Грузовые автомобили

Грузовой автотранспорт. Многоосные автомобили

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

На основании анализа, проведенного в разд. 41 и 42, можно отметить, что для обеспечения высоких показателей проходимости любого автомобиля распределение мощности по колесам должно удовлетворять двум основным требованиям:

колесо должно работать в свободном или близком к нему режиме качения, когда обеспечивается наименьшее сопротивление качению из-за отсутствия продольной силы и абсолютного сколь- ) жения (колесо должно двигаться только под воздействием крутящего момента, равного моменту сопротивления качению);  

при необходимости создания продольной тяговой силы для преодоления дополнительных сопротивлений (разгон, подъем, нагрузка на крюке) мощность, подводимая к колесу, не должна превышать предела интенсивного разрушения грунта в результате излишнего буксования колеса. Иначе говоря, буксование колес не должно превышать значения, при котором образуется максимальная тяговая сила.

Как было показано в гл. 4, закон распределения мощности по колесам и мостам определяют кинематические характеристики РУТ.

При блокированной трансмиссии распределение мощности зависит согласно уравнению от кинематического несоответствия, соотношения приведенной тангенциальной эластичности колес и грунта и общего сопротивления движению. Сопоставляя оптимальный закон распределения мощности с фактическим, определяемым конструкцией трансмиссии, можно прийти к выводу, что трансмиссия должна быть автоматической, способной приспособляться к изменяющимся в зависимости от характеристик грунта и ровности поверхности условиям движения колес.

В работах Ю. В. Пирковского обоснована необходимость автоматической системы распределения мощности по колесам в резко меняющихся условиях движения. На экспериментальном графике показан (штриховой кривой) закон изменения оптимального распределения крутящих моментов по мостам двухосного автомобиля для случая движения по ровной суглинистой пахоте в зависимости от силы тяги на крюке РКр.

В условиях движения, близких к идеальным, при равномерном распределении нагрузки по осям отношения крутящего момента на переднем мосту к суммар- и ^ ному крутящему моменту должны изменяться в пределах от 80% (РкР=0 кН) до 40% (Ркр=22 кН). Для аналогичных грунтовых условий эти значения для трехосных автомобилей лежат в пределах 67... 25%, для четырехосных — в пределах 57 ...19%.

Широкие пределы изменения от крутящих моментов объясняются тем, что на уплотняемых грунтах, на которых проводился опыт, сопротивление качению передних колес больше, чем следующих за ними. Следовательно, для обеспечения качения в режиме, близком к свободному, на впереди идущие колеса требуется подводить больший крутящий момент, чем на последующие. Если грунт не уплотняется после прохода колеса ((х=0), то условия качения всех колес при их равномерной нагрузке примерно одинаковые, поэтому и оптимальные крутящие моменты на колесах должны быть равны. При приложении силы тяги на крюке необходимо перераспределить моменты таким образом, чтобы больше загружена была задняя ось. Если рассмотреть движение по неровной поверхности при большом перераспределении верти кальных нагрузок по колесам, то оптимальное распределение моментов еще более усложняется. В этом случае необходимо использовать автоматическую систему.

В настоящее время полностью автоматизированных трансмиссий нет. Рассмотрим, как удовлетворяют требованиям обеспечения высокой проходимости существующие механические трансмиссии с РУТ различных типов.

Механические трансмиссии с дифференциальными механизмами, используемыми в качестве РУТ, в меньшей степени отвечают перечисленным требованиям. Дифференциалы распределяют мощность в соответствии с внутренним передаточным числом механизма независимо от мощности, необходимой по внешним условиям, определяемым сопротивлением качению. Суммарный момент передается на минимально нагруженное внеш: моментом колесо, это свойство дифференциалов часто лишает автомобиль подвижности в тяжелых дорожных условиях и на местности.

