Глава 17. Подготовка автомобилей к использованию в условиях бездорожья и ночью
Средства повышения проходимости
Армейским автомобилям, как правило, приходится двигаться в тяжелых дорожных условиях.
Современные армейские автомобили обладают высокой проходимостью, но в некоторых случаях, особенно в гололедицу, при эксплуатации машин в горах, песчаной и болотистой местности, возникает необходимость применять вспомогательные средства, называемые эксплуатационными средствами повышения проходимости. К ним относятся цепи противоскольжения, самовытаскиватели, противобуксаторы, колейные мостики и подручные средства.
Эксплуатационные средства повышения проходимости обеспечивают понижение удельного давления колес автомобиля на грунт, увеличение сцепления колес с грунтом и самовытаскивание автомобиля при застревании.
Цепи противоскольжения
Цепи противоскольжения улучшают зацепление колес с грунтом. Они делятся на мелкозвенчатые, траковые и гусеничные.
Мелкозвенчатые цепи состоят из продольных и поперечных цепей и замковых устройств.
В комплект входят две цепи. Комплект для одинарных колес с шинами 7,50 – 20 весит 24 кг, для сдвоенных колес – 44 кг. Цепи хранятся в инструментальном ящике.
Чтобы надеть цепи, их раскладывают около ведущих колес автомобиля (спереди или сзади ведущих колес), запускают двигатель, включают низшую передачу и устанавливают автомобиль ведущими колесами на середине цепей, затем натягивают цепи на колеса и концы их соединяют замками.
Цепи должны плотно прилегать к покрышкам; слабо натянутые цепи сильно гремят при движении автомобиля, а при очень тугом натяжении они быстро изнашиваются.
Траковые цепи (рис. 131) предназначены для повышения проходимости автомобилей со сдвоенными ведущими колесами и в особо тяжелых дорожных условиях, например при движении автомобиля в распутицу по грунтовой дороге, по снегу (вне дорог) и по заболоченным участкам пути,
Траковая цепь состоит из траков с клиньями для предотвращения спадания цепей, замков и крепежной цепи. В комплект входят две цепи. Одна цепь автомобиля ЗИЛ-164 весит 43 кг.
Рис. 131. Траковая цепь
Чтобы надеть цепи, их располагают около ведущих колес автомобиля (сзади или спереди ведущих колес). Концы межтраковых цепей закрепляют за диски колес при помощи крепежных цепей, запускают двигатель, включают низшую передачу и наезжают ведущими колесами на цепи. При этом цепи охватывают колеса и натягиваются. Затем концевые цепи соединяют замками. Укладываются цепи в кузове автомобиля.
Рис. 132. Гусеничная цепь
Гусеничная цепь (рис. 132) предназначена для повышения проходимости трехосного автомобиля в особо тяжелых дорожных условиях; состоит она из траков, межтраковых цепей и соединительного пальца.
В комплект входят две гусеничные цепи и натяжйое устройство, при помощи которого цепи надеваются на колеса. Одна цепь автомобиля ЗИЛ-l5l весит 60 кг.
При монтаже цепей их располагают за задними колесами автомобиля. Затем запускают двигатель, включают передачу заднего хода и наезжают колесами на среднюю часть цепей. Концы цепей накидывают на колеса среднего и заднего ведущего мостов и соединяют пальцем, после чего зашплинтовывают его проволокой.
Цепи укладываются в кузове автомобиля.
Длительное применение цепей всех типов повышает износ шин автомобиля, особенно при движении по твердому грунту, поэтому цепи следует снимать, как только необходимость в них отпадает.
Самовытаскиватели
Для вывода застрявшего автомобиля без посторонней помощи пользуются самовытаскивателями.
Для самовытаскивания автомобилей со сдвоенными задними колесами можно применять два троса или веревки диаметром примерно 20 мм. Концы веревок продевают между дисками колес и закрепляют на ступицах. На местности выбирают упоры, за которые укрепляют веревки; затем запускают двигатель, включают низшую передачу и начинают плавное движение. Веревки при этом натягиваются, вытаскивая застрявший автомобиль.
Рис. 133. Самовытаскиватель-якорь
Один из простейших самовытаскивателей – самовытаскиватель-якорь (рис. 133), состоящий из якоря и двух цепей (тросов, веревок). Длина цепей 6 м. Комплект самовытаскивателя-якоря для автомобилей ГАЗ-51 и ЗИЛ-164 весит 40 кг.
Для самовытаскивания застрявшего автомобиля самовытаскиватель-якорь устанавливают около передних колес автомобиля грунтозацепами вниз и крюками для закрепления цепей к колесам, автомобиля. Цепи присоединяют к крюкам якорей и к ведущим колесам автомобиля; затем запускают двигатель, включают первую передачу и начинают движение. При движении автомобиля цепи наматываются на диски колес и подтягивают якоря под передние колеса. Передние колеса, наезжая на якоря и вдавливая их в грунт, обеспечивают надежное сцепление якорей с грунтом. В дальнейшем цепи, наматываясь на диски колес, вытаскивают застрявший автомобиль, продвигая его вперед.
Рис. 134. Лебедка-самовытаскиватель: а – установка барабана; б – приспособления для направления троса на барабан лебедки; 1 – ограничитель; 2 – кронштейн с роликом; 3 – ограничитель с роликом
Если передние колеса прошли всю поверхность якорей, а автомобиль еще не может двигаться своим ходом, якоря переставляют вперед и повторяют все сначала.
Наиболее эффективное средство самовытаскивания автомобилей – это лебедка-самовытаскиватель (рис. 134).
Лебедка-самовытаскиватель для автомобилей ГАЗ-51 и ЗИЛ-164 состоит из двух фланцев, прикрепленных постоянно
к ступицам ведущих колес, двух съемных барабанов и двух тросов. Для правильного направления троса на барабаны в передней части автомобиля (при самовытаскивании его вперед) устанавливаются направляющие ролики.
Лебедка-самовытаскиватель может быть изготовлена средствами воинской части.
Рис. 135. Стрела-двунога: а – конструкция; б – применение; 1 – опорная плита; 2 – палец; 3 – нижний наконечник опоры; 4 – труба; 5 – верхний наконечник; 6 – стяжной болт; 7 – соединительная тяга
Оборудование автомобиля лебедкой-самовытаскивателем заключается в установке фланцев на ