2594

Г.И.Эдельсон

С.Л.Сашко

А.К.Гаврилов

М.А.Петров

Петров М.А. в первую очередь решал задачу по подготовке кадров преподавателей. В целевую аспирантуру МАДИ были отправлены Приходько Г.К., Назарко С.А., Куюков В.В. В 1964 году под руководством Лурье М.И. защает кандидатскую диссертацию Назарко С.А. по теории применения вариаторов в трансмиссии легковых автомобилей. Под руководством зав. кафедрой «Автомобили» МАДИ Островцева А.Н. защищают диссертации Куюков В.В. (1970 г.) и Приходько Г.К. (1974 г.).

С1966 года на кафедре открывается аспирантура. Первые аспиранты

–Балакин В.Д. и Калинин Ю.М. под руководством Петрова М.А. защитили диссертации в 1970 и 1974 г.г. по проблеме применения АБС и импульсного торможения.

С1967 года руководит кафедрой Назарко Сталий Алексеевич. К этому времени под руководством Петрова М.А. формируется научное направление и создается научная школа кафедры по проблемам исследования торможения автомобиля и работы пневматических шин. Кафедра ведет исследования на Курганским заводе колесных тягачей, выполняет совместные работы с Лабораторией испытаний шин Омского шинного завода.

В 1973 г. Петровым М.А. была опубликована монография «Работа автомобильного колеса в тормозном режиме», в которой были обобщены

60

результаты исследований кафедры за этот период. В этом же году защищает диссертацию Ягодкин Л.Г. По результатам исследований торможения автомобильного колеса при воздействии на него боковых сил

вМАМИ в 1975 г. защитил кандидатскую диссертацию Ю.А. Рябоконь.

Всередине 70-х годов кафедра начала выполнять работу по улучшению тормозных свойств автомобилей семейства Урал. Результаты этой работы легли в основу кандидатских диссертаций преподавателей кафедры Пятакова В.Г. и Савельева Б.В. Кафедра продолжает готовить кадры в ведущих вузах страны. В целевой аспирантуре по тематике кафедры прошли обучение и защитили кандидатские диссертации в МАМИ Малюгин П.Н., Зарщиков А.М., Хамов И.В., в МАДИ – Дик А.Б. и КнязевИ.М.

С.А.Назарко

В.А.Владимиров

Развитие исследовательских работ и научный рост кадров обусловили совершенствование учебного процесса и на кафедре сформировалось новое учебное направление по безопасности дорожного движения. Была подготовлена необходимая учебная база и в 1981 году началась подготовка инженеров по специальности «Организация дорожного движения», а из кафедры «Автомобили» была выделена и образована новая выпускающая кафедра «Организация и безопасность движения» в составе которой был автор известных трудов по организации движения Валентин Алексеевич Владимиров.

Усилиями сотрудников кафедры «Автомобили» в начале 80-х годов был создан уникальный, не имеющий аналогов в СССР барабанный стенд для исследования выходных характеристик шин, влияющих на безопасность движения автомобилей. Стенд позволяет проводить испытания шин при больших углах увода и намораживать на барабане ледяную поверхность.

Другим направлением исследований кафедры становятся дорожные испытания автомобилей с усовершенствованной тормозной системой. Такая работа проводится совместно с автополигоном НАМИ, автозаводами ВАЗ, ЗИЛ, Урал.

61

В 1988 году кафедры «Автомобили» и «Организация и безопасность движения» были объединены в одну кафедру «Автомобили и безопасность движения». Заведующим объединенной кафедрой был избран Балакин В.Д., а с 2002 года – Рябоконь Ю.А.

Для реализации выпуска инженеров по специальности «Автомобиле- и тракторостроение» решением Ученого совета СибАДИ в 2006 году на базе кафедры «Автомобили и безопасность движения» была вновь создана, теперь уже имеющая статус выпускающей, кафедра «Автомобили и тракторы».

