Автомобиль как физический объект и товар

 

Министерство образования  и науки РФ

Санкт-Петербургский торгово-экономический  университет

 

 

 

 

 

Реферат

 по дисциплине «Физика»

на тему:

«Автомобиль как физический объект и товар»

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студентка I курса ФТиЭПТ Дмитриева Александра

 

 

Проверил:

Перевозников Е. Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Санкт-Петербург , 2013

Содержание.

1. Введение………………………………………………………..…….. 3
2. Основное устройство автомобиля…………………………..…… 4

 

•  Двигатель……………………………………………………. ..4
• Коробка передач…………………………………………….…6

• Система охлаждения автомобиля………………………......8

• Топливный насос……………………………………………….9

• Ходовая часть автомобиля…………………………………..10
• Аккумуляторная батарея ……………………………………..12
• Рулевое управление…………………………………………..13
• Тормозная система…………………………………………….13

 

3. Автомобиль как товар…………………………………………………15

 

 

 

Введение

«Автомобиль - не роскошь, а  средство передвижения». В наше время  каждый третий россиянин уже имеет  автомобиль. В целях грамотной  и безопасной езды необходимо знать  общие принципы устройства автомобиля.

Изнутри автомобиль можно  разбить на следующие составляющие: двигатель, система подачи топлива, система зажигания, коробка переключения передач, ходовая часть, рулевое  управление, тормозной механизм и  прочее электрооборудование.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее устройство автомобиля

Сравнивая автомобиль с живым  организмом, мы можем сказать, что  двигатель это его сердце. Как  сердце, перегоняя кровь по венам  и артериям, поддерживает жизнь организма, так и двигатель машины дает жизненную  энергию всем системам и агрегатам: генератору, рулевому управлению с  гидроусилителем, тормозной системе и т.д.

Тяговый расчет автомобиля

 Определение полной массы  автомобиля и распределение ее  по осям:

 

, где :

 

m_o  - масса снаряженного автомобиля (прототип);

m_гр - номинальная грузоподъемность автомобиля;

q_o - расчетная масса пассажира;

q_бг - расчетная масса багажа;

N_сум - кол-во перевозимых пассажиров (суммарно) с учетом водителя;

 

 

Двигатель.

 

Рассмотрим несколько  типовых разновидностей двигателя  выпускаемых в настоящее время  для легковых автомобилей. Все они  являются двигателями внутреннего  сгорания.

В двигателях, работающих на бензине, во внутреннюю закрытую камеру, называемую цилиндром, впрыскивается  определенное количество топлива, которое  воспламененное искрой свечи зажигания, мгновенно взрывается. В момент взрыва происходит расширение газов, в связи с чем значительно возрастает давление внутри цилиндра, под воздействием которого выталкивается, находящийся там поршень, что заставляет двигатель, а вместе с ним и колеса авто, провернуться. Эти взрывы происходят все быстрее, отчего автомобиль начинает разгоняться. Скорость вращения вала двигателя настолько высока, что может достигать 100 оборотов в секунду и выше. Частоту работы двигателя показывает стрелка тахометра, который находится на приборной панели.

В двигателях, работающих на дизеле, топливо самовоспламеняется. Давление в цилиндрах этих двигателей, по сравнению с «бензиновыми», в 2 - 2,5 раза выше, в связи с чем они выигрывают с последними в мощности. При этом про дизельные двигатели нельзя сказать, что они высокоскоростные, в этом они сильно уступают бензиновым. Как правило «лихачи» пользующиеся автомобилями на дизельных двигателях и «истязающие» машину высокими скоростями, через года-два оказываются перед фактом того, что двигатель следует менять. Правда, в последнее время, появились дизельные двигатели с более скоростными качествами

 

Определение характеристик  двигателя.

Определение подкапотной  мощности двигателя необходимой  для движения автомобиля с максимальной скоростью.

