Примеры эволюции деталей двигателя автомобиля

Один из красивейших автомобилей своего времени - Citroen DS
Один из красивейших автомобилей своего времени - Citroen DS

В качестве примеров улучшения технологичности деталей автомобильных двигателей приведем следующие.
Первые многоцилиндровые двигатели имели отдельно отлитые цилиндры. Индивидуальная отливка и механическая обработка отдельных цилиндров требовали много времени и труда. Сборка и проверка точности установки отдельных цилиндров несравнимо сложнее, чем при отливке всех цилиндров вместе с верхней частью картера двигателя. Кроме того, жесткость отлитого блока, меньший его вес и меньшее количество снимаемой при обработке стружки также характеризуют большее технологическое совершенство. Головка цилиндра в ранних конструкциях составляла с ним одно целое и при расточке зеркала цилиндра борштанга не имела опоры на входящем в цилиндр конце, что уменьшало точность расточки, ухудшало качество поверхности и усложняло установку при обработке.

Переход на съемные головки позволил обеспечить высокое качество и точность обработки (борштанги имели опорные подшипники на конце), сократил время установки на станок и обработки

Коленчатые валы первых двигателей изготовлялись из цельной копаной плиты на долбежных станках, затем — свободной ковкой, позднее перешли на штамповку в нескольких штампах, а новейшая технология заключается в литье с небольшим числом стержней, необходимых для образования полостей в шейках и щеках вала. Полученные таким образом литые валы обладают легкостью, жесткостью и прочностью, требуя на свое изготовление минимум материала, оборудования, времени и рабочих площадей.

Современное массовое производство автомобилей возможно только при той высокой технологичности деталей, которое теперь достигнуто в результате совместных усилий конструкторов и технологов. При этом роль технологов особенно ответственна, так как конструктор не всегда преследует цель упростить производство и увеличить производительность, он прежде всего обеспечивает соответствие детали ее функциям. С другой стороны технологические требования должны согласовываться с требованиями конструктора, так как стремление к достижению только совершенства технологии могут ухудшить основные свойства и качества детали.

Отмечая основные высокие преимущества поточного массового производства — высокую производительность, низкую стоимость продукции, полную взаимозаменяемость деталей и агрегатов, стандартизацию машин, что, в свою очередь, удешевляет и упрощает эксплуатацию и ремонт машин — нужно отметить некоторые отрицательные особенности массового производства. Так переход на выпуск новой конструкции машин требует коренного переоборудования всего производства и требует громадных затрат.

Даже небольшие частичные изменения и усовершенствования конструкции выпускаемых машин часто требуют очень сложных и дорогих мероприятий по переоборудованию, так как затрагивают весь технологический процесс, тесно связанный во всех его частях.

Toyota Corolla SR5
Toyota Corolla SR5



Эволюция технологии сборки автомобиля

Один из первых автосборочных конвейеров
Один из первых автосборочных конвейеров

Интересен путь, по которому шло усовершенствование технологии сборки автомобиля. Сначала сборка шла на одном месте, все детали сносились к раме, на которой и собирались. Первым усовершенствованием явилась установка на раме переднего и заднего мостов, после чего можно было такую раму на колесах заставить катиться вдоль цеха при помощи троса, наматываемого на вал ротора, установленного в конце цеха. При движении на колесах рама проходила мимо заготовленных деталей, которые последовательно, в порядке сборки, устанавливались на соответствующие места.

Таким образом, рабочие оставались на своих местах, им доставлялись от станков готовые детали, а перемещающаяся от начала цеха к его концу рама, постепенно превращалась в собранное готовое шасси автомобиля. Сборка шасси на месте требовала у Форда более 12 часов, а при движении рамы вдоль цеха длиной 76,5 м время сборки шасси сократилось вдвое. Введение конвейера сократило время сборки шасси до полутора часов.

Первый опыт конвейерной сборки магнето у Форда был произведен в апреле 1913 г. До этого один рабочий собирал магнето за 20 мин; введение конвейера и разделение сборки на 29 операций позволили к 1914 г. после ряда усовершенствований сократить время сборки до 5 мин.

Сборка двигателя на месте занимала 10 час, введение конвейера сократило время до 6 час. Если усовершенствование конструкции деталей при индивидуальном производстве стимулировалось главным образом соображениями эксплуатационного порядка и в меньшей степени технологическими, то при массовом производстве важнейшие требования к конструкции детали предъявляются технологами. Действительно, если деталь не будет приспособлена к массовому выпуску, то она будет задерживать производство или потребует больших производственных площадей. Современный термин «технологичность» определяет свойства детали с точки зрения эффективности производства. Простота конфигурации, минимальная степень механической обработки литых или штампованных заготовок, возможность при сложной конфигурации получать готовую деталь сваркой в кондукторах из отдельных простых частей, простота контроля качества изготовления — вот некоторые из показателей технологичности.
Удобство и простота сборки деталей в узлы, агрегаты и готовые машины также определяет технологичность производства.

