Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевский А.А. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя

Подождите немного. Документ загружается.

м.

гир

•//////////////J/s////////

а б

Рис. 27.9. Колебания управляемых колес:

а — связь между вертикальными и угловыми колебаниями колес; б — силы,

действующие на неуравновешенное колесо; в — схема возникновения поворачи-

вающего

момента

Рассмотренные

колебания являются

собственными,

они зави-

сят только от

характеристик

упругих элементов, моментов инер-

ции и масс отдельных деталей. Кроме собственных колебаний,

могут возникать также вынужденные колебания, вызванные перио-

дически действующей возмущающей силой. Такая сила может, на-

пример,

возникнуть вследствие дисбаланса (неуравновешенности)

колес.

При качении неуравновешенного колеса появляется центро-

бежная сила

цк

(рис. 27.9,

5),

которую можно разложить на вер-

тикальную

цг

и горизонтальную

цх

силы. Под действием силы

Рц

колесо

стремится

повернуться относительно шкворня, а под

действием силы

цг

— переместиться в вертикальном направле-

нии. Так как при качении колеса направления сил

их

цг

изме-

няются, возникает виляние колеса.

Наиболее неблагоприятен случай, когда оба колеса имеют дис-

баланс

и неуравновешенные участки расположены в одной плос-

кости, но с разных сторон от оси вращения колес (рис. 27.9,

<?).

В этом случае поворачивающие моменты, действующие на коле-

са, складываются, и угловые колебания становятся особенно силь-

ными.

Если

автомобиль

движется

по дороге с неровностями, то при

определенной скорости частоты вынужденных и собственных ко-

лебаний окажутся одинаковыми, т.е. наступит резонанс, при ко-

тором амплитуда колебаний возрастает.

Виляние

управляемых

колес может быть обусловлено наличи-

ем двойной связи их с кузовом автомобиля (через рулевой привод

и подвеску). При прогибах

рессоры

5 (рис. 27.10, а), соединенной

с рамой спереди простым шарниром 2, а сзади — серьгой 3, пе-

редний мост 1 перемещается по дуге

ММ,

причем ось его качания

располагается около

шарнира

2. Передний конец продольной ру-

левой тяги 4, которая качается относительно пальца рулевой СО-

ШЕИ, описывает дугу NN. Кривые

ММ

и NN расходятся, поэтому

360

Рис. 27.10. Колебания колес при расположении серьги рессоры сзади

(и),

спереди (б) и размещение рулевого механизма перед передним

мостом (в):

— передний мост; 2 — шарнир; 3 — серьга; 4 — рулевая тяга; 5 — рессора

вертикальные перемещения колес сопровождаются поворотами

их относительно шкворней, что ухудшает управляемость автомо-

биля и повышает утомляемость водителя.

Для уменьшения виляния колес нужно сблизить траектории

движения переднего моста и переднего конца продольной руле-

вой тяги. С этой целью передний конец рессоры иногда соединяют

с рамой серьгой, а задний — простым шарниром (рис. 27.10, б).

В некоторых конструкциях рулевой механизм располагают перед

передним мостом (рис. 27.10, в).

27.7. Стабилизация управляемых колес

Стабилизацией называют свойство управляемых колес сохра-

нять нейтральное положение (занимаемое ими при прямолиней-

ном движении) и автоматически в него возвращаться.

Измерителями стабилизации колес при выходе автомобиля из

поворота служат стабилизующий момент и угловая скорость поворо-

та рулевого колеса при возвращении его в нейтральное положение.

Стабилизирующий момент возникает благодаря продольному и

поперечному наклонам шкворней, а также вследствие эластично-

сти шины.

Для определения стабилизирующего момента рассмотрим

рис.

27.11,

а. Шкворень правого колеса автомобиля наклонен в

поперечном направлении на угол

(З

ось его пересекает плос-

кость дороги в точке О. Разложим нормальную реакцию дороги

действующую на колесо, на две составляющих: силу

лежа-

щую в плоскости дороги, и

R",

параллельную оси шкворня. Углы

наклона шкворней невелики, поэтому можно записать

tg&

^гРш-

Угол

поворота внутреннего колеса больше, чем угол

Од-

нако при поворотах, наиболее распространенных в эксплуатации,

можно считать, что

6, a

sin

361

Рис.

27.11.

Схемы к расчету стабилизирующих моментов, действующих

при поперечном (а, б) и

продольном

(в, г) наклоне шкворней:

Р\ш

Уш

— углы наклона шкворней;

9„

— углы поворота внутреннего и наруж-

ного колес;

— длина

поворотной

цапфы;

— радиус колеса;

— каса-

тельные реакции дороги;

— поперечные реакции дороги;

—

нормальные реакции дороги;

гч

— плечи, на которых действу-

ют

соответствующие

силы

Составляющие нормальных реакций действуют на плечах

причем

Ръ~Рн~

*цв»

где

— длина поворотной цапфы.

