Многоосные автомобили - ремонт, ТО и обслуживание. Страница 1

П.В.Лксенов
МНОГООСНЫЕ АВТОМОБИЛИ
2-е издание, переработанное и дополненное
\
Москва «Машиностроение» 1989
Аксенов П. В. ББК 39.336 U A42    / УДК 629.114.45.028.4/.6
Рецензент Д. А. АНТОНОВ
А42 Многоосные автомобили.— 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1989. — 280 с,: ил. ISBN 5-217-00471-1 Даны анализ конструкций н классификация многоосных автомобилей, общие закономерности их динамики и статики. Определено влияние общих конструктивных решений иа эксплуатационные свойства. Второе издание (1-е изд. 1980 г.) дополнено материалом по сочлененным автомобилям и отдельным вопросам теории. Для инженерно-технических работников, занятых проектированием, конструированием, расчетом, испытаниями и эксплуатацией автомобилей. . 2705140200—207    ББК 39.336 А..........207-89 ISBN 5-217-00471-1 © Издательство «Машиностроение», 1980 © Издательство «Машиностроение», 1989 с изменениями Курс ускоренного социально-экономического развития нашей страны, утвержденный XXVII съездом КПСС, может быть осуществлен только на основе научно-технического прогресса всех отраслей народного хозяйства. Все виды транспорта на нынешнем уровне научно-технического прогресса должны прежде всего обеспечить резкое повышение производительности труда при доставке потребителям различных грузов и перевозке пассажиров. Одним из действенных средств повышения эффективности автомобильного транспорта является увеличение его грузоподъемности. В связи с этим наметившаяся в настоящее время тенденция развития многоосных автомобилей, позволяющих значительно повысить грузоподъемность автомобильного транспорта, заслуживает внимательного рассмотрения. Этой тенденции способствуют три важных фактора: во-первых, установленные пределы допустимых нагрузок на колесную ось автомобиля, ограничивающие грузоподъемность двухосных автомобилей; во-вторых, требования повышения грузоподъемности и обеспечения высокой проходимости автомобилей при использовании их на грунтовых дорогах и вне дорог (на сельскохозяйственном поле и на местности); в-третьих, всевозрастающая потребность народного хозяйства в автомобильных перевозках тяжелых и сверхтяжелых негабаритных грузов, дающих высокий экономический эффект благодаря исключению процесса разборки, раздельной перевозки и последующей сборки, сварки и отладки на месте монтажа, например, котлов, реакторов, трансформаторов, промышленных установок, труб большого диаметра и др. Если первые два фактора обусловили массовое производство и широкое использование трех- и четырехосных автомобилей, то третий фактор вызвал необходимость создания группы автомобилей с числом колесных осей более восьми и появление нового типа автотранспортных средств — многоопорных автомобилей с числом опор более 20, имеющих более 100 колес, грузоподъемностью до 5000 т. Многоопорные автомобили сейчас способны перевозить к месту назначения модули цехов, фабрик и заводов, морских доков и других сооружений огромных размеров. Появление многоосных сочлененных автомобилей позволяет по-новому решить транспортные проблемы в условиях полного бездорожья. Сочлененные автомобили имеют значительно луч- шую, чем автопоезда равной грузоподъемности, проходимость, их длина меньше на 20...30%, масса снаряженного автомобиля на 13... 15%. а ширина габаритного коридора — на 35%. Сочлененные автомобили уже сейчас превосходят некоторые гусеничные машины по проходимости и ряду других свойств. При развитии автомобилей такого типа могут быть успешно решены задачи освоения северных и северно-восточных районов страны, а также ускоренного развития агропромышленного комплекса. Исторически развитие конструктивной схемы автомобиля шло по пути увеличения числа колесных осей. Для повышения приспособляемости автомобиля к условиям плохих, неблагоприятных дорог в его конструкцию были последовательно введены третья, а затем четвертая, пятая и т. д. колесные оси. Развитие конструкций многоосных автомобилей и широкое распространение автопоездов происходило одновременно, однако многоосные автомобили имеют ряд преимуществ. Автопоезда являются высокоэффективным средством повышения грузоподъемности и производительности автотранспорта. Применение в автопоезде простого по конструкции тягача общетранспортного назначения важно в отношении унификации машин и снижения затрат в производстве. Возможность разъединения автопоезда на составные части (тягач, прицеп, полуприцеп) позволяет рационально организовать транспортный процесс, упрощает и облегчает техническое обслуживание и ремонт. Шарнирные сочленения почти в центре базы транспортного средства обеспечивают гибкость в вертикальной и горизонтальной плоскостях, благодаря чему автопоезда хорошо вписываются в макронеровности дорог и местности. Накоплен большой опыт разработки, производства и эксплуатации автопоездов и имеется достаточная научная база. Однако автопоезда имеют существенные конструктивные и эксплуатационные недостатки. Их управляемость, поворотливость и поворачиваемость недостаточны, они имеют низкую устойчивость и проходимость на грунтовых дорогах. Конструктивные решения, направленные на устранение этих недостатков (увеличение числа управляемых и приводных колесных осей прицепа, полуприцепа), лишают автопоезд многих преимуществ. Большегрузные автопоезда высокой проходимости полупри-цепного типа уступают однозвенным многоопорным автомобилям равной проходимости и грузоподъемности по показателям массы и размеров. По данным расчета, собственная масса автопоезда получается больше массы многоосного автомобиля в несколько раз, база — почти в 1,5 ...2 раза, высота центра масс при размещении одного и того же груза — в 1,2 раза. Автопоезд имеет в 2 раза больше основных узлов и агрегатов, а система управления почти в 3 раза сложнее. Разница этих показателей с повышением грузоподъемности увеличивается. Кроме того, автопоезд имеет неблагоприятное соотношение масс тягача и полуприцепа с грузом (практически 1:4), вследствие чего при наличии шарнира в седельном устройстве возникает проблема обеспечения управляемости и устойчивости, особенно при движении по грунтовым и скользким дорогам. Автопоезда часто в таких условиях теряют устойчивость, что приводит к авариям. Отмеченные недостатки автопоездов не исключают дальнейшего развития и совершенствования последних, однако являются одной из причин параллельного, независимого развития многоосных многоопорных автомобилей. Автопоезда, по-видимому, длительное время будут иметь широкое применение для перевозок на магистральных автомобильных дорогах. Большой вклад в развитие конструкций многоосных автомобилей и автопоездов внесли советские ученые и инженерно-технические работники: Я. С. Агейкин, А. С. Антонов, Д. А. Антонов, Н. Ф. Бочаров, А. И. Гришкевич, Н. И. Коротоношко, В. И. Мед-ведков, Ю. В. Пирковский, Р. В. Ротенберг, Г. А. Смирнов, Я. С. Фаробин, Н. Н. Яценко и др. Отечественные конструкции по техническому уровню и эксплуатационным качествам не уступают лучшим зарубежным аналогам. Советские ученые занимают ведущее положение в разработке теоретических проблем проектирования многоосных автомобилей. Принципиальное отличие второго издания состоит в том, что оно дополнено и обновлено по содержанию. Во всех главах рассмотрены эксплуатационные свойства, связанные с колебаниями, нагруженностью ходовюй части и трансмиссии, поворачиваемо-стью и проходимостью. В новой главе рассмотрены закономерности поперечной устойчивости по опрокидыванию многоосных автомобилей, перевозящих грузы большой массы; расширены сведения по особому классу многоопорных автомобилей и впервые дан обзор общих конструктивных решений малогабаритных многоосных автомобилей. Приведены новые данные о влиянии многоосности на вибро-нагруженность, схему трансмиссии, тормозные свойства автомобиля; рекомендации по выбору передаточного числа межосевых и межтележечных дифференциалов, а также сведения о направлениях конструирования привода задних управляемых колес, применении микропроцессоров в системе управления. При рассмотрении методик оценки отдельных эксплуатационных свойств указано на возможность использования этих методик в системах автоматического проектирования (САПР) многоосных автомобилей (создания банка расчетных данных). Поэтому глава, касающаяся проходимости автомобилей, дополнена комплексной методикой оценки взаимодействия многоосного движителя с деформируемым грунтом, позволяющей определять параметры опорно-сцепной проходимости автомобиля в зависимости от характеристик шин и состояния грунта. Глава I КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ При создании многоосных автомобилей приходится руководствоваться в основном практическим опытом конструирования, так как широко и детально разработанные вопросы теории и расчета двухосных автомобилей малопригодны для автомобилей с тремя и более колесными осями. Отсутствие общей теории, опыта проектирования, испытаний и эксплуатации многоосных автомобилей предопределило в свое время большое различие их конструктивных решений и компоновок. Выпускаемые в настоящее время многоосные автомобили различаются не только числом колесных осей, но главным образом их размещением относительно базы, схемой раздачи мощности по колесам, схемой рулевого управления и другими конструктивными особенностями. Конструктивные решения, определяющие выбор числа и размещение колесных осей, выбор схемы рулевого управления и схемы раздачи мощности по колесам, являются общими конструктивными решениями многоосного автомобиля. На основе этих первоочередных, основных решений формируются все важнейшие характеристики и схемные решения автомобиля, т. е. общие конструктивные решения являются определяющим фактором для всей конструкции транспортного средства. Очевидно, что прочие конструктивные решения, такие, как выбор силового агрегата, типа и конструкции трансмиссии, несущей и тормозной систем, подвески, важны в формировании технических характеристик автомобиля и в большой степени влияют на качество транспортного средства, однако они являются вторичными решениями. 1. ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КЛАССИФИКАЦИИ Многоосные автомобили в настоящее время классифицируют по основному признаку общих конструктивных решений — числу колесных осей, начиная с простейшего класса — трехосных автомобилей, в котором уже возможны многовариантные конструктивные решения. Особыми классами являются сочлененные многоосные автомобили, многоопорные автомобили для сверхтяже-лых грузов и малогабаритные многоосные автомобили, которые имеют принципиальные отличия. Для разделения автомобилей каждого класса на группы может быть принят один из признаков общих конструктивных решений— размещение колесных осей по базе, которое условно будем обозначать осевой формулой. Цифры осевой формулы означают число рядом расположенных смежных колесных осей. Например, при равномерном размещении колесных осей по базе трехосного автомобиля осевая формула будет иметь вид 1—1—1, а для четырехосного автомобиля с тележечной схемой размещения колесных осей по базе — 2—2 и т. д. Два других признака общих конструктивных решений: схема рулевого управления и схема раздачи мощности по колесам могут быть положены в основу разделения автомобилей на подгруппы. Условно схему рулевого управления будем обозначать формулой управления, показывающей порядковый номер колесной оси е ловоротными колесами. Например, при двух передних колесных осях с поворотными колесами для четырехосного автомобиля формула управления 12—00, а при передней и задней колесных осях с поворотными колесами—1—00—4. Для условного обозначения схемы раздачи мощности по колесам будем использовать общепринятую известную колесную формулу, характеризующую число колес автомобиля и число ведущих из них, например, 6X4, 8x8 и т. д. Место расположения колесных осей с ведущими колесами в общей схеме будем обозначать формулой привода колесных осей. В этой формуле указывается порядковый номер колесных осей с ведущими колесами. Например, четырехосный автомобиль с колесной формулой 8X4 и задними ведущими колесами имеет формулу привода 0034, трехосный автомобиль со всеми ведущи-ми колесными осями 6X6— 123. Далее по тексту условно принято называть колесную ось осью, а колесную ось с ведущими или поворотными колесами — ведущей осью или управляемой осью. Дополнительной характеристикой схемы трансмиссии, рассматриваемой в общих конструктивных решениях, является также число дифференциальных, отключающихся муфт, муфт свободного хода и подобных им механизмов, названных в дальнейшем развязывающими узловыми точками — РУТ (см. гл. 4). Дополнительные классификационные признаки особых классов сочлененных, многоопорных и малогабаритных многоосных автомобилей приведены в соответствующих разделах. 2. ТРЕХОСНЫЕ АВТОМОБИЛИ Трехосные автомобили, самые распространенные после двухосных, по общим конструктивным решениям можно разделить на три основные нашедшие широкое практическое применение группы (табл. 1). Группа I. Наиболее массовыми трехосными автомобилями в настоящее время во всем мире являются автомобили подгруппы а — неполноприводные грузовые автомобили. Эта конструктивная схема нашла применение раньше других и первоначально использовалась главным образом для легковых автомобилей. Схема шасси Подгруппа Колесная формула Осевая 1 формула Формула управления Формула привода 2 или 3 1 4 или 5 0 или 1 1 — 1 — 1 0 или 1 4 или 5 ее—е- Примером может служить легковой автомобиль «Татра 26/30», выпускавшийся в Чехословакии с 1927 г. В настоящее время третью ось применяют только для повышения грузоподъемности автомобиля при ограничении нагрузки на ось. Выпуск легковых трехосных автомобилей из-за сложности конструкции ограничен. Примером современного грузового трехосного неполноприводного автомобиля может служить базовый автомобиль КамАЭ-5320, Трехосные неполноприводные автомобили по схеме различаются между собой только применением межосевых дифференциалов— у некоторых межосевой дифференциал в задней тележке отсутствует и применяется блокированная связь. Увеличение числа осей приводит к ряду отрицательных последствий, проявляющихся в условиях эксплуатации. Стремлением сочетать преимущества двухосной и трехосной схем можно объяснить появление автомобилей подгруппы б. Представителем таких автомобилей служит автомобиль МАЗ-516Б. Его отличительной особенностью является наличие третьей поддерживающей несущей оси с подъемными колесами. Поднимаемые при необходимости специальным гидравлическим устройством колеса третьей оси позволили при сохранении общих конструктивных решений двухосного автомобиля повысить его грузоподъемность до 6500 кг по сравнению с двухосным автомобилем МАЗ-500А и на 500 кг по сравнению с трехосным автомобилем МАЗ-514. Автомобиль МАЗ-516Б сохраняет все конструктивные особенности автомобилей производственного объединения «БелавтоМАЗ». При движении с поднятыми колесами этой оси контрольный расход топливу на 100 км пути автомобиля меньше на 3,5 л, чем у автомобилй МАЗ-514; минимальный радиус поворота практически равен радиусу поворота двухосного автомобиля МАЗ-500А, что объясняется снижением момента сопротивления повороту. Подгруппа в включает в себя полноприводные автомобили повышенной и высокой проходимости. Выпускаются такие автомобили на Уральском («Урал-4320»), Кременчугском (КрАЗ-260) автомобильных заводах и на Московском автомобильном заводе им. И. А. Лихачева (ЗИК-431410). Автомобиль «Урал-4320» помимо высокой проходимости отличается схемой распределения мощности по колесам. Межосевой дифференциал с цилиндрическими зубчатыми колесами распределяет мощность между передними и задними мостами в отношении 1 :2. Дифференциал имеет принудительную блокировку. В тележке задних мостов применена блокированная связь. Другое оригинальное конструктивное решение в этой подгруппе можно проиллюстрировать примером малоизвестного автомобиля Д-566 производства Венгерской Народной Республики. Автомобиль имеет механическую трансмиссию и рулевое управление, широко унифицированные с аналогичными агрегатами автобуса «Икарус». Межосевой дифференциал отсутствует. Привод переднего моста может быть отключен. Межколесные дифференциалы конические, симметричные. Дифференциалы первого и третьего мостов имеют принудительную блокировку при помощи кулачковых муфт легкового включения. Дифференциал второго моста блокировки не имеет. Отличительной особенностью автомобиля является интересная тормозная система. Рабочая тормозная система имеет тормозные механизмы — открытого типа, дисковые на все шесть колес, с пневмогидравлическим приводом на четыре рабочих цилиндра на каждый тормозной диск, с автоматической регулировкой зазора между поверхностями трения. Тормозные диски размещены на ведомых валах главной передачи до колесных редукторов. Такое расположение дисков повышает эффективность торможения и значительно уменьшает загрязнение при движении по плохим дорогам. Однако таким тормозам свойственны все недостатки трансмиссионных тормозов. Система тормозного привода двухпроводная, раздельная для колес переднего моста и задней тележки. Привод стояночной тормозной системы воздействует на диски заднего моста. Необычна также конструкция подвески — независимая, рычажно-торсионная, с продольным расположением комбинированных торсионных упругих элементов. Задняя подвеска имеет ба-лансирные связи между колесами в тележке. На каждом колесе установлено по два гидравлических телескопических амортизатора двустороннего действия. Группа II. В эту группу входят автомобили с равномерным расположением осей по базе. Такую компоновку ходовой части имеют, как правило, автомобили высокой проходимости (рис. 1). При равномерном расположении трех осей по базе управляемыми обычно являются две первые или передняя и задняя оси, раздача мощности по колесам осуществляется одним блокируемым межбортовым симметричным дифференциалом. При использовании двух двигателей дифференциалы не применяют. Таким образом, общие конструктивные решения и компоновка автомобилей этой группы и классической схемы трехосных автомобилей первой группы резко различаются. Автомобили этой группы отличают высокие свойства поворачиваемое™ и проходимости. Группа III. Эту группу трехосных автомобилей могут представлять автомобили «Татра Т-815» 6X6 (рис. 2) и «Фаун L 912/21» (ФРГ). Полноприводные автомобили со сближенными передними осями имеют управляемые колеса на обоих мостах. Автомобили обладают высокой проходимостью и используются в качестве тягачей прицепов или как автомобили общего назначения при работе на дорогах всех видов и вне дорог. Автомобиль «Татра Т-815» 6x6 является модификацией автомобилей «Татра-815» и «Татра-148», отличающихся высоким уровнем унификации. В связи с необычной компоновкой ходовой части этих автомобилей кабина может быть значительно вынесена вперед. Предусматривается возможность монтажа как впереди, так и позади кабины специального навесного оборудования, например гидравлического крана, для погрузки и разгрузки контейнеров или Ю Рис. 2. Трехосный автомобиль «Татра-Т815» 6x6 с передними сближенными управляемыми осями бульдозерного оборудования для ведения земляных работ и т. п. Основные технические характеристики трехосных автомобилей приведены в прил. 1. 