УДК 629.113.002

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ ТРЕХОСНОГО ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ МАЛОЙ РАЗМЕРНОСТИ С КОЛЕСНОЙ ФОРМУЛОЙ 6х6

М.А. Козловская, научный сотрудник ФГУП «НАМИ»

Существующая специфика эксплуатации транспортных средств в условиях слабо развитой дорожной сети и бездорожья, недостаточно широкий модельный ряд выпускаемых автомобилей, порождают целый ряд проблем, среди которых особо важную роль играет проблема создания новых средств развития транспортной инфраструктуры в виде автомобилей высокой проходимости. Подобные транспортные средства должны в большей степени удовлетворять запросам потребителей, особенно в сельском хозяйстве, а также в других отраслях хозяйствования.

Грузовые автомобили высокой проходимости с колесной формулой 6х6 разрабатываются и серийно выпускаются давно. В мировой практике известно много примеров по выпуску такого рода техники, в основном для решения военных задач. Однако, многие из трехосных автомобилей востребованы и в гражданских отраслях. Они отличаются конструктивными особенностями, но, как правило, это или бортовые грузовые автомобили, или специальные шасси, оснащенные многофункциональными надстройками.

В результате проведенных ранее исследований можно выделить три группы автомобилей:

–первая группа – массовые полноприводные автомобили, оснащенные устройствами повышенной проходимости: низкопрофильными (широкопрофильными и арочными) шинами на ведущих мостах, подкатными гусеничными тележками, противобуксовочными цепями и др.;

–вторая группа – полноприводные автомобили массового, крупносерийного и серийного производства, максимально унифицированные по

62

узлам и агрегатам с автомобилями первой группы. Характерными конструктивными особенностями автомобилей второй группы являются неразрезные (балочные) мосты, рессорная подвеска, а также объединенные в тележки мосты трехосных и четырехосных автомобилей. Автомобили второй группы предназначены для систематической работы в тяжелых дорожных условиях и на бездорожье с достаточно высокой несущей способностью, как без прицепа, так и с прицепом, полная масса которого составляет 40…60% от максимальной полной массы автомобиля. На их базе создаются седельные и лесовозные тягачи, а также тягачи-трубовозы;

– третья группа – вездеходные автотранспортные средства, предназначенные для работы в особо тяжелых условиях бездорожья, таких как переувлажненные грунты, сыпучие и бархатные пески, заболоченная местность, торфяные болота, снежное бездорожье неограниченной глубины и т.п.

Встране был освоен выпуск многофункциональных грузовых автомобилей высокой проходимости с колесной формулой 6х6. Однако, в гражданских отраслях промышленности, а также в различных сферах хозяйствования, указанные автомобили оказались ограниченно востребованными. На примере сельскохозяйственного производства можно сказать, что при перевозке разнообразных грузов, имеющиеся на рынке трехосные грузовые автомобили большой грузоподъемности с колесной формулой 6х6 оказались малоэффективными, так как в большинстве случаев эксплуатируются недогруженными.

Такой вывод подтверждается результатами проведенных ранее работ [7-13]. Особенно это справедливо для малых форм хозяйствования (крестьянских фермерских и личных подсобных хозяйств – КФХ и ЛПХ, а также садоводческих товариществ).

КФХ и ЛПХ населения России производят более 55% валовой продукции сельского хозяйства страны, обрабатывая 25 млн. гектар пашни

ииспользуя не только изношенную сельхозтехнику, но и лошадей и ручной труд. Дальнейшее развитие КФХ и ЛПХ является одной из важных составляющих прогнозируемого пути развития АПК. Однако, при этом почти 16,5 млн. хозяйств России требуют решения проблемы технического перевооружения.

Вструктуре сельского хозяйства доля ЛПХ составляет 55...56, а КФХ

– 3,7…4,5%. Причем в ЛПХ производится до 93% картофеля и до 81,5% овощей, в КФХ – соответственно 1,3…1,6 и 2,6…3,3%. Для большинства сельских жителей ЛПХ – единственный источник выживания. В мелкотоварных хозяйствах вся технологическая цепочка производства картофеля и овощей, за исключением тракторной вспашки и предпосадочной культивации, основана на применении ручного труда.

