Сравнительные испытания колесных и гусеничных тягачей для выявления их относительных преимуществ не проводились. Однако известно, что гусеничный движитель разрушает дороги и в сравнении с колесным имеет более высокое сопротивление движению по шоссе, меньшие максимальные скорости движения, увеличенный вес, а также выше стоимость его изготовления, обслуживания и ремонта.
Удельная грузоподъемность и срок службы гусеничных машин ниже удельной грузоподъемности и срока службы автомобилей и тягачей высокой проходимости. Однако гусеничные машины обладают лучшей проходимостью по бездорожью. Это качество позволяло им до последнего времени успешно работать в качестве тягачей и транспортных машин на плохих дорогах. Установка на колеса шин весьма низкого давления при одинарном расположении колес в сочетании с устройствами изменения давления на ходу приближает проходимость автомобиля к проходимости гусеничной машины. Во время движения по труднопроходимым участкам пути давление в шинах снижают до 0,3—0,7 кг/см2, что близко к удельному давлению гусеницы на грунт. Снижение осевого веса путем увеличения числа ведущих осей и применение шин с регулируемым давлением существенно улучшают проходимость колесных машин и одновременно сохраняют их надежность в работе и -экономичность использования в данных условиях.
По мере увеличения числа ведущих осей задача распределения крутящего момента между ними связана с усложнением кинематической схемы и конструкции силового привода к ведущим колесам и с другими серьезными затруднениями при разработке многоприводных автомобилей высокой проходимости.
Распределение крутящего момента, подводимого от двигателя между двумя, тремя и четырьмя ведущими мостами, может осуществляться посредством блокированного или дифференциального привода. Распределение крутящего момента через блокированный привод на твердых дорогах при жестких шинах неодинаковых размеров, а также при повороте обусловливает возникновение дополнительных сил, вследствие чего создается напряженность в силовом приводе, увеличивается расход топлива, износ шин, главных передач и подшипников и повышаются напряжения в деталях трансмиссии автомобиля. Наряду с этим распределение крутящего момента через блокированный привод оказывает отрицательное влияние на маневренность автомобиля и особенно тягача с прицепом при поворотах. В этом случае на управляемых колесах при поворотах возникает сила дополнительного сопротивления. Передние колеса при поворотах на твердых дорогах, перемещаясь по дуге большего радиуса, чем радиус дуги-поворота задних колес, превращаются из ведущих в тормозящие, что отрицательно сказывается на маневренности. При отключении привода передних колес с помощью кулачковой муфты или муфты свободного хода при повороте передние колеса автомобиля со всеми ведущими колесами становятся ведомыми, что также не улучшает маневренности автомобиля. При наличии дифференциала между передним и задним мостами на передних колесах при повороте всегда будет действовать в направлении повернутых колес положительная сила тяги. Вследствие этого маневренность автомобиля и особенно тягача с тяжелым прицепом на поворотах будет существенно улучшена.
Для автомобиля с одним ведущим мостом крутящий момент распределяется между колесами, посредством простого симметричного межколесного дифференциала. Распределение крутящего момента, передаваемого от двигателя, между ведущими колесами через механизм дифференциала должно производиться поровну ввиду равной весовой нагрузки, приходящейся на колеса. Симметричность конструкции дифференциала обусловлена тем, что предельная сила тяги, реализуемая в зависимости от сцепления колес с дорогой для равных условий, одинакова на обоих колесах, в связи с чем должна быть равной и сила тяги, подводимая от двигателя. В ряде конструкций межколесные дифференциалы выполняют самоблокирующимися, вследствие чего автоматически исключается раздельное буксование колес ведущего моста.
Распределение крутящего момента между двумя ведущими осями автомобиля типа 4X4 требует в принципе установки не только межколесного, но и межосевого дифференциала. Ввиду того что осевой вес передних колес, как правило, меньше осевого веса задних, межосевой дифференциал должен быть несимметричным, т. е. должен распределять силу тяги в соответствии с распределением веса по осям. В настоящее время межосевые дифференциалы применяются только на автомобилях типа 4X4 высокой грузоподъемности. В большинстве случаев в силовом приводе автомобилей типа 4X4 меньшей грузоподъемности взамен межосевых дифференциалов применяют муфты свободного хода, кулачковые муфты, автоматические или с ручным отклонением. В последнем случае передний мост отключается от двигателя принудительно по усмотрению водителя.
