части возникают при движении по местности. Нагрузки в данном случае определяются единичными неровностями большой высоты, приводящими, как правило, к пробою подвески. Во всех других случаях движения по дорогам даже с большими скоростями нагрузки ниже: на разбитой грунтовой дороге Кд<2,15, на профилированной грунтовой дороге /Сд1,6, на бетоне /Сд1,4. В данном случае нагрузки определяются колебаниями подрессоренной и неподрессоренных масс.

На гармонических неровностях динамические нагрузки наибольшие при движении в резонансном режиме колебаний подрессоренных масс: /Сд>2,5 при 5н=8 м; /Сд=2 при 5п=5 м. В режиме резонансных колебаний неподрессоренных масс (неровности длиной 2 м) коэффициент динамичности не превышает 1,75.

Проводилось также измерение нагрузок при движении модели по макронеровностям на моделированной местности. Модель со сравнительно большой базой при общих ходах подвески, равных 290 мм, удовлетворительно приспосабливается к неровностям.

Ниже приведены значения /Сд, полученные при преодолении насыпи и широкого кювета.

Номер моста......... 1 2 3 4 5 6

Насыпь (Яв=1,2), движение

под углом, °:

90 ............ 2,53 1,7 3,36 3,62 1,68 2,32

45 ............ 1,42 1,36 1,7 1,92 1,46 2,11

Кювет (Яя=0,8... 1 м, 5я=

=4 м)........... 2,35 1,65 3.18 3.24 1,66 2,07

Нагрузки в ходовой части не превышают расчетных (см. рис. 35). При этом результаты теоретических исследований подтверждают, что наиболее нагруженными являются третий и четвертый мосты как при преодолении насыпи, так и при движении через ров. При преодолении насыпи под углом 45° нагрузки на отдельных мостах резко уменьшаются (на третьем и четвертом мостах почти в 2 раза), мосты нагружаются более равномерно. Однако рекомендовать такой способ преодоления препятствий нельзя, поскольку в этих условиях возрастает опасность потери устойчивости при опрокидывании автомобиля с грузом (краном) и резко увеличиваются напряжения кручения в раме.

Представляет интерес сравнение нагруженности ходовой части четырех- и шестиосного автомобилей. Это сравнение важно для выявления влияния числа осей при всех прочих равных условиях на нагрузки в ходовой части. Указанные две модели имеют одинаковую конструкцию и характеристику шин, элементов подвески, кожухов полуосей и равные статические нагрузки на колесо (ось), т. е. обеспечены все исходные предпосылки теоретических исследований данного вопроса. Сравниваемые показатели приведены в табл. 11.

11. Сравнительная динамическая нагруженность Кц ходовой части четырех- и шестиосных моделей

Примечание. В скобках приведена скорость движения в км/ч.

Эксперименты подтверждают выводы теоретических исследований о том, что уровень нагрузок в ходовой части, определяемый колебаниями подрессоренной и неподрессоренной масс, практически не зависит от числа осей. Динамические нагрузки, определяемые колебаниями, у четырех- . и шестиосной моделей практически одинаковы. Имеющееся расхождение можно отнести за счет погрешностей измерений.

Профильные нагрузки в большой степени зависят от числа осей. У шестиосной модели они в 1,3. ..1,6 раза больше, чем у четырехосных. При этом профильные нагрузки у четырехосной модели практически равны динамическим нагрузкам от колебаний. У шестиосного автомобиля они резко отличаются. Все это подтверждают данные, представленные на рис. 35 в части нагруженности шасси с различным числом осей.

22. ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ХОДОВОЙ ЧАСТИ СОЧЛЕНЕННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

В гл. 1 отмечалось, что появление сочлененных автомобилей объясняется также стремлением обеспечить большую равномерность вертикальных нагрузок по колесам.

В технической литературе пока отсутствуют конкретные данные по особенностям нагружения элементов ходовой части и несущих систем сочлененных автомобилей. Хотя в каждом издании, касающемся сочлененных автомобилей, указывается и подчеркивается, что наличие шарнира значительно разгружает ходовую часть и несущую систему автомобиля.

