Каждая легковая машина любого производителя, модели, конструкции и типа исполнения включает в себя три основных компонента (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Схема устройства типичного легкового автомобиля
Кузов автомобиля – первое, что мы видим, глядя на машину. В нем размещаются водитель, пассажиры и грузы (багаж). Обычно кузов состоит из моторного отсека, пассажирского салона и багажника.
Двигатель – это агрегат, являющийся источником механической энергии, которая заставляет автомобиль двигаться. Он превращает тепловую энергию, которая возникает в результате сгорания топлива, в механическую. Механическая энергия, в свою очередь, создает на валу двигателя крутящий момент, который используется для движения автомобиля. Обычно двигатель монтируется в передней части автомобиля, однако есть и исключения – например, известный «Запорожец». Место, где располагается двигатель, принято называть моторным отсеком.
Шасси состоит из трех групп механизмов: трансмиссии, ходовой части и механизмов управления.
Трансмиссия используется для передачи крутящего момента от двигателя автомобиля к его ведущим колесам, а также для изменения крутящего момента в зависимости от условий езды. Трансмиссия состоит из следующих агрегатов: коробка переключения передач, сцепление, карданная передача, главная передача, дифференциал, полуоси. Переднеприводные автомобили, а также заднеприводные, у которых моторный отсек расположен в задней части кузова, карданной передачи не имеют.
Коробка переключения передач нужна для изменения крутящего момента, который передается на ведущие колеса, включения заднего хода, а также для отключения двигателя от ведущих колес при езде накатом.
Сцепление отключает двигатель от ведущих колес на короткий срок, а затем опять плавно соединяет работающий двигатель с ведущими колесами. Без этого невозможно переключить передачу, а также начать движение.
Карданная передача передает крутящий момент между валами, которые расположены под углом, изменяющимся при движении автомобиля. С помощью главной передачи осуществляется увеличение крутящего момента и его передача под прямым углом на полуоси автомобиля. Далее полуоси передают крутящий момент на ведущие колеса, и машина движется.
Каждая машина имеет дифференциал. Дифференциал – это узел, благодаря которому ведущие колеса автомобиля могут вращаться с разной скоростью там, где это требуется (на поворотах и разворотах, при езде по ухабам и выбоинам и т. п.). Иными словами, данный агрегат дифференцирует крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса.
Ходовая часть машины представляет собой обыкновенную тележку и включает в себя совмещенный с кузовом подрамник (в легковушках почти всегда применяется просто несущий кузов), передний и задний мосты, подвеска (с рессорами и амортизаторами) и колеса.
На совмещенный с кузовом подрамник крепятся агрегаты автомобиля. В некоторых машинах используется отдельная рама, на которую возложены эти задачи.
Передний и задний мосты нужны для поддержания кузова, именно через них вертикальная нагрузка передается на колеса. Подвеска позволяет установить упругую связь кузова с мостами, а колеса связывают автомобиль с дорогой.
Механизмы управления автомобиля состоят из рулевого управления, предназначенного для изменения траектории движения, и тормозной системы, предназначенной для замедления движения, остановки автомобиля и удержания его во время стоянки в неподвижном состоянии.
Силы, влиянию которых подвергается каждый автомобиль
С точки зрения безопасности дорожного движения каждый водитель должен понимать физические законы, под воздействием которых формируется поведение автомобиля на проезжей части. Без этого невозможно грамотно оценить ситуацию на дороге, быстро найти единственно верное решение и осуществить безопасные маневры.
Любое транспортное средство движется и придерживается определенной траектории под влиянием многих физических сил. Все эти силы делятся на два противоположных вида: одни содействуют движению автомобиля, другие сопротивляются этому движению.
Сила тяжести – главная физическая сила, воздействующая на автомобиль. Сила тяжести всегда устремлена вертикально вниз, при этом она равномерно рассредоточивается по всем осям и колесам транспортного средства. Вес машины давит на поверхность проезжей части, и с увеличением этого веса пропорционально увеличивается сила сцепления колес с дорожным покрытием.
Эта сила особенно заметно действует, когда машина трогается с места, а также при последующем движении ведущих колес. При движении по наклонной дороге сила тяжести распадается на две составляющие. Одна давит на машину и прижимает ее к поверхности проезжей части, а вторая стремится опрокинуть ее по направлению движения или в поперечном направлении дороги (это зависит от направления уклона). Чем выше центр тяжести и чем больше угол наклона автомобиля, тем больше опрокидывающая сила, следовательно, выше вероятность опрокидывания.
