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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Um carro. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Carro de passeio - carro destinado ao transporte de passageiros e bagagens, com capacidade de 2 a 8 pessoas. Com mais assentos para passageiros, o carro é considerado um ônibus (microônibus). O primeiro carro foi criado em 1876. A glória oficial dos inventores do carro pertence a dois engenheiros alemães - Benz e Daimler. Benz projetou motores a gás de dois tempos e era proprietário de uma pequena fábrica para sua produção. Os motores estavam em boa demanda e os negócios de Benz floresceram. O sonho de Benz era criar uma carruagem automotora com motor de combustão interna. O próprio motor de Benz, como o motor de quatro tempos de Otto, não era adequado para isso, pois tinha baixa velocidade.
Benz criou e pensou no design do carro e do motor durante vinte anos. Finalmente, ele conseguiu montar um motor monocilíndrico de quatro tempos adequado com 0,75 cavalos de potência. Benz usava gasolina como combustível, a ignição da mistura combustível era realizada usando uma faísca elétrica e a bateria servia como fonte de energia, da qual a corrente era fornecida à bobina de indução de Rumkorff. Para obter uma mistura combustível, Benz criou um dos primeiros carburadores da história. Feito na "era da bicicleta", este primeiro carro se assemelhava a um triciclo. Tinha quadro tubular, rodas tangentes raiadas e acionamento por corrente e atingia velocidades de até 13 quilômetros por hora. Ao mesmo tempo que Benz, a Daimler começou a produzir carros. Em 1883, ele fez seu primeiro motor a gasolina, que pretendia usar para transporte. Assim como Benz, a Daimler considerou uma frequência significativa de rotação de seu eixo, proporcionada pela intensa ignição da mistura combustível, como característica indicativa de um motor de "transporte". Já os primeiros motores Daimler tinham velocidade de até 900 rpm, ou seja, 4-5 vezes mais que os motores estacionários a gasolina da Otto. Eles foram projetados exclusivamente para combustível líquido - gasolina ou querosene. A ignição, como nos motores estacionários, era realizada por um tubo de ignição. Devido à alta velocidade de rotação, os motores de "transporte" acabaram sendo muito menores e mais leves que os estacionários. Para proteger os motores da poeira e sujeira, eles foram cercados por carcaças especiais. Uma camisa de resfriamento de água e um radiador de placa foram fornecidos. Uma manivela foi usada para ligar o motor.
Em 1885, Daimler colocou seu motor a gasolina em uma bicicleta e, em 1886, em uma carruagem de quatro rodas. Em 1889, este carro foi exibido em uma exposição em Paris, onde os fabricantes franceses Panhard, Levassor e Peugeot compraram licenças para o motor Daimler. Este negócio provou ser muito importante para a história da indústria automotiva. Em 1890, a Daimler juntou-se ao rico empresário Dutten-Hofner para formar a sociedade anônima Daimler Motoren. Em 1891, ele produziu o primeiro motor automotivo de quatro cilindros. Os negócios da empresa não correram bem no início, mas depois subiram rapidamente. Uma nova era na história do automóvel começou em 1901, quando o primeiro Mercedes foi produzido pela Daimler Motoren. O primeiro Mercedes já tinha todas as características de um carro moderno: uma estrutura feita de perfis de aço prensado, um radiador de bronze alveolar, uma caixa de câmbio real e um motor de quatro cilindros com capacidade de 35 cavalos de potência, o que permitiu atingir velocidades de 70 quilometros por hora. Este carro bonito, elegante e confiável foi um sucesso incrível. Ela ganhou muitas corridas e gerou muitas imitações. Podemos dizer que com o advento do primeiro "Mercedes" terminou a infância do carro e começou o rápido desenvolvimento da indústria automotiva. O Ford Modelo T, também conhecido como Tin Lizzie, foi um carro produzido pela Ford Motor Company de 1908 a 1927. Foi o primeiro carro do mundo a ser produzido em milhões de séries. Henry Ford, na opinião de muitos, "colocou a América sobre rodas" ao tornar um novo carro de passageiros relativamente acessível para a classe média americana. Isso foi possível graças a inovações como o uso de esteira em vez de montagem manual individual e uma simplificação razoável, sem comprometer a qualidade, do design do carro, que possibilitou a redução de custos. A primeira cópia do "Modelo T" foi construída em 27 de setembro de 1908 na fábrica Pickett em Detroit, Michigan.
