Песок,
снег, грязь, бездорожье с самых первых
дней существования автомобиля
были для него непреодолимым
препятствием. Там, где кончались дороги
-асфальтированные, булыжные,
грунтовые,— начиналась недоступная для
автомобилей область, в то же время для
сельского хозяйства, строительства,
геологоразведки, армии, туризма как раз
необходимы машины, способные работать
вне дорог, с повышенной проходимостью.
Первые внедорожные
автомобили появились в самом начале
двадцатого века. Их конструкция
отрабатывалась не сразу, но в конце
двадцатых годов уже были определены
основные технические направления развития.
Сегодня такие машины весьма разнообразны
и охватывают широкий диапазон: от
малогабаритных легких вездеходов
длиной около 2 м и грузоподъемностью 190
кг до громадных автопоездов повышенной
проходимости, способных
транспортировать более 100 т груза.
Среди этого
многообразия — трубовозы, строительные
самосвалы («Наука и жизнь», № 4, 1980),
лесовозы, джипы («Наука и жизнь», № 1, 1980),
армейские машины, амфибии («Наука и
жизнь», № 9, 1979), внедорожные автобусы,
сельскохозяйственные грузовики. Но
какое бы назначение они ни имели, всем им
свойственны общие технические
особенности, позволяющие в той или иной
степени преодолевать труднопроходимые
участки, работать вне дорог.
Как правило, у
внедорожных автомобилей все колеса
сделаны ведущими, шины с развитыми
грунтозацепами имеют большое сечение, а
шасси поднято достаточно высоко над
грунтом, чтобы обеспечить большой
дорожный просвет. Наконец, все колеса у
внедорожных автомобилей прокладывают
одинаковую колею.
Чтобы исключить буксование на
скользком или рыхлом грунте, необходимо
хорошее сцепление с ним колес. Рисунок
протектора покрышек с крупным членением,
радиальные выступы на шинах, съемные
шпоры на колесах прошли долгий путь совершенствования,
пока не обрели современной формы в виде
массивных грунтозацепов, расположенных
«елочкой» на шине. Такие покрышки
сегодня — обязательная принадлежность
любого автомобиля повышенной
проходимости. Но мало обеспечить
надежный контакт «колесо — грунт»,
нужно использовать все точки опоры для
приложения толкающего усилия.
Первый автомобиль со всеми
ведущими колесами — австрийский
броневик «Австро-Даймлер» (1901 год). Позже
машины повышенной проходимости с
приводом на четыре колеса строили «Панар-Левассор»
(Франция), ФВД (США). Их отличала, однако,
большая сложность и как следствие—высокая
стоимость и недостаточная надежность.
Так, в трансмиссии «Паиар- Левассор “(модель
1912 года) было 34 конических
шестерни, большое
количество подшипников,
карданных шарниров.
 |
ФВД-Б (США).
Грузовики этой марки (привод на
четыре колеса) завод «Фоур вийл драйв»
начал выпускать в 1910 года и явился
одним из пионеров серийного производства
так называемых полноприводных автомобилей.
Машины оснащались блокируемым
межосевым дифференциалом. Двигатель
расположен под сиденьем водителя.
Мощность двигателя —60 л, с. (44 кВт).
Грузоподъемность — 3 т.
Масса в снаряженном состоянии —3,6 т.
Длина —6, 7 м.
Наименьший дорожный просвет — 230 мм.
Скорость— 26 км/ч. |
Все перечисленные особенности
внедорожных автомобилей — сегодня
обязательный минимум для машин этой
категории. Могут быть использованы и
другие технические решения, каждое из
которых, имея свои достоинства и
недостатки, в целом способствует
дальнейшему повышению проходимости.
Расскажем о некоторых из них.
Традиционный дифференциал,
распределяющий крутящий момент, а
следовательно, и тяговое усилие поровну
между колесами одной и той же оси,
создавал немало трудностей при езде по
грязи, снегу, песку. Стоило забуксовать
одному из колес, как дифференциал
переставал вовсе передавать и на другое
колесо крутящий момент. Чтобы этого не
происходило, ввели блокировку
дифференциала принудительную — с места
водителя (ЛуАЗ-969М», «Татра-813») или
автоматическую (ГАЗ-66).