Используя методический подход, принятый в данной главе к анализу вертикальных динамических нагрузок в ходовой части однозвенных автомобилей, не проводя особых исследований, можно отметить ряд особенностей нагружения ходовой части сочлененных автомобилей. Вероятно, как у несочлененных, так и У сочлененных автомобилей нагруженность ходовой части будут

определять нагрузки от колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс и профильные нагрузки, нагрузки от перераспределения общей массы по осям автомобиля.

Значительное снижение продольно-угловых колебаний сочлененных автомобилей при введении упругой и демпфирующей связей в шарнире сочленения дает основание полагать, что у сочлененного автомобиля при всех прочих равных условиях могут быть снижены в несколько раз вертикальные нагрузки при движении на неровных дорогах и на местности.

Что касается профильных нагрузок, то здесь можно отметить, что шарнирная связь как бы расчленяет многоосный автомобиль на несколько самостоятельных автомобилей меньшей осности, например, шестиосный на два трехосных, восьмиосный на два четырехосных автомобиля и т. д. Одно это снижает профильные динамические нагрузки в несколько раз, что можно установить по рис. 41.. На этом рисунке представлены результаты сравнительных расчетов коэффициента профильных нагрузок многоосных автомобилей с четным числом осей с тележечной схемой размещения осей (линия /) и сочлененных автомобилей с равным числом осей (ломаная линия 2). Из графика следует, что у сочлененного автомобиля наибольший эффект снижения нагрузок имеет место при четном числе осей в секциях. Это подтверждают и сравнительные измерения нагрузок на моделях сочлененных и обычных автомобилей.

Сравнение нагрузок на модели трехосного автомобиля показало, что неравномерность распределения нагрузки от общей массы по колесам автомобиля с жесткой рамой в 2.. .3 раза выше, чем у сочлененного автомобиля при движении по различным неровностям. С увеличением высоты неровностей неравномерность у жесткорамного автомобиля возрастает более интенсивно. Такие же результаты получаются при испытании моделей другой осности, которые полностью подтверждают закономерности, показанные выше.

Очевидно, преимущества в части резкого снижения нагруженности ходовой части и несущих систем могут быть получены при одном важном условии - обеспечении достаточных по величине углов гибкости шарнирного сочленения по всем степеням свободы. При малом значении этих углов происходят так называемые

Рис. 41. График изменения коэффициента перераспределения профильных нагрузок в зависимости от числа осей;

/ - автомоби.чь с жесткой рамой; 2 -сочлененного автомобиля с равным числом осей

вредные контакты звеньев, которые изменяют процесс перераспределения нагрузок, отрывая отдельные колеса и оси, перегружая другие элементы автомобиля.

Как уже было показано, отрыв колес и осей от поверхности отрицательно сказывается и на проходимости автомобиля благодаря уменьшению числа ведущих колес, неблагоприятному распределению мощности по колесам, увеличенному удельному давлению на грунт колес, воспринявших нагрузку, и повышению сопротивления движению и др. Кроме того, при малых углах гибкости во много раз возрастают динамические нагрузки на детали шарнирного соединения и на несущую систему секций, что может свести на нет преимущества сочлененных автомобилей по нагрузкам и возможностям снижения металлоемкости конструкции и прочим их преимуществам.

При выборе больших углов гибкости возникают важные конструктивные ограничения. Так, главным ограничением у сочлененных автомобилей седельного типа является высота седельного устройства, которая определяет погрузочную высоту грузовой платформы -по условиям устойчивости и удобства погрузки и размещения груза она должна быть минимальной. У сочлененных автомобилей прицепного типа ограничение накладывает длина сочленения между звеньями и тип передающего мощность карданного шарнира, определяющий допустимый угол складывания. По конструктивным соображениям эти параметры должны быть по возможности минимальными.

Минимальные углы складывания в вертикальной плоскости определяются прежде всего геометрическими размерами неровностей, которые должен преодолевать автомобиль на местности и на дорогах.

Связь углов гибкости с углом преодолеваемого подъема может быть установлена с использованием рис. 42. Из условия не-

Рис. 42. Расчетная схема определения углов гибкости сочлененных автомобилей

отрывности колес от грунта для сочлененного автомобиля седельного типа

a=(ai--a2) + (?;+?2) и a=a + (p;-f при равенстве 01 = 02 = 0,- и pi = p2 = pi получим

а=0,5(о-2?)=0,5а-ч

где а -угол гибкости звеньев; а -угол преодолеваемого подъема; р, -дифферент звеньев в пределах рабочего хода подвески и деформации шин.