3. ЧЕТЫРЕХОСНЫЕ АВТОМОБИЛИ По схеме компоновки ходовой части четырехосные автомобили могут быть разделены на следующие четыре группы (табл. 2): автомобили со сближенными крайними осями (теле-жечная схема компоновки), автомобили с равномерным размещением осей по базе, автомобили со сближенными центральными осями и автомобили с произвольным неравномерным размещением осей по базе. Группа I. Четырехосные автомобили, имеющие телсжечную схему компоновки шасси, наиболее распространены. Их выпускают как неполноприводными, так и полноприводными. Колеса двух передних осей являются поворотными. Автомобили различаются между собой схемой раздачи мощности по колесам. Одним из первых в этой группе можно назвать советский четырехосный автомобиль ЯГ-12. Он создан в 1930 г. на Ярославском автомобильном заводе. Автомобиль «Магирус-Дойтц-310» (ФРГ) предназначен для создания специализированных автомобилей (цистерн, бетономешалок и др.) и имеет современную компоновку с кабиной, расположенной перед двигателем. Из числа полноприводных четырехосных автомобилей подгруппы в особый интерес представляют два семейства: автомобили «Татра Т-815» и народнохозяйственные автомобили Минского автомобильного завода. Число 2 или 3 4    или 5 5    или 7 1—7 0 или 1 0 или 1 5 или 7 Формула привода СО СО W W Формула управления 0    ч* ^ о 1    II 1 «ШсШ-i II J, ,1—2—00 Осевая формула 7 Т 7 7 7 7 Колесная формула Подгруппа Схема шасси Группа >—1 ин Специализированные четырехосные автомобили семейства МАЗ отличают большая грузоподъемность, высокая проходимость на разбитых дорогах и на местности, характерной для строек Сибири, Крайнего Севера и Средней Азии. Использование этих автомобилей дает большой экономический эффект ввиду их высоких эксплуатационно-технических свойств, определяемых рядом особых конструктивных решений. Все автомобили семейства (рис. 3) — полноприводные, управляемыми являются колеса двух передних мостов, кабина расположена рядом с двигателем. Трансмиссия состоит из гидромеханической коробки передач (включающей гидротрансформатор и планетарную трехступенчатую коробку), раздаточной коробки, главных передач ведущих мостов, межосевых, межко-лесных дифференциальных механизмов и муфт свободного хода и планетарных колесных редукторов. В трансмиссии установлены семь дифференциальных механизмов и муфт свободного хода. Симметричные дифференциалы имеют главные передачи передних управляемых мостов и раздаточной коробки. Дифференциалы управляемых мостов — повышенного трения, а межтележечный дифференциал имеет принудительную блокировку. В задних мостах и между мостами тележек установлены муфты свободного хода, отключающие определенную группу колес в случае возникновения в их приводе кинематического несоответствия определенной величины. Подвеска всех колес — независимая рычажно-торсионная. Рабочая тормозная система — однопроводная, тормозные механизмы колодочные, тормозной привод пневмогидравлический. Шины — широкопрофильные с регулируемым давлением воздуха. Автомобили семейства «Татра Т-815» отличаются рядом необычных конструктивных решений. В качестве несущего элемента применена расчленяемая трубчатая рама с надрамником. Внутри трубы рамы встроены все агрегаты механической трансмиссии: карданные валы торсионного типа, четыре главные передачи с цилиндрическими межколесными дифференциалами и три межосевых цилиндрических дифференциала. Все дифференциалы имеют принудительную блокировку с электропневматическим приводом. На каждом колесе имеются колесные редукторы. Двигатель двенадцатицилиндровый воздушного охлаждения установлен в многоместной двухрядной кабине. Колеса двух передних осей управляемые. Независимая балансирная подвеска сочетается с разрезными мостами. Колеса в тележках подрессориваются попарно с каждой стороны листовыми рессорами. Расчленяемость трубчатой рамы позволяет из стандартных элементов (см. рис. 4) — проходных главных передач 2, трубчатых проставок 3 разной длины, раздаточных коробок 4 и опорных несущих кронштейнов 1 создавать автомобили с различным числом колесных осей (от двух до восьми), с различным размещением их по базе путем изменения длины трубчатых проставок, различными схемами раздачи мощности по колесам и многое другое. Эти конструктивные решения автомобилей «Татра» были использованы в исследовательских целях для создания макетных многоосных автомобилей. В связи с тем, что ниже широко используются экспериментальные данные, полученные на макетах, остановимся более подробно на описании конструкции одного из них. При создании макета шестиосиого шасси автомобильного крана большой грузоподъемности с экспериментальной установкой была использована трубчатая рама. Для определения размеров и массы макетный образец рассматривался как крупномасштабная модель большегрузного автокрана. Компоновочная схема ходовой части выбиралась и рассчитывалась по материалам теоретических исследований. Была принята симметричная тележечиая схема с осевой формулой 3—3 и коэффициентом размещения осей по базе i=0,16 (см. гл. 2). Рис. 4. Трубчатая рама автомобиля «Татра> К проектированию и изготовлению были приняты две схемы рулевого управления: с передними управляемыми осями (формула управления 123—ООО) и с передними и одной задней управляемыми осями (формула управления 123—006). Вторая схема разрабатывалась с целью экспериментальной проверки влияния иа поворачиваемость и устойчивость одной задней дополнительной управляемой оси. В результате расчетов было установлено, что для удовлетворительной работы шассн необходимо иметь шесть симметричных межколесных дифференциалов и три межосевых дифференциала. На первом образце шасси была принята схема трансмиссии с шестью межколеснымй симметричными дифференциалами с принудительной блокировкой и с отключаемыми управляемыми мостами, что было предопределено конструкцией имевшихся агрегатов и узлов. На шасси была установлена двухместная компактная кабина, выполненная из алюминиевого сплава. Между отделениями кабины установлен четырехтактный шестицилиндровый V-образный дизель мощностью 220 кВт. Сцепление выполнено иа базе сцепления ЯМЗ-206, постоянно замкнутое, сухое, двухдисковое, с центральной пружиной. Привод сцепления гидравлический. Трансмиссия механическая. Несущая система состоит из трубчатой рамы и легкого иадрамника. Над-рамиик лонжеронного типа служит для усиления рамы при работе ее на изгиб. При кручении иадрамиик имеет высокую податливость. Подвеска независимая, торсионная, с продольным расположением тор-сионов. Колесные тормозные механизмы колодочные. Тормозной привод пневмо-гидпавлический, по некоторым узлам унифицирован с приводом автомобиля MA3-537. Рулевое управление в первом варианте обеспечивает поворот колес первых трех осей. Оно состоит из механической части, управляющей работой золотниково-распределительного устройства, и гидромеханического привода, осуществляющего поворот управляемых колес. Механическая часть включает рулевой механизм с рулевой колонкой и рулевым колесом и рычажный привод управления золотниковым устройством. Гидравлическая часть имеет два насоса: основной с приводом от двигателя и дублирующий с приводом от трансмиссии. Необходимость установки дублирующего иасоса обусловлена тем, что шасси без него в случае останова двигателя теряет управление. Насосы через масляный бак трубопроводами с системой клапанов соединены с гидроусилителями. Привод управления колесами осуществляется рулевыми трапециями, образованными продольными тягами и поперечными коромыслами. Два коромысла имеют связь между собой, с продольными тягами и с гидроусилителями. Рулевое управление во втором варианте (с задней дополнительной управляемой осью) принципиально разработано по той же схеме. Для управления задней осью предназначены два дополнительных гидроцилиндра, включенных в общую гидросистему через порционер. Привод золотникового устройства этих гидроцилиндров осуществляется системой механических тяг с пружинным компенсатором, связанных с коромыслом передних управляемых колес. Для обеспечения возможности сравнения двух схем рулевого управления конструктивно предусмотрено отключение и блокировка задней управляемой оси. Группа II. Четырехосные автомобили с равномерным размещением осей по базе распространены довольно широко. Главной целью увеличения числа колесных осей является повышение проходимости. Эти автомобили используются как специальные или как тягачи тяжелых прицепов и полуприцепов и отличаются большим разнообразием конструктивных решений. В качестве представителя подгруппы а рассмотрим один из первых четырехосных автомобилей — «Бюссинг-НАГ», он имеет своеобразное конструктивное исполнение. При равномерном размещении осей по базе все колеса управляемые, посты рулевого управления имеются в передней и задней частях автомобиля. Четырехтактный двенадцатицилиндровый V-образный двигатель воздушного охлаждения расположен в задней части аьтомобиля. Трансмиссия механическая. Шестиступенчатая коробка передач выполнена в одном блоке с раздаточной коробкой. Распределение мощности на два передних и два задних моста осуществляется блокированным приводом, а в пределах каждой группы мостов — роликовой муфтой свободного хода. Главные передачи имеют дифференциальные механизмы повышенного трения. Агрегаты трансмиссии соединены карданными валами с упругими шарнирами. Мосты автомобиля разрезные. Подвеска автомобиля — независимая балансирная. Колеса на поперечных рычагах соединены попарно полуэллиптическими рессорами. Амортизаторов в системе подвески колес нет. . Другие автомобили, относящиеся к подгруппе а, отличаются от рассмотренного «Бюссинг-НАГ» схемой рулевого управления и схемой раздачи мощности по колесам. Имеются конструкции только с передними управляемыми колесами (большинство тягачей полуприцепов) или с передними и задними