Автопоезд с электромеханическим приводом

На фиг. 143 показан автопоезд грузоподъемностью 40 т. Он состоит из автомобиля с дизель-электрической силовой установкой и пяти прицепов со всеми ведущими колесами грузоподъемностью каждого прицепа 8 т.



Все прицепы двухосные с приводом на все колеса. Основным условием распределения полезной нагрузки на пять прицепов было то, что общий вес всех прицепов полностью нагруженного автопоезда должен быть по возможности одинаков, чтобы при одинаковых электродвигателях обеспечить для каждого прицепа одинаковые динамические качества. Согласно предварительному расчету вес автомобиля с дизелями составил 12 т. Таким образом и общий вес ведущего автомобиля был установлен 12 т при полезной грузоподъемности 8 т. Шины размером 12,00—22 при максимальной скорости движения 35 км/час допускают нагрузку 3,1 т.

Прицепы по конструкции аналогичны прицепам грузовых автомобилей. Шасси прицепа со всеми ведущими колесами, показанное на фиг. 144, состоит из рамы, на которой укреплены ведущие мосты, электродвигатель и раздаточная коробка. Рама сконструирована так, что на ней могут быть установлены различные виды кузовов.




На ведущем автомобиле установлены два дизеля (фиг. 145). При небольшом количестве прицепов или неполной нагрузке поезда это дает возможность использовать один двигатель.



Основные данные двигателей:

• Число цилиндров — 6
• Рабочий объем в л — 1433
• Степень сжатия — 19
• Сухой вес в кг — 800
• Максимальное число оборотов в минуту — 1800
• Максимальная мощность в л. с. — 190

Система охлаждения двигателей жидкостная. Радиаторы расположены на лобовой стороне двигателя, охлаждающий воздух всасывается вентиляторами через крышу ведущего автомобиля. Для пуска каждый двигатель имеет электрический и инерционный ручной стартер. Инерционный стартер обеспечивает пуск' двигателей при очень низкой температуре воздуха.


Для облегчения пуска каждый двигатель имеет свечи накаливания.

В поперечной коробке передачи (см. фиг. 145) имеются два дисковых сцепления, которые дают возможность отключать по выбору тот или иной двигатель. Кроме того, они автоматически отключают двигатель с меньшим числом оборотов, а после выравнивания числа оборотов снова включают его. Путем регулирования сцепления величина разности чисел оборотов, при которой происходит отключение двигателя, может быть изменена. При пуске сцепления дают возможность отключать двигатели от генератора. Генератор принадлежит к типу, применяемому на дизель-электрических автомотрисах. Для возбуждения генератора установлен особый возбуждающий генератор. Имеется также генератор возбуждения тяговых двигателей.

Мощность силовой установки регулируется, как и на обычном автомобиле, путем изменения количества впрыскиваемого в цилиндры топлива.

Каждый прицеп имеет свой электрический двигатель. При выборе схемы электросоединений решающим было стремление избежать на прицепах по возможности всех аппаратов, необходимых для управления электродвигателями при поворотах и торможении. Применяемая система дает возможность с места водителя изменять направление движения путем изменения полюсов магнитного возбуждения тяговых электродвигателей. Кроме того, тяговые электродвигатели в случае продолжительного торможения могут быть использованы в качестве генераторов и направлять отданную ими электрическую энергию к основному генератору, работающему в качестве двигателя, приводящего дизель.


Электрическая энергия от генератора направляется к тяговым двигателям по кабелям, проходящим через весь автопоезд. Связь от прицепа к прицепу устанавливается чет рез соединения и гибкие провода так же, как между вагонами электропоезда. В соединениях имеются также контакты для проводов слабого тока, необходимого для освещения и переключения коробок передач.

Крутящий момент от электродвигателя передается через карданный вал к двухступенчатой раздаточной коробке (фиг. 146) с шестернями постоянного зацепления. Передачи раздаточной коробки включаются при помощи муфт сцепления.



Включение муфт осуществляется сжатым воздухом, управление которым достигается с помощью электромагнитных клапанов.

Водитель для включения передачи должен пользоваться только одним рычагом (фиг. 147). Сжатый воздух для распределительных цилиндров поступает из пневматической тормозной системы.




Необходимые пределы изменения силы тяги были достигнуты с помощью двухступенчатой раздаточной коробки. Электродвигатели обеспечивают изменение крутящего момента в пределах только от 10 до 50 кгм. Для высшей передачи выбрано передаточное отношение 1,68, для низшей — 5,2.

На дорогах с хорошим покрытием автопоезд на высшей передаче может преодолевать подъемы до 5° скоростью 5,5 км/час. Низшую передачу целесообразно включать при скорости 10 км/час. На низшей передаче автопоезд при общем весе 72 т на твердых дорогах может преодолевать подъемы до 17°.

Для движения на более крутые подъемы автопоезд надо сформировать с двумя ведущими автомобилями.

Автопоезд имеет три независимые одна от другой тормозные системы. Основной тормозной системой является пневматическая, действующая на все колеса автопоезда.