Моменты

гн

этих сил относительно точек

(рис.

27.11, б) будут:

Л^гв

Я^/ц

sin

Лзз/цврш

;

/?Х

sine

гн

Рш-

Оба момента стремятся вернуть управляемые колеса в нейт-

ральное положение, т.е. являются стабилизирующими. Суммар-

ный стабилизирующий

момент,

приложенный к рулевой трапе-

ции автомобиля при поперечном наклоне шкворней,

где

— вес, приходящийся на передний мост автомобиля, Н.

362

Касательные реакции дороги

создают относительно

тех же точек моменты, действующие в противоположных направ-

лениях, вследствие чего почти полностью уравновешивают друг

друга. Моменты поперечных реакций

также направлены

противоположно, разность их заметного влияния на стабилиза-

цию не оказывает. Поэтому при поперечном наклоне шкворней

основное значение для стабилизации колес имеет момент

Л/

В случае наклона шкворня на угол

продольном направле-

нии (рис.

27.11,

в) нормальную реакцию дороги

также можно

разложить на две составляющие силы:

лежащую в плоскости

дороги, и

R",

параллельную оси шкворня. При этом

При криволинейном движении автомобиля силы

(рис.

27.

г) действуют соответственно на плечах

Моменты

этих сил направлены в разные стороны и уравновешивают друг

друга. Также взаимно уравновешены моменты касательных реак-

ций дороги

Поперечные же реакции дороги

создают соответственно на плечах

моменты, действующие

в одном направлении. Оба момента стремятся вернуть управляе-

мые колеса в нейтральное положение и, складываясь, дают сум-

марный стабилизирующий момент

приложенный к рулевой

трапеции автомобиля:

ув

ун

Сумма поперечных реакций

R^,

приложенных к управ-

ляемым колесам, равна центробежной силе, действующей на пе-

реднюю часть автомобиля:

Следовательно, стабилизирующий момент при продольном

наклоне шкворней

G\v

8тОгу

/(#£)

Giv

Q/(gL).

(27.10)

На рис. 27.12, а показаны изменения моментов

в зави-

симости от угла поворота управляемых колес легкового автомо-

биля. При расчетах принято

(7,

= 5000 Н;

= 0,1 м;

г=

0,3 м;

= 6°

(0,105 рад);

= 1° (0,0175 рад). Скорость автомобиля выбрана рав-

ной 5 м/с (линия 7) и 10 м/с (линия

3).

Момент

Мр

не зависит от скорости автомобиля и изменяется

приблизительно пропорционально углу 0 (линия 2). Момент

возникающий при продольном наклоне шкворня, напротив, в

большой степени зависит от скорости автомобиля.

363

5 10 15е,град

45^,

град

Рис.

27.12.

Зависимость

стабилизирующих

моментов от угла поворота (а)

и угла увода (5) управляемых колес:

1 —

при

= О,

УШ

1*>

= 5

м/с;

2 —

Л/

при

(З

= 6°,

м/с;

3 —

при

= О,

УШ

Ю°,

= 10 м/с;

— шина 7.50— 16; 5 — шина 6.00— 15; 6—

шина

7.50—15;

7 — шина

6.00—16

При движении

автомобиля

с небольшой скоростью момент

невелик (линия 7), и

стабилизация

колес обеспечивается пре-

имущественно

благодаря

поперечному

наклону шкворней (момент

А/р,

линия 2). При

движении

же с большой скоростью, когда не-

обходимо быстрое

возвращение

колес в нейтральное положение,

стабилизацию обеспечивает

момент

Л/

(линия 3). Для того чтобы

автомобиль обладал

хорошей:

стабилизацией при любых скорос-

тях, шкворням обычно придают наклон как в поперечном, так и

в продольном

направлениях.

При качении на колесо с уводом действуют также моменты

MX и My, вызванные упругостью шины (рис. 27.12, б):

ув»

= Rb

My = R

где

— угловая

жесткостылины,

Н-м/рад.

Все три момента действуют одновременно, поэтому рассмат-

ривают их сумму

М'

Му,

называя ее стабилизирующим

моментом шины

На рис. 27.12, б

показаны

эмпирические зависимости момента

от угла

ув

увода для некоторых моделей отечественных шин.

При увеличении угла увода момент

сначала возрастает, затем,

достигнув максимума,

обычно

начинает снижаться, что объясня-

ется более интенсивным проскальзыванием в задней части кон-

такта.

Стабилизирующие моменты способствуют быстрому возвраще-

нию управляемых колес в нейтральное положение. Вместе с тем

они затрудняют управление автомобилем при входе в поворот.

Чтобы суммарный

стабилизирующий

момент не был особенно

велик, у автомобиля с шинами, имеющими большой момент

364

уменьшают продольный наклон шкворня. Так, у легковых автомо-

билей с шинами низкого давления угол продольного наклона

шкворней часто близок к нулю, а иногда даже отрицателен.