управляемыми колесами. В особую подгруппу б должны быть выделены четырехосные автомобили с равномерным расположением осей по базе, у которых одна или несколько колесных осей поднимаются при движении по хорошим усовершенствованным дорогам. В этом случае сочетаются преимущества многоосного автомобиля с преимуществами двух- и трехосного автомобиля. У французского специального автомобиля «Панар» две центральные оси подъемные. Подъем колес второй и третьей осей осуществляется при помощи гидропневматических цилиндров, которые одновременно служат упругими элементами подвески колес. Управляемыми являются колеса первой и четвертой осей. Предусмотрено отключение системы управления задней осью при движении на больших скоростях. При опускании колес промежуточных осей происходит автоматическое подключение управления всеми четырьмя колесами. Трансмиссия автомобиля механическая. Она имеет две расположенные последовательно четырехступенчатые коробки передач. Вторая коробка передач служит одновременно и раздаточной коробкой. В ней имеется механизм реверса для изменения направления движения, блокирующийся межбортовой дифференциал. Привод переднего колеса по каждому борту осуществляется через муфту свободного хода, а привод к остальным трем колесам блокированный. У английского автомобиля «Террапин-П» при движении по дорогам с твердым покрытием колеса первой оси не касаются дороги. Несколько необычные конструктивные решения обусловлены ieut что этот автомобиль плавающий. На нем установлены два восьмицнлиндровых карбюраторных двигателя. Каждый двигатель через механическую трансмиссию приводит в движение колеса одного борта и один гребной винт. Привод колес жесткий блокированный, дифференциалы в трансмиссии отсутствуют. Конструкцией предусмотрен силовой (нерулевой) способ поворота путем увеличения угловой скорости наружных относительно поворота колес и притормаживания внутренних колес. При этом радиус поворота на суше составляет около 11 м, на воде — 20,4 м. Упругие элементы в подвеске на автомобиле отсутствуют, что ограничивает максимальную скорость движения на дорогах до 40 км/ч. Группа III. Схемы, соответствующие группе III для автомобилей серийного производства, используют значительно реже. У автомобиля-трубоплетевоза (рис. 5) сближены вторая и третья оси, колеса первой и четвертой осей управляемые. На автомобиле установлены два карбюраторных двигателя, каждый из которых через свою механическую трансмиссию приводит колеса одной стороны. Привод полностью блокированный, дифференциальные механизмы отсутствуют. Привод управляемых колес передних и задних осей имеет карданные шарниры равных угловых скоростей. Автомобиль имеет оригинальную подвеску. Колеса центральных осей неподрессорены и с помощью мощных кронштейнов жестко крепятся к раме автомобиля. Колеса передних и задних осей имеют независимую торсионную подвеску с амортизаторами. В приводе рулевого управления установлены два гидроусилителя. Углы поворота управляемых колес подобраны так, что при Широкой раме автомобиля обеспечивается допустимый по дорожным условиям радиус поворота и движение колес каждой стороны при повороте по двум колеям. Всего при криволиней- Рис. 5. Автомобиль трубоплетевоз ном движении автомобиль прокладывает четыре колеи вместо восьми, как автомобили других конструктивных схем. Эта (Особенность значительно снижает сопротивление движению автомобиля по деформируемым грунтам, что положительно сказывается на проходимости. Такое преимущество обеспечивает конструктивная схема с передними и задними управляемыми осями. Группа IV. Представителем автомобилей четвертой группы является автомобиль фирмы МАН производства ФРГ. Его характерными особенностями, являются не только компоновка ходовой части, но и другие конструктивные решения. Автомобиль входит в состав семейства двух-, трех- и четырехосных автомобилей полно- и неполиоприводных, с высоким уровнем унификации всех узлов, агрегатов и систем. Двигатель воздушного охлаждения оснащен всеми системами, обеспечивающими эксплуатацию в различных климатических условиях. На автомобили могут устанавливаться двигатели жидкостного охлаждения производства фирмы МАН. Трансмиссия имеет оригинальную шестиступенчатую коробку передач, собранную в один блок с гидротрансформатором, однодисковым сцеплением и раздаточной коробкой. Подобные передачи принято называть гидродиапазонными. От гидромеханической эта передача отличается отсутствием автоматической системы переключения передач. Передачи в коробке переключаются водителем обычным образом с одновременным автоматическим выключением однодискового сцепления, которое отключает трансмиссию от двигателя. При трогании с места работа буксования совершается не в сцеплении, а в гидротрансформаторе. Гидротрансформатор трехколесный с блокировочным фрикционом, включаемым автоматически на определенных режимах движения для повышения топливной экономичности автомобиля. Имеется муфта свободного хода, обеспечивающая возможность буксировки автомобиля и его торможения двигателем. Привод всех колес — постоянно включенный через межосе-вые .и межколесные дифференциалы. Предусмотрена принудительная блокировка дифференциалов. Мосты неразрезные, с планетарными колесными редукторами. Подвеска мостов — с винтовыми пружинными упругими элементами и мощными амортизаторами. Заднир мосты имеют балансирную связь. Тяговые и тормозные силы передаются через систему реактивных тяг. Ярко выраженное неравномерное расположение осей по базе также встречается среди опытных американских четырехосных автомобилей. Сюда может быть отнесен автомобиль ХМ-409, у которого две передние и две задние оси объединены в балансир-ные тележки, подвешенные на листовых рессорах различной длины. Такое же размещение осей имеет автомобиль ХМ-521 грузоподъемностью 2,5 т. Подвеска его колес независимая, двухрычажная, с комбинированным упругим элементом, состоящим из спиральной пружины и пневматического элемента переменной жесткости. Заканчивая обзор четырехосных автомобилей, следует подчеркнуть большое разнообразие конструкций подрессоривания колес автомобилей. Встречаются автомобили полностью подрессоренные, т. е. все колеса имеют упругие элементы той или иной конструкции. Имеются автомобили полностью неподрессоренные, у которых единственным упругим элементом являются пневматические шины низкого давления. Есть полуподрессоренные автомобили, у которых могут встречаться различные комбинации подрессоренных и неподрессоренных осей: могут быть подрессорены крайние оси и не подрессорены центральные оси, у тягачей часто встречается подрессоривание передних двух осей, а у задних осей упругие элементы могут отсутствовать. Таблица основных технических характеристик рассмотренных зарубежных четырехосных автомобилей приведена в прил. 2. 4. МНОГООСНЫЕ ШАССИ АВТОМОБИЛЬНЫХ КРАНОВ Эффективность использования автомобильных кранов на различных грузоподъемных работах зависит от их подвижности, что определяется в первую очередь совершенством конструкций шасси. При строительстве промышленных объектов наиболее эффективны краны очень большой грузоподъемности 100... 500 т. Фирма Фаун (ФРГ) выпускает шасси с числом осей от трех до восьми для кранов грузоподъемностью от 23 до 500 т (рис. 6). Характерно с точки зрения общих конструктивных решений широкое распространение, помимо трех- и четырехосных шасси, шасси с числом осей 9 и более. Все эти шасси длиннобазные, база их достигает 10... 12 м. Преимущественной схемок компоновки ходовой части (размещения осей по базе) является теле-жечная схема, при которой оси размещаются группами по концам опорной базы шасси. Компоновка со сближением осей в центре опорной базы встречается очень редко, так как статическая устойчивость таких систем ниже. Рис. 6. Восьмиосиое шасси автокрана Шасси выпускаются, как правило, для простоты неполноприводными. Для обеспечения вписываемости длиннобазньщ шасси в горизонтальные кривые дорог число управляемых осей может быть различным вплоть до всех. Шасси с четным числом осей группируются по тележкам как симметрично, так и несимметрично. Например, шестиосные шасси могут иметь осевую формулу 3—3 или 2—4, восьмиосное — 4—4 или 5—3 и др. Все шасси имеют сравнительно небольшую монтажную высоту, чем обеспечиваются максимальные удобства для размещения кранового оборудования и снижение центра масс. Трех- и четырехосные шасси по общим конструктивным решениям не отличаются от подобных шасси автомобилей, рассмотренных выше. Характеристика общих конструктивных решений шасси с числом осей более четырех приведена в табл. 3. На шасси устанавливают двухместные или одноместные кабины перед двигателем, смонтированным в специальном отсеке. На всех шасси фирмы Фаун, кроме восьмиосных, установлены дизели воздушного охлаждения Дейц FL413. Трансмиссии механические с многоступенчатыми (до 12) коробками передач. 