В большей мере условиям обеспечения высокой проходимости отвечает блокированный привод колес. Он обеспечивает лучшую приспособляемость к изменяющимся по состоянию грунта и про филю поверхности дорожным условиям. При блокированном при воде колес и при отсутствии кинематического несоответстви? благодаря различной приведенной тангенциальной эластичности шин и грунта вследствие неодинаковой опорной поверхности под колесами разных осей на большинстве грунтов приблизительно может быть обеспечена требующаяся неравномерность распределения моментов по колесам и осям, тем большая, чем больше разница в состоянии грунта под колесами, определяющими приведенную тангенциальную эластичность движителя.

Возникновение большого по величине длительно действующего кинематического несоответствия может резко изменить закон распределения крутящих моментов по колесам. Так, при криволинейном движении на одном и том же грунте картина распределения моментов по мостам резко меняется. На деформируемых уплотняемых грунтах при прямолинейном движении на передний мост подводится больший момент, чем на остальные мосты, что и требуется по условиям движения. При повороте, наоборот, к передним управляемым мостам подводится меньший момент и перегружаются задние ведущие мосты.

Это объясняется несколькими причинами: во-первых, возникновением кинематического несоответствия между мостами в результате криволинейного движения; во-вторых, возрастанием общего сопротивления движению из-за того, что каждое колесо должно прокладывать свою колею, и, в-третьих, выравниванием приведенных тангенциальных эластичностей колес, так как грунтовые условия под каждым колесом практически одинаковы.

Экспериментально установлено, что при определенных радиусах поворота дифференциальная раздача мощности по колесам становится более целесообразной, чем блокированный привод колес. Так, сопротивление движению автомобиля по круговой траектории радиусом от 30 до 12 м оказывается больше сопротивления прямолинейному движению на одном и том же грунте при блокированном приводе в 2,1 ..2,3 раза, а при дифференциальном приводе только в 1,5.. 1,6 раза.

Учитывая исключительную неоднородность механических свойств и профиля многих естественных грунтовых поверхностей, для механической трансмиссии предпочтительным из условия обеспечения высокой проходимости следует считать блокированный привод колес. Этот вывод подтверждают сравнительные испытания многоосных автомобилей на местности.

Испытания автомобилей показали, что блокирование дифференциалов при движении по сравнительно ровным поверхностям (по снегу и по деформируемым грунтам) существенного влияния не оказывает и резких преимуществ не дает. Средние скорости движения автомобилей были практически одинаковые, автомобили застревали в равных условиях и по причинам, не зависящим от типа привода колес.

Влияние типа привода колес на проходимость резко проявляется при движении по дорогам и местности, имеющим большие неровности (высотой больше суммарного хода подвески), и при преодолении различных препятствий. При больших перераспределениях вертикальных нагрузок между осями и отдельными колесами снижаются тяговые возможности автомобиля с дифференциальным приводом.

Сравнительные заезды по преодолению снежных заносов с большой высотой снежных валов показали, что автомобиль с блокированным приводом уверенно преодолевает снежные валы высотой до 2 м. При остановке из-за больших сопротивлений автомобиль без посторонней помощи движется задним ходом и сходит с препятствия. Автомобиль с дифференциальным приводом преодолевает снежный вал высотой до 1,5 м. В случае остановки и буксования отдельных колес проходимость автомобиля полностью теряется и требуется посторонняя помощь для продолжения движения. Аналогичные картины наблюдались и при преодолении препятствий других типов.

Таким образом, испытания показали, что блокировка дифференциалов на многоосных автомобилях для повышения проходимости необходима. Она обусловлена не столько разностью коэффициентов сцепления отдельных осей и колес, сколько большой разностью вертикальных нагрузок, появляющейся при движении по неровностям, и неоднородностью грунта под осями.

