Знакомьтесь - автомобиль

Дутые шины

Шел спортивный праздник. Выступали борцы, лучники, фехтовальщики. По огромному спортивному полю на конях прогалопировали жокеи в пестрых костюмах.

Следующим номером значились велосипедные гонки. Претенденты уже выстроились у старта. Здесь были опытные гонщики, не раз побеждавшие в крупных соревнованиях. Слава о многих гремела на всю Англию. В рядах спортсменов стояли и совсем юные, никому неизвестные, впервые рискнувшие посягнуть на почетный приз.

Раздался сигнальный выстрел. Спортсмены стремительно рванулись с места и вскоре, вытянувшись в длинную колонну, скрылись за поворотом дороги.

А через небольшое время, когда никто еще не ожидал, вдали показался первый гонщик. Он далеко оторвался от соперников и один мчался к финишу. Зрители бурно аплодировали. Все полагали, что это кто-то из сильнейших гонщиков Ирландии. Каково же было их удивление, когда к судье подъехал совершенно незнакомый публике молодой человек. Со всех сторон понеслись крики негодования:

– Обманщик! Он не прошел дистанцию!

– Конечно, вернулся с полдороги!

– Гнать его в три шеи!

Но через некоторое время стали финишировать велосипедисты. К удивлению зрителей они подтвердили, что молодой гонщик прошел всю дистанцию, что его велосипед бежал чертовски быстро и что приз принадлежит ему по праву.

Позже удалось установить секрет успеха молодого велосипедиста. Оказалось, на его машине были установлены неизвестные до того пневматические шины.

Применявшиеся на велосипедах сплошные резиновые шины были тяжелы, не позволяли развивать большую скорость. К тому же они не поглощали толчков и езда на них сопровождалась довольно неприятной тряской. Это было одно мучение.

Пневматическая шина сразу завоевала популярность. Изобрел ее в последней четверти прошлого века ветеринарный врач Денлоп. Первая такая шина была установлена на велосипеде его сына, страстного любителя велосипеда.

Мальчик с малых лет катался на сплошных резиновых шинах и часто жаловался отцу на тряску. Врач хотел помочь сыну и понимал, что шину надо сделать более эластичной. Но как? Однажды, поливая цветы, он наступил на шланг. Тот лежал на небольшом камне. Под тяжестью Денлопа камень вдавился в шланг.

Случайный эпизод натолкнул врача на размышления. Нельзя ли колеса «обуть» в шланг, наполненный водой? При наезде на неровности и небольшие предметы такая шина станет вминаться и устранит тряску.

Но опыт не дал ожидаемых результатов: шины, наполненные водой, оказались слишком тяжелыми. Денлоп попробовал вместо воды накачать в шланг воздух и хорошо изолировать его. Вот тут-то результаты превзошли все ожидания. Машина пошла быстро, мягко подпрыгивая на неровностях дороги.

Позже над усовершенствованием шины Денлопа работало много конструкторов. Были изобретены камера, золотник. Поверхность шины, которая соприкасалась с дорогой, стали делать с глубокими рисунками. Таким образом обеспечивалось лучшее сцепление.

Великий труженик

У шин тяжелая доля. Совершенно гладких дорог не бывает, даже лучшее асфальтированное шоссе, которое блестит на солнце, как зеркало, имеет на своей поверхности множество неровностей – выступов и ямок.

За свой век колеса автомобиля делают десятки миллионов оборотов, И каждый раз, попадая на неровности дороги, шина то сжимается, то распрямляется. А попробуйте погнуть даже стальную проволоку. Если ее все время сгибать и распрямлять, то в конце концов она сломается. Какой же выносливостью должен обладать материал шины, если за свою жизнь она миллионы раз сжимается и распрямляется.

Но не только от неровностей дороги и скорости движения зависит величина колебаний шины, а и от давления воздуха в ней. Обратите внимание, как ведет себя хорошо накаченный футбольный мяч. Он упругий, подпрыгивает высоко. А у слабо накаченного этого не будет, он упадет на землю, прогнется, но не подскочит.