Ao contrário da crença popular, o Modelo T, apesar de seu design simplificado ao máximo para produção em massa, não era inferior à maioria dos carros de sua época em termos de características técnicas, conforto e equipamento, e em termos de dimensões gerais e capacidade do motor. correspondia aos modelos modernos da classe média. Uma escola americana específica de design de carros se origina do Ford T: naquela época, na Europa, carros de tamanho semelhante ao Ford T compunham apenas uma pequena parte da frota, nos EUA esse tamanho de carro ainda é o principal. Hoje há uma grande variedade de carros diferentes, diferindo em propósito, natureza de trabalho, design. Ao mesmo tempo, eles têm muito em comum. De acordo com o layout - este é o nome da posição relativa no carro das unidades e componentes mais importantes - existem quatro tipos de modelos de passageiros. Com o layout clássico, o motor fica na frente e as rodas motrizes ficam atrás. No caso de um layout de motor traseiro, o motor é combinado em uma unidade com caixa de câmbio e transmissão final e está localizado na seção traseira do veículo. E aqui as rodas traseiras estão dirigindo. Recentemente, os carros de passeio são mais frequentemente produzidos com tração dianteira. Isso facilita a transferência. Design de tração dianteira e mais barato de fabricar. Além disso, torna o carro mais seguro. Com as rodas motrizes traseiras, a força de tração (força de impulso) nas curvas é direcionada tangencialmente à trajetória do carro e tende a deslocar a traseira do carro para fora em relação ao arco de giro. E a força de tração das rodas motrizes dianteiras é constantemente direcionada ao longo do curso do carro e o "arrasta" ao longo do caminho escolhido. O layout de tração nas quatro rodas prevê a colocação do motor na proa da máquina. Todas as quatro rodas estão dirigindo. Esse layout agora é usado não apenas em veículos off-road, mas também em modelos convencionais. A base do carro é a carroceria, ele acomoda passageiros e bagagens. A maioria dos carros de passeio modernos não possui estrutura; suas unidades, incluindo a suspensão das rodas, são presas à carroceria. Nos lugares certos, ela é reforçada e suporta todas as cargas. Portanto, o corpo é chamado de portador. O tipo de carroceria mais comum "sedan" - fechado, com duas ou quatro portas e um porta-malas separado. No final dos anos 1960, o tipo de carroceria hatchback entrou em uso. Com os bancos traseiros rebatidos, o carro pode ser facilmente transformado numa carrinha de carga. A perua é na maioria das vezes uma de cinco portas, mas é visivelmente mais espaçosa. A quinta porta da perua e hatchback está localizada na parede traseira da carroceria. Menos comuns são carros com carrocerias cabriolet. A pedido do motorista, seu toldo de tecido com arcos é dobrado ou levantado por um dispositivo hidráulico. Com corpos como modelos esportivos "cabriolet" são frequentemente produzidos. A limusine ainda é popular hoje. Atrás das costas dos bancos dianteiros há sempre uma divisória de vidro elevatória. Tais órgãos podem ser vistos em modelos executivos. Nos últimos anos, os corpos de suporte de carga são feitos de aço revestido em ambos os lados com uma camada de zinco. Tal corpo resiste bem à ferrugem e dura dez anos ou mais. É na carroceria que está localizado tudo o que determina o conforto do carro: assentos confortáveis com mecanismos para ajustá-los, vidros elétricos e travas das portas (muitas vezes com acionamento elétrico), um complexo sistema de aquecimento e ventilação, às vezes complementado por ar condicionado, para não mencionar vários sistemas de áudio. No painel de instrumentos existem vários botões, interruptores, interruptores, alavancas para controlar os sistemas do veículo. Dispositivos anti-roubo engenhosos, um teto