Технологические особенности легковых паровых автомобилей начала ХХ века

Автомобили с паровым двигателем - первые транспортные дорожные средства, которые начали производиться промышленно в больших количествах. Анализ основных частей упрощенной схемы автомобильной силовой установки с паровым двигателем двойного действия.

Рубрика Транспорт
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 02.03.2018
Размер файла 2,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Автомобили с паровым двигателем были первыми транспортными дорожными средствами, которые начали производиться промышленно в больших количествах. В начале ХХ века именно эти автомобили были наиболее совершенными, но быстро уступили в конкурентной борьбе электромобилям и автомобилям с двигателями внутреннего сгорания.

Люди всегда нуждались в дорожных транспортных средствах с механическим двигателем, чтобы не зависеть от физического состояния тягловых животных. Первыми механическими двигателями, успешно применявшимися на практике, были паровые машины, именно их и устанавливали на автомобили в прошлом.

Сведения для составления настоящего обзора собраны в интернете, на сайтах, посвященных старинным автомобилям, например, в специальной литературе.

Прототипом автомобиля (и паровоза) считается устройство, успешно реализованное французским военным инженером Н.Ж. Кюньо в 1770 году. На рисунке 1 приведена фотография современной действующей копии этого устройства.

Рисунок 1. Современная копия машины Кюньо

Кюньо проектировал артиллерийский тягач. Концепт-кар имел габариты 7.25х2.3 м, три колеса, грузоподъемность 5 т, скорость 4 км/час, вес 2.8 т. Котел отапливался дровами, загружаемыми на остановке. Тягач не имел тормозов, и испытания в Париже закончились аварией, автомобиль врезался в стену арсенала. В распоряжении Кюньо еще не было технологий, позволяющих создать надежный автомобиль, пригодный для практического применения.

Паровой двигатель и производственные технологии совершенствовались, что позволило начать в 1890-х годах масштабный выпуск паровых автомобилей для коммерческого и личного использования, в основном в США. Наиболее известными производителями паровых автомобилей были Clark (1895 -- 1909 гг.), Locomobile (1899 -- 1903 гг.), Stanley (1897 -- 1924 гг.).

На рисунках 2 -- 5 представлены фотографии некогда популярных паровых автомобилей, они восстановлены и используются энтузиастами. У пассажиров и водителей этих элегантных автомобилей уже не было необходимости кидать лопатой в топку парового котла каменный уголь или подбрасывать дрова.

Рисунок 2. Stanley 735B 1918 года

Рисунок 3. Doble D2 1922 года

Рисунок 4. White Model G 1907 года

Рисунок 5. Brooks Devon 1924 года

На рубеже ХХ века промышленность развитых стран выпускала электромобили, автомобили с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), паровые автомобили. В период 1898 -- 1905 гг. больше всего выпускалось именно паровых автомобилей, например, в 1902 году из 909 вновь зарегистрированных автомобилей в США 485 были паровыми. Только Stanley в 1898 -1906 гг. имел ежегодный объем продаж больший, чем все производители автомобилей с ДВС вместе взятые. С 1906 года лидерами продаж стали электромобили, оттеснив паровые автомобили на второе место.

На рисунке 6 показана упрощенная схема автомобильной силовой установки с паровым двигателем двойного действия. Описание принципа её действия иллюстрируется фотографиями соответствующих узлов широко распространенных автомобилей Stanley.

Рисунок 6. Упрощенная схема парового двигателя автомобиля: 1 -- водяная помпа, 2 -- котел, 3 -- дроссель, 4 -- педаль газа, 5 -- цилиндры, 6 -- золотниковый механизм, 7 -- кривошипно-шатунный механизм, 8 -- конденсатор

Помпа 1 подает воду в парогенератор (котел) 2. На паровых автомобилях использовались дымогарные котлы с вертикальным расположением нагревательных трубок, по которым проходят раскаленные продукты сгорания топлива, нагревая и испаряя воду (Рис. 7). Похожую конструкцию имеет всем знакомый самовар.

