Article is devoted to cross-country vehicles off-road tracked using a specially designed propellers. The comparison of the efficiency of the use of wheeled and tracked propulsion when driving on soils with low bearing capacity. Options considered terrain vehicle when driving on snow cover.
Keywords: caterpillar tracks, crawler, all-terrain device Track car
Полноприводные автомобили занимают немалую часть парка автомобильной техники в нашей стране, широко используются в различных сферах деятельности человека. Чаще их называют — автомобили многоцелевого назначения. Такие машины необходимы при осуществлении транспортных операций в промышленном и дорожном строительстве, устранении чрезвычайных ситуаций, геологоразведке, нефте- и газодобыче, при геологоразведке, сельском хозяйстве, обслуживании предприятии энергетики. Условия эксплуатации таких автомобилей предусматривают движение в различных дорожных условиях, при этом большую часть пути автомобили находятся в условиях бездорожья. В связи с чем, актуальным остается вопрос повышения проходимости.
Сложность при создании внедорожного автомобиля в том, что поверхности с низкой несущей способностью такие как, снег, песок, болотистая почва по своим физическим свойствам, воспринимают вертикальную нагрузку и сопротивляются приложенному тяговому усилию, очень разнообразно. Сложно создать универсальную вездеходную машину, одинаково успешно передвигающуюся при различных дорожных условиях.
Повысить проходимость колесных машин, можно за счет различных устройств, таких как: цепи противоскольжения, браслеты и скобы, противобуксовочные колодки, уширители различных конструкций, шины низкого давления или иных приспособлений, которые монтируются на штатные пневмоколесные движители.
Широкое применение получили цепи противоскольжения, различных конструкций, включая мелкозвенчатые, траковые и плицевые цепи (см. Рисунок 1). Существенным образом увеличивают сцепление колеса с грунтовой, заснеженной или обледенелой дорогой. Сила тяги, реализуемая колесами, возрастает до 60 % [1].
Рис. 1. Цепи противоскольжения: а) мелкозвенчатые; б) плицевые конструкции НГТУ
При эксплуатации машин по снежной целине, характеристики цепей противоскольжения меняются. Экспериментальные исследования показали, что при высоте снега более 0,6 радиуса колеса, наряду с приростом тяги в 30–40 % имеют свойство интенсивно увеличивать глубину колеи, а так же увеличивается сопротивление движению до 60 % [3]. Ощутимый эффект в увеличении проходимости наблюдается лишь тогда, когда высота снега находится в пределах меньших, чем половина радиуса колеса. Сила тяги в данном случае может увеличиваться до 30 %, а сила сопротивления движению увеличивается при этом несущественно до 10 % [2]. Цепи противоскольжения удобно использовать, так как монтаж не занимает много времени. Экономическая эффективность оправдана, так как конструкция имеет низкую цену.
Еще одним способом увеличения проходимости машины является применение дискретных уширителей (см. Рисунок 1.1). Но проверка эффективности экспериментальным путем этих устройств показала, что применение этих устройств дает ощутимый эффект только для машин с колесной формулой 8х8, при этом сила тяги возрастает на 25–30 % [4].
Рис. 1.1. Дискретные уширители
Использование ленточного уширителя, представляющего собой две резинотканевые ленты, соединенные между собой металлическими грунтозацепами, увеличивает тяговые свойства машины на снежной целине до 25 %, при этом сопротивление движению снижается на 30 %. Однако применение уширителей значительно увеличивает габаритную ширину машины, а при поворотах уширители имеют склонность к спаданию.
Осуществлялись попытки применения гусениц для повышения проходимости автомобиля. Впервые такие попытки были предприняты в первой половине 20 века. Однако несмотря на то, что гусеничные движители существенно увеличивают проходимость машины по снегу, данное направление не получило дальнейшего развития. Это связано с тем, что машины с колесно-гусеничным движителем имеют большую на 50–70 % массу, низкую надежность и являются более сложными и дорогими.
Рис. 1.2. Полугусеничная машина на базе автомобиля ГАЗ-51
Следующим направлением в вопросах о повышении проходимости колесных машин стало применение высокоэластичных пневмоколесных движителей сверхнизкого давления на базе существующих широкопрофильных шин. Шины сверхнизкого давления имеют тонкостенную резинокордную оболочку с каркасом, состоящим, как правило, из двух или четырех слоев корда, благодаря чему обеспечивается высокая эластичность. Для достижения максимальной проходимости вездехода на шинах сверхнизкого давления в условиях слабонесущих, пластично деформируемых грунтов необходимо обеспечить такое давление в шине, чтобы избыточное давление в шине сравнялось с давлением грунта на шину на дне колеи, а на шине возникало плоское пятно контакта равное 1/3–1/4 диаметра колеса. Границей, разделяющей шины низкого давления и шины сверхнизкого давления, считается внутреннее давление в шине равное 0,3 МПа. При взаимодействии с грунтом такая шина, так же как и пневмокаток, не разрушает его поверхность и приобретает способность «обтекать» неровности пути, а выступы и впадины беговой дорожки, повторяющей профиль поверхности пути, выполняют роль своеобразных грунтозацепов, увеличивая сцепление с опорной поверхностью.