Так и шина: если давление воздуха в ней большое, она передаст больше сотрясений, при наезде на неровность колесо с такой шиной подпрыгнет. Шина, накаченная слабо, создает меньшую тряску, но зато сама чаще будет изгибаться, быстрее изнашиваться. Поэтому правильная эксплуатация шин непременно предполагает контроль за давлением, необходимость поддерживать его в норме. В различных автомобилях в зависимости от их назначения давление в шинах может быть от 1,5 до 5-6 атмосфер.

В автомобильной шине различают три части: покрышку, камеру и прокладку – флипнер. Правда, уже имеются шины без камер и прокладок. Они очень удобны.

Важнейшая часть шин – покрышка. Основанием для нее служит каркас из нескольких слоев прорезиненной ткани. Только ткань эта совсем не похожа на ту, из которой шьется наша одежда. Она имеет большое число продольных нитей, редко переплетенных поперечными. Если бы поперечные были часты, как на обыкновенных тканях, они быстро бы перетирались.

Ткань, которая идет на изготовление покрышек, названа кордом.

Автомобильная шина

Раньше для корда применяли хлопчатобумажные ткани. Теперь его делают из более прочного синтетического материала – капрона.

С боков каркас защищен тонким слоем резины – это боковины шины. Проволочные сердечники в бортах покрышки делают ее упругой и надежно удерживают на ободе колеса.

Ту часть шины, которая соприкасается с дорогой, назвали протектором.

Между протектором и каркасом лежит толстый слой резины. Он, словно подушка, поглощает толчки, защищает каркас от ударов.

В покрышку вставлена резиновая камера. А в нее, через вентиль, накачивают воздух. Вентиль состоит из корпуса, укрепленного на камере, а также золотника с клапаном и пружиной. Вентиль выполняет роль клапана, позволяя воздуху входить в камеру, но задерживая его выход.

Устройство вентиля

Когда вы желаете проветрить комнату и нажимаете на форточку изнутри, она открывается наружу. А попробуйте нажать на рамку форточки снаружи, и она не откроется. Наоборот, чем сильнее будете нажимать, тем плотнее закроете форточку. Так и в вентиле. Воздух из насоса, когда шину накачивают, давит на клапан золотника, открывает его и заполняет камеру. А накачана шина – и воздух из камеры надавит на клапан и только сильнее прикроет его.

А как же все-таки освободить камеру, если возникнет такая необходимость? Это проще простого. Стоит нажать на золотник, он немного утопится и откроет отверстие. Воздух с шумом устремится наружу.

Следы на дороге

Кто не видел отпечатка «обуви» автомобиля, оставленного протектором шины? Вы, наверное, обращали внимание на рисунок. Он красивый, но сделан не для красоты. На него возлагается ответственная обязанность.

Канавки рисунка, если вы заметили, расположены под углом к направлению движения и имеют разную глубину. Назначение их – обеспечить хорошее сцепление шины с дорогой. Ведь если не будет сцепления, колеса станут буксовать и автомобиль не сможет двигаться.

Но не только для этого предназначен рисунок. От него зависит бесшумность движения автомобиля, нагрев шин.

Случалось ли вам прикасаться рукой к шине автомобиля, только что проделавшего большой путь? Если нет, попробуйте это сделать, только осторожнее – можете обжечь руку. Если на такую шину плеснуть воды, от нее повалит пар.

Вот, оказывается, как нагревается шина. Но перегревание вредно для нее. Рисунок как раз и помогает охлаждению.

Правда, этим не ограничиваются его обязанности. Рисунок еще должен предотвратить боковой занос автомобиля и уменьшить затраты мощности на преодоление трения между колесами и дорогой.

Пока еще изобретатели не придумали такого рисунка, который бы удовлетворял всем этим требованиям и был одинаково хорош на любых дорогах. Один выгоден при работе на проселке, но создает большое трение при езде по асфальту. Он не может обеспечить движения с большой скоростью. Другой, наоборот, отлично ведет себя во время движения по асфальту, но сразу же забуксует, стоит съехать в сторону от большой дороги.

Есть, например, шины, прямо предназначенные для езды по грунтовым дорогам в распутицу. Хороших дорог у нас сейчас много, но пока еще больше проселочных. Настанет весна, придет осень с ненастьями, и по «раскисшим» проселкам на обычных шинах не проехать. Вот тут-то и выручают специальные, так называемые арочные шины. Они шире обычных, отчего площадь опоры их на земле больше. Широкие и глубокие канавки на протекторе – грунтозацепы – увеличивают сцепление даже с мягким грунтом.

