Рис. 38. Трехточечная схема балансирных связей модулей многоопорного автомобиля

лям, а также систему горизонтального выравнивания платформы с грузом.

Таким образом профильные нагрузки в ходовой части многоосных и многоопорных автомобилей зависят как от характеристик и конструктивных решений самого автомобиля, так и от характеристик и типов преодолеваемых препятствий. Выбор правильных конструктивных решений имеет определяюш,ее влияние, так же как характеристики препятствий. При эксплуатации автомобиля, когда его конструкция уже известна, следует четко определить, какие препятствия он может преодолевать без опасных перегрузок ходовой части. Для решения этой задачи можно использовать зависимость (38). Задавшись допустимым запасом прочности ходовой части, равным коэффициенту Кп, можно рассчитать размеры препятствий неопасных для преодоления. Так, для шестиосиого автокрана, имеюш,его ход подвески 250 мм, при допустимом коэффициенте перераспределения нагрузок /Сп=3,5, который равен по величине коэфф-ициенту перегрузок от колебаний Кк, безопасными в эксплуатации препятствиями могут быть: эстакада (а= 15.. .16°); выступ (Ян=0,45.. .0,5 м) и выемка [Ян=-(0,85.. .0,95) м при 5н<4 м].

Такой расчет очень важен при организации перевозки многотонных грузов. Для обеспечения безопасности движения многоопорных автомобилей должна обязательно проводиться предварительная разведка маршрута и его подготовка. При подготовке пути движения прежде всего должны быть исключены препятствия как в продольных по отношению оси движения, так и в поперечных направлениях опорной плош,ади автомобиля, которые по расчету могут вызвать недопустимые перегрузки, которые приведут к разрушению опоры и к разрыву шин.

Нагрузки в ходовой части, возникаюш,ие от действия горизонтальных сил, не оказывают определяюш,его влияния на выбор схем компоновки, поэтому подробно здесь они не рассмотрены. Как показали исследования, максимальное значение эти силы имеют в частном случае движения - движение на предельном подъеме с разгоном и с прицепной нагрузкой. Следует отметить, что с точки зрения более равномерного распределения нагрузок в ходовой части в случае действия больших горизонтальных сил предпочтительной схемой является также схема со сближенными крайними осями при малом значении коэффициента t. Поэто-

му многоосные автомобили с тележечной схемой компоновки являются более универсальными в части установки различных грузовых устройств и применения их в качестве тягачей, прицепов и полуприцепов.

21. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА МЕХАНИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ

Сложность нагружения ходовой части автомобиля и влияние общих конструктивных решений на нагрузки были выявлены постановкой широкого эксперимента на механических моделях разного масштаба с различными схемами компоновки ходовой части. Механическое моделирование позволило в лабораторных и реальных дорожных условиях определить динамические нагрузки в зависимости от различных параметров подрессоривания, размещения осей по базе и характеристик гармонических неровностей.

На рис. 39 и 40 для примера приведены результаты экспериментальных исследований динамических нагрузок, действующих на ходовую часть модели четырехосного автомобиля при схемах ходовой части 1-2-1 и 2-2 на периодических неровностях шести типов. Сравнение графиков показывает, что общий уровень и характер нагружения ходовой части при двух ее разных схемах практически одинаковые. Максимальное значение коэффициента динамичности /Сд той и другой схемы зависит в первую очередь от соотношения длины неровности к базе шасси SJL{L/S ), определяющего максимум функции возмущения, и от степени гашения колебаний (от числа амортизаторов). Это подтверждает сделанный ранее вывод о том, что схема размещения осей по базе мало влияет на общий уровень нагрузок от колебаний подрессоренных масс.

Для моделируемого шасси при схеме 1-2-1 определяющим фактором нагружения ходовой части являются про- дольно-угловые колебания. Графики нагрузок первой наиболее нагруженной оси по виду и форме копируют амплитуды угловых колебаний подрессоренных масс.

Рис. 39. Динамические нагрузки иа передней оси модели четырехосного автомобиля со сближенными центральными осями (1-2-1):

/-I./S = l,l; г-1./5 = 1.27; 5-Z./S = 2; ~ IS -2,5;--четыре амортизатора; ----два амортизатора;

- .--без амортизаторов

го 30 iiO 50 v.km/4

Рис. 40. Динамические нагрузки на передней оси модели четырехосного автомобиля с тележечной схемой размещения осей по базе (2-2):

t - 4 те же, что иа рис. 39; 5 -при i/S=3,5; 6 -при

Наибольшие нагрузки появляются в режиме угловых колебаний на неровностях, определяющих максимум угловых возмущений: 5н= (1,27... 2)L и Sa-L/2,5. При этом наиболее опасным по нагрузкам оказался резонанс на коротких неровностях (S = L/2,5). Правда, он возникает в узком диапазоне скоростей. Резонанс на длинных неровностях более растянут в диапазоне скоростей. Поэтому вероятность появления резонанса первого вида в реальных условиях мала, а второго - больше. Из графика видно, как велико влияние амортизаторов на нагрузки при резонансе на длинных неровностях.

При осевой формуле и схеме 2-2 и i = 0,25 на динамичность нагрузок первой оси помимо продольно-угловых колебаний начинают влиять и вертикальные колебания. Наибольшие нагрузки на оси соответствуют максимальным суммарным амплитудам продольно-угловых и вертикальных колебаний. Меньшая неравномерность нагрузок по осям в тележке имеет место при схеме 2-2.