Необходимый угол гибкости для сочлененного автомобиля прицепного типа:

при входе на подъем а-а-2р(,

при сходе с подъема а=а+р.

Таким образом, углы гибкости в вертикальной плоскости у сочлененных автомобилей прицепного типа должны быть не менее угла преодолеваемого подъема, а у автомобилей седельного типа - не менее половины этого угла.

У сочлененного автомобиля седельного типа угол гибкости звеньев а определяется высотой установки грузовой платформы над верхней кромкой рамы секций h:

tga = hll,

где /-расстояние между опорами платформы.

На обоих типах сочлененных автомобилей дифференты звеньев на подвеске и шинах уменьшают величину потребного угла гибкости.

Углы дифферентов можно определять по уравнению (33). Такие зависимости сравнительно громоздки. Поэтому при проектировании автомобилей целесообразно дифферент не учитывать, что позволит определить допустимый угол гибкости звеньев с запасом.

В связи с тем, что в эксплуатации сочлененные автомобили должны преодолевать различные по формам и характеристикам препятствия, целесообразно при конструировании вертикальные углы гибкости устанавливать по статистическим данным и по международным и союзным стандартам, регламентируюш,им эти углы для автопоездов различного назначения.

Ниже приведены значения углов вертикальной гибкости (в ) существуюш,их автопоездов и сочлененных автомобилей.

Седельные автопоезда: ГОСТ 12105-74 . . . СТ СЭВ 3820-82 . .

±8* ±8*

* При повороте тягача иа 90° в горизонтальной плоскости угол гибкости должен быть не менее ±3°.

ИСО 1726-73 ................ -Ь6...-7

Автопоезда, изготовляемые в СССР: .

обычные................. ±11,5... ±15,5

с полнопроводными тягачами...... ±20

с активным приводом......... ±15... ±22

Сочлененные автомобили........... ±15... ±25

Анализ величин углов вертикальной гибкости, определяющих нагруженность ходовой части и несущей системы автопоездов и сочлененных автомобилей, показывает прежде всего большой разброс по абсолютным величинам допустимых углов от минимального 3° до максимального 31°. Кроме того, четко просматривается зависимость нормируемых углов от дорожных условий использования машин. Минимальные углы устанавливаются для транспортных средств, предназначенных для эксплуатации по хорошим дорогам.

На плохих дорогах допустимый угол должен повышаться до 15°, а при использовании автомобилей вне дорог угол должен быть в пределах 20.. .30°.

На основании испытаний активных седельных автопоездов вне дорог, имеющих различные естественные препятствия и подъемы не круче 20°, в качестве минимально допустимого угла может быть рекомендован угол, равный ±20°. При таком угле обеспечиваются нормальная работа деталей шарнирного соединения, хорошая приспосабливаемость колес к неровностям профиля проселочных дорог и умеренно пересеченной местности. Исходя из этого, можно считать, что для сочлененных автомобилей прицепного типа допустимые углы вертикальной гибкости ±20°, а для автомобилей седельного типа -±10°.

Следует иметь в виду, что конструктивно должно быть обеспечено сохранение этих углов при повороте звеньев в горизонтальной плоскости на максимальные углы складывания, определяемые требованиями поворотливости сочлененных автомобилей.

Экспериментально установлено существенное влияние на вертикальные нагрузки колес угла гибкости секций в поперечно-вертикальной плоскости у.

С целью снижения нагруженности ходовой части и обеспечения высокой проходимости угол у желательно иметь равным

Известны сочлененные автомобили, у которых секция в поперечно-вертикальной плоскости не имеет ограничения перемещений, одна секция может свободно вращаться вокруг продольной оси другой секции. Однако это отрицательно влияет на поперечную устойчивость по опрокидыванию. При движении по местности первым начинает опрокидываться наименее устойчивое звено, которое и определяет устойчивость всего автомобиля, хотя автомобиль в целом может обладать большим запасом устойчивости