solar de abertura, etc. são montados no corpo. A estrutura da carroceria deve proporcionar a máxima proteção aos passageiros. Por isso, vários testes são realizados nos estandes para minimizar a possibilidade de ferimentos em caso de acidente por impactos em partes internas, coluna de direção, pilares da carroceria, voo para fora através de portas abertas ou janelas quebradas. Os cintos de segurança mantêm o motorista e os passageiros em seus lugares, e os airbags protegem a cabeça, os ombros e o corpo dos impactos. As travas das portas são projetadas de forma a evitar que elas se abram com o impacto. As barras embutidas nas portas protegem contra impactos laterais. O motor é o coração do carro. Os motores de combustão interna a gasolina continuam a ser os mais comuns. A gasolina neles é pulverizada por um carburador ou sistema de injeção de combustível. Em seguida, ele se mistura com o ar em certa proporção e entra nos cilindros do motor. Lá, a mistura queima instantaneamente e a energia química é convertida em energia mecânica. Principalmente motores de quatro tempos são usados. Aqui, o ciclo de trabalho completo no cilindro é realizado em quatro tempos (ciclos) do pistão para cima e para baixo. Primeiro, o cilindro é preenchido com uma mistura combustível através das válvulas nele, depois a mistura é comprimida, depois explode e, finalmente, o cilindro é liberado dos produtos da combustão.
Normalmente, o combustível é atomizado no carburador devido ao vácuo nas portas de admissão dos cilindros. Mas agora, cada vez mais frequentemente, o combustível é pulverizado sob pressão para formar uma mistura de trabalho. O sistema de turboalimentação também é cada vez mais utilizado. O ar é bombeado para os cilindros por uma bomba centrífuga, que utiliza parte da potência do motor para operar. Em um sistema de turboalimentação, esses custos são eliminados usando a energia dos gases de escape. Eles giram uma turbina a gás em miniatura que alimenta a bomba. Os motores dos carros são frequentemente adaptados para funcionar com gás natural, um combustível mais limpo. Mas enquanto a gasolina continua a ser o principal tipo de combustível. Juntamente com os motores de combustão interna a gasolina, os motores a diesel são amplamente utilizados. Neles, o combustível injetado nos cilindros é inflamado pelo ar que fica muito quente até oitocentos graus quando comprimido. O combustível diesel - óleo solar, gasóleo - é mais barato que a gasolina. Mas os carros em si são mais caros, já que o diesel é muito mais complexo e mais intensivo em metais. O custo disso compensa quando a quilometragem anual é muito alta. É por isso que os diesels são mais comumente usados em caminhões e ônibus. A bomba de combustível é uma parte importante e bastante confiável do sistema de abastecimento de combustível automotivo, que inclui um tanque de combustível, linhas de combustível, um filtro fino, a própria bomba de combustível, um carburador, um filtro de ar, medidores e sensores de nível de combustível. A bomba de combustível é usada para bombear a gasolina refinada para o carburador, de onde entra no bloco de cilindros. A bomba de gasolina do tipo diafragma é acionada por um excêntrico do eixo de acionamento da bomba de óleo. No final da década de 1930, surgiram caixas de câmbio que mudavam automaticamente em resposta às mudanças no desempenho do motor. Em tais caixas de velocidades não há engrenagens usuais. Sua base é um conversor de torque, ou transmissão hidromecânica. O motor do carro gira a bomba que fornece óleo para a turbina e está conectada às rodas. Quando o carro está dirigindo rápido em uma estrada plana, o óleo flui em baixa pressão em alta velocidade. Se o carro subir lentamente uma colina ou superar um obstáculo, o óleo flui sob alta pressão em baixa velocidade.