В случае прямолинейного движения, когда угол 0 = 0, стабили-

зирующие моменты отсутствуют. Стабилизацию колес в этом слу-

чае обеспечивает трение в рулевом управлении. В современных ру-

левых управлениях трение при небольших углах 0 значительно и

удерживает управляемые колеса в нейтральном положении. При

больших значениях угла 0 трение невелико и при выходе автомо-

биля из поворота не мешает возвращению колес в нейтральное

положение.

Контрольные вопросы

1. Расскажите об измерителях управляемости автомобиля.

2. Назовите условие качения передних колес без поперечного сколь-

жения.

3. Что такое увод колеса, от каких факторов он зависит и как влияет

на управляемость автомобиля?

4. Как определить критические скорости автомобиля по условиям уп-

равляемости и увода?

5. Как влияет колебание колеса на управляемость автомобиля?

6. Что такое стабилизация управляемых колес и от каких факторов

она зависит?

28.1. Проходимость

акгомобиля

и ее геометрические

показатели

Понятие о проходимости

а.втомобиля.

Автомобиль работает не

только на дорогах с твердым

покрытием,

но и на грунтовых доро-

гах, в условиях бездорожья,

поэтому

он должен обладать хорошей

проходимостью.

Проходимость зависит

от

многих факторов, основными из ко-

торых являются

опорно-тяговые

и геометрические показатели, а

также конструкция отдельных агрегатов трансмиссии (дифферен-

циала, коробки передач и др.). На проходимость существенно влияет

стиль вождения автомобиля.

В зависимости от проходимости автомобили условно делят на

три группы. В основу классификации положена так называемая

колесная формула, состоящая из двух цифр: первая цифра соот-

ветствует общему числу колес автомобиля, а вторая — числу ве-

дущих колес.

К первой группе относятся автомобили ограниченной (нормаль-

ной) проходимости с колесными формулами 4x2 и

6*2,

ко вто-

рой — автомобили

повышенной

проходимости с колесными фор-

мулами 4x4, 6x4, 6x6, к третьей — автомобили высокой прохо-

димости с колесной формулэй 8x8 и специальной компоновкой.

Автомобили с колесными формулами 4x4 и 6x6 специальной кон-

струкции имеют практически такую же проходимость, как авто-

мобили третьей группы.

Геометрические

показатели

проходимости. Показатели проходи-

мости, которые зависят в основном от габаритных размеров авто-

мобиля и могут быть отражены геометрическим изображением в

различных плоскостях, называют геометрическими показателями.

Их обычно определяют в статическом положении автомобиля.

Дорожный просвет —

это

расстояние h между низшей точкой

автомобиля и плоскостью дороги (рис. 28.1), которое характери-

зует возможность движения автомобиля без задевания сосредото-

ченных препятствий (камней, пней и т.п.).

Углы переднего а и

заднего

р свесов, а также передний

и задний

/з

свесы характеризуют проходимость автомобиля по неровным до-

рогам при въезде на препятствие или при съезде с него, напри-

мер в случаях наезда на бугор, переезда через канавы и т. п. Для

определения углов а и

проводят касательные к внешним окруж-

ностям шин передних и задних колес и к наиболее удаленным

точкам передней и задней частей автомобиля.

366

Передний (задний) свес автомобиля определяется расстояни-

ем от крайней точки контура передней (задней) выступающей

части автомобиля по длине до плоскости, перпендикулярной опор-

ной поверхности и проходящей через центры передних (задних)

колес автомобиля.

Продольный радиус

пр

проходимости определяет очертания пре-

пятствия, которое, не задевая, может преодолеть автомобиль.

Продольный радиус проходимости равен радиусу окружности,

проведенной касательно к внешним окружностям шин и наибо-

лее низкой точке автомобиля, в пределах базы. Чем меньше этот

радиус, тем лучше проходимость автомобиля. Уменьшая, напри-

мер, базу автомобиля, можно уменьшить радиус

пр

Радиусы, м, продольной проходимости для некоторых автомо-

билей следующие:

Легковые автомобили с колесной формулой 4x2 ...

3,2...8,3

Грузовые автомобили с колесной формулой:

4x2

2,7...5,5

4x4

1,9...3,6

Поперечный радиус

поп

проходимости имеет аналогичные ра-

диусу

пр

назначение и метод определения, отличаясь плоскостью

и пределами измерения (поперечная плоскость вместо продоль-

ной и колея вместо базы).

Геометрические показатели проходимости отечественных ав-

томобилей достаточно высоки и превосходят по своим значени-

Рис.

28.1.