Чтобы еще больше увеличить площадь опоры автомобиля при езде в распутицу, в арочных шинах понижают давление. Водитель может это делать, не выходя из кабины. Как только понизится давление, шина под действием веса автомобиля как бы осядет, сделается шире.

Сменные «подметки»

Если шины называют обувью автомобили, то протектор – его подметки. Сцепляясь с дорогой, протектор трется с нее, изнашивается, рисунок его исчезает. Такие покрышки водители зовут «лысыми».

Покрышка с изношенным протектором плохо сцепляется с дорогой, пробуксовывает. Поэтому их выбрасывают, заменяя новыми.

В любом гараже лежат груды изношенных покрышек. И очень обидно, потому что у многих еще прочный каркас, способный пробежать не одну тысячу километров.

А нельзя ли продлить жизнь шины? Вместо изношенных «подметок» поставить новые, как это делается на сапогах и ботинках?

Работники Ярославского шинного завода остроумно решили эту задачу. Они стали выпускать покрышки с кольцевыми канавками, а в качестве приложения к ним – съемные протекторные кольца. Износятся кольца, вместо них ставят новые. Это оказалось очень удобным новшеством. Эксплуатация шин стала намного дешевле.

Не страшась проколов

Черной лентой асфальта, через поля и леса, то взбираясь на пригорки, то спускаясь в лощины, уходит вдаль дорога. Стремительно, шурша шинами, мчит по ней легковой автомобиль. Мимо мелькают телеграфные столбы, дорожные указатели, строения.

И вдруг громкий звук, напоминающий выстрел из пистолета. Тут же машину, как говорят, «повело» в сторону. Водитель с трудом удержал ее, замедлил ход, свернул на обочину.

– Хорошо отделались, – обернулся он к пассажирам. – Если бы прокол случился в передней шине, не миновать бы нам кювета. Ведь вы торопились, и мы шли на скорости 120 километров.

Прокол шин случается часто. Причиной может быть обыкновенный гвоздь или любой другой острый предмет.

Впрочем, скоро это не будет беспокоить водителей, Наша промышленность уже выпускает шины без камер, не боящиеся проколов. Они имеют внутри упругий слой резины, затягивающий прокол.

Автомобильное колесо

На протяжении тысячелетий верой и правдой служит колесо человеку. Ему уже более пяти тысяч лет. Оно было известно народам древней Индии, Вавилона, Египта, Греции.

Первоначально это был чурбан, отпиленный от дерева. Но такое колесо слишком тяжело, Мало-помалу его стали усовершенствовать, появились колеса с ободом, ступицей, спицами. В течение веков тяжелое, окованное, оно грохотало по каменным мостовым и проселкам. В таком виде оно дошло и до наших времен.

Когда появился автомобиль, колесо с повозок перешло и на него. Те же ступица, деревянный обод с железными шинами, деревянные спины. Вместо железных шин стали надевать сплошные резиновые.

Шла упорная борьба за скорость. Без прочного легкого колеса нельзя было и мечтать о быстром преодолении больших расстояний.

Помните разговор двух мужиков из поэмы Н. В. Гоголя «Мертвые души», наблюдавших въезд Чичикова в губернский город?

«Вишь ты, – сказал один другому, – вон какое колесо! Что ты думаешь, доедет то колесо, если б случилось, в Москву, или не доедет? – Доедет, – отвечал другой. – А в Казань то, я думаю, не доедет? В Казань не доедет».

Проблема колеса, как мы видим, интересовала людей, даже когда экипажи передвигались с помощью лошадей. Когда же появились автомобили, вопрос о создании прочного колеса встал во весь рост.

Деревянное колесо заменили металлическим. По конструкции вначале оно напоминало велосипедное, со спицами. Позже стали применять колеса со сплошными металлическими дисками. Эти дисковые колеса и сегодня служат на автомобилях. А для облегчения веса в дисках сделаны вырезы.

На заре автомобилизации на машинах устанавливали высоченные колеса. Сейчас диаметр их стал значительно меньше, что придает автомобилю устойчивость.