Рисунок 7. Паровой котел

паровой автомобильный двигатель

Рабочее давление пара в котле автомобиля 28 -- 42 кГ/см2. Для сравнения: на паровозах нормального давления, например, наиболее распространенных в России серии «О», пар имеет давление до 22 кГ/см2, на паровозах повышенного давления -- 22-60 кГ/см2. Котел расположен под капотом, на 20-ти сильном автомобиле Stanley 735B его диаметр 58.8 см, высота 46.0 см, внутри 750 нагревательных трубок.

На фотографии одного из автомобилей Stanley (Рис. 8) виден котел 1, закрытый капотом. Под котлом расположен керосиновый нагреватель 2.

Рисунок 8. Котел с нагревателем на одном из Stanley: 1 -- котел, 2 -- нагреватель, 3 -- сопла основного нагревателя, 4 -- паровой двигатель, 5 -- шторка фитиля

Для запуска подогревателя водитель должен отодвинуть защитную шторку 5 и зажечь спичкой в специальном отверстии на нагревателе керосиновый фитиль (как на старых газовых колонках). Фитиль нагревает подаваемый в сопла 3 основного нагревателя керосин до парообразного состояния. На некоторых моделях паровых автомобилей розжиг производился электрически, кнопкой из салона.

Нужно некоторое время, чтобы прогреть силовую установку парового автомобиля. Паровоз с холодной топкой будет готов к поездке не ранее, чем через 5 часов (это называется заправка паровоза). Котел парового автомобиля менее инерционен, для большинства моделей его разогрев занимает от 20 минут до часа. Некоторые производители автомобилей, например, Doble, использовали флэш-котлы. Во флэш-котле вода подается и испаряется в спиральном змеевике, размещенном в потоке раскаленных продуктов сгорания топлива. Такие котлы разогреваются за полторы минуты. При низкой тепловой инерционности они требуют тщательного контроля давления и температуры пара, что было затруднительно при доступных в то время технологиях. Флэш-котлы были малонадежны и редко встречались на автомобилях.

Водитель, нажимая на педаль газа 4, на некоторых моделях это ручка на рулевой колонке, управляет количеством пара, подаваемого в цилиндры двигателя 5, с помощью дросселя-клапана 3 (Рис. 9).

Рисунок 9. Двигатель Stanley 735B: 1 -- цилиндры, 2 -- впускной патрубок, 3 -- золотниковый механизм, 4 -- коленчатый вал с маховиком, 5 -- опорная плита, 6 -- выпускной патрубок

Паровой двигатель 4 (Рис. 8) размещается вблизи ведущих задних колес. На рисунке 9 этот двигатель представлен без защитного кожуха. Пар в цилиндры 1 подается от котла через впускной патрубок 2. Золотниковый механизм 3 управляет впуском и выпуском пара в полости цилиндров. Паровая машина двойного действия, поэтому оба хода поршней -- рабочие, их возвратно-поступательное перемещение преобразуется кривошипно-шатунным механизмом (Рис.6, 7) во вращательное движение коленчатого вала 4 и колес. Все блоки двигателя и кожух смонтированы на опорной плите 5.

Отработанный пар через выпускной патрубок (Рис.9, 6) подается в конденсатор (Рис. 6, 8), где остывает, конденсируется и помпой подается снова в котел. Конструктивно конденсатор близок автомобильному радиатору. Часть пара безвозвратно уходит в атмосферу, расход воды при этом составляет 23 -- 30 л на 100 км пути. Ранние модели паровых автомобилей, такие как на рисунке 8, не оснащались конденсаторами и имели расход воды 117 -- 235 л на 100 км пути.

Паровые машины широко применялись на автомобилях на рубеже ХХ века, т.к. обладали преимуществами по отношению к тогдашним двигателям внутреннего сгорания и электромоторам с точки зрения их применения на транспорте.

Паровая машина не нуждается в стартере. Сегодня на автомобилях с ДВС имеется система пуска: стартер, аккумуляторная батарея, коммутационная аппаратура. До 1912 года, пока автомобили с ДВС не начали комплектовать электростартером, пуск двигателя был проблемой. При прокрутке коленчатого вала пусковой рукояткой в случае обратной вспышки можно было получить травму вплоть до перелома руки или челюсти. На первом крупносерийном автомобиле конвейерной сборки Ford T в качестве безопасного варианта пуска двигателя предлагалось прокручивать поднятое домкратом заднее ведущее колесо.