Как отмечалось в гл. III, вертикальные нагрузки на отдельных осях в движении изменяются в больших пределах —от нуля до n-кратной, поэтому коэффициент блокирования для межосевых дифференциалов должен быть равен бесконечности. Это указывает на целесообразность применения кратковременной принудительной блокировки с клавишным (по типу «Татра Т-813») или автоматическим управлением. Выбор каких-то оптимальных значений коэффициентов блокирования межосевых дифференциалов для многоосных автомобилей затруднен. Разработанные рекомендации по оптимизации коэффициентов блокирования для двухосных автомобилей могут быть приняты только для межколесных дифференциалов с последующей экспериментальной проверкой, поскольку разность вертикальных нагрузок между колесами правой и левой сторон значительно меньше разности нагрузок между осями.

Проведенный анализ зарубежных автомобилей высокой и повышенной проходимости показал, что в большинстве случаев даже на коммерческих автомобилях применяют принудительное блокирование дифференциалов с управлением из кабины.

Выше отмечалось, что применение муфт свободного хода вместо дифференциалов нецелесообразно по соображениям экономичности, управляемости и устойчивости автомобиля. Логический анализ показал малую целесообразность их применения и с точки зрения обеспечения проходимости автомобиля. Муфты свободного хода как РУТ при возникновении кинематического несоответствия полностью отключают привод определенной группы колес автомобиля. Так, при криволинейном движении, которое является преимущественным режимом движения любой колесной машины, муфты свободного хода постоянно отключают привод на четыре из восьми колес четырехосного автомобиля. Зафиксирован случай, когда ведущими оставались только три колеса. При этом теряют практическое значение основные преимущества многоосного полноприводного автомобиля.

Действительно, при криволинейном движении 50% сцепной массы и более не могут быть использованы для образования силы тяги, оставшиеся ведущими колеса перегружаются подводимым моментом. Вследствие этого проходимость автомобиля в тяжелых дорожных условиях и экономичность его работы на дорогах всех видов снижаются. Отключение колес муфтами имеет место и при прямолинейном движении, когда возникает кинематическое несоответствие. В качестве обобщенного параметра для оценки тягово-динамических качеств и проходимости широко применяют удельную мощность автомобиля — отношение мощности двигателя к полной массе автомобиля.

Для установления, в какой мере он характеризует тягово-динамические качества многоосных автомобилей, рассмотрим результаты сравнительных испытаний двух многоосных автомобилей, предназначенных для эксплуатации в одинаковых условиях, но различного конструктивного исполнения. Удельная мощность одного автомобиля при сравнительных испытаниях была почти в 2 раза больше, чем другого. Согласно существующим представлениям при большей удельной мощности должны быть значительно лучшие тягово-динамические показатели. Однако результаты замеров этого не подтвердили; наоборот, автомобиль с меньшей удельной мощностью имел почти все характеристики лучшими. Это является доказательством того, что удельная мощность в малой мере может характеризовать тяговую динамику многоосных автомобилей.

Ориентироваться на удельную мощность при сравнении различных автомобилей и при проведении даже приближенных расчетов нельзя. Объяснение такого положения очень простое: тягово-динамические характеристики определяет не мощность двигателя, а мощность,, подводимая и реализуемая на колесах. В рассматриваемом случае у автомобиля с большей удельной мощностью имели место большие потери мощности в трансмиссии и в шинах, на что указывает почти в 2 раза меньший путь выбега со скорости 50 км/ч. Кроме того, на автомобиле была установлена несовершенная (большие потери) коробка передач.

Потери мощности можно подсчитывать исходя из мощности потребителей, которые имеют привод от двигателя, или по среднестатистическим данным. Метод расчета потерь в трансмиссии приведен в гл. IV. Этот параметр будет более полно характеризовать тягово-динамические качества автомобилей, чем удельная

мощность. Последнюю как сравнительный параметр можно при-     

ближенно применять при сравнении конструктивно однотипных     

автомобилей, автомобилей, имеющих одинаковые отборы мощ-       

ности, одинаковые трансмиссии и т. п., а также двухосных авто-

мобилей. Для многоосных автомобилей этот параметр мало при-     

годен, так как может привести к погрешности при расчетах.