Правда, от размера колеса прямо зависит скорость движения автомобиля. Но теперь ее увеличения добиваются главным образом за счет повышения оборотов двигателя и соответствующих передаточных чисел трансмиссии. Автомобили разного назначения имеют разное число колес. Легковые – по четыре, а грузовые – по шесть, восемь и даже десять.

Поглотители толчков

Еще у прародителей автомобиля – конных экипажей – одной из серьезных преград на пути повышения скорости была тряска. Мы уже говорили, что в свое время езда в коляске не только не доставляла удовольствие, а даже, наоборот, была сопряжена с большими неудобствами.

Как тут не вспомнить тот любопытный разговор, который произошел между пассажиром и кучером.

– А, что, любезный, – спросил седок извозчика, – хороша ли дорога?

– Не извольте сумлеваться, – отвечал тот. – Доедем в аккурате-с!.. Тело обязательно довезу, а за душу не ручаюсь...

Изобретатели настойчиво искали возможности сократить тряску. В конце XVII века в Европе начали отказываться от жесткого соединения кузова с осями, а подвесили его на ремнях. Теперь во время езды по ухабам кузов раскачивался, а не трясся. Еще более спокойной стала поездка в экипажах, когда на них в XVIII веке применили рессоры.

Автомобиль, как только его изобрели, сразу же снабдили рессорами. Вместе с дутыми шинами рессоры сделали езду в автомобиле удобной и приятной, они также позволили резко повысить скорость движения.

Как и в старинных «каретах-качалках», в автомобиле кузов отделен от рамы и подвешен на упругих рессорах. В одном случае это спиральные пружины, в другом – листовые.

Задняя часть кузова подвешивается обычно на листовых рессорах. Для прочности и упругости каждая рессора состоит из нескольких стальных пластин. Концы рессоры соединены с кузовом или рамой автомобиля, а середина, прогнутая вниз, крепится на полуоси.

А как работает рессора?

Рессоры уменьшают тряску, делают езду в автомобиле спокойной, приятной. Разные бывают рессоры: одни пластинчатые, другие – спиральные. На этом рисунке вы видите пластинчатую, листовую рессору.

Допустим, автомобиль идет по ухабистой дороге. Если бы рессоры не было и кузов крепился напрямую с осями, то он должен бы был опускаться вместе с колесами, когда они попадут в ямку, или подпрыгивать при наезде на бугорок. При быстрой езде ощущать такие толчки довольно изнурительно. Другое дело, когда у автомобиля есть рессоры. Они смягчают толчки.

Теперь допустим, что по той же дороге движется машина, имеющая рессоры. Вот правое колесо попало в небольшую ямку. А что же кузов? Оказывается, правая его сторона тоже опустится, но совсем незначительно, сравнительно с колесом. И помешает ему «провалиться» рессора. Она еще больше выгнется и концами своими поддержит кузов. А встретится бугорок, рессора распрямится и даст колесу возможность «подпрыгнуть». Кузов при этом сделает лишь незначительное колебание. И так все время, пока автомобиль движется по неровной дороге, рессора то изгибается, то расправляется, а кузов остается почти в неизменном положении.

В грузовых автомобилях нагрузка на рессоры меняется в больших пределах: одно дело когда они идут порожняком, другое, если на них взвалят несколько тонн материалов. Поэтому на грузовиках ставят дополнительные рессоры, так называемые подрессорники. Они помогают основным, когда кузов загружен, а при езде на порожнем автомобиле подрессорники «отдыхают».

Наступление продолжается

Мы говорили, что рессора стальная, упругая. А что значит упругая? Это значит, что согнутая, она стремится возвратиться в первоначальное положение.

Возьмите тонкую стальную пластинку или проволоку, согните ее, а затем отпустите. Она распрямится, но некоторое время будет колебаться. Так и рессора. Попадет колесо в ямку, рессора согнется, потом некоторое время будет колебаться, пока не войдет в норму. Так же и при наезде на неровности дороги. Но, колеблясь, рессора станет качать автомобиль, что вряд ли понравится пассажирам. А самое главное – многочисленные колебания могут просто привести к поломке рессорных листов. Хлопот не оберешься.