Помимо силы тяжести и силы опрокидывания на любое транспортное средство оказывает влияние ряд других физических сил, среди которых можно отметить следующие:
► сила сопротивления качению возникает при трении шины о дорогу и подшипников в колесах;
► сила сопротивления подъему определяется массой автомобиля и углом подъема;
► сила инерции покоя, когда автомобиль трогается с места и разгоняется, направлена против движения;
► сила инерции движения направлена по ходу движения;
► центробежная сила направлена по радиусу от центра кривой поворота и стремится снести автомобиль с дороги;
► сила сопротивления воздуха направлена против движения, величина зависит от обтекаемости автомобиля и скорости его движения;
► сила давления сильного бокового ветра или аэродинамического влияния потоков воздуха от большого обгоняющего или обгоняемого автомобиля стремится снести машину с дороги и зависит от парусности (боковой площади кузова);
► подъемная сила возникает при движении с большой скоростью от давления потока воздуха, попадающего под передок автомобиля, стремится оторвать колеса от дороги, ухудшая сцепление колес с дорогой и управляемость;
► сила сноса возникает при заносе задних или сносе передних колес;
► сила сцепления зависит от нагрузки на ведущие колеса, состояния и качества дорожного покрытия, давления в шинах, скорости, степени износа протектора;
► сила тяги определяется величиной крутящего момента, переданного от трансмиссии на колеса, вызывает движение автомобиля за счет отталкивания колес от дороги;
► сила торможения возникает при торможении автомобиля.
Транспортное средство будет двигаться только при условии, что сила тяги превышает силу инерции покоя, но при этом уступает силе сцепления ведущих колес с дорогой. Если сила тяги ведущих колес автомобиля превышает силу сцепления этих колес с поверхностью проезжей части, то возникает пробуксовывание. Когда сила сцепления колес с дорожным покрытием превышает тормозную силу, транспортное средство затормаживается, если она меньше тормозной силы — машина скользит юзом.
Инерция движения позволяет транспортному средству ехать на большой скорости с незначительной подачей топлива (поэтому движение с постоянной скоростью 80–90 км/ч считается самым экономичным), а также на протяжении какого-то времени с отключенным двигателем (это называется «накатом»).
Силе торможения оказывают содействие силы сопротивления качению, подъему, воздуха и центробежная сила. Препятствует процессу торможения сила инерции движения, которая особенно возрастает при движении с уклона. Во время торможения, а также при движении с уклона сила тяжести перемещается вперед и формирует продольный опрокидывающий момент. Он создает дополнительную нагрузку на переднюю ось, которую можно использовать для улучшения сцепления с дорожным покрытием на повороте, тормозя двигателем и поворачивая колеса.
Величина центробежной силы определяется скоростью и весом транспортного средства, а также радиусом поворота. Следовательно, добиться уменьшения этой силы можно, снизив скорость движения либо увеличив радиус поворота.
В результате бокового скольжения колес может возникать такое опасное явление, как снос передних и занос задних колес. Это может стать причиной вращения автомобиля вокруг вертикальной оси наподобие волчка. Снос передних и занос задних колес могут возникать по следующим причинам:
► при движении – разные тяговые силы на колесах;
► при торможении – разные тормозные силы на колесах одной оси, разные силы сцепления колес с дорогой, неправильное размещение груза относительно продольной оси автомобиля;
► на повороте – торможение, резкий поворот управляемых колес, сила инерции превышает силу сцепления колес с дорогой.
При заносе автомобиль может опрокинуться по следующим причинам:
► поперечный уклон направлен в сторону, противоположную повороту;
► резкое прекращение заноса при упоре заднего колеса в препятствие;
► резкий поворот рулевого колеса на большой скорости;
► неравномерное распределение груза или его смещение на повороте.
Упругость узлов подвески частично и кратко препятствует действию центробежной силы, допуская крен автомобиля. Чем выше центр тяжести и уже колея, тем больше вероятность опрокидывания.
Проблемы, с которыми сталкивается каждый автомобилист
Покупка автомобиля не только принесет в вашу жизнь удобство и комфорт, но и вынудит столкнуться с целым рядом проблем, хорошо известных опытным автомобилистам. Об этом мы и поговорим в данном разделе.
Итак, вы только что вернулись с автомобильного рынка (салона, магазина и т. п.) на только что приобретенном автомобиле. И тут же перед вами встает вопрос: «Где же будет "жить" ваш "железный друг"?».