В двигателе внутреннего сгорания рабочим является один ход поршня из четырех. В паровой машине двойного действия каждый ход поршня рабочий, поэтому двухцилиндровый паровой двигатель имеет такую же равномерность вращения коленчатого вала, как 8-ми цилиндровый ДВС.

Паровой двигатель обеспечивает необходимый для трогания автомобиля момент на валу при низких оборотах, легко останавливается и запускается водителем, поддерживает старт-стопный режим, нет необходимости использовать коробку передач, сцепление и глушитель.

Автомобиль, независимо от типа двигателя, расходует энергию, полученную извне. В топках паровых автомобилей сжигался керосин, недорогой и доступный, т.к. использовался в любом населенном пункте для освещения и на кухне. Сети заправочных станций для ДВС тогда ещё не было. Аккумуляторные батареи электромобилей заряжались в те годы от электромашинных преобразователей переменного напряжения в постоянное, т.е. двигатель переменного тока подключался к коммунальным электросетям и вращал якорь генератора постоянного тока. Полупроводниковых выпрямителей тогда не было.

В таблице 1 для сравнения приведены технические характеристики двух наиболее продаваемых в своих классах автомобилей на рубеже ХХ века: парового Stanley 735B и бензинового Ford T.

Таблица 1. Технические характеристики Stanley 735B и Ford T

Характеристика

Stanley 735B

Ford T

Мощность, л.с.

20

20

Максимальная скорость, км/ч

72 -- 80

64 -- 72

Расход топлива л. на 100 км.

23 -- 25

11 -- 18

Снаряженная масса,кг

1320

540

Число мест

4 -- 7

4

Цена, $

2600 в 1916 г., 55000 сегодня

350 в 1916 г., 7000 сегодня

Всего выпущено, шт.

1700

15000000

После оснащения автомобилей с двигателями внутреннего сгорания электростартерами они легко и быстро запускались. Паросиловая установка требует времени для приведения её в рабочее состояние. Паровой котел при рабочем давлении пара 28 -- 42 кГ/см2 и температуре 250-300 єС опасен для окружающих при аварии с участием парового автомобиля. Паровой двигатель имеет более низкий коэффициент полезного действия, отсюда и больший расход топлива. Нужно иметь запас мягкой воды для котла. По совокупности этих причин паровой двигатель на автомобиле не выдержал конкуренции с ДВС.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • История развития автомобильной промышленности в мире. Выпуск гоночных автомобилей "Бугатти-13". Автомобили французской компании "Ситроен". Английская фирма по производству малолитражных легковых автомобилей "Остин". Автомобильная марка "Майбах".

    реферат [78,4 K], добавлен 04.02.2013

  • "ВАЗ" - Волжский автомобильный завод, специализирующийся на производстве легковых автомобилей марки "Жигули", "Лада" и "Нива". Обзоры основных моделей: ВАЗ-2104, 2106, 21099, 2110 и 2112. Краткая техническая характеристика основных автомобилей ВАЗ.

    реферат [198,7 K], добавлен 10.02.2009

  • Главный энергетический комплекс дизельной энергоустановки грузового судна, выбор и обоснование состава, расчет характеристик. Принцип действия четырехтактного дизеля. Действия по управлению главным дизельным двигателем. Схемы механических индикаторов.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.03.2012

  • Общая характеристика и анализ требований к проектируемому самолету, описание и сравнение прототипов. Выбор и обоснование схемы самолета, его частей и типа силовой установки. Определение взлетной массы, веса и основных параметров, компоновка и центровка.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 09.04.2013

  • Сравнительный анализ эффективности работы современного оборудования для мойки легковых автомобилей. Расчет экономического эффекта для авторемонтного предприятия с открытием поста мойки легковых автомобилей. Ремонт авто всех марок в автотехцентре "Drive".

    дипломная работа [9,1 M], добавлен 26.07.2017

  • Выбор конструктивно-компоновочной схемы ракеты, проектных параметров и программы движения. Исследование влияния давления в камере сгорания первой ступени на максимальную дальность. Определение относительных масс топлива и баллистический расчет.