Конструкторы ломали голову над тем, как погасить колебания рессор. И создали прибор, получивший название амортизатора.

На отечественных автомобилях применяются рычажные гидравлические или более совершенные телескопические амортизаторы, отдельно для каждого колеса.

Амортизатор – гаситель качки. Он заполнялся маслом. Верхняя и нижняя части рабочего цилиндра сообщаются между собой через отверстия в поршне. При сжатии рессоры поршень движется вниз и через отверстия в поршне масло поступает в пространство над поршнем. При опускании поршня в цилиндр входит часть штока и жидкость вытесняется в пространство между цилиндром и резервуаром. Во время распрямления рессоры поршень движется кверху, вытесняет масло из верхней части в нижнюю. Масло, переходя то в нижнюю часть цилиндра, то в верхнюю, препятствует сжатию и распрямлению рессор.

В основе работы тех и других лежит снижение колебаний рессор за счет сопротивления вытесняемой жидкости. Возьмем, к примеру, телескопический амортизатор, применяющийся на «Москвиче-408». Он имеет рабочий цилиндр с пустой маслянистой жидкостью. В цилиндре – поршень со штоком, в днище поршня – отверстия для пропуска жидкости.

Шток поршня крепится к полураме автомобиля, если это передний амортизатор, или к кузову, если амортизатор задний. Днище амортизатора соединяется с рессорой, а у переднего – с рычагом передней подвески.

Независимая подвеска передних колес

А теперь непосредственно о работе. Наедет, скажем, колесо на бугорок и поднимется. Цилиндр амортизатора переместится вверх, а шток поршня, закрепленный на кузове, останется на месте. Получается, что цилиндр движется навстречу поршню. Но в цилиндре жидкость, она с напряжением пойдет через отверстия в днище поршня и погасит колебания рессоры.

Устройство независимой подвески. Здесь передние колеса не имеют общей оси, каждое вращается на своей собственной. Если одно колесо поднимается вверх или опускается вниз, то второе – неподвижно.

Так же и в случае попадание в яму. Колесо опустится, цилиндр – с ним, а поршень останется на месте. И опять давление жидкости остановит качение рессор.

В дорогу со своей печкой

Кругом снег. Вьюга яростно стучит в стекла автомобиля, словно метлой гонит с дороги снег. Термометр показывает двадцать градусов мороза. В такую лютую погоду даже в шубе и валенках боязно отправляться в дорогу.

Но вот по шоссе мчится «Волга». Сквозь прозрачные стекла, которые даже иней не тронул, видны пассажиры и водитель. Пассажиры распахнули одежду, водитель сидит без шапки, ему тепло. Он отправился в дорогу со своей печкой, которая установлена на автомобиле и надежно обогревает салон. Но эта печь необычная: ни дров, ни угля не потребляет, а теплоту дает. Сейчас такие отопители устанавливаются не только на легковых, но и на грузовых автомобилях.

В кузове, около щитка приборов, установлен небольшой радиатор. По своему устройству он несколько напоминает радиатор водяного отопления. Отопитель соединяется с системой водяного охлаждения. На одном из его патрубков имеется кран. Если этот кран открыть, то горячая вода из водяной рубашки двигателя станет поступать в отопитель и нагревать его трубки. Пройдя отопитель, вода снова возвратится в систему охлаждения двигателя.

Само собой разумеется, что отопитель будет нагреваться лишь тогда, когда двигатель работает.

Перед ветровым стеклом снаружи имеется люк, который закрывается крышкой. Эта крышка приводится в действие при помощи рукоятки, помещенной около рабочего места водителя. Если на улице холодно и вы желаете включить отопитель, мало открыть кран, надо еще открыть люк. При движении автомобиля встречный воздух станет попадать в него, а пройдя мимо трубок отопителя, нагреется и заполнит кузов автомобиля.

Схема отопителя – «печки» автомобиля

Чтобы предотвратить замерзание ветрового стекла, через специальную трубку – сопло – гонится теплый воздух, он обтекает и обогревает стекло. Подачу воздуха осуществляет вентилятор, снабженный небольшим мотором. На автомобилях «Чайка», «Волга», «Москвич», на грузовиках применено водяное отопление. Там горячую воду для отопления кузова приготовляет сам двигатель.