Определяющее влияние на силы сцепления многоосного движителя оказывает состояние грунта.

Разность между коэффициентами сцепления фа и сопротивления качению /а может служить критерием проходимости

Jc = 9a-/a==тmax B Практике испытаний на проходимость в качестве критерия опорио-сцепной проходимости используется удельная сила тяги на крюке, называемая еще коэффициентом свободной тяги фкр. Эта величина представляет собой отношение максимальной силы тяги, которая может быть получена на крюке в данных дорожных условиях до наступления буксования или остановки двигателя, к полной силе тяжести автомобиля фкр=Ркр/Оа.

Сила тяги на крюке определяется с помощью динамометра и динамометрической машины при равномерном движении автомобиля с малой скоростью по горизонтальной поверхности дороги. Исходя из условий определения силы тяги на крюке для полноприводного автомобиля

ОаФа = Оа/а = кр ИЛ-И сркр= кр/а = Фа /а Т. е. ср,р=Я, = А, з .

Удельная сила тяги на крюке характеризует тяговые возможности автомобиля в данных дорожных условиях для преодоления внешних сопротивлений и разгона автомобиля с целью поддержания высоких скоростей движения.

На рис. 90 представлены результаты экспериментального определения свободной силы тяги на крюке одного двухосного и трех трехосных автомобилей. Автомобили отличались массой на ось Qcp и колесной формулой. Два трехосных автомобиля и один двухосный (кривые I ...3) имели тороидные шины с переменным давлением, которое при опытах устанавливалось равным 50 кПа. Один трехосный автомобиль (кривая 4) имел широкопрофильные шины с постоянным давлением 35 кПа и увеличенную нагрузку на ось. Эксперименты проводили на размокшей весенней суглинистой пахоте. При анализе графика можно установить ряд закономерностей.

Во-первых, просматривается общая закономерность изменения удельной силы тяги на крюке от буксования для автомобилей всех четырех типов. На данном грунте максимальная удельная сила тяги соответствует 30... 40% коэффициента буксования колес. Во-вторых, видно влияние числа осей и нагрузки на ось для одного и того же типа тороидных шин с переменным давлением. С увеличением размеров шин и числа осей возрастает максимальная удельная сила тяги на крюке. Особое значение имеет правильный подбор шин для данной нагрузки на ось и при работе на деформируемых грунтах. Трехосный автомобиль с ши-

Рис, 90. Изменение удельной! силы тягн на крюке при движении по размокшей пахоте

автомобилей: /~6Х6, Qcp=i т; г -6X6.

-3 т; 3 - 4X4, Сср-3 т; 4-6X6, Ср-6 т;--без -прицепа;

S,Vo

.----с прицепом

нами постоянного давления имеет удельную силу тяги на крюке в 2...2,8 раза меньшую, чем автомобили с шинами переменного давления, практически на всех режимах буксования движителей.

Проведенный анализ также показал важное влияние на проходимость статической нагрузки на ось, типа и конструкции шин при одинаковой нагрузке. Очевидно, что выбор оптимальной нагрузки на ось существенен для определения числа осей

автомобиля при заданной общей массе автомобиля или для определения предельной целесообразной общей массы автомобиля при заданном числе осей. К сожалению, исследований по обоснованию оптимальной нагрузки на ось с точки зрения оптимальной проходимости в настоящее время нет.

Известно, что чем меньше нагрузка на ось, тем легче обеспечить проходимость по деформируемым грунтам, особенно имеющим коркообразный покров. Уверенное движение по заболоченному дерновому покрову определяется не столько средним давлением на грунт, сколько нагрузкой на ось. Опыт показал, что автомобили с приблизительно равным средним давлением, но разной нагрузкой на ось имеют различную проходимость в этих условиях. Автомобили с большой нагрузкой на ось прорывают дерновый слой и застревают.

Размеры, масса и конструкция шин высокой проходимости непосредственно влияют на такой параметр, как нагрузка на колесо. Чем больше нагрузка, тем труднее создать шину с высокими характеристиками по проходимости. Наилучшие показатели по проходимости имеют автомобили с нагрузкой на ось до

60 кН. В расчете на эту нагрузку создают шины. Удовлетворительные характеристики по проходимости имеют автомобили с нагрузкой на ось до 100 кН, при такой нагрузке применяют широкопрофильные шины с переменным давлением.