63

Нормальное функционирование КФХ обусловлено многими факторами: уровнем технической оснащенности и транспортных услуг, структурой машинно-тракторного парка, степенью развития служб технического сервиса. Однако, формирование оптимального по структуре парка машин для КФХ осложняется их высокой стоимостью [12, 19].

Особенности грузоперевозок определяют потребности в автомобилях высокой проходимости грузоподъемностью от 0,3 до 2,0 т [8]. Такого рода автомобили можно назвать малоразмерными. Для решения этой задачи недостаточно применение автомобилей с колесной формулой 4х4. С большей эффективностью могут быть применены автомобили с колесной формулой 6х6. Такая же ситуация встречается с транспортным обеспечением геологов, охотоведческих хозяйств, туристическогобизнеса и т.п.

Следовательно, создание трехосного грузового автомобиля малой размерности с колесной формулой 6х6 является актуальной задачей.

В производственной программе отечественных заводов грузовые автомобили малой размерности с колесной формулой 6х6 отсутствуют. Это объясняется, в том числе, и тем, что в России не выпускаются серийные автомобили 4х4, на базе которых (добавив третью ось и доработав трансмиссию) можно было бы создать соответствующие модификации. Тем более трудно говорить о новых разработках и их освоении в серийное производство. Поэтому созданный в ФГУП «НАМИ» опытный образец автомобиля НАМИ-3333 может занять пустующую нишу на рынке. По-другому обстоят дела у зарубежных производителей. Рассматриваемый тип машин почти всегда присутствовал в производственной программе ведущих мировых производителей. Большинство моделей создано для военных нужд, но некоторые из них имеют «гражданские» версии и успешно применяются. На рисунках 1 – 8 показаны лишь некоторые модели из огромной номенклатуры трехосных грузовых автомобилей малой размерности с колесной формулой 6х6. Некоторые технические характеристики приведены в таблице 1 [22].

На примере автомобиля Пинцгауэр (рис. 1), можно сказать, что за несколько десятилетий выпуска он нашел применение во многих странах мира: на кофейных плантациях Бразилии, на добыче полезных ископаемых в странах Европы, на транспортных работах у пчеловодов Греции, в геологических партиях во Франции, в качестве машин технического сопровождения спортивных команд раллистов и т.п.

Анализ конструктивных особенностей этих автомобилей показывает, что отсутствие общих подходов к проектированию (разные страныпроизводители) определяет различие их конструктивных решений и компоновок. В результате, находящиеся в производстве автомобили различаются размещением осей по базе, схемой раздачи мощности по колесам, схемой рулевого управления и другими конструктивными особенностями.

64

Рис. 1. Штайр-Пух Пинцгауэр-712М.

Рис. 2. Додж Т223 WC63.

Рис. 3. Виллис Супер Джип.

Рис. 4. Бухер Пума.

Рис. 5. Ленд Ровер Перенти SASR.

Рис. 6. Крупп L2H143.

Рис. 7. Латиль М-7Z1.

Рис. 8. Моррис Коммершиэл D.

65

Таблица 1

Некоторые технические характеристики трехосных грузовых автомобилей малой размерности с колесной формулой 6х6 разных лет выпуска