Геометрические показатели проходимости автомобиля:

Рпр и

поп

— радиусы продольной и поперечной проходимости; а и (3 — углы

переднего и заднего свесов;

— передний и задний свесы;

— дорожный

просвет;

пр

поп

— продольный и поперечный радиусы проходимости;

—

боковая сила

367

Рис. 28.2. Показатели маневренности одиночного автомобиля (а); тягача

с прицепом (6) и полуприцепом (в):

А — ширина полосы движения;

— минимальные радиусы поворота наруж-

ного переднего и внутреннего заднего колес; а — расстояние от среднего радиуса

наружного колеса до крайней внешней точки кузова; Ь — расстояние от среднего

радиуса внутреннего колеса до крайней внутренней точки кузова

ям показатели однотипных зарубежных образцов. Однако это не-

гативно отразилось на динамических качествах машин из-за уве-

личения их массы и повышения аэродинамических сопротивле-

ний.

Маневренностью

называют свойство автомобиля поворачивать-

ся на минимальной площади. Она характеризует проходимость ав-

томобиля в горизонтальной плоскости.

Показателями маневренности автомобиля являются: минималь-

ный радиус поворота наружного переднего колеса (рис. 28.2, а);

ширина А полосы движения, которую занимает автомобиль при

повороте; максимальный выход отдельных частей автомобиля за

пределы траектории движения наружного переднего и внутренне-

го заднего колес (расстояния а и

Ь).

Максимальная ширина полосы движения, м,

А =

+ а +

Ь,

где

— минимальные радиусы поворота наружного перед-

него и внутреннего заднего колес, м.

Наиболее

маневренны

одиночные автомобили со всеми управ-

ляемыми колесами.

При буксировании прицепов маневренность автомобиля не-

сколько ухудшается, так как прицеп и полуприцеп смещаются к

центру поворота (рис. 28.2, б, в) и ширина полосы движения

увеличивается. Ширина полосы движения автопоезда растет с

увеличением числа буксируемых прицепов, базы прицепа и дли-

ны дышла.

368

28.2. Тяговые и опорные показатели проходимости

Тяговыми показателями проходимости автомобиля являются

максимальные сила тяги и динамический фактор, а опорно-сцеп-

ными — сцепной вес, давление колес на дорогу и коэффициент

сцепления.

Плохая дорога обладает повышенным сопротивлением движе-

нию. Чтобы преодолеть его, автомобиль высокой проходимости

должен иметь большую силу тяги, чем автомобиль, эксплуатиру-

емый на хороших дорогах. Для увеличения силы тяги в трансмис-

сию автомобилей высокой проходимости вводят дополнительную

коробку передач (демультипликатор). Увеличить динамический

фактор можно также снижением массы автомобиля, однако это

приводит к уменьшению массы перевозимого груза.

Сцепной вес

СЦ

автомобиля можно повысить, увеличивая число

ведущих колес или смещая центр тяжести в сторону ведущего моста.

Для различных автомобилей отношение

и максимальный

динамический фактор имеют значения, приведенные в табл. 28.1.

Основным показателем проходимости автомобиля по дорогам

с мягким покрытием является давление колес на дорогу, которое

определяют по формуле, Па,

где

— вес автомобиля, воспринимаемый колесом, Н;

—

площадь контакта колеса с дорогой,

На рис. 28.3, а приведен график зависимости площади контак-

та

шины

12.00—18

от давления воздуха

в ней при движении

автомобиля по снежной целине. По мере уменьшения давления

воздуха площадь контакта увеличивается, а давление на опорную

поверхность снижается до

07.

..0,

МПа.

На рис. 28.3, б показаны зависимости силы сопротивления до-

роги

движению автомобиля с колесной формулой 6x6 с шина-

ми

12.00—18

от давления воздуха

в них. Силы сопротивления

движению автомобиля по песку и заболоченной луговине дости-

Таблица 28.1

Значения опорно-сцепного и тягового показателей автомобилей

Автомобиль

Автомобиль с передним или задним

ведущими мостами:

легковой

грузовой

Автомобиль со всеми ведущими

мостами

/Ga

0,45.

..0,5

0,65.

..0,75

Мпах

0,25

...0,35

0,25.

..0,35

0,6.

..0,8

369

0,175

0,125

0,075

007S

»•»•••

17,5

12,5

7,5

2.5

ч_

.-"•^

.-—

—•

.--•'

—

•*

—

О 0,1

0,2

,МПа 0

0,1

0,2

МПа

я 5

Рис. 28.3. Зависимости площади контакта

(а) и силы сопротивления

дороги

(б) от давления

воздуха в шине:

7 — песок; 2 — заболоченная луговина; 3 — сырая снежная целина

гают наименьших значений при

= 0,075 МПа, по снегу — при

0,15

МПа.

При движении автомобиля по мягкому влажному

грунту

воз-

можно буксование ведущих колес вследствие скольжения или сре-

зания фунта. Понижение давления колес на дорогу в этом случае

может снизить проходимость автомобиля, так как чем меньше

давление, тем хуже

ведущее

колесо выдавливает влагу в контакте

шины с опорной

поверхностью

и начинает буксовать. Поэтому

для повышения проходимости по мягким влажным грунтам необ-

ходимо увеличивать давление ведущих колес на дорогу. Вместе с

тем для предотвращения их буксования ввиду срезания грунта

желательно уменьшить давление. Максимальная сила тяги в этом

случае

Tmax

(где G — напряжение среза в грунте, Па).