На достаточно мощных внедорожных
автомобилях во избежание чрезмерных
внутренних нагрузок в трансмиссии,
кроме межколесных дифференциалов, стали
применять межосевые (КрАЗ-255Б), («Урал-375»),
которые тоже можно блокировать.
Чтобы
лучше приспособить внедорожные
автомобили к разнообразным условиям работы,
их снабжают дополнительной коробкой
передач (демультипликатором),
позволяющей удвоить число ступеней в
трансмиссии. Привод на все колеса,
блокировка дифференциала,
демультипликатор нашли применение на
внедорожных автомобилях, например, ФВД (США),
около 70 лет назад.
Колеса
большого диаметра благодаря своим
размерам оказывают меньшее давление на
грунт, легко перекатываются через
препятствия, обеспечивают машине
большой дорожный просвет. Идея эта не
нова: в 1913 году был испытан в песках
пустыни Сахара опытный автомобиль с
колесами в рост человека. Однако при
таких гигантских размерах угол их
поворота был крайне мал. Два года спустя
в России по проекту Н, Лебеденко
построили и испытали бронированный
вездеход с колесами диаметром 9 м. Потом
эту идею признали бесперспективной,
хотя с моделями внедорожных машин,
оснащенных трехметровыми колесами, в
сороковые годы экспериментировала
фирма «Ле Турно» (США).
Успешно передвигаются
по грунту с
малой несущей способностью
только сравнительно легкие машины. С
ростом грузоподъемности увеличивается
и собственная масса машины. В результате
автомобиль оказывает на грунт
значительное удельное давление, и
колеса продавливают его. Для снижения
удельного давления увеличивают опорную
поверхность, применяя широкие и
сверхширокие шины. В отдельных случаях
их ширину
делают больше диаметра. Дальнейший шаг в
этом направлении — использование так
называемых пневмокатков,
представляющих собой шины
сверхширокого профиля с низким
давлением воздуха. Эксперименты по
применению пневмокатков начались с
середины 50-х годов. Из ранних опытных
машин на пневмокатках надо назвать
советский ЭТ-8, американские «Альби-Роллигон»
и «ФВД-Терракрузер». Их удельное
давление на грунт почти такое же, как у
легких гусеничных транспортеров.
Чтобы снизить удельное
давление на грунт, у тяжелых внедорожных
машин увеличивают число колес до
шести («Урал-375», КрАЗ-255Л) и даже восьми (МАЗ-7310,
«Татра-813»). Той же цели служат и системы
централизованной регулировки давления
воздуха в шинах, которые появились в
начале 40-х годов и сейчас получила
широкое распространение (ГАЗ-66, КрАЗ-255Л,
«Татра-813»). При движении по слабым,
вязким грунтам давление понижают до 0,5
кгс/см2, а на твердой почве повышают до
3—3,5 кгс/см2,
Дальнейшее
совершенствование конструкции шин
позволило создать внедорожные автомобили
без подвески колес. Ее отсутствие
компенсировал большой объем воздуха,
заключенный в шине или пневмокатке. Так
делают и на компактных машинах типа «Золо»
(ФРГ) грузоподъемностью 0,19 т и на
автрпоездах «Ле Турно», способных
перевозить 125 т груза.
Помимо совершенствования
движителя (шин, колес, их привода),
конструкторы искали пути повышения
проходимости автомобиля за счет лучшего
приспособления его к неровностям грунта.
Независимая подвеска всех колес,
обеспечивающая их большое взаимное
перемещение, нашла применение на многих
внедорожных машинах («Татра-813», МАЗ-7310, «Форд-М151).
Следующий шаг в
этом направлении—сочлененные
автомобили. У них две половины корпуса
(их называют секциями) соединены
шарниром, позволяющим совершать секциям
угловые перемещения в трех плоскостях.
Первый такой автомобиль — итальянский
тягач «Павези» 20-х годов.
 |
«ПАВЕЗИ-П4» (ИТАЛИЯ).
Первый в мире автомобиль повышенной
проходимости с шарнирной рамой,
выпускавшийся с 1922 года. Колеса
имели большой диаметр (1,2 м) и были
оборудованы откидными
грунтозацепами, служившими для
повышения проходимости,
Мощность двигателя —25 л. с. (18 кВт).
Грузоподъемность—1,0 т.
Масса в снаряженном состоянии —2,93 т.