					Автомобиль
	Показатели
		Моррис	Латиль	Крупп	Виллис	Додж	Штайр-Пух		Ленд Ровер
		Коммер-			Супер	Т223	Пинцгауэр-	Бухер Пума	Перенти
			М-7Z1	L2H143
		шиэл D			Джип	WC63	712М		SASR
	Страна производитель	Велико-	Франция	Германия	США	США	Австрия	Швейцария	Велико-
		британия							британия
	и год начала выпуска	1932 г.	1939 г.	1942 г.	1943 г.	1943 г.	1974 г.	1987 г.	2003 г.
	Грузоподъемность, кг	1500	1000	1200	1000	1500	1500	1500-2000	2000
66	Полная масса, кг	3400	2500	2600	2400	3430	3900	3800-4400	5500
	Снаряженная масса, кг	1900	1500	1400	1400	1930	2400	2300-2400	3500
	Максимальная мощность	38,5 (50)	38,5 (50)	46,2 (60)	46,2 (60)	71,5 (92)	66,9 (87)	106,9 (139)	68,5 (89)
	двигателя, кВт (л.с.)
		с разд.приводом на		сред.	с раздельным приводом на ведущие			автомат.	с разд. при-
				проходной	мосты, двухступенчатая			4-ступен.	водом на
		вед. мосты,
				мост с	раздаточная коробка,			КПП в бло-	вед. мосты,
		подключаемый
				межосе-	подключаемый передний мост			ке с 2-х ст.	4-х ст.
		передний мост
				вым дифф.,				раздат. и	КПП, 2-х
	Трансмиссия
				под-				задней	ст. разд.
		1-ст.	2-ст.	ключаемый				главной	коробка
				перед. мост,				перед.
		разд.	разд.
				2-х ст.
		коробка	коробка
				раздат.
				коробка
	Максимальная скорость,	40,0	60,0	75,0	75,0	87,0	95,0-105,0	110,0	100,0
	км/ч

66

Такое состояние дел во многом определяет высокую стоимость таких машин, так как, часто, они переусложнены. В нашем случае, так как число осей и их размещение определены, то основным конструктивным решением можно рассматривать выбор схемы раздачи мощности, или силового привода к ведущим мостам и колесам.

При этом, прочие конструктивные решения, такие, как выбор силовой установки, типа и конструкции трансмиссии, коробки передач, раздаточной коробки, подвески и т.п. играют важную роль в формировании технических характеристик автомобиля и в большой степени влияют на качество транспортного средства. Однако, они достаточно изучены, результаты теоретических исследований во многом сформулированы и широко освещены в научно-технической литературе.

Известно [2, 5-6, 15, 17-18, 20-21], что передача мощности ко всем ведущим колесам трехосного полноприводного автомобиля осуществляется с помощью той или иной схемы трансмиссии. При этом используется одна или несколько коробок.

Раздаточная коробка, установленная непосредственно за основной (в одном картере или же раздельно) выполняет также функции дополнительной коробки передач в том случае, когда применение серийной коробки передач не обеспечивает искомый диапазон передаточных отношений. Тогда в раздаточной коробке предусматриваются две ступени передаточных чисел, что обеспечивает широкий диапазон регулирования передаточных чисел трансмиссии, необходимый для автомобилей высокой проходимости. Если же применяются коробки передач с широким диапазоном передаточных отношений, тогда раздаточная коробка выполняется одноступенчатой.

Схема силового привода (трансмиссии) трехосных автомобилей с колесной формулой 6х6 отличается большим разнообразием, так как для правильного распределения момента, передаваемого от двигателя, между шестью колесами, в лучшем случае, должно быть три межколесных, один симметричный и один несимметричный дифференциалы [15].

Типы приводов, применяющихся в конструкциях автомобилей и автопоездов, делятся на четыре основные группы: индивидуальный, дифференциальный, блокированный и комбинированный [4, 20].

Индивидуальный привод предполагает наличие индивидуальных двигателей по числу колес автомобиля при наличии общей или раздельных силовых установок.

Дифференциальный привод обычно характеризуется применением 3- звенных дифференциалов (шестеренчатых, червячных, кулачковых и др.) во всех узлах разветвления потоков мощности в трансмиссии: в раздаточных коробках, межбортовых редукторах, главных передачах и т.д.

67

Блокированный привод отличается наличием жесткой механической связи всех колес движителя.

Комбинированный привод характеризуется одновременным применением двух или нескольких элементов привода трех типов (индивидуального, дифференциального и блокированного).

Анализ литературных источников показывает, что, несмотря на большой объем проведенных исследований, и устоявшихся конструктивных решений, универсальных схем привода к ведущим мостам и колесам нет. Результаты и выводы исследователей противоречивы, а теоретическая и практическая задача сравнения блокированного и дифференциального привода в части конечных рекомендаций не нашла однозначного решения.