Хранить автомобиль у подъезда в современной России невозможно: если его и не угонят, то рано или поздно скрутят зеркало, снимут колеса, украдут инструменты и «запаску». В конце концов, дети могут нечаянно разбить стекло, играя в мяч. Если вы являетесь счастливым обладателем частного дома, то ставить машину будете во дворе за забором или в гараже. Как правило, обычный российский автомобилист живет в стандартном многоквартирном доме, во дворе которого завистливый сосед вполне может поцарапать отверткой кузов машины или подложить под колеса гвозди.
Поэтому настоятельно рекомендуется заранее подумать о том, где вы будете ставить машину. Если на момент покупки автомобиля вы не имеете своего места на стоянке или собственного гаража – лучше сразу приготовьтесь к дополнительным тратам.
Любой автомобиль требует регулярных денежных вливаний. Во-первых, топливо: хоть Россия и является одной из ведущих нефтяных держав, бензин и дизельное топливо у нас баснословно дороги (парадоксально, но факт). Во-вторых, каждый автомобиль требует постоянного технического обслуживания (замена масла, фильтров, тормозных колодок и др.). В-третьих, если в машине что-то выходит из строя (время от времени ломается любой автомобиль), ремонт может вылиться в кругленькую сумму. Иначе говоря, каждый автомобилист подтвердит справедливость известной поговорки «Любишь кататься – люби и саночки возить».
Не стоит забывать и о таких типично российских факторах, как взяточничество и вымогательство со стороны работников ГИБДД, а также обман и откровенное надувательство клиентов на станциях технического обслуживания и в пунктах автосервиса.
Отдельно следует упомянуть об автомобильных пробках, в которых задыхаются многие российские города. Если вы живете в Москве, например, на улице Тверской, и машина нужна только для поездок на работу в район какого-нибудь Варшавского шоссе, – лучше сразу откажитесь от этой затеи, потому что половину рабочего дня придется провести в пробках (рис. 1.3). В некоторых районах Москвы пробки возникают уже в четыре часа утра.
Рис. 1.3. Автомобильная пробка
Многие будущие автомобилисты совершенно напрасно полагают, что наличие собственного автомобиля и умение им управлять автоматически решит все имеющиеся проблемы и привнесет в жизнь исключительно комфорт и удобство. Вам придется столкнуться с целым рядом проблем, до сих пор неизвестных, и будет лучше, если подготовиться к ним заранее.
Терминология дорожного движения
Каждый водитель должен владеть терминологией дорожного движения. Во-первых, основные понятия и термины являются частью Правил дорожного движения, во-вторых, это необходимо для однозначной и недвусмысленной трактовки дорожной обстановки, обстоятельств происшедшего, для разговора на одном языке с работниками ГИБДД, другими участниками движения и др.
В данном разделе рассмотрим некоторые основные понятия и определения, используемые в терминологии действующих Правил дорожного движения (далее – ПДД).
► Автомагистраль – дорога, обозначенная знаком 5.1 (здесь и далее приводится нумерация дорожных знаков согласно Приложению 1 к ПДД) и имеющая для каждого направления движения проезжие части, отделенные друг от друга разделительной полосой (а при ее отсутствии – дорожным ограждением), без пересечений в одном уровне с другими дорогами, железнодорожными или трамвайными путями, пешеходными или велосипедными дорожками.
► Автопоезд – механическое транспортное средство, сцепленное с прицепом (прицепами).
► Велосипед – транспортное средство, кроме инвалидных колясок, имеющее два колеса или более и приводимое в движение мускульной силой людей, находящихся на нем.
► Водитель – лицо, управляющее каким-либо транспортным средством, погонщик, ведущий по дороге вьючных, верховых животных или стадо. К водителю приравнивается обучающий вождению.
► Вынужденная остановка – прекращение движения транспортного средства из-за его технической неисправности или опасности, создаваемой перевозимым грузом, состоянием водителя (пассажира) или появлением препятствия на дороге.
► Главная дорога – дорога, обозначенная знаками 2.1, 2.3.12.3.7 или 5.1, по отношению к пересекаемой (примыкающей), или дорога с твердым покрытием (асфальто– и цементобетон, каменные материалы и т. п.) по отношению к грунтовой, либо любая дорога по отношению к выездам с прилегающих территорий. Наличие на второстепенной дороге непосредственно перед перекрестком участка с покрытием не делает ее равной по отношению к пересекаемой.
► Дорога – обустроенная или приспособленная и используемая для движения транспортных средств полоса земли либо поверхность искусственного сооружения. Дорога включает в себя одну или несколько проезжих частей, а также трамвайные пути, тротуары, обочины и разделительные полосы при их наличии.
► Дорожное движение – совокупность общественных отношений, возникающих в процессе перемещения людей и грузов с помощью транспортных средств или без таковых в пределах дорог.