Длина —3,6 м.
Наименьший дорожный просвет — З80 мм.
Скорость — 36 км/ч. |
Наиболее распространены
двухсекционные машины («Волво-БМЗ60», «Формост-Дельта-3-9Л»),
но встречаются и трехсекционные (американский
«Джиэмси-МАРВ»), Сочлененная машина как
бы «обтекает» впадины и бугры, которые
встречаются на ее пути. Изменение
направления движения происходит в
результате углового перемещения в
горизонтальной плоскости двух секций, а
не благодаря повороту управляемых колес.
Как следствие, колеса (в частности
передние неповоротные) можно сделать
большого диаметра, что позволяет легко
перекатываться через неровности и иметь
значительный объем воздуха в шинах,
играющий роль упругого элемента
пневматической подвески.
Сочлененные конструкции имеют широкий
диапазон моделей: от миниатюрного "Кроко»
(Швейцария) длиной 2,7 м до 16-метрового
восьмиколесного «Формост-Магнум» (Канада).
В
известном смысле
идея сочлененного автомобиля
получила развитие в автопоездах с так
называемыми активными прицепами («Ле
Турно»). У тягача и прицепов все колеса
ведущие. Для их привода служат встроенные
в ступицы
электромоторы, которые получают
питание от расположенного на тягаче
дизель-генератора. Из-за сложности и
дороговизны такие автопоезда пока
широкого распространения не получили,
но сам принцип прицепа (или полуприцепа)
с ведущими колесами уже осуществлен в
виде серийных конструкций (финский «Сигу»,
ЗИЛ-137—137Б). Привод к ведущим колесам
прицепа может быть механическим (система
карданных валов), гидростатическим или
электрическим.
У
большинства внедорожных автомобилей
перемена направления движения осуществляется
изменением угла поворота либо
управляемых колес, либо шарнирно
соединенных
секций. Значительно реже встречаются
конструкции, у которых поворот
происходит благодаря притормаживанию
колес одного борта (как у гусеничных
тракторов и танков). Однако для колесных
машин такая системе повороте приводит к
большим потерям мощности и оправданна
только на легких маломощных вездеходах.
Особое
место среди внедорожных автомобилей
занимают машины, используемые для
сельского хозяйства, охоты, туризма, В
большинстве это наиболее простые и
дешевые конструкции. К ним относятся
прогулочно-туристские модели «Золо», «Аллис-Чалмерс»
на двух—четырех человек.В
сельском хозяйстве находят применение
универсальные автомобили повышенной
проходимости, такие, как «Унимог», выпускаемый
фирмой «Даймлер-Бенц (ФРГ). Он сочетает в
себе особенности колесного трактора,
легкого самосвала, тягача.
В нашей
стране планы на одиннадцатую пятилетку
предусматривают создание ряда
специализированных автомобилей повышенной
проходимости для сельского хозяйства.
Среди них трехосный самосвал «Урал» и
сельскохозяйственный грузовик КАЗ с
обеими ведущими осями.
Помимо этих машин, в Советском Союзе в
этом пятилетии будут освоены и другие
модели и модификации внедорожных
автомобилей. Их выпуск для нашей страны
с ее огромными, еще не освоенными
пространствами имеет большое значение.
Поэтому их производством заняты 11
заводов.
На
советских автомобилях повышенной
проходимости нашли применение
независимая подвеска всех колес (ЛуАЗ-969М,
МАЗ-7310),централизованная система регулировки
давления воздуха в шинах (ГАЗ-66, ЗИЛ-131, «Урал-375»,
МАЗ-7310),самоблокирующие межколесные
дифференциалы (ГАЗ-66), блокируемые
межколесные (ЛуАЗ-969М)- и межосевые
дифференциалы (ВАЗ-2121, КрАЗ-255Б, КЗКТ-537),
колесные редукторы, повышающие дорожный
просвет [ЛуАЗ-969М, УАЗ-469),
пневмогидравлическая подвеска колес (МоАЗ-522А).
Внедорожные колесные
машины выпускаются сегодня почти во
всех странах, имеющих развитое
автомобилестроение. Их удельный вес в
общем обьеме производства невелик, но
значение их для народного хозяйства
огромно.
инженер Л.Шугуров
Наука и жизнь №3 1981год
|