Следовательно, обоснование схемы силового привода вновь создаваемого трехосного грузового автомобиля малой размерности с колесной формулой 6х6 является актуальной теоретической ипрактической задачей.

Впроцессе решения данной задачи, схемы привода должны окончательно выбираться уже на стадии проектирования автомобиля, т.е. с применением общих аналитических методов, и предусматривать наиболее высокие технико-экономические показатели автомобиля в преобладающих дорожных условиях.

Наличие различных вариантов схем силового привода к ведущим мостам и колесам ставит перед исследователями проблему разработки критериев оценки эффективности упомянутого привода. Если понимать «эффективность», как оценку расходования энергии силовой установки на преодоление сопротивления движению, то в случае полноприводных автомобилей, в том числе с колесной формулой 6х6, в процессе движения основные потери связаны с характером взаимодействия движителя с опорной поверхностью, особенно в условиях бездорожья. При таком подходе понятно, что потери в движителе зависят, прежде всего, от характера распределения крутящего момента двигателя по ведущим мостам и колесам [1, 4, 6, 16-18, 21]. Иными словами, минимальное сопротивление движению может быть достигнуто тогда, когда к каждому мосту и колесу подводится такой крутящий момент, который обеспечивает минимальное сопротивление качению и минимально возможную величину буксования. Т.е. зависит от схемы силового привода. Получается, что оценочный критерий эффективности, в виде того или иного коэффициента, должен описывать степень оптимального распределения крутящего момента по ведущим мостам и колесам в зависимости от схемы силового привода.

Вработах [4, 6] на основе тягово-энергетической характеристики колеса разрабатываются общие зависимости для оценки эффективности – КПД многоприводных машин и их движителей на транспортных, тяговых

68

и транспортно-тяговых режимах движения при любом соотношении числа ведущих и ведомых колес, любом количестве и типе звеньев

автотракторных поездов. При этом использовались тяговый КПД хT

ходовой системы, тяговый КПД T машины в целом, транспортный КПД –

хTР и полный КПД – хП .

Вотносительно простых вариантах

	m		е c
	NfГi		П
хTP		N fГi
	i 1		i 1i 1
		n

NKi i 1

			m
или	TP		N fГi
			i 1	,
	х		n
			NKi
			i 1

где N f Гi – мощность, затрачиваемая на преодоление дополнительного

сопротивления качению i-го колеса от перевозимого груза; NКi –

мощность, подводимая к i-му ведущему колесу; m, n – общее число колес и число ведущих колес транспортного средства; е, с – число мостов одного прицепа и число прицепов соответственно.

Применение этого коэффициента связано с большим объемом вычислений, так как можно учитывать не только величину буксования ведущих колес, но и влияние макронеровностей, подъемы, спуски и динамику автомобиля. Однако в работе [18] отмечается, что коэффициент КПД, приведенный выше, имеет существенный недостаток, так как не дает представления о количественном изменении мощности машины при изменении величины КПД. Иными словами, если при усовершенствовании

схемы силового привода хTР увеличивается на 5%, то мощность, подводимая к движителю, не обязательно уменьшается на те же 5%. Т.е. не ясна зависимость технико-экономических показателей (мощности и расхода топлива) от характера совершенствования схемы силового

привода. К тому же, понятно, что чем больше хTР , тем лучше. Но трудно определить предел конструктивного совершенствования схемы силового привода, так как обеспечить хTР 1 вряд ли возможно.

В работе [2] приводится методика анализа схем силового привода полноприводных автомобилей, позволяющая учитывать особенность конструкции и условия эксплуатации автомобиля. Методика анализа состоит из трех последовательных взаимосвязанных этапов: кинематический анализ с целью определения суммарной величины кинематического несоответствия в элементах блокированной силовой передачи; силовой анализ, при котором рассчитывается распределение мощности в трансмиссии при данных

69