Когда напряжение среза больше напряжения,

которое

может

выдерживать грунт, происходит

срезание

грунта, и колесо про-

буксовывает.

Противоречивые требования к давлению при

движении

авто-

мобиля по мягким и

влажным

грунтам могут быть частично удов-

летворены, если использовать шины, имеющие протектор

боль-

шими выступами (грунтозацепами). До погружения

грунтозаце-

пов в грунт из-за малой площади контакта шины с опорной по-

верхностью давление колеса

большое,

в результате чего влага хо-

рошо выдавливается из области контакта. По мере погружения

колеса в грунт увеличивается площадь срезаемого грунта, что сни-

жает напряжение среза.

Для

повышения

проходимости

автомобиля по пахоте, сильно

размокшей дороге, песку или снегу применяют шины с особо

широким профилем и низким давлением воздуха.

Сила сцепления движителя с дорогой приблизительно пропор-

циональна длине поверхности контакта. У обычной автомобиль-

ной шины в контакте с

дорогой

находится около 8 % длины ее

370

окружности, а у шины с регулируемым давлением — до 16

Од-

нако шины с регулируемым давлением при эксплуатации на ми-

нимальном давлении имеют меньший срок службы.

Коэффициент ф определяет проходимость автомобиля при дви-

жении по влажным грунтам и скользкой (обледенелой) дороге.

Проходимость автомобиля можно повысить, увеличив диаметр

колеса. Так, на автомобилях высокой проходимости устанавлива-

ют колеса диаметром 1,5

...2м,

а на некоторых специальных авто-

мобилях

— до 3 м.

28.3. Влияние конструкции на проходимость автомобиля

Ведомые и ведущие колеса. Ведомые колеса значительно хуже

преодолевают вертикальные препятствия, чем ведущие.

На ведомое (переднее) колесо автомобиля при преодолевании

им вертикального препятствия высотой h действуют толкающая

сила

(рис. 28.4, а) и реакция R препятствия. Из условий равно-

весия колеса имеем:

Р„

Силы, действующие на колесо, связаны между собой равенствами

Из треугольника АОС определим значение

tga,

ОС/АС

(г

А)А/2гА

следовательно,

(28.1)

Из формулы (28.1) следует, что при h

сила

становится

бесконечно большой, т. е. при наезде ведомых передних колес на

препятствие

высотой h =

автомобиль не сможет его преодолеть

даже при весьма большой силе тяги на ведущих колесах.

Если h >

г,

то преодоление препятствия также невозможно.

На ведущее переднее колесо, кроме сил

действует тя-

говый момент

вследствие чего появляется сила

(рис. 28.4, б).

Разложим силу

на горизонтальную

Р;

и вертикальную

Р"

состав-

ляющие. В результате действия сил

возникают реакции

Спроектировав все силы на вертикальную и горизонтальную

оси, получим:

Р - R -

Р'-

Р - R + Р"

"х

Лх

*т>

~г

-t-

Возникновение дополнительной силы Р" позволяет ведущему

колесу преодолевать препятствие высотой, равной радиусу коле-

са, а сила

Р(

уменьшает составляющую силы сопротивления дви-

жению

371

Рис. 28.4. Схемы сил, действующих на ведомое (а) и ведущее

(6}

колеса

автомобиля при преодолении ими вертикального препятствия

Колеи передних и задних колес. При образовании колеи во вре-

мя движения автомобиля по мягкому грунту возникает значитель-

ное сопротивление качению колес. Поэтому в случае несовпаде-

ния колеи задних колес с колеей передних сопротивление движе-

нию увеличивается.

Несовпадение колеи может быть у автомобилей, как со всеми

одинарными колесами (рис. 28.5,

б),

так и с передними одинар-

ными и задними сдвоенными колесами (рис. 28.5, в). Разность пе-

редней и задней колей одинарных колес не должна превышать

25...32

% ширины профиля шины. При большей разности прохо-

димость автомобиля существенно снижается.

Подвеска. Движение автомобилей с колесными формулами 6x4

6x6

по пересеченной местности без отрыва колес от грунта мо-

жет быть ограничено максимально допустимым перекосом их мо-

стов, который зависит от типа подвески. При независимой и ба-

лансирной подвесках допускается больший перекос мостов, что

способствует повышению проходимости.

Рис 28.5. Взаимные положения колеи передних и задних колес:

а — колеи совпадают; б — колеи не совпадают; в — сдвоенные задние

колееа

образуют более широкие колеи

372

Дифференциал. При пробуксовывании одного из ведущих ко-

лес (например, левого) дифференциал распределяет крутящий

момент между колесами следующим образом:

0,5(М

М;

);

0,5(М

А£

где

Л/д

— крутящий момент на ведомом зубчатом колесе главной

передачи;

Л/

— момент трения в дифференциале, возникающий

из-за относительного движения его деталей,

Н-м.