Muitas vezes, a direção do carro é equipada com direção hidráulica, com menos frequência - direção hidráulica. No entanto, em altas velocidades, a assistência ao motorista do amplificador pode ser prejudicial. Afinal, o motorista precisa dirigir o carro rapidamente, sem demora. Portanto, a direção hidráulica progressiva apareceu - quanto maior a velocidade, menos ajuda. Em um carro moderno, quase não há componentes e sistemas que dispensam a eletrônica. Assim, um dispositivo especial - controle de cruzeiro - permite que o carro, como um avião operando no piloto automático, se mova a uma determinada velocidade sem a participação do motorista. O sensor de chuva, tendo reconhecido seus primeiros sinais, liga o próprio limpador. As escovas funcionam mais rápido quanto mais chove. Você não ficará surpreso agora com um computador de bordo. Os números e palavras no visor informam ao motorista qual é o consumo atual de combustível e quantos quilômetros ele durará no tanque de gasolina. O computador irá ajudá-lo a escolher o caminho mais curto para o seu destino. O mesmo computador de bordo informa sobre problemas no carro, sobre o período de manutenção que se aproxima. O carro é alimentado por uma bateria. De acordo com as tecnologias modernas, a bateria é montada em uma caixa de plástico. A tampa da bateria é hermeticamente colada ao corpo, o que é uma garantia contra vazamento de eletrólitos durante a operação. Tanto a caixa da bateria quanto a tampa geral soldada com tampas são feitas de polipropileno de alta qualidade e resistente a ácidos. As baterias carregadas a seco podem ter um alto grau de carga da bateria seca devido à impregnação especial das placas carregadas. Isso garante o uso da bateria dentro de 30 a 40 minutos após o preenchimento do eletrólito. Cada placa de chumbo de uma bateria recarregável moderna é colocada em um "envelope" especial. Durante a operação do carro e, portanto, da bateria, em condições adversas, começa a destruição das placas carregadas. Ao usar um "envelope", o sedimento não cairá no fundo da caixa e não causará curto-circuito e falha na bateria. O uso de novas tecnologias permitiu aumentar a capacidade e a corrente de descarga da bateria, o que, por sua vez, melhora a qualidade da operação do carro, principalmente em nossas condições climáticas. Ao mesmo tempo, as dimensões das baterias permaneceram as mesmas. Claro que não existe carro sem freio. Um diagrama esquemático de um sistema de freio em funcionamento de um carro de passeio inclui dois subsistemas - mecanismos de freio dianteiro e traseiro e um acionamento de freio. Qualquer carro possui essas unidades, mas estruturalmente elas podem ser resolvidas de diferentes maneiras, ou seja, com a inclusão de unidades adicionais que melhoram a dinâmica de frenagem do carro.
Eles são do tipo tambor e disco. A maioria dos carros tem freios a disco na frente e a tambor atrás. Em carros de luxo e freios a disco esportivos são colocados na frente e atrás. Um mecanismo de freio do tipo tambor é um par de sapatas de freio montadas dentro de um tambor de freio que gira com o cubo. As pastilhas são fixadas em um escudo de freio fixo, repousam sobre os dedos e são puxadas juntas por uma mola. Os revestimentos de fricção são colados na superfície das colunas voltadas para o tambor. Na frenagem, as pastilhas são afastadas pelos pistões do cilindro de freio (ou o punho do freio, ou a alavanca, com acionamento do freio mecânico, que agora é encontrado apenas no sistema de freio de estacionamento) até entrarem em contato com o tambor , e a fixação das pastilhas garante o seu auto-alinhamento livre em relação ao tambor. Após parar a frenagem, as pastilhas retornam à sua posição original por meio de uma mola. O mecanismo de freio tipo disco é um disco de freio de ferro fundido montado no cubo da roda. Em ambos os lados deste disco, são colocadas pastilhas de freio planas com lonas de fricção, que são pressionadas contra o disco por um ou mais cilindros de freio. O design dos freios a disco pode ser de pinça flutuante ou pinça fixa. Os cilindros são fixados na pinça, rigidamente conectados à base do cubo. Ao travar, os pistões pressionam as pastilhas contra o disco de ambos os lados. Após parar a frenagem, os pistões retornam à sua posição original devido à elasticidade dos anéis de vedação de borracha elástica localizados entre o pistão e o cilindro. As sobreposições são desapertadas devido à microbatida do disco. A folga entre o disco