    курсовая работа [780,3 K], добавлен 07.09.2014

  • Расчет и подбор технологического оборудования для поста мойки легковых автомобилей. Экономический эффект для авторемонтного предприятия с открытием постов мойки легковых автомобилей. Охрана труда и техника безопасности. Анализ затрат и себестоимость.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 15.06.2017

  • Понятие и содержание тюнинга автомобилей, его разновидности, стадии и особенности реализации, история возникновения и развития. Цели и особенности доводки легковых автомобилей. Разработка курса "современные направления в тюнинге легковых автомобилей".

    дипломная работа [6,1 M], добавлен 17.04.2010

  • Знакомство с особенностями диагностирования и обслуживания современных электронных и микропроцессорных систем автомобиля. Анализ основных критериев классификации электронных компонентов автомобиля. Общая характеристика систем управления двигателем.

    реферат [1,4 M], добавлен 10.09.2014

  • Общее устройство и работа двигателя внутреннего сгорания. Система управления двигателем автомобиля ВАЗ. Преимущества и недостатки двухтактного инжекторного двигателя по сравнению с карбюраторным. Функционирование типовой системы инжекторного впрыска.

    курсовая работа [908,7 K], добавлен 31.10.2011

  • Разработка проекта участка по ремонту кузовов легковых автомобилей с разработкой документации. Схемы технологических процессов устранения дефектов кузова. Обоснование и организация контроля качества на участке, срока окупаемости капитальных вложений.

    дипломная работа [4,2 M], добавлен 04.04.2011

  • Анализ структуры транспортных средств, обслуживающих грузопотоки импорта автомобилей через Северо-Западный регион России. Обзор рынка международных перевозок легковых автомобилей. Нормативы технологической безопасности при перевозках грузов в контейнерах.

    дипломная работа [7,1 M], добавлен 20.06.2012

  • Понятия датчика и датчиковой аппаратуры. Диагностика электронной системы управления двигателем. Описание принципа работы датчика дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания. Выбор и обоснование типа устройства, произведение патентный поиска.

    курсовая работа [3,4 M], добавлен 13.10.2014

  • Специализированные транспортные средства для оказания первой медицинской помощи и транспортировки больных в медицинские учреждения. Краткая история автомобилей скорой помощи в СССР и РФ. Типы и оснащение машин, врачебные и фельдшерские линейные бригады.

    реферат [1,6 M], добавлен 20.12.2014

  • Изучение устройства квадрокоптера. Обзор вентильных двигателей и принципов работы электронных регуляторов хода. Описание основ управления двигателем. Расчет всех сил и моментов приложенных к квадрокоптеру. Формирование контура управления и стабилизации.

    курсовая работа [692,2 K], добавлен 19.12.2015

  • Создание лаборатории по ремонту легковых автомобилей. Ознакомление с методами, приёмами и средствами выполнения контрольно-диагностических и регулировочных работ при техническом обслуживании автомобилей. Программа лабораторной работы. Инструктаж по ТБ.

    курсовая работа [4,2 M], добавлен 08.03.2009

  • Обоснование актуальности и целесообразности проектной разработки. Анализ технического обслуживания. Расчет передачи винт – гайка. Выбор электродвигателя. Организация технологических процессов ТО И ТР легковых автомобилей. Оценка прибыльности проекта.

    курсовая работа [4,6 M], добавлен 21.06.2012

  • Общая характеристика силовой установки самолета Ту–154М, анализ особенностей ее конструкции и эксплуатации. Качественный и количественный анализ эксплуатационной надежности и технологичности силовой установки. Причины возникновения неисправностей.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2014

  • Модель управления бензиновым двигателем внутреннего сгорания, экологические требования к нему. Датчик кислорода или концентрации кислорода в выпускной системе. Принцип работы системы зажигания и впрыска. Принцип работы электромагнитной форсунки.

    реферат [1,9 M], добавлен 08.01.2014

  • Изучение конструкции подвесок легковых автомобилей и их виды. двухрычажная, многорычажная, задняя зависимая и полунезависимая подвески, их достоинства и недостатки. Порядок установки и замены пневмоэлементов. Подвески грузовых автомобилей и внедорожников.

    реферат [2,3 M], добавлен 24.01.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.