Опыт использования автомобилей с нагрузкой на ось более 100 кН, оборудованных тороидными шинами постоянного давления, показал их низкую проходимость на деформируемых грунтах. Автомобиль быстро прорезает глубокую колею и теряет проходимость. Такие автомобили хорошо себя ведут на грунтах с твердым подслоем, залегающим на небольшой глубине (снег на мерзлом грунте, частично оттаявший мерзлый грунт и т. п.). В этих условиях средние скорости таких автомобилей несколько больше (на 5... 10%), чем у автомобилей, имеющих меньшую нагрузку на ось и шины с переменным давлением. Если твердый подслой залегает на глубине, большей величины дорожного просвета, проходимость автомобилей с большими нагрузками на ось плохая, движение их затруднено.

Полученные аналитические зависимости позволяют исследовать влияние переменного давления в шинах на показатели проходимости.

На рис. 91 (см. также рис. 87) изображен график, полученный расчетом и сопоставленный с экспериментальными данными полноприводного автомобиля Урал-4320 при движении по песку (ц=0,25, Сг=0,1 МПа). Данные, приведенные на рис. 91, наглядно подтверждают известное положение о большом влиянии на проходимость снижения давления воздуха в шинах. При снижении давления с 0,24 до 0,04 МПа удельная сила тяги возрастает от О до 0,24 благодаря снижению коэффициента сопротивления качению грунта почти в 5 раз и возрастанию коэффициента сцепления автомобиля почти в 1,5 раза.

Исходя из этого, следует подчеркнуть необходимость умелого пользования системой регулирования давления воздуха в шинах и выбора оптимального для данного грунта давления, обеспечивающего резкое повышение проходимости полноприводных автомобилей. Часто при эксплуатации полноприводных автомобилей эти возможности не используются.

Расчетные и экспериментальные данные как по качественным, так и по количественным показателям хорошо совпадают. Расхождение расчетных и экспериментальных значений составляет 6... 10%. Это дает основание

0,% 0,08 О

Рис. 91. Влияние давления в шинах на удельные показатели проходимости автомобиля:

0,08 0,16 0,24 Рш,ППа

- экспериментальные;----расчет->

рекомендовать приведенные зависимости для практического использования при оценке движителей многоосных автомобилей.

Когда определено число осей автомобиля, возникает задача определения оптимального числа ведущих осей. Она должна решаться с учетом условий использования и назначения автомобиля. Если автомобиль предназначен для эксплуатации на дорогах всех видов и на местности, то он безусловно должен быть полноприводным. В этом случае может быть использована полная масса автомобиля как сцепная и максимально снижены силы сопротивления качению.

Если автомобиль предназначен для работы преимущественно на усовершенствованных дорогах, то выполнять его полноприродным не обязательно. В этом случае минимальное необходимое число ведущих осей может быть ориентировочно определено следующей зависимостью:

B>( /?a)(ta + M).

где гра - коэффициент суммарного сопротивления движению, учитывающий сопротивление качению и сопротивление на подъеме; W - ускорение автомобиля при разгоне.

Значения п, фа, i)a и / должны быть заданы при тяговом расчете автомобиля.

43. РАЗМЕЩЕНИЕ ОСЕЙ ПО БАЗЕ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОХОДИМОСТИ

Размещение осей по базе. От размещения осей зависит база тележки - расстояние между крайними осями в группе осей, расположенных в передней и задней относительно центра симметрии частях автомобиля. База тележки / определяет ширину кювета, канавы, преодолеваемых автомобилем на местности. Чем больше /, тем больше ширина кювета, который может быть преодолен. Ширина преодолеваемого препятствия

5 =/ + (1.1...1,3)г,.

Для увеличения ширины Sn целесообразно, казалось бы, сближать центральные оси автомобиля, увеличивать коэффициент размещения осей по базе i. Однако чрезмерное увеличение базы тележки приводит при преодолении насыпи или при сходе с подъема на горизонтальную поверхность к значительному подъему носовой части автомобиля. Легко можно показать, если пренебречь радиальной деформацией шин, то высота h подъема оси переднего колеса над горизонтальной поверхностью прямо пропорциональна базе тележки и углу преодолеваемого подъема:

при сближенных центральных осях на многоосных автомобилях во время подъема кабина поднимается настолько, что водитель перестает видеть поверхность дороги и фактически теряет возможность управления. Во время перехода с подъема на горизонтальную поверхность возникает большая динамическая нагрузка на переднюю ось и на все элементы автомобиля в результате удара при падении носовой части с большой высоты. Отмеченная особенность может затруднять въезд шасси с кранами на эстакады строительных площадок.