С точки зрения проходимости автомобиля трение в дифферен-

циале является полезным, так как оно позволяет передавать боль-

ший крутящий момент на небуксующее колесо и меньший — на

буксующее, а это способствует прекращению буксования. Сум-

марная сила тяги на двух ведущих колесах при этом достигает мак-

симального значения, Н:

т мах

где

сц

тах

— сила тяги на колесе с меньшим сцеплением, Н.

Дифференциал с малым внутренним трением распределяет

крутящий момент по полуосям приблизительно поровну, и реа-

лизация момента ограничивается буксованием колеса, которое

находится на грунте с меньшим коэффициентом сцепления. Об-

щая сила тяги на ведущих колесах определяется колесом, которое

имеет меньшее сцепление с дорогой, и может оказаться недоста-

точной для преодоления автомобилем сопротивления движению.

Поэтому при установке простого дифференциала резко ухудшает-

ся

проходимость автомобиля. Трение в простом дифференциале

невелико, вследствие чего суммарная сила тяги увеличивается всего

на4...6%.

В червячном и кулачковом дифференциалах, которые устанав-

ливают на автомобили повышенной и высокой проходимости,

трение значительно больше, и сила тяги возрастает на 10... 15

Преимуществом механизмов с муфтами свободного хода, иногда

применяющихся вместо дифференциалов, является возможность

обеспечения максимальной силы тяги на отстающем колесе (вы-

ключение дифференциала) при любом соотношении коэффици-

ентов сцепления между дорогой и колесами (правым и левым)

автомобиля. Такие механизмы и самоблокирующиеся дифференци-

алы улучшают проходимость автомобиля при движении по скольз-

ким грунтам, так как действуют автоматически и при качении

одного из ведущих колес по дороге с малым коэффициентом сцеп-

ления позволяют преодолевать этот участок без буксования и за-

метного снижения скорости. Суммарная сила тяги при блокиров-

ке дифференциала во время движения в реальных дорожных усло-

виях увеличивается на

20...

так как разница между коэффи-

циентами сцепления на участках дороги под правым и левым ве-

дущими колесами сравнительно

невелика.

373

Регулирование давления воздуха в шинах. Автомобиль, обору-

дованный централизованной системой регулирования давления

воздуха в шинах, при прочих равных условиях обладает повышен-

ной проходимостью при движении по мягким грунтам. В этом слу-

чае при снижении давления воздуха в шинах увеличивается пло-

щадь контакта колеса с дорогой, т.е. обеспечивается снижение

давления колеса на дорогу.

Снижение скорости автомобиля. Установка на автомобиль гид-

ротрансформатора, раздаточной коробки, электромеханической

трансмиссии способствует повышению его проходимости по мяг-

ким и влажным фунтам, так как позволяет снизить минималь-

ную скорость движения до

0,5...

1,5

км/ч и обеспечивает ее плав-

ное изменение. От этого во многом зависит успешное

трогание

автомобиля с места в указанных условиях.

28.4. Вездеходные машины

Вездеходный транспорт необходим в районах, в которых транс-

портные потоки не планируются на длительный срок, нет посто-

янных связей между населенными пунктами для оказания меди-

цинской помощи в аварийных ситуациях, а также для обслужива-

ния линий связи и

других

нужд народного хозяйства.

Вездеходные машины классифицируют по устройству движи-

теля следующим образом.

Колесные вездеходы. Колесные формулы таких вездеходов 4x4,

6x6, 8x8,

Ю.

Они могут иметь колеса большого диаметра (около

3 м), причем обычно все колеса делают ведущими.

Колесные вездеходы классифицируют по расположению двига-

теля, компоновке трансмиссии и конструкции рамы. Вездеходы с рас-

положением двигателя перед кабиной в последние годы выпускают

в небольшом количестве. Предпочтение отдается компоновке каби-

на над двигателем или двигатель между двумя кабинами.

У автомобиля с

кабиной,

расположенной над двигателем, умень-

шаются длина шасси и база, улучшается обзорность. Недостатки

такой компоновки — ухудшение условий технического обслужи-

вания двигателя и увеличение его загрязнения при движении.

При

расположении

двигателя внутри кабины преимущества с

точки зрения использования шасси и обзорности такие же, как и

в первом случае, недостатки — уменьшение числа мест в кабине

и ухудшение условий работы водителя в результате повышения

уровня шума и температуры, ухудшения вентиляции.

В случае расположения двигателя в задней части машины улуч-

шается обзорность, однако ухудшается охлаждение двигателя,

усложняется управление сцеплением и коробкой передач.