При установке межосевых дифференциалов, отключающих муфт или муфт свободного хода крутящий момент на передний и задний ведущие мосты всегда передается от нижнего вала раздаточной коробки. В этом случае в силовой передаче работают две дополнительные пары шестерен; что приводит к снижению к. п. д. трансмиссии автомобиля. Поэтому на автомобилях типа 4X4 наиболее рационально применять раздаточную коробку с ручным отключением переднего моста и передачей крутящего момента на задний ведущий мост от верхнего вала. При движении с отключенным передним мостом механические потери в раздаточной коробке снижаются.
Таким образом конструктивно силовой привод автомобиля типа 4X4 может быть выполнен с межосевым дифференциалом, автологом или, наконец, с кулачковой муфтой автоматической или с ручным отключением. Выбор схемы силового привода автомобиля типа 4X4 диктуется основным содержанием технических требований. На фиг. 4 показана схема автомобиля типа 4X4.
Фиг. 4. Конструктивная схема автомобиля типа 4x4
Конструкция силового привода в значительной степени зависит от устройства подвески. В настоящее время конструкция ходовой части и подвески для автомобилей всех типов выполняются по трем схемам:
- а) подвеска всех мостов обычная (зависимая) при всех неразрезных мостах;
- б) подвеска всех мостов независимая при всех разрезных мостах;
- в) подвеска переднего моста независимая, остальных мостов— обычная при неразрезных задних ведущих мостах.
Зависимость проходимости автомобиля от типа подвески обстоятельными сравнительными испытаниями не установлена. Нередко считают, что независимая подвеска обеспечивает лучшую проходимость автомобиля по плохим дорогам и местности. Однако распространено также мнение, что при достаточной мощности, а также при правильном распределении веса между осями и применении шин с весьма низким давлением обычная рессорная подвеска мало уступает независимой подвеске.
Преимущество обычной подвески с листовыми рессорами состоит в конструктивной простоте и надежности в работе.
Кроме того, в тех случаях, когда применяется обычная подвеска с листовыми рессорами на автомобилях со всеми ведущими колесами, налаживание производства упрощается, так как достигается значительная технологическая преемственность. Применение независимой подвески, наоборот, усложняет и специализирует автомобили высокой проходимости, отрывая их от производственной основы автомобилей массового производства.
Конструкция силового привода в значительной степени зависит от типа главной передачи. В настоящее время применяются одно-и двухступенчатые главные передачи. Одноступенчатая главная передача обычно применяется при передаточных отношениях, не превышающих 7,0—7,5. Применение двухступенчатой главной передачи обусловлено более высокими передаточными отношениями.
Двухступенчатые главные передачи для автомобилей с одним ведущим мостом нередко выполняют двухскоростными, переключаемыми по усмотрению водителя.
Одна из особенностей двухступенчатой главной передачи состоит в возможности расчленения ее на два редуктора. При этом коническая одноступенчатая передача располагается, как в обычной одноступенчатой главной передаче, а вторая ступень размещается с внутренней (бортовые редукторы) или внешней стороны ведущих колес (колесные редукторы). Применительно к передним управляемым ведущим колесам такое конструктивное решение является рациональным, так как позволяет снизить крутящий момент, передаваемый полуосевыми карданными шарнирами в поворотных цапфах.
Известно, что нагрузка указанных шарниров увеличивается по мере увеличения нагрузки на передние колеса. При создании новых тяжелых автомобилей высокой проходимости с большой нагрузкой переднего моста возможность выбора карданных шарниров передних колес необходимого размера в ряде случаев ограничена. В связи с этим нередко проводятся конструктивные мероприятия по защите этих механизмов от перегрузки. Установка колесных редукторов с большим передаточным отношением является наиболее эффективным способом снижения нагрузки на полуосевые карданы. Американская автомобильная промышленность имеет широкий выбор карданов с равномерной скоростью вращения, и в том числе на увеличенную нагрузку. Английская промышленность также имеет конструкцию кардана для передачи больших крутящих моментов. При такой компоновке уменьшается картер первой ступени главной передачи, что позволяет уменьшить высоту капота и увеличить просвет под мостами.
Главные передачи задних ведущих мостов с расположением одной ступени в колесе применяются также на троллейбусах, автобусах и грузовых автомобилях с целью снижения пола или погрузочной высоты платформы. Колесные редукторы бывают двух видов: центральные и нецентральные. В центральном редукторе окружное усилие передается от солнечной шестерни через несколько сателлитов к шестерне внутреннего зацепления, связанной с колесом в нецентральном — через одну пару Шестерен. Применение нецентральных колесных редукторов позволяет увеличить просвет или снизить погрузочную высоту пола, изменяя направление смещения центра ведущей шестерни относительно центра ведомой.
Комментарии к этой статье