e o revestimento é mantida automaticamente. Uma vez que uma grande quantidade de calor é liberada durante a frenagem devido ao atrito, muitas máquinas usam discos de freio ventilados, ou seja, o resfriamento aprimorado dos discos pelo fluxo de ar que se aproxima é fornecido estruturalmente. Requisitos rigorosos são colocados no fluido de freio, pois funciona em condições difíceis. Ao frear, a temperatura das pastilhas de freio pode chegar a 600 graus e o fluido de freio nos cilindros de trabalho aquece até 150 graus. Nessas temperaturas, não deve haver alteração na composição química do líquido e nunca deve ferver, pois a presença de bolhas de gás leva à falha do freio. Assim, o ponto de ebulição do fluido de freio usado em carros de passeio deve ser de pelo menos 205 graus quando usado em condições normais e não inferior a 230 graus quando usado em condições de frenagem frequente (por exemplo, ao dirigir nas montanhas). Durante a operação, o ponto de ebulição do fluido de freio diminui devido à sua alta higroscopicidade e é por isso que deve ser trocado pelo menos uma vez a cada dois anos.
O acionamento do freio hidráulico inclui um pedal de freio no carro, um impulsionador de vácuo. O impulsionador de vácuo reduz a força aplicada ao pedal do freio durante a frenagem e facilita a condução. O efeito de reforço do booster de vácuo é baseado no uso de vácuo no coletor de admissão de um motor em funcionamento. Todo o sistema é preenchido com fluido de freio e selado. Por motivos de segurança, o acionamento hidráulico, via de regra, é feito em duplo circuito, o que permite manter a operacionalidade de um par de rodas em caso de falha dos componentes do circuito que serve ao segundo par. A separação diagonal dos circuitos é considerada mais segura, quando um circuito serve uma roda dianteira e uma traseira localizadas na diagonal. Existem outros esquemas de distribuição de circuitos. Em muitos veículos modernos, o sistema de acionamento do freio inclui um sistema de freio antibloqueio. O objetivo deste sistema é evitar que as rodas travem durante a frenagem, pois quando as rodas são "derrapadas", a distância de frenagem aumenta significativamente. A essência de seu trabalho é regular a magnitude da força transmitida pelo atuador do freio aos mecanismos de freio. Sensores especiais registram o momento de bloqueio de qualquer roda, transmitem informações sobre isso ao sistema antibloqueio e reduzem a força transmitida a ele pelo acionamento. A roda é destravada e o desempenho de frenagem não é reduzido. As rodas são presas ao corpo ou estrutura usando um mecanismo especial - suspensão. Este último deve ter um elemento elástico. Normalmente, uma mola é usada como elemento elástico. Outras alternativas de molas são a suspensão a ar ou a suspensão hidropneumática, que funcionam com gás comprimido. Todos os amortecedores funcionam de acordo com este princípio: dentro do cilindro do amortecedor há uma haste com um pistão que "anda" no óleo. Durante a operação do amortecedor, o óleo flui através de orifícios especiais no pistão. Isso cria a resistência necessária ao movimento da haste. Além disso, o amortecedor deve ter um recipiente (câmara de compensação) com um gás compressível (ar ou nitrogênio). Um pistão se move dentro do amortecedor e desloca o excesso de fluido, fazendo com que o gás se comprima. Quando o ar é usado como gás, esse amortecedor é chamado de hidráulico. A desvantagem do ar é que ele “espuma óleo” com agitação constante e, com agitação mais forte, podem ocorrer bolhas de baixa pressão, o que reduz significativamente a eficiência do amortecedor. O nitrogênio é frequentemente usado em vez de ar. Às vezes é bombeado sob baixa pressão de várias atmosferas. Esses amortecedores são chamados de baixa pressão cheia de gás. Mas o nitrogênio sob baixa pressão não resolveu fundamentalmente o problema do "óleo espumante" e da cavitação (ou seja, a formação de bolhas de baixa pressão). A saída foi encontrada quando o engenheiro francês De Carbone bombeou nitrogênio na câmara de expansão a uma pressão de mais de 20 atmosferas e separou o nitrogênio do óleo com uma junta de pistão que não permite que nitrogênio e óleo entrem em contato um com o outro . Isso eliminou o problema de formação de espuma e cavitação do óleo. O nitrogênio de alta pressão permite que as válvulas do pistão operem silenciosa e rapidamente, e cria força adicional na haste. Esses amortecedores funcionam com eficiência e precisão.