По компоновке трансмиссии применяют две схемы в зависи-

мости от размещения основных агрегатов. В мостовой схеме

крутя-

374

Рис. 28.6. Бортовая схема компо-

новки трансмиссии колесного

вездехода:

1 — колесные редукторы; 2 — бор-

товые редукторы правого борта; 3 —

двигатель; 4 — раздаточная коробка;

— бортовые редукторы левого борта

щий момент от двигателя переда-

ется через коробку передач на раз-

даточную коробку и далее через

главные передачи мостов на ко-

леса. В бортовой схеме (рис. 28.6)

момент от двигателя 3 передается

через раздаточную коробку 4 к

бортовым редукторам 2 и 5 пра-

вого и левого бортов, далее, как

правило, через колесные редукто-

ры 7 — к ведущим колесам.

На вездеходных машинах с ко-

лесной формулой 4x4 наиболее

распространена мостовая схема,

так как она проще бортовой и

имеет меньшую стоимость при небольшом числе мостов.

На вездеходах применяют рамы двух типов: жесткую, наибо-

лее простую по конструкции, и шарнирную («составную», «лома-

ющуюся»), обеспечивающую повышенную проходимость и луч-

шую маневренность вездехода, особенно при колесах большого

диаметра. На большинстве колесных вездеходов устанавливают же-

сткую раму.

Для движения по пересеченной местности наиболее перспек-

тивны сочлененные транспортные средства (рис. 28.7, а...

д).

В перед-

ней части 1 располагаются энергетическая установка и место во-

дителя, в задней 2 — перевозимый груз.

Вездеход оснащен независимой подвеской (рис. 28.7,

ё),

рыча-

ги 4 которой позволяют регулировать высоту положения кузова с

помощью управляемых гидрорессор 3. Такая конструкция подвес-

ки обеспечивает горизонтальное положение кузовов обеих секций

при движении по пересеченной местности.

Гусеничные вездеходы. По числу гусениц вездеходы бывают

двух-

четырехгусеничными.

Наиболее распространены

двухгусеничные

вездеходы. Большая опорная поверхность гусениц, позволяет сни-

зить удельное давление на грунт. Компоновка

двухгусеничных

вез-

деходов разнообразна и определяется параметрами гусеничного

движителя, расположением ведущей звездочки и двигателя.

Четырехгусеничная

машина рис. 28.8, а имеет по две гусеничные

тележки, смонтированные на жесткой раме. Поворот такой машины

осуществляется не торможением гусениц, а поворотом первой те-

лежки относительно рамы с помощью гидравлических цилиндров.

Лыжно-гусеничные

снегоходные

машины (мотосани или мото-

нарты). Для движения по заснеженной местности используют

лыж-

но-гусеничные

транспортные средства.

Мотонарты способны развивать скорость до 100 км/ч. Традици-

онно мотонарты имеют одну гусеницу и две направляющие лыжи.

375

юо

р\/

ИКЯ

Ji>

Рис. 28.7. Сочлененный вездеход:

а...д

— движение по пересеченной местности; е — независимая подвеска; 1 и 2 •

передняя и задняя части вездехода; 3 — гидрорессора; 4 — рычаг

Гусеница поддерживается катками и приводится в движение двух-

тактным двигателем мощностью

15.

..40

кВт

(20.

..50

л.

с.)

через

ременный вариатор. Управление поворотом лыж выполнено по

типу велосипедного. Для катков и лыж обеспечивается подрессо-

ривание.

Существуют две схемы компоновки мотосаней: с опорой на

одну лыжу и две гусеницы (рис. 28.8, б); с опорой на две лыжи и

одну гусеницу (рис. 28.8, в).

Вездеходы с

роторно-винтовым

(шнековым)

движителем. Ротор-

но-винтовой движитель — это цилиндр-ротор с винтовой лопас-

тью. Движитель позволяет использовать не только тяговые воз-

можности винтовой лопасти, но и сам ротор как опорный эле-

мент. Принцип движения вездехода аналогичен принципу пере-

мещения винта в гайке (рис. 28.8, г).

Существуют три основные компоновочные схемы вездеходов с

роторно-винтовым движителем: двухвинтовая,

лыжно-винтовая,

четырехвинтовая.

Недостатком таких вездеходов является неспособность двигаться

на большие расстояния по дорогам с твердым покрытием. Для

устранения этого недостатка применяют комбинированный дви-

житель: на дорогах, имеющих твердое покрытие — колеса, в ус-

ловиях бездорожья — шнек (колеса при этом поднимают).

Плавающие автомобили. Глубина брода, преодолеваемого ав-

томобилем, зависит от высоты расположения частей двигателя,

которые не должны находиться в воде (воздушный фильтр систе-

мы вентиляции картера, свечи и распределитель зажигания). Ав-

томобиль ограниченной проходимости может преодолеть неглу-

376

Рис. 28.8. Вездеходы гусеничный (а),

лыжно-гусеничные

(б, в), с

ротор-

но-винтовым

движителем (г)

бокий брод

(0,5...0,6

м) с твердым дном, а автомобили повы-

шенной проходимости при герметизации отдельных механизмов —

брод глубиной до 1,5 м.