Создание крупномасштабных моделей позволило обследовать в реальных дорожных условиях динамические нагрузки при разных схемах компоновки и степени подрессоривания. Экспериментальное обследование динамических нагрузок методом тензо-метрирования проводилось на различных дорогах, на местности и при преодолении естественных препятствий на различных режимах движения. Нагрузки измеряли на всех осях.

В табл, 10 приведены обобщенные данные многочисленных

11 II

р.а С =

та о

-If

Sis ЦТ

е-

ем о

га и о о.

! ; о ч \о со ГО

а =( о с

га ,.

§2.

ез UJ

СП Я.

гэ о.

СП о

ч

S x и S

СО В

о. S

ч га

&5

ота я т

5 у =

Mm та - . 9-

измерений динамической нагруженности ходовой части крупномасштабных моделей, представляюш,их пять характерных типов четырехосных автомобилей в пяти наиболее типичных условиях движения. Взяты самые легкие и самые тяжелые по нагружению ходовой части условия движения. Все другие возможные условия дают данные, характеризуемые промежуточными значениями. Динамические нагрузки определяются коэффициентом динамичности. Приведены среднестатистические данные минимального и максимального нагружения осей модели в исследуемых условиях движения.

Бетонные дороги с твердым покрытием даже хорошего состояния характеризуются наличием периодических неровностей, обусловленных дефектами дорожного покрытия и осадкой грунта. Поэтому нагрузки в ходовой части автомобиля при движении по бетонным и асфальтированным дорогам определяются колебаниями подрессоренной части шасси. Их максимальное значение соответствует режиму низкочастотного резонанса.

По нагруженности ходовой части при движении по дорогам рассматриваемые шасси делятся на две характерные группы: с осевой формулой 1-2-1 и низкими показателями подрессоривания и с осевой формулой 2-2. В первой группе коэффициент динамичности достигает 2,2.. .2,45, характерна сравнительно большая разница в нагруженности отдельных осей. Это обусловливается схемой ходовой части и низкими показателями демпфирования в подвеске. Во второй группе наибольшие коэффициенты динамичности лежат в пределах 1,52. ..1,54 и разница в нагрузках осей небольшая.

tauнuчныe неровности характерны для разбитых дорог и местности, они относительно беспорядочно расположены в виде выбоин и выступов. Наиболее характерными для таких дорог являются неровности: 5н=1...3 м, Ян=70. ..100 мм. В некоторых случаях высота неровностей достигает 200.. .300 мм. Скоростной переезд единичных неровностей многоосным автомобилем вызывает колебания неподрессоренной массы. Нагрузки в ходовой части в этом случае определяются параметрами подрессоривания и не зависят от схемы ходовой части.

Наибольшие динамические нагрузки возникают у моделей группы I, главным образом в результате плохого подрессоривания. При полном отсутствии подвески динамические нагрузки максимальны, Кд=4,7. Во второй группе нагрузки значительно ниже и оси нагружены равномернее. Обраш,ает внимание полная равномерность нагружения ходовой части модели с независимой балансирной подвеской до упора балансира в ограничитель.

Грунтовые дороги и местность влияют на нагружеиность ходовой части как в результате наличия единичных, так и периодических неровностей. Нагрузки обусловлены колебаниями подрессоренной и неподрессоренных масс. Здесь сказываются глав-

ным образом степень подрессоривания и характеристики подвески.

Большой уровень нагруженности имеют модели первой группы. При движении автомобиля по местности начинают проявляться профильные нагрузки, оказывает влияние и схема размещения осей по базе. При преодолении препятствий определяющими являются профильные нагрузки. При отсутствии подвески и сближении центральных осей коэффициент динамичности достигает 4,0...4,5.

Модели с тележечной схемой и полным подрессориванием колес в условиях движения по грунтовым дорогам и местности имеют коэффициент динамичности 2.. .2,85. Наименьшие нагрузки имеет модель с балансирной подвеской в пределах ходов балансира. При упоре балансира в ограничитель хода нагрузки становятся такими же, как и при независимой подвеске.

Полученные экспериментальные данные подтверждают теоретические выводы о преимуществах автомобилей со сближенными крайними осями и нецелесообразности создания неподрессоренных и полуподрессоренных автомобилей любого типа, если исходить из условий снижения их массы и материалоемкости. Выявлено положительное влияние на выравнивание и снижение динамических нагрузок в ходовой части балансирной связи между осями, расположенными рядом.

С целью повышения плавности хода и уменьшения нагрузок в элементах ходовой части автомобиля на основании исследований признано целесообразным на четырехосных автомобилях иметь следующие характеристики: f0,25, /гп.ст150 мм, Лп.д l,35/zn.cT, относительный коэффициент затухания колебаний (при существующей конструкции амортизаторов) 0,4.. .0,5.

Особый интерес представляют результаты обследования динамических нагрузок крупномасштабной модели шестиосиого шасси автокрана (см. разд. 3). Нагрузки в ходовой части модели также замеряли методом тензометрирования. Тензометрические датчики наклеивали на все картеры качающихся полуосей колес в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для измерений были смоделированы условия движений на бетонированном шоссе, грунтовой профилированной, грунтовой разбитой дорогах и на местности, а также на участках искусственных неровностей. Грунтовая профилированная дорога имела единичные неровности, при пересчете на натуру их высота соответствует Ян= = - 100. ..150 мм. Разбитая грунтовая дорога характеризовалась часто чередующимися случайными неровностями (Ян= = 100.. .200 мм) на расстоянии 1.. .2 м. Все другие участки были те же, что и при испытаниях четырехосных моделей. Нагрузки оценивали по значениям /(д, полученным по среднестатистическим данным расшифровки осциллограмм.

Наибольшие динамические нагрузки (Ядда2,75) в ходовой