Чтобы при торможении избежать набегания прицепов автопоезда, в тормозной системе применяется двойной воздухопровод, позволяющий начинать торможение с последнего прицепа. При продолжительной езде под уклон для торможения, как уже упоминалось, используются электродвигатели и, следовательно, двигатель внутреннего сгорания.

Чтобы достичь возможно большей тормозной мощности, в выпускных трубопроводах каждого дизеля установлена специальная заслонка, прикрываемая при торможениях.

В качестве стояночного тормоза на ведущем автомобиле применяется ручной тормоз, действующий на задние колеса. На прицепах стояночный тормоз расположен на раздаточной коробке.

Система управления автопоездом имеет решающее значение для его пригодности и надежности эксплуатации.

К управлению предъявляются следующие два требования:

• 1. Автопоезд не должен самопроизвольно изменять направление при движении по прямой в нормальных дорожных условиях с предусмотренной скоростью.
• 2. Колеи прицепов на поворотах должны точно совпадать.

Только при выполнении этих условий автопоезд, превышающий допускаемую максимальную длину грузовых поездов, может двигаться и по узким дорогам с большим числом поворотов, не мешая другому транспорту. У автопоезда использовано управление с поворотными цапфами. Поставленные требования могут быть выполнены и при управлении с поворотной осью. Но в этом случае невозможно обойтись для привода отдельных прицепов только одним электродвигателем и одной передачей.

По конструктивным причинам каждая ось в таком случае должна иметь электродвигатель и ступенчатую коробку передач, расположенные на поворотной оси. При такой конструкции по сравнению с выбранной увеличивается вес и стоимость. Управлять прицепами с поворотной осью тяжело, вследствие чего очень ухудшается маневрирование прицепов.

Система управления прицепами с поворотными цапфами показана на фиг. 148. Через дышло устанавливается связь ведущего автомобиля с передним прицепом. Дышло жестко связано со шкворнем поворотной цапфы, в середине под передней осью. На нижнем конце шкворня поворотной цапфы имеется вильчатый рычаг, от которого идут поперечные рулевые тяги к колесам передней оси, а на верхнем конце шкворня поворотной цапфы двойной рычаг, связанный двумя продольными рулевыми штангами с балансирным рычагом, от которого идут две продольные рулевые штанги к задней оси. Система рулевых тяг этой оси такая же, как и передней оси.



Благодаря балансирному рычагу при повороте передних колес в одном направлении задние колеса поворачиваются в противоположном направлении.

При сохранении достаточного расстояния между отдельными прицепами избранная схема управления обеспечивает минимальный радиус поворота (10,4 м). При этом ширина поворотного круга должна быть 4,4 м. Таким образом автопоезд может проехать по любой дороге, на которой по условиям управления могут ездить грузовые автомобили.

Во всех экипажах с электроприводом от стационарной электросети электродвигатели могут развивать предельно высокую мощность. Если соответствующей схемой электропередачи такая перегрузка не будет предотвращена, то двигатель остановится. Вместе с тем мощность двигателя при каждом режиме движения должна быть использована полностью. Для каждого типа применяемой передачи (механическая, гидравлическая и электрическая) двигатель должен обеспечивать при изменяющейся скорости движения тяги обратно пропорциональную скорости движения, если не принимать во внимание потери в передаче. Следовательно, произведение силы тяги на скорость (т. е. мощность) должно быть постоянным, а кривая изменения скорости в зависимости от силы тяги должна быть гиперболой. Необходимо установить взаимную связь множителей, определяющих мощность, так чтобы при каждой скорости движения полностью использовалась мощность двигателя, но ее расход не превышал мощности главного двигателя. Такими множителями для генератора являются напряжение и сила тока. Поэтому в первом приближении следует добиваться того, чтобы внешняя характеристика генератора, представляющая напряжение на зажимах в зависимости от силы тока при постоянном числе оборотов, изображалась бы гиперболой (при этом не приняты во внимание потери, которые (вызывают отклонение функции от гиперболы).

В принципе гиперболическая зависимость должна устанавливаться автоматически. Вследствие этого существуют несколько методов регулирования мощности, подробное рассмотрение которых выходит за пределы настоящей работы.

Вес дизеля составляет приблизительно 26% от силовой установки, вес электрооборудования — 74%. Общий вес электрооборудования распределяется следующим образом: вес генератора 20%, вес тяговых двигателей 46%, вес неподвижного кабеля 6%, распределительного кабеля 13%, распределительной аппаратуры 10%, лебедки, подъемного механизма и т. д. 5%.

На фиг. 149 показана схема автопоезда с прицепом весом 35 т для перевозки больших неделимых грузов с 12 ведущими колесами и электрическим силовым приводом на каждое колесо. Электрическое оборудование поезда весит 12 г, общий вес автопоезда 56 т при весе тягача 21 т.



На фиг. 150 показана схема трехзвенного автопоезда для перевозки неделимых грузов, выполненного на основе механического привода на восемь колес с дистанционным управлением. Полный вес тягача 14 т, вес прицепа 8 т, вес автопоезда без нагрузки 36 т. Мощность двигателя отдельного тягача равна 150 л. с. Управление обоими тягачами производится с одного поста.