Os amortecedores a gás não são recomendados para uso em carros pequenos, pois o reforço adicional na carroceria fornecido por esses amortecedores é prejudicial às "migalhas". Recentemente, houve novos desenvolvimentos. Por exemplo, a empresa "Kosh" produz amortecedores com rigidez ajustável. O mais "chique" permite que você faça isso diretamente da cabine. Tal "inclinação" é colocada em carros "Ferrari", "Maserati" e "Porsche". A empresa "Sachs" desenvolveu um sistema de controle automático de altura de passeio (sistema Nivomat). Seu significado é que quando o carro é carregado, ele "cede" e sua distância ao solo (folga) muda. Assim que o carro é carregado, as vibrações das rodas durante o movimento acionam uma bomba embutida na estrutura do amortecedor. Esta bomba já após várias centenas de metros de condução restaura a distância ao solo necessária. Depois de descarregar a máquina, a bomba ajusta-se automaticamente à altura de deslocamento anterior. As rodas do carro estão ficando mais leves. Em sua fabricação, estão sendo utilizadas ligas de alumínio no lugar do aço, que também retiram bem o calor dos freios. Pneus hidráulicos em rodas de carros na maioria dos casos consistem em uma câmara de borracha anular preenchida com ar comprimido e o próprio pneu, ou pneu. Recentemente, os pneus sem câmara têm sido amplamente utilizados. Na junção do pneu e da roda, é garantida a estanqueidade, o que evita o vazamento de ar comprimido.
Nas condições do inverno russo é necessário usar pneus de inverno. Proporciona uma aderência muito melhor, a distância de travagem diminui, o carro derrapa em alta velocidade, etc. Existem dois tipos - simples com um pneu de inverno e cravejado. Os pneus de inverno têm um composto de borracha antiderrapante. O pneu deve ter sulcos largos e profundos entre os blocos, que proporcionem boa aderência na neve. Pinos bem colocados não seguem as marcas de outros pinos, o que proporciona melhor tração no gelo e na neve compactada. Tradicionalmente, os espigões são feitos de alumínio com núcleo de carboneto. Normalmente, o núcleo se projeta 0,6-1,2 mm acima da superfície. Em novos desenvolvimentos, o pino de metal duro é colocado em uma bucha de plástico de alta resistência. Isso permite que os espigões fiquem mais firmes nos soquetes. Os fabricantes de automóveis estão constantemente a melhorar os seus produtos. Todas as plantas têm suas próprias faixas de inverno ou as alugam. Geralmente esses polígonos estão localizados no Norte ou nos Alpes. É aí que se realizam os testes de novos produtos, é aí que se procuram um compromisso entre as várias características dos pneus. Afinal, geralmente, se uma das propriedades melhora, isso leva à deterioração de outras. Portanto, é muito importante para uma empresa encontrar uma "média de ouro". Hoje, há cada vez mais requisitos ambientais para o carro. Os conversores catalíticos ajudam a manter o ar limpo, decompondo as impurezas nocivas dos gases de escape em substâncias inofensivas. Para acelerar a reação de decomposição, uma fina camada de platina ou ródio é aplicada na superfície interna do conversor, que servem como catalisadores. Autor: Musskiy S.A.
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