                       

 Где:

                   - сила тяжести автомобиля     

       g = 9,81 (м/с²) – ускорение свободного падения;

                   - коэффициент сопротивления качению колеса;

f₀ – коэффициент, зависящий от состояния дороги;

V_max – максимальная скорость автомобиля;

- КПД трансмиссии;

k – коэффициент обтекаемости автомобиля;

F – лобовая площадь сечения автомобиля;

где:

В_Г = 1,62 (м) – габаритная ширина автомобиля;

Н_Г = 1,443 (м) – наибольшая габаритная высота автомобиля;

 

Если сложить объемы всех цилиндров двигателя, то мы получим  его рабочий объем.Количество цилиндров у легковых автомобилей варьируется от 2-ух, как у «Оки», до 12-ти, как у BMV 760, встречаются автомобили и с большим кол-вом цилиндров, например Bugatty, их у него 16. В связи с тем, что размер цилиндра строго ограничен, увеличение рабочего объема двигателя, а соответственно и мощности автомобиля достигается путем увеличения количества этих самых цилиндров. Количество свечей зажигания указывает на количество цилиндров двигателя. Одна свеча - один цилиндр. Самые распространенные - это четырех и шестицилиндровые двигатели. Каждый цилиндр имеет впускные (впрыскивается топливная смесь) и выпускные (выводятся отработанные газы) клапаны. Клапанов может быть как по 2 (впускной и выпускной), так и более. Чем большее количество клапанов у цилиндра тем лучше показатели по отработке топлива, что немаловажно не только для работы самого двигателя, с точки зрения его КПД, но и для таких показателей как уменьшение выделения в атмосферу вредных примесей, что немаловажно при прохождении техосмотра. Если редкие 2-ух и 3-х цилиндровые двигатели не рассматривать, то пальму первенства по экономичности можно отдать 4-х цилиндровым моторам.

Одной из главных характеристик  двигателя является его мощность. В России и ближнем зарубежье  она измеряется в лошадиных силах (л.с.), в дальнем зарубежье - в киловаттах (кВт). Мощность двигателя зависит от:

· рабочего объема (чем больше объем - тем мощней двигатель);

· количества клапанов, приходящихся на один цилиндр;

· дополнительные факторы: расположение клапанов, материал изготовления внутренних деталей, наличие  или отсутствие турбин и т.д.

Расчет стендовой мощности двигателя

где:

 N_v – подкапотная мощность двигателя;

- коэффициент потери мощности  двигателя на привод

вспомогательного оборудования;

 

Определение литража двигателя.

где:

-максимальная мощность двигателя;

- литровая мощность двигателя.

 

Работая, двигатель не всегда достигает максимальной мощности. Двигатели, работающие на бензиновом топливе подходят к этому порогу на высоких оборотах - 5500-6000 об/мин. У вышеуказанных двигателей ничем внешне не отличающиеся аккумуляторные батареи (АКБ) могут иметь разную емкость и максимальную силу тока. Естественно, что самыми лучшими будут те модели АКБ, у которых эти показатели будут выше. Еще одним важным моментом можно считать способность АКБ при низких температурах сохранять свой заряд с минимальными потерями. В среднем АКБ имеет 3-х летний срок службы.

Коробка передач.

Главным посредником между  двигателем и колесами является коробка  переключения передач (КПП). Усилия, развиваемые  двигателем, посредством КПП, в нужном количестве передаются колесам. При  ее отсутствии, колеса, напрямую соединенные  с двигателем, разогнались бы не более чем до 10 км/ч.

  Определение передаточного числа главной передачи.

- передаточное число главной передачи;

 

где:

r_k – статический радиус колеса;

n_v – обороты двигателя при максимальной скорости;

i_кв – передаточное отношение высшей передачи КПП;

V_amax – максимальная скорость автомобиля;

 

Медленнее всего колеса вращаются  на первой передаче, при этом им передается наибольшая мощность, которой вполне достаточно для того, чтобы автомобиль тронулся с места или преодолел  крутой подъем.

 

 

 

Определение передаточного числа 1-ой передачи.

-передаточное число 1-ой передачи.

где:

Ga – сила тяжести автомобиля;

  - КПД трансмиссии;

М_emax – максимальный крутящий момент (табл. 1.1.);

максимальное дорожное сопротивление;

r_к – статический радиус колеса;

i₀ – передаточное число главной передачи

.

Последняя передача - на легковой машине она может быть от третьей до шестой - обладает самой маленькой мощностью, но способна разогнать автомобиль до его максимальной скорости.

Определение передаточных чисел промежуточных  передач.

где:

к – порядковый номер рассчитываемой передачи; 

n – общее число передач не учитывая ускоряющую передачу и              передачу заднего хода;

 

Определение скорости автомобиля на различных передачах.

-  скорость автомобиля.

где:

n_e – текущие обороты автомобиля;

r_к – радиус качения колеса; 

i_к – передаточное число соответствующей передачи автомобиля;

i₀   – передаточное число главной передачи.