Звезда 50-х - Chevrolet Thunderbird (1956)
Звезда 50-х - Chevrolet Thunderbird (1956)



Начало серийного производства автомобилей

Первый автомобильный конвейер Генри Форда(1913)
Первый автомобильный конвейер Генри Форда(1913)

Начало автомобилестроения характеризовалось весьма примитивной технологией производства. Обычно конструкторы являлись и технологами, и задача производства сводилась к тому, чтобы получить работоспособный автомобиль, более совершенный, чем его предшественники.
В большинстве случаев усовершенствования производились ощупью в процессе производства, и каждый последующий автомобиль отличался от предыдущего рядом улучшений.

Когда выпуск автомобилей начал увеличиваться, возникло серийное производство. Однотипные автомобили выпускались сначала небольшими сериями, затем заводы перешли на крупносерийный выпуск и, наконец, колоссальный спрос на автомобили вызвал к жизни массовое производство.

В создании массового производства автомобилей большую роль сыграл известный американский автомобильный промышленник и конструктор Генри Форд. Обладая большими конструкторскими способностями, он построил в 1893 г. автомобиль оригинальной конструкции и затем начал выпуск автомобилей на небольшом предприятии, организованном в компании с другими предпринимателями.

Главной целью компаньонов Форда было немедленно получить наибольшую прибыль от каждой выпущенной машины, с чем Форд был не согласен. Он предлагал сначала наладить производство большого числа автомобилей, выпуская их за невысокую цену, чтобы обеспечить большой спрос, учитывая, что прибыль от продажи большого числа дешевых машин будет больше, чем при выпуске малого числа дорогих автомобилей. Выйдя из компании, Форд сумел организовать массовый выпуск дешевых автомобилей и этим значительно содействовал ускорению развития автомобилизма, так как широкие слои населения вскоре убедились в доступности и колоссальных преимуществах автомобильного транспорта в повседневной эксплуатационной практике.

Современный автомобильный конвейер по сборке модели Форд Фиеста
Современный автомобильный конвейер по сборке модели Форд Фиеста



Этапы эволюции автомобиля: 1920-1945 годы

Horch 853 A Erdmann & Rossi Sport Cabriolet
Horch 853 A Erdmann & Rossi Sport Cabriolet

Мировой кризис 1920—1921 гг. задержал развитие автомобильной промышленности в Европе и вызвал крах многих маломощных и исчезновение спекулятивных фирм, порожденных войной.
Период между двумя мировыми войнами (1920-1930-е и начало 1940-х гг.) характеризуется распространением метода поточно-массового производства в Европе. Конструкция автомобиля, стабилизировавшаяся в предыдущий период, совершенствуется. Обращается большее внимание на комфортабельность автомобилей, увеличение их скорости и способности к быстрому разгону.

Большое внимание уделяется легкости и простоте управления и ухода за автомобилем, повышается его надежность. В связи с введением массового производства значительно снижается стоимость автомобилей и увеличивается их выпуск, достигший во всем мире в 1937г. 6 млн. автомобилей в год (из них около 4 млн. в США). Автомобильный парк к началу второй мировой войны достигает 45 млн. автомобилей (из них около 30 млн. в США). В этот период устанавливается современная конструкция автомобиля со всеми ее особенностями и различием направлений в Европе и США.

Широкое распространение малолитражных автомобилей (с литражом двигателей в среднем до 1,5 л) в Европе, их высокая экономичность и более высокая цена, чем в США, характеризуют европейское направление развития автомобилестроения.

Повышенная мощность и литраж двигателей (3—5 л), более высокие скорости (100 км/час и выше) и большая комфортабельность обычных стандартных автомобилей при их невысокой по сравнению с европейскими автомобилями цене характеризует американское направление.

Необходимо отметить глубокий кризис, потрясший автомобильную промышленность в 1929—1932 гг. Впервые за все время существования автомобильной промышленности, в 1932 г., наличие автомобилей в мире сократилось на 3,5 млн. (в 1931 г. - 35,8 млн., в 1932 г. - 33,3 млн.), что объясняется резким падением производства: с 6 млн. в 1929 г. до 2 млн. (и менее) в 1932 г. В США автомобильный парк в 1929г. составлял 26,5 млн., а в 1933 г.— 23,6 млн.; производство автомобилей в 1929 г. было 5,35 млн., в 1932 г.— всего 1,37 млн.

Кризис автомобильной промышленности сопровождался крахом более мелких предприятий и ростом крупных монополий. За период войны 1940—1945 гг. снова повторились обстоятельства, подобные тем, что повлияли на автомобильную промышленность мира в 1914—1918 гг. Западноевропейская автомобильная промышленность в значительной степени была дезорганизована и разрушена, в то же время американская преуспевала в результате военных поставок. Правда, промышленность США, принявшая в этой войне, большее участие, чем в первой мировой войне, подверглась полной милитаризации, выпуск гражданской продукции был прекращен, но наличие военных заказов способствовало развитию большинства заводов.

Позже →