3. Общие конструктивные решения крановых шасси фирмы Фаун Схема шасси (тележечиая) «> Й 4> S ** S >»Й S О 1234— 007 12340— 678 Коробки передач могут быть механические или гидромеханические с гидродинамическим трансформатором. Наличие большого диапазона передач позволяет шасси передвигаться с минимальной скоростью на рабочих площадках и с высокими скоростями на дорогах. Применяются самоблокирующиеся или простые меж-колесные и межосевые дифференциалы. Допускается для осей крановых шасси перегрузка до 250 %. На каждом крановом шасси, как правило, устанавливают оси двух типов по несущей способности: с одинарными и сдвоенными шинами. Оси с одинарными шинами допускают нагрузки 80 кН, а со сдвоенными шинами 120 кН. Оси со сдвоенными шинами на шасси являются ведущими неуправляемыми мостами, их устанавливают вблизи центра масс автомобиля. На пяти, шести- и семиосных шасси таких мостов применяется по два-три, а на восьмиосном шасси один пятый мост. Передняя подвеска выполняется на полуэллиптических рессорах. Для задних спаренных осей с повышенной несущей способностью используется жесткий балансир, подшипник которого устанавливается в упругой резинометаллической муфте. Передача тягового и тормозного усилий этих осей осуществляется через специальные реактивные штанги. Дополнительные оси (например, третья ось пятиосного шасси) имеют гидравлическую подвеску, которая выполняет одновременно функции мощного амортизатора, гасящего продольные колебания автокрана. Подвеска всех осей при работе крана может блокироваться при помощи гидроцилиндров, благодаря чему допустимая нагрузка на оси может быть увеличена и обеспечено передвижение крана с грузом с малыми скоростями на рабочей площадке. Для соблюдения установленных ограничений по нагрузкам на оси на некоторых шасси применяют специальные прицепные оси, которые можно присоединять к шасси при движении по дорогам. Число управляемых осей выбирают, исходя из условий обеспечения вписываемости длиннобазного автомобиля $ горизонтальные кривые дорог: на пятиосном шасси — три управляемые оси, на восьмиосном — семь осей. Для всех шасси минимальный радиус поворота не превышает 17... 19 м. Используют привод рулевого управления с гидроусилителями и дополнительным гидронасосом, который приводится от задней оси и включается в работу автоматически при неработающем двигателе или отказе основного насоса. Таблица основных технических характеристик некоторых крановых шасси фирмы Фаун приведена в прил. 3. 5. СОЧЛЕНЕННЫЕ МНОГООСНЫЕ АВТОМОБИЛИ Внимательное изучение тенденций развития колесных транспортных средств позволяет четко выделить установившееся в последние годы во всем мире направление разработки, производства и широкого использования сочлененных многоосных автомобилей, которые состоят из двух и более секций с шарнирной связью, имеющей одну или несколько степеней свободы и особую конструкцию рулевого управления. В сочлененных автомобилях удачно сочетаются положительные свойства обычного одиночного автомобиля и преимущества автопоезда, что и определило их широкое распространение в последние годы. Принципиальное отличие сочлененного автомобиля от одиночного автомобиля состоит в наличии шарнирной («ломающейся») рамы, а от автопоезда — в конструктивном решении сочленения отдельных звеньев. У автопоездов шарнирная связь легкоразъемная, неуправляемая, благодаря чему их звенья могут использоваться раздельно. Шарнирное соединение сочлененных автомобилей — нерасчлененное, малой длины и, как правило, с установкой в нем управляющей системы. Кроме того, сочлененные автомобили отличают ряд конструктивных особенностей. Как правило, одна из секций имеет кабину, силовой агрегат со всеми системами, обеспечивающими привод колес всех секций. Остальные секции используются как грузовые платформы. Поворот при движении, как правило, осуществляется в результате принудительного изменения положения в горизонтальной плоскости одной секции относительно другой (складывания) с помощью специальных механических, электрических или гидравлических устройств. Трансмиссия автомобиля может быть механической, гидростатической, электрической или комбинированной. Все колеса имеют шины одинаковых размеров и, как правило, большого диаметра, широкого профиля и с низким внутренним давлением. Такие конструктивные особенности сочлененных автомобилей придают им по сравнению с обычными автомобилями ряд преимуществ: улучшенные тяговые свойства и проходимость; при повышенной грузоподъемности более высокие средние скорости движения по слабым грунтам благодаря сохранению постоянного контакта всех колес с грунтом и уменьшению затрат энергии на выполнение поворота; высокая поворачиваемость и лучшая плавность хода при движении по пересеченной местности. Использование метода поворота складыванием позволяет применять колеса с шинами большого диаметра, широкого профиля и с низким внутренним давлением, которые обеспечивают хорошие тягово-сцепные качества, большие дорожные просветы; снизить давление на грунт при повышенных нагрузках на оси. При секционной компоновке и шарнирном сочленении можно применять менее жесткие рамы меньшей массы и за счет этого повысить грузоподъемность автомобиля. Компоновочные и монтажные возможности сочлененных автомобилей, благоприятны для установки различных грузовых устройств на второй секции. Их конструктивные особенности создают большие возможности по унификации агрегатов как внутри автомобиля, так и с другими транспортными средствами. Все многообразие известных в настоящее время сочлененных автомобилей по назначению, областям использования, грузоподъемности можно классифицировать так же, как это делается применительно к автомобилям общего назначения. По общим конструктивным решениям классификация приведена в табл. 4. В качестве дополнительного классификационного признака для сочлененных автомобилей примем число степеней свободы шарнирной связи и ее конструктивное исполнение. В зависимости от конструкции шарнирной связи сочлененные автомобили разделим на автомобили прицепного и седельного типа (табл. 4). У седельных сочлененных автомобилей звенья соединяются грузовой платформой, связанной с секциями шарнирами по типу седельных устройств полуприцепных автопоездов. По числу степеней свободы шарнирной связи сочлененные автомобили прицепного типа можно разделить на три группы. Число степеней свободы в возможных случаях обозначено на условной схеме шасси, а также показано в осевой формуле цифрой в квадрате (табл. 4). Группа I. Сочлененные автомобили с одной степенью свободы в горизонтальной плоскости (подгруппа а) получили в настоящее время самое широкое распространение из-за сравнительной простоты устройства шарнирной связи. Эти автомобили применяют как на дорогах, так и на бездорожье в качестве автомобилей высокой проходимости для перевозки различных грузов. В этой подгруппе используется главное преимущество сочлененных автомобилей — возможность обеспечения высоких показателей проходимости в результате установки специальных шин типа пневмокатков. К этой группе можно отнести современные автомобили канадской фирмы Формост. Фирмой создано и испытано в условиях Арктики и пустыни семейство сочлененных автомобилей с колесными формулами 4X4 («Дельта-2»), 6x6 («Дельта-3») и 8x8 («Магнум-4») грузоподъемностью от 9 до 65,3 т, предназначенных для эксплуатации в различных дорожных и климатических условиях (рис. 7).    __ Автомобили разработаны с использованием серийных агрегатов, предназначенных для машин, работающих в тяжелых дорожных условиях, и оборудованы шинами типа пневмокатков размером 66x43, 00—25 фирмы Гудиир с различной нормой слойности в зависимости от осевой нагрузки. Максимальный угол поворота секций в плане от 38 до 45° в каждую сторону. !. Общие конструктивные решения четырехосных автомобилей
4. Общие конструктивные решения сочлененных многоосных автомобилей Условная схема шасси группа Плоскости гибкости Осевая формула лесная Тип н формула управления Формула привода Число Прицепного типа с одной степенью свободы Горизонтальная Складыва 1 — | 1 | —2 2 — |Т| “ 2 1—1—|Т|—2 Вертикальная 1—1—|T|-i ©■
оо сю
Прицепного типа с двумя степенями свободы Вертикальная и попереч -ее^ее- но-вертикальная 2 — |~2~| — 2 Горизонтальная и попе 1 - [2 - 2 Складыва речно-вертикальная Продолжение табл. 4 Условная схема шасси группа Плоскости гибкости Осевая формула лесная Тип и формула Формула привода Число управления Прицепного типа с тремя степенями свободы Горизонтальная, верти Складыва кальная н поперечно-вертикальная Седельного типа с одной и двумя степенями свободы Г оризонтальная 1-1-1 1 1-1 Горизонтальная н <М 1 1 - н складывание 12—34 вертикальная /СГ" 1200—5600 4— 2 —4 Складыва 1234— 5678 Многозвенный прицепного типа с одной-двумя степенями свободы 2—2—2— ... 2—2
То же
Полно привод ная
пх-п
-е-е-е-е-е
Горизонтальная и поперечно-вертикальная
Рис. 7. Сочлененный автомобиль «Дельта-3» Все автомобили могут выпускаться в арктическом и тропическом исполнениях и приспособлены для транспортировки по воздуху самолетами в необжитые районы для обеспечения строительных работ. К подгруппе с одной степенью свободы шарнира в горизонтальной плоскости можно отнести автомобили и другой канадской фирмы «Раббер Рейловей», которая разработала и выпускает унифицированные модели трех- и четырехосных сочлененных автомобилей-бетоновозов. Раньше всех появились и находят широкое применение во всех странах мира сочлененные автомобили с одной степенью свободы в горизонтальной плоскости, отнесенные к подгруппе б табл. 4. Для автобусов и троллейбусов городского транспорта применяют именно такую схему, так как в этом случае при увеличении пассажировместимости может быть обеспечена возможность маневрирования на сравнительно нешироких городских улицах. Для сочлененных автобусов и троллейбусов характерно применение одного ведущего моста и управляемых колес переднего моста головной секции и поворотных колес задней секции. Один ведущий мост применяется из соображений упрощения конструкции. Управляемые колеса переднего моста и поворотные колеса заднего моста необходимы для обеспечения возможности вписы-ваемости задней секции в полосу движения головного звена на всех режимах поворота, в том числе и на переходных режимах криволинейного движения. В настоящее время на всех автобусах применяются приводы управления колесами прицепных секций механического типа. Поворот колес задней секции осуществляется в результате складывания секций при повороте управляемых колес под действием рулевого управления. «При