опорное кольцо, 5 — пята, 6 — выжимнойподшипник, 7—обойма подшипника, 8 — сальник, 9 — стяжной палец, 10— диафрагменная пружина,' 11 — нажимной диск, 12 — ведомыйдиск, 13 — картер, 14.— маховик, 15 — щиток, 116 —ведущий вал коробки передач,/7—демпферная пружина диска