Рис. 1.3. Вездеходное транспортное средство производства Трэкол
Еще одним эффективным способом повышения проходимости колесных машин по снегу и грязи является применение вездеходных гусеничных движителей (полугусеничных и гусеничных ходов). Основная идея и разработка конструкции принадлежит американцу Глену Брэйзиру.
Конструкция гусеничного движителя изображена на рисунке 2. За счет угла создаваемого между плоскостью дороги и передним натяжным роликом поз.1 улучшается проходимость за счет более легкого въезда на препятствия. Так же подобный угол будет устроен и у заднего опорного ролика. Всего в конструкции будет пять опорных поз.2 и один натяжной ролик поз.1 [2]. Плавность хода будет основываться на стандартной подвеске автомобиля и за счет вращения балансирной тележки поз.4 вокруг оси колес. Вращение тележки будет контролироваться ограничителем переворота, без которого эксплуатация автомобиля на данных движителях невозможна. Натяжение движителя может осуществляться разведением переднего натяжного ролика поз.1.
Рис. 2. гусеничный ход для автомобиля категории М1, где: 1 — ведомый натяжной ролик; 2 — опорные ролики; 3 — ведущее колесо; 4 — треугольная балансирная тележка; 5 — движители
Одно из основных преимуществ гусеничной машины по сравнению с колесной — значительно меньшее удельное давление [3]. Опорная поверхность колес автомобиля меньше опорной поверхности гусеничных движителей. Из-за большого удельного давления колеса автомобиля при движении по мягкой почве слишком глубоко погружаются в грунт. Ввиду этого, сопротивление качению автомобиля может оказаться столь значительным, что автомобиль не сможет двигаться.
Вездеходные гусеничные движители универсальны и устанавливаются на внедорожный автомобиль категории М1 без изменения его конструкции на ступичный узел взамен пневмоколесных движителей.
Гусеничные системы являются альтернативой гусеничной техники для перемещения в труднопроходимых условиях. Технико-экономические расчеты показали, что гусеничные движители обходятся намного дешевле, чем приобретение новой гусеничной техники. Применение их может оказать не заменимую помощь для служб МЧС и Скорой медицинской помощи в отдаленных районах, куда колесная техника добраться не может. Гусеницы для автомобилей можно использовать в разных целях, будь то работа или отдых, развлечения, например: охота, рыбалка, туризм, сельское хозяйство, строительство, поиск и спасение в непроходимых местах, научно-исследовательские ситуации, и многое другое. Автомобили, оборудованные гусеничными движителями, превосходно ведут себя на различных покрытиях.
Литература:
- Михалин П. А., Шины и цепи колесных лесных тракторов. Труды Международного симпозиума «Надежность и качество», 2 / 2007.
- Беляков. В. В. Взаимодействие со снежным покровом эластичных движителей специальных транспортных машин: дис. д-ра техн. наук: 05.05.03. НГТУ, Н.Новгород, 1999–485 с.
- Применение мелкозвенчатых цепей противоскольжения для повышения проходимости автомобилей. Сборник № 2 Аннотации научно-исследовательских работ по проблемам повышения проходимости колесных машин, Москва, 1958 г. ИКТП АН СССР, стр.18–23.
- Беляков. В. В. Взаимодействие со снежным покровом эластичных движителей специальных транспортных машин: дис. д-ра техн. наук: 05.05.03. НГТУ, Н.Новгород, 1999–485 с.
- Носов Н. А., Галышев В. Д., Волков Ю. П., Харченко А. П. Л., Расчет и конструирование гусеничных машин. «Машиностроение», 1972–560с.
- Стрелков А. Г. Конструкция быстроходных гусеничных машин: учеб.пособие — Москва. МАМИ 2005 − 664с.
- Наумов Е. С., Платонов В. Ф., Ходовая система гусеничного трактора. Учебное пособие для студентов специальности «Автомобиле- и тракторостроение»/ Под ред. В. М. Шарипова. — М.: МГТУ «МАМИ», 2011. — 64 с.