складывании секций усилие на управляемые колеса передается специальной системой валов, тяг и рычагов [10]. Появление сочлененного автомобиля седельного типа с одной степенью свободы в горизонтальной плоскости (табл. 4 группа IV, подгруппа а) также связано с сочлененными автобусами. На этих автобусах дополнительный пассажирский салон имеет опору на передней секции и на задней одноосной тележке через поворотные круги. Складывание секций осуществляется механической системой тяг и рычагов при повороте передней секции обычным рулевым управлением. Такие автобусы не получили широкого распространения из-за существенных недостатков — большая высота пола и наличие довольно больших надколесных ниш, ухудшающих планировку салона и снижающих пассажиро-вместимость. Представителем сочлененного автомобиля с одной степенью свободы в вертикальной плоскости может быть назван швейцарский автомобиль «Метрак». Благодаря управляемой шарнирной связи в вертикальной плоскости автомобиль может преодолевать вертикальные стенки, канавы, опускаться в глубокие рвы и выходить из них и т. п. Основой шасси служит жесткая средняя ось, вокруг которой могут качаться передняя и задняя секции и четыре полых независимых балансира. На концах балансиров установлены передние и задние колеса. Положением задней секции управляют два продольных горизонтальных гидроцилиндра, при помощи которых автомобиль может принимать V-образную или арочную форму, что используется при преодолении препятствий. При движении по ровной дороге гидроцилиндры блокируются, благодаря чему обеспечивается жесткость автомобиля на изгиб. При помощи вертикальных гидроцилиндров, установленных на каждом переднем и заднем колесе, можно поднимать колеса над дорогой. Тормозные механизмы на всех колесах обычные, с гидроприводом. Предусмотрено раздельное торможение колес одной стороны, благодаря чему возможен силовой нерулевой поворот автомобиля. По хорошим дорогам автомобиль может двигаться на передних и задних колесах, в этом случае передние колеса являются управляемыми. Группа II. Автомобили этой группы также широко распространены. Автомобили с двумя степенями свободы в сочленении подразделяются на две подгруппы а и б. В подгруппу а можно включить автомобили с шарнирной связью, имеющие углы гибкости в вертикальной и поперечновертикальных плоскостях (перемещение вокруг продольной оси без гибкости в горизонтальной плоскости). Наличие двух степеней свободы позволяет в первую очередь обеспечить лучшую приспосабливаемость многоосного автомобиля к неровностям местности, в результате чего более равномерно распределяются профильные нагрузки на колеса (см. гл. 3). Представителями этой подгруппы являются трехосный автомобиль М561 и четырехосный автомобиль «Дрэгн-Вэгн» (США). Автомобиль М561 состоит из двухосной передней и одноосной задней секций, соединенных шарниром, который имеет две степени свободы и допускает относительный поворот секций в вертикальной и продольно-поперечной плоскостях. Поворот в горизонтальной плоскости отсутствует. Управляемыми являются колеса передней и задней осей. Поворот их осуществляется при помощи обычной автомобильной рулевой рычажной системы. Управление колесами прицепа происходит с запаздыванием, секции могут принудительно блокироваться. Главные передачи одинарные с дифференциалами повышенного трения. Предусмотрена возможность принудительного отключения привода передней и задней осей. Для предохранения от поломок деталей промежуточной оси при перегрузках имеется блокировочное устройство, исключающее возможность выключения передней и задней осей при включенной высшей передаче в раздаточной коробке. Подвеска всех колес независимая с цилиндрическими пружинами в качестве упругих элементов и телескопическими амортизаторами. Корпуса секций несущие, герметичные, изготовлены из алюминиевых сплавов и отличаются высокой прочностью и жесткостью. В случае необходимости передняя секция может легко отсоединяться и работать самостоятельно как двухосный автомобиль. Автомобиль «Дрэгн-Вэгн» четырехосный большой грузоподъемности состоит из двух двухосных секций, соединенных шарнирно. Передняя секция имеет трехместную кабину автомобильного типа и силовой агрегат со всеми системами. Задняя секция полностью предназначена для размещения грузовой платформы. Гидромеханическая коробка передач типа «Аллисон МТ-650» имеет шесть ступеней. Раздаточная коробка механическая двухступенчатая передает мощность на колеса обеих секций. Предусмотрено принудительное ручное отключение колес передней секции. Мощность от передней секции на заднюю передается при помощи шарнира равных угловых скоростей, допускающего суммарный угол излома секций 56°. Секции имеют две степени свободы: перемещение в вертикальной плоскости на угол ±280 и качание вокруг продольной оси на угол ±18°. Управляемыми являются колеса передних осей. В главных передачах мостов установлены дифференциалы повышенного трения. Подвеска колес балансирная с трехлистовыми рессорами. Тормозные механизмы герметизированные с пневмоприводом. В подгруппу б группы II главным образом должны быть включены сочлененные автомобили-самосвалы, получившие широкое распространение в последние годы и вытесняющие на мировом рынке автомобили-самосвалы с жесткой рамой. Сочлененные автомобили-самосвалы грузоподъемностью до 30 т составляют основную часть. Максимальная грузоподъемность выпускаемых в настоящее время сочлененных автомобилей-самосвалов высокой проходимости достигла 55 т. Главной причиной широкого применения сочлененных самосвалов являются общие преимущества сочлененных автомобилей, позволяющие обеспечить возможность работы в тяжелых дорожных и грунтовых условиях различных строек в необжитых районах. Все выпускаемые в настоящее время сочлененные автомоби-ли-самосвалы имеют одинаковые общие конструктивные решения. По внешнему виду сочлененные автомобили-самосвалы мало отличаются от рамных автомобилей. Поворот осуществляется методом складывания звеньев в горизонтальной плоскости. Шины применяются большого диаметра, с рисунком протектора повышенной проходимости. Сочлененные самосвалы легко могут быть переоборудованы в автомобили другого назначения путем снятия со второй секции самосвального оборудования и установки других грузовых устройств. В рассматриваемой подгруппе б сочлененных автомобилей заслуживает внимания автомобиль-тягач производства фирмы Лаустер (ФРГ). Тягач имеет ряд конструктивных особенностей, обеспечивающих ему особо высокие тяговые возможности в любых условиях движения. Этот тягач служит примером того, какие возможности открывает шарнирная рама в использовании принципиально новых конструктивных решений. «Лаустер» представляет собой сочлененный двухзвенный автомобиль с комбинированным колесно-катковым движителем (рис. 8). Шарнирная связь звеньев имеет две степени свободы. В горизонтальной плоскости угол складывания звеньев ±43°, а поперечно-вертикальной плоскости — ±30°. Поворот автомобиля осуществляется при складывании звеньев в горизонтальной плоскости. Степень свободы в поперечно-вертикальной плоскости позволяет копировать колесами профиль опорной поверхности. Высокие тяговые возможности в тяжелых дорожных условиях обеспечивают два соединенных с корпусом катка с мощными грунтозацепами в форме «елочки». Внутри каждого катка расположены тяговый электродвигатель, коробка передач и диф- ференциал. Электродвигатели питаются током от генератора, приводимого дизелем мощностью 600 кВт. Оси катков соединены с осями колес картерами, которые выполняют функции маятниковых рычагов. Между маятниковыми рычагами и корпусом: установлены гидроцилиндры. Полости гидроцилиндров соединены с пневматической камерой, которая выполняет функции упругого элемента подвески. С помощью гидроцилиндров можно принудительно менять наклон маятниковых рычагов, регулируя тем самым просвет между опорной поверх-ностью и катками от максимальной величины для движения по усовершенствованным дорогам до заглубления катков в грунт в тяжелых дорожных условиях. В большинстве случаев силу тяги можно значительно увеличить путем незначительного касания опорной поверхности. В зависимости от состояния опорной поверхности электропривод в сочетании с регулируемой подвеской обеспечивает движение автомобиля в нескольких режимах: только на колесах, только на катках, на двух колесах, на двух колесах и одном катке, на одном катке или же на всех колесах и катках. Передний каток, кроме того, может использоваться в качестве лебедки для вытаскивания застрявших автомобилей или самовытаскивания, для чего на нем предусмотрены элементы для закрепления троса. Переход с одного режима движения на другой осуществляется за несколько секунд. Наличие комбинированного движителя обеспечивает высокие тягово-сцепиые показатели, значительно превышающие показатели гусеничных движителей, а возможность движения на раз- личных режимах позволяет использовать тягач как на дорогах с твердым покрытием (скорость до 65 км/ч), так и в условиях бездорожья (скорость 40 км/ч). Группа III. Три степени свободы шарнирной связи обычно используют на автомобилях-вездеходах, оборудованных пневмокатками. Одним из наиболее распространенных в Канаде сочлененных грузовых автомобилей-вездеходов является «Флекстрак-Нор-кан-300». Управление автомобилем осуществляется обычным рулевым колесом, действующим на систему гидроцилиндров, поворачивающих секции в горизонтальной плоскости относительно друг друга на 30° в каждую сторону. Шарнирная связь допускает относительное перемещение секций в вертикальной и в поперечновертикальной плоскостях на угол ±30°. В США выпускается сочлененный автомобиль «Роллигон РД-85» 8X8 для эксплуатации в любых климатических условиях. Его ходовая часть состоит из двух взаимозаменяемых тележек одинаковой конструкции. Кажда'я тележка имеет два ведущих моста, один из которых является проходным. В качестве колес на автомобиле используются пневмокатки. Передача мощности от силового агрегата на каждый пневмокаток осуществляется посредством верхних одинарных приводных роликов. Приводные ролики установлены в опорах, жестко прикрепленных к раме автомобиля на шариковых подшипниках. Усилие от роликов к колесам передается трением между роликом и пневмокатком. Шины автомобиля выполнены в виде тонкостенного пневмокатка. Отношение ширины шины (1,75 м) к диаметру (1,38 м) больше единицы. Толщина стенок 13 мм обеспечивает высокую эластичность по сравнению с обычной шиной. Слои корда имеют радиальное расположение. Шины обеспечивают давление на грунт при полной нагрузке 19,3 ... 