 

Но, если шестеренки коробки все время вращаются вместе с валом двигателя, переключение передач невозможно. Для периодического разъединения и обратного соединения двигателя и КПП, существует сцепление. На автомобилях с механической коробкой передач сцепление включается и выключается при помощи крайней левой педали под ногами водителя. У автоматических КПП сцепление работает автоматически, а его педаль отсутствует. Механической называется КПП, передачи которой водитель переключает вручную. Автоматической коробке передач нужно лишь задать направление движения, остальное она делает сама.

У переднеприводных автомобилей КПП соединена с передними колесами при помощи вращающихся приводов. Такое устройство наиболее простое. У заднеприводных машин между коробкой и задними колесами расположено еще несколько промежуточных вращающихся соединений. Полноприводные автомобили, двигатель которых может передавать усилия на все четыре колеса, оснащены дополнительной раздаточной коробкой. Она при помощи ручного управления или автоматически соединяет КПП то с двумя, то с четырьмя колесами. 

Система охлаждения автомобиля.

Топливо, воспламеняясь, вызывает сильный  нагрев двигателя. Если бы он не охлаждался, то это могло бы привезти к критической  ситуации. За поддержание в двигателе  рабочей температуры отвечает система  охлаждения. Она бывает чаще всего  жидкостной или реже воздушной. Жидкостная система состоит из специальных  емкостей, часть которых находится  внутри двигателя, соединительных трубок, радиатора, снабженного вентилятором для охлаждения жидкости, насоса, приводящего  жидкость в движение, и устройства, регулирующего работу всей этой системы. В бачок для охлаждающей жидкости заливается в тосол (в отечественные  двигатели) или антифриз (в импортные). В системе циркулирует количество охладителя, в 3-4 раза превышающее рабочий  объем самого двигателя. Когда мотор  работает, специальный насос прокачивает  охлаждающую жидкость через двигатель, где она забирает тепло, и затем  через радиатор, где она охлаждается. Этот цикл повторяется вновь и  вновь. Чтобы мотор не перегревался, нужно всегда поддерживать должный  уровень тосола или антифриза, доливая  его по необходимости в бачок  до указанной отметки. Уровень охладителя желательно проверять каждый день при  холодном двигателе.

Воздушная система охлаждения на автомобилях  встречается значительно реже. Принцип  ее работы заключается в обдуве цилиндров воздухом

 

 

расширительный бачок радиатор системы рециркуляции отработавших газов теплообменник отопителя датчик температуры охлаждающей жидкости насос охлаждающей жидкости датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе радиатора термостат масляный радиатор дополнительный насос охлаждающей жидкости радиатор системы охлаждения

 

 

 

 

 

Топливный насос.

Двигатель не может работать без топлива. Поступает  оно в двигатель порционно - дозируемое приспособлениями, объединенными в  систему подачи топлива.

У любого автомобиля есть хотя бы одна емкость  для топлива, называемая топливным  баком, в который заливается бензин, солярка или сжиженный газ, в  зависимости от того на каком топливе  ездит машина.

В нижней части бака есть место, от которого к мотору проходит топливопровод, соединяющий топливный бак и топливный насос, который и обеспечивает плавное течение из бака. Так как бензин или солярка, как правило, имеют различные разнородные примеси для исключения их попадания в систему подачи топлива, часто между баком и топливным насосом устанавливают фильтры.

Топливные насосы бывают механические и электрические.

Механические используют для машин с карбюраторными двигателями. На автомобили оборудованные электронным впрыском устанавливают электрические насосы.

Топливо, пройдя через насос, попадает в устройство, в котором готовится топливная  смесь: испарения бензина смешиваются с воздухом, который втягивается через воздушный фильтр, либо нагнетается турбиной. Вот эта смесь и поступает в цилиндры двигателя, где и сгорает.

От  того какого вида это устройство стоит  в автомобиле, он (автомобиль) будет  относится к карбюраторному, инжекторному или оборудованному моновпрыском.

Карбюратор - это устройство, которое дозирует бензин, исходя из законов механики.

Сейчас  карбюраторы можно встретить  на отечественных автомобилях. старых иномарках и редких (не российских) внедорожниках.

Моновпрыск и инжектор регулируются электроникой. Моновпрыск как и карбюратор подает топливную смесь в единую для всех цилиндров трубу - коллектор.

Инжектор, именуемый так же распределенным впрыском, производит топливную подачу в каждый цилиндр отдельно, при  этом отслеживая с помощью электроники  работу каждого цилиндра.