377

Для преодоления широких и глубоких водных преград создают

плавающие автомобили (амфибии), которые обычно изготовляют

на базе автомобилей с колесными формулами 4x4,

6x6

или

8x8.

Аппараты на воздушной подушке. Исследованиями установле-

но, что транспортные средства на воздушной подушке и автомо-

били с разгрузкой колес, несмотря на высокую стоимость, обла-

дают качествами, которые не могут обеспечить автомобили высо-

кой проходимости.

Принцип действия транспортного средства на воздушной по-

душке (аппарат на воздушной подушке — АВП) заключается в

нагнетании под корпус воздуха. В результате повышения давления

под корпусом он поднимается над опорной поверхностью или,

по крайней мере, уменьшается давление на нее со стороны дви-

жителей транспортного средства.

Применяют в основном два способа создания воздушной по-

душки: камерный и

сопловый.

По камерному способу воздух на-

гнетается вентилятором в объем (камеру) под днищем аппарата

(под корпусом). Вытекает воздух из-под корпуса через зазор меж-

ду краем корпуса и опорной поверхностью. По сопловой схеме воз-

дух подается в ресивер, а из него к щелевым соплам, располагаю-

щимся по периметру днища корпуса.

2345

789

Рис. 28.9. Автомобили на воздушной подушке:

а — с комбинированным (камерным и сопловым) способом создания воздуш-

ной подушки; б — грузовой с разгрузкой колес с помощью воздушной подушки;

1 — камера корпуса; 2 — киль; 3 — двигатель; 4 — сцепление; 5 —

клиноремен-

ная передача; 6 — вентилятор; 7 — кабина; 8 — поплавок; 9 — регулируемая

заслонка; 10 — колеса; 11 — подъемный механизм; 12 — разгрузочная камера;

13—

эластичная юбка

378

Иногда оба способа объединяют, что дает возможность управ-

лять продольной тягой. Кроме того, в таком аппарате обеспечива-

ется плавучесть, как у автомобиля-амфибии.

Колеса 10 (рис. 28.9,

а}

служат для обычного перемещения по

опорной поверхности. Подъемная сила создается в результате на-

гнетания воздуха вентилятором 6 в камеру 1. Привод вентилятора

осуществляется от двигателя 3, через сцепление 4 и передачу 5.

Водитель располагается в кабине 7. Плавучесть создается поплавка-

ми 8. В нижней части установлены регулируемые заслонки

Рдля

уп-

равления воздушным потоком и создания горизонтальной тяговой

силы. Киль 2 эффективен только на высокой скорости движения.

Воздушную подушку применяют при конвертировании серий-

ных автомобилей в целях обеспечения эксплуатации на трудно-

проходимых грунтах. Такой автомобиль полезен как транспортное

средство для условий бездорожья в сельском хозяйстве и для пе-

ревозки тяжелых грузов по хорошим дорогам в случаях, когда

нагрузка на мост превышает допустимую для дорожного покры-

тия. Для этого под кузовом устанавливают разгрузочную камеру 12

(рис. 28.9,

б),

которая с помощью подъемного механизма 11 мо-

жет перемещаться вверх и вниз. Воздух нагнетается в разгрузоч-

ную камеру вентилятором, приводимым во вращение от отдель-

ного высокооборотного двигателя. Воздух выходит по периметру

разгрузочной камеры отклоняя ее эластичную юбку 13.

Имеются данные о разработке автомобилей с разгрузкой колес

грузоподъемностью 30 и 100 т, развивающих скорость до 100 км/ч.

28.5. Увеличение проходимости автомобиля

Лебедка. Для преодоления особо тяжелых участков дороги и

подъемов, а также вытаскивания застрявшего автомобиля приме-

няют лебедки с приводом от коробки отбора мощности. Обычно у

автомобилей малой и средней грузоподъемности лебедки устанав-

ливают в передней части. Преимуществами такого расположения

являются простота привода лебедки и удобство технического об-

служивания, а недостатками — перегрузка переднего моста авто-

мобиля, уменьшение утла переднего свеса и затруднение пуска

двигателя с помощью пусковой рукоятки.

Привод барабана лебедки обычно имеет червячный редуктор.

Длина троса лебедки должна быть 80... ПО м. Средняя скорость

наматывания троса на низших передачах и при малой угловой ско-

рости коленчатого вала двигателя

0,15...0,5

м/с.

Перед самовытаскиванием автомобиля, оборудованного лебед-

кой, конец троса прикрепляют к опоре, которая может выдер-

жать максимальную силу тяги, развиваемую лебедкой. При отсут-

ствии естественных опор применяют различные якорные устрой-

ства, например, якорь штопорного типа, который ввинчивают в

379