Для автомобильных кранов особо большой грузоподъемности с большим вылетом крановой стрелы чрезмерный подъем носовой части является препятствием при переезде насыпей железнодорожных линий с контактной электрической сетью. Стрела крана может задеть провода высокого напряжения, хотя все установленные нормативы габаритов могут быть выдержаны.

Учитывая отмеченные недостатки и недостатки схем автомобиля, имеющего большой коэффициент t (см. гл. 3), не следует чрезмерно увеличивать базу тележки с целью преодоления кювета большой ширины. Ширина преодолеваемой канавы не должна служить главной исходной позицией при выборе схемы размещения осей по базе и выборе базы тележки.

Размещение осей по базе в сочетании со схемой рулевого управления оказывает существенное влияние на сопротивление движению при повороте на деформируемых грунтах. От того, как размещены оси и какова схема рулевого управления, зависят число и ширина следов, прокладываемых на грунте при криволинейном движении автомобиля. А это влияет на поворотливость и общее сопротивление движению автомобиля, т. е. на его проходимость.

Из рис. 92 видно, что наименьшее число следов прокладывают автомобили с передними и задними или со всеми управляв-

1-1-1

#~Ч c=i

1-2-1

1-1-1-1

Рис. 92. Влияние схемы размещения осей по базе на число следов, прокладываемых автомобилем при повороте

мыми осями и со сближенными центральными осями. Наибольшее число следов, равное числу колес, прокладывают автомобили с тележечной схемой размещения осей по базе.

Существенное влияние оказывает размещение осей по базе на проходимость по деформируемым грунтам с неровностями при прямолинейном движении. Расчетом установлено, что наименьшее сопротивление движению в данном случае имеют трехосные автомобили с осевой формулой 1-2 или 2-1; четырехосные - с осевой формулой 2-2. При этом в обоих случаях возрастает сопротивление движению по сравнению с движением по ровной поверхности. Так, для трехосных автомобилей при осевой формуле 1-2 или 2-1 сопротивление движению от неровностей увеличивается в 1,38... 1,58 раза, а при равномерном размещении осей по базе (осевая формула 1 - 1-1)-в 1,73 ...2,08 раза; для четырехосных автомобилей при 1-1-1-1 и 1-2-1- в 2.... 2,52 раза, а при 2-2 -только в 1,42... 1,7 раза.

В соответствии с уравнением (82) сопротивление качению, обусловленное деформацией грунта, при любом режиме качения прямо пропорционально зависит от вертикальной нагрузки на колесо. В гл. 3 показано, что при движении по любым неровностям как профильные, так и динамические нагрузки по осям резко изменяются по сравнению с равномерной статической нагрузкой. Определяющее значение, особенно для профильных нагрузок, имеет размещение осей по базе. Этим и объясняется подтвержденное расчетом столь большое влияние способа размещения осей по базе на изменение воздействия на опорную проходимость. Самой неблагоприятной является схема с равномерным или со сближенным размещением центральных осей по базе. Это важный вывод противоречит выводу, полученному при оценке криволинейного движения по деформируемым грунтам.

С увеличением числа осей возрастает как неравномерность нагрузок, так и сопротивление движению по неровностям с деформируемым грунтом по сравнению с этими показателями для случая движения по ровной поверхности.

Для оценки проходимости многоосных автомобилей при преодолении неровностей дороги и различных препятствий могут быть использованы общепринятые геометрические параметры проходимости автомобилей, подробный анализ которых дается в технической литературе. Однако применение большого числа осей требует внесения некоторых уточнений определения отдельных параметров и их влияния на проходимость.

Дорожный просвет. Общепринятое понятие дорожного просвета как минимального расстояния между низшей точкой автомобиля и опорной поверхностью, которое характеризует высоту единичных препятствий, преодолеваемых автомобилем, полностью пригодно для двухосных легковых и грузовых автомобилей с одной ведущей осью и частично для автомобилей с двумя ве-