36,3 кПа, что практически исключает образование колеи и разрушение растительного покрова при движении по заболоченной местности и в условиях тундры. Это свойство способствует сохранению окружающей среды и решению экологических проблем. Сочлененные автомобили с тремя степенями свободы, приближающиеся по подвижности к сочлененным гусеничным машинам, созданы и в ФРГ на базе узлов и агрегатов производства известной автомобильной фирмы Даймлер-Бенц. Группа IV. Примером сочлененного автомобиля седельного типа может служить восьмиосный трубовоз фирмы Семекс-Лин-ке, предназначенный для перевозки сваренных плетей труб для магистральных трубопроводов. Автомобиль состоит из двух секций, каждая из которых представляет собой четырехосное шасси высокой проходимости, изготовляемое в ЧССР на заводе Татра. Компонбвка ходовой части, схема рулевого управления и трансмиссия полностью соответствуют автомобилю «Татра Т-815». Отличительной особенностью является применение вместо обычной механической коробки передач автоматической гидростатической передачи, состоящей из насоса, связанного с двигателем, и гвдродвигателя, связанного с раздаточной коробкой. Гидростатические передачи работают автоматически в зависимости от изменения подачи топлива, задаваемой водителем нажатием на педаль, и сопротивления движению автомобиля, зависящего от угловой скорости колес. Скорость трубовоза может изменяться автоматически от 0 до 20 км/ч на первой передаче в раздаточной коробке и от 0 до 45 км/ч на второй передаче. Система управления двигателем, управляемыми колесами и тормозными механизмами гидропневматического типа дистанционная, сосредоточена в кабине водителя, установленной на первой секции. Предусмотрена возможность установки кабины на второй секции при раздельном использовании секций автомобиля. Обе секции автомобиля соединены между собой шарнирно при помощи опорной балки длиной 11,5 м, на которую укладывают трубы. Опорно-сцепное устройство допускает углы складывания в продольной плоскости 7°, а поперечной плоскости 6°. Трубчатая рама шасси секций автомобиля позволяет поворачивать колеса на большие углы, что повышает поворачиваемость трубовоза. Применение трубовоза дает большой экономический эффект за счет ускорения строительства трубопровода и повышения качества сварных швов, большинство которых выполняется в стационарных условиях. По рассмотренной схеме могут создаваться сочлененные автомобили 8x8 и 16X16. К группе IV сочлененных автомобилей можно отнести созданный канадской фирмой Флекстрак Нодуэль колесный транспортер FN-600 16X16 грузоподъемностью 30 т. Он состоит из грузовой платформы с кабиной и двух четырехосных поворотных тележек. Общее число колес 32 (по четыре на каждой оси). Все колеса ведущие. Управление транспортером осуществляется поворотом обеих тележек относительно платформы вокруг их вертикальных осей с помощью гидроцилиндров. Группа V. Решая проблему увеличения массы перевозимого груза, инженеры часто обращались к идее создания автопоезда подобного железнодорожному составу. В простейшем виде эта идея реализуется при перевозке зерна, путем простого увеличения числа прицепов, присоединяемых к тягачу. Однако такое конструктивное решение порождает три существенных недостатка — резко ухудшается маневренность, увеличивается длина автопоезда сверх допустимых норм и уменьшаются тяговые возможности тягача. Кроме того, такой автопоезд часто обладает плохими тормозными свойствами и низкой устойчивостью движения. Прицепные звенья на определенных скоростях теряют устойчивость движения из-за опасного явления влияния. Попытка устранить эти недостатки путем создания специальных прицепов со всеми управляемыми колесами эффекта не дает. Наиболее полно используются преимущества автопоезда при создании специального многозвенного сочлененного транспортера. По принципу сочлененного автомобиля за рубежом было создано несколько специальных транспортных средств грузоподъемностью 100 ... 300 т. Транспортные средства такого рода созданы для использования вне дорог в условиях пустыни и Крайнего Севера. Они имеют шины низкого давления размером 3,05Х1>22 м. Число звеньев в автопоезде доходит до десяти. В состав транспортного средства включаются два-три звена с двигательно-генераторной установкой. В качестве двигателей используются газотурбинные силовые установки. Колеса всех звеньев ведущие, с электрическим приводом постоянного или переменного тока (мотор-колеса). Управление автопоездом полностью электрифицировано и осуществляется с одного поста ведущего звена по единой программе путем складывания звеньев в плане, торможения мотор-колес и др. [10]. Принципиально важным элементом любого сочлененного автомобиля является шарнир, конструкция которого должна обеспечить заданные углы гибкости без возникновения вредных контактов; определенные характеристики поворачиваемое™, управляемости и устойчивости движения машины; восприятие всех нагрузок, возникающих при статическом и динамическом взаимодействии звеньев с заданным уровнем безотказности; условия для размещения гидравлического оборудования, обеспечивающего управление, и удобства его обслуживания и ремонта; передачу мощности от звена к звену для привода колес, а также создавать в заданных направлениях степеней свободы упругое и демпфирующее сопротивление. Такие многообразные требования обусловливают необходимость разработки сложных конструктивных решений шарнирной связи. Сложность шарнира зависит от принятого числа степеней свободы. При одной степени свободы шарнир разрабатывается по принципу дверной петли. В этом случае довольно просто могут быть выполнены все приведенные выше требования. При большем числе степеней свободы конструкция усложняется. ^ 6. МНОГООПОРНЫЕ АВТОМОБИЛИ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СВЕРХТЯЖЕЛЫХ НЕГАБАРИТНЫХ ГРУЗОВ Автомобильные перевозки тяжелых и сверхтяжелых негабаритных грузов характеризуются большой сложностью в отношении как их организации, так и технического обеспечения особыми транспортными средствами. Преимущественное распространение в этих перевозках получнлн автомобильные поезда специализированного производства, обеспечивающие буксирование прицепов общей массой в несколько сотен тонн. Удовлетворять возрастающие требования к таким автопоездам, учитывая их недостатки, становится все труднее. Этим, вндимс, можно объяснить появление нового типа транспортных средств для сверхтяжелых грузов — многоопорных автомобилей. К рассматриваемым транспортным средствам предъявляются специальные требования: обеспечение проезжаемости (вездеход-ности) с многотонным негабаритным грузом по существующей дорожной сети и создание возможностей размещения и закрепления особого груза, а также его погрузки и разгрузки. Для обеспечения проезжаемости транспортное средство большой массы не должно разрушать покрытие дорог, различные инженерные сооружения на них. Для этого нужно, чтобы нагрузка была рассредоточена по опорной поверхности дороги, моста и другого сооружения наиболее равномерно. Иначе говоря, транспортное средство должно быть многоопорным (многоколесным) 5. Общие конструктивные решения многоопорных автомобилей Число опор общее ведущих управляемых Группа
Условная схема шасси
Однозвенные
I
Сочлененные прицепного типа
24

Сочлененные седельного типа
в
II
12
48
12
с возможно более равномерным размещением опор. Проезжае-мость требует вписываемости транспортного средства в габариты дорог и их кривизну. Для этого необходимо, чтобы все колеса были управляемыми и поворот их обеспечивался на большие углы, доходящие до 90 °. Для удобства размещения, погрузки и разгрузки груза грузовая платформа должна иметь большие размеры, переменную, по возможности малую, погрузочную высоту и др. Существующие общие конструктивные решения, используемые в автомобилестроении, не позволяют удовлетворить все требования к рассматриваемым транспортным средствам, нужны новые конструктивные решення и принципы разработки этих средств. Решение этих проблем проследим на примере конструкций некоторых многоопорных автомобилей. Известные общие конструктивные решения многоопорных автомобилей можно разбить на три группы, указанные в табл. 5. Представителем группы I может быть семейство унифицированных многоопорных однозвенных автомобилей фирмы «Шейэрле» (ФРГ), основные технические характеристики которых приведены ниже. Модель МТ............120.8.2 Грузоподъемность, т . .    ИЗ Собственная масса, т . .    47 Полная масса, т . . . .    160 Нагрузка, кН: на опору............200 на колесо..........50 Чнсло опор: ведомых............6 ведущих............2 Число колес............32 Шины........*    10.00—20 Размеры автомобиля, м: длина............18,3 ширина ..............5 Размеры погрузочной платформы, м: длина..............15 ширина..............5 Погрузочная высота платформы, м: в движении ....    1,7 наименьшая ....    1,5 наибольшая ....    2,2 Дорожный просвет, мм    200 Радиус поворота, м: внешний............10,25 внутренний..........2,25 Максимальная скорость, км/ч: с полной нагрузкой    8 без нагрузки ....    20 10.00—20 10.00—20 10.00—20 Рис. 9. Многоопорный автомобиль фирмы Шейэрле Силовая установка: Дизель тип двигателя . . . максимальная мощность, кВт..... Трансмиссия . 200    238    2X200 2x238 Гидростатическая высокого давления с гидродвйгателями, встроенными в опоры На рис. 9 показан автомобиль МТ 120.8.2 этого семейства. Он имеет ровную грузовую платформу размером 15x5 м, выполненную в виде несущей решетчатой фермы. Под платформой спереди и сзади подвешены одноместные кабины для водителя, а по центру установлен дизель с его системами, который приводит гидронасос. Платформа закрепляется на восьми колесных опорах, каждая из которых имеет четыре колеса, закрепленных попарно на короткой оси. Все опоры могут поворачиваться на 90°. Две передние опоры являются ведущими. В качестве трансмиссии используется гидростатическая передача, гидродвигатели которой смонтированы в осях опор. Гидростатическая трансмиссия на многоопорном автомобиле применена не случайно. Только гидростатическая или электрическая трансмиссия может обеспечить привод всех основных силовых агрегатов многоопорного автомобиля благодаря способности довольно просто подводить крутящий момент к любой точке автомобиля. Гидростатическая трансмиссия обеспечивает привод колес ведущих опор, сист.ем управления, подъема и сохранения платформой горизонтального положения (горизонтиро-вание) и системы торможения автомобиля. Схема гидростатической трансмис-    i    г £ии рассматриваемых Рис. 10. Схема гидростатической трансмиссии многоопориого автомобиля автомобилей изображена иа рис. 10. Мощность от двига- теля подводится непосредственно к валу насоса Я, который в нагнетающей магистрали А создает высокое давление (35... 40 МПа). К магистрали А подключены два гидромотора: левой Mi и правой М2 опор автомобиля. Предусматривается отбор потока жидкости для привода системы управления и подъема грузовой платформы через магистраль Д. Валы двигателей с обоих концов соединены с ведущими колесами автомобиля. Отработавшая в двигателях и других системах рабочая жидкость по магистрали низкого давления Б поступает снова в насос. Необходимый запас рабочей жидкости хранится в резервуаре 1. Просочившаяся через неплотности жидкость собирается в магистрали Bj по которой стекает в резервуар. Для компенсации утечки, а также для охлаждения масла гидростатическая передача имеет систему подпитки и охлажде- ' ния, состоящую из подпиточного насоса 4, одного пли двух фильтров 2 и охладителей рабочей жидкости 3 и 5. Для предохранения подпиточного насоса от перегрузки он снабжен предохранительным клапаном 5. Гидростатические машины являются обратимыми и могут работать как в режиме насоса, так и в режиме двигателя. Например, если автомобиль затормаживают, то его гндродвигатели могут перейти на режим работы насоса, а насос на режим работы гидродвигателя. При этом магистраль высокого давления А становится магистралью низкого давления, а магистраль низкого давления Б — магистралью высокого давления. Система подпитки в этом случае должна быть подключена к магистрали А. Переключение магистралей производится автоматически, для чего служат обратные клапаны 6. Для предохранения передачи от перегрузки к магистралям А и £ подключены предохранительные клапаны 7, открывающиеся при возникновении в нагнетающей магистрали максимального давления, на которое рассчитана система. При открытом клапане 7 рабочая жидкость стекает в резервуар по сливной магистрали Г. Поскольку при торможении автомобиля рабочая жидкость должна отводить от гидромоторов тепловую энергию, в магистрали Г имеется дополнительный охладитель 8. В системе предусмотрены предохранительные устройства для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и грузов при аварийных разрывах шлангов и трубопроводов. Такова принципиальная схема; реальная схема значительно сложнее, она содержит элементы автоматики, управляющей передачей и трансформацией энергии жидкости. Опоры имеют гидравлическую подвеску, которая используется для подъема и опускания платформы при погрузке и разгрузке груза. Предусмотрена система горизонтирования платформы. Гидростатический привод рулевого управления опорами имеет специальную автоматическую систему, которая задает каждой опоре угол поворота, соответствующий определенному режиму движения — по кругу, поперек или под углом к продольной оси дороги, прямолинейное движение и др. Основой любой опоры являются картер оси колес и фасонный шарнирный рычаг. В верхней части рычага установлена поворотная цапфа (погон), соединяющаяся с грузовой платформой. Шарниром рычаг соединяется с картером оси колес. Вторая связь верхней части рычага и картера оси колес осуществляется через гидропневматический элемент, являющийся упругим элементом подвески и гидроподъемником. Основа многоопорного транспортного средства итальянской фирмы Кометто — опора (рис. 11) имеет несколько иное конструктивное исполнение. В ней применены системы попарно шарнирно связанных рычагов, образующих параллелограмм. Кинематика перемещения рычагов при подъеме и опускании платформы гидроцилиндром такова, что исключается перемещение колеса и всей опоры по отношению к земле. Благодаря этому обеспечивается безопасность погрузки при возможном смещении многотонного груза и исключаются перегрузки в элементах опоры и в гидросистеме. Опоры фирмы Кометто крепятся к платформе при помощи конических подшипников. Ход подвески опоры может изменяться в пределах 400 ... 1000 мм. В пределах допустимого хода подвески возможно принудительное наклонение платформы на боковые стороны, вперед или назад. Электронные приборы этой системы автоматически обеспечивают преодоление макронеровностей пути без изменения поло- Рис. 11. Опора многоопорных автомобилей «Кометто» а — конструктивная схема; б — общий вид жения груза на платформе — платформа поддерживается в строго горизонтальном положении. Гидравлические подвески опор «Кометто» имеют гидравлические балансирные связи по группам из четырех опор. Каждая группа в свою очередь соединяется гидравлически по трехточечной схеме. Главное назначение балансирных гидравлических связей подвесок в группах и групп по трехточечной оп’орной системе — обеспечение равномерного распределения вертикальных нагрузок по опорам. В многоопорных транспортных средствах «Кометто» применяется электронная система, на видеоэкран передается изображение положения центра масс автомобиля в пределах треугольника опор при движении и при погрузке (разгрузке). Кроме того, на экране показывается уровень загрузки каждой из трех групп опор по отношению к полной массе. Эта система позволяет оператору правильно расположить груз на платформе при погрузке и следить за состоянием нагруженности опор в движении. В случае возникновения перегрузок более 20 % от норм подаются звуковой и световой сигналы. Наличие такой системы при перевозке тысячетонных грузов крайне необходимо для исключения опрокидывания груза и аварийных поломок. Как видно из приведенных выше данных, грузоподъемность и размеры многоопорных автомобилей определяются числом устанавливаемых колесных опор. Колесная опора является начальным элементом, модулем всей конструкции, а автомобиль в целом может быть вторичным модулем транспортного средства еще большей грузоподъемности. Принцип модульности, используемый при создании этих транспортных средств, раскрывает широкие возможности комплектовать транспортные средства практически любой грузоподъемности. Фирма Кометто заявляет и демонстрирует практически возможность перевозки модульных конструкций общей массой 3000 т и более. Новая прогрессивная технология транспортирования и строительства крупными модулями дает огромные экономические преимущества: сокращается в несколько раз срок строительства; может быть обеспечен принципиально новый высокий уровень качества благодаря возможности создавать и отлаживать модули в специализированных заводских условиях; отпадают огромные затраты на обеспечение сохранности, складирования материалов, заготовок и др.; отпадает необходимость в складских помещениях; капиталовложения быстро вступают в оборот и окупаются в более короткое время. Испанская фирма Трабоса также производит модульные многоопорные транспортные средства. Для этих автомобилей характерно применение начальных модулей двух типов — с одной (рис. 12) и с тремя колесными опорами, из которых собирают грузовые платформы разной грузоподъемности (по данным фирмы до 5000 т). Кроме того, имеются модули силовой установки с дизелем мощностью 335 кВт и модуль управления с кабиной для водителя. При конструировании модулей решена задача перевозки их в разобранном виде в большегрузных стандартных контейнерах. Грузоподъемность модуля с одной опорой 25 т, с тремя — 75 т. В один многоопорный автомобиль фирма Трабоса включает 40% одноопорных модулей, 30% трехопорных неведущих и 30% трехопорных модулей с приводом колес. Рис. 12. Модуль опоры многоопорного автомобиля «Трабос»
В кабину управляющего модуля устанавливается центральная ЭВМ, которой можно запрограммировать синхронизацию управления опорами по заданному закону поворота транспортного средства (до 243 опор); регулировку подачи гидронасосов для синхронизации 9 независимых силовых модулей; горизонти-рование платформы при погрузке и движении по дороге с макронеровностями с точностью до 0,1 °; определение массы и центра масс перевозимого груза.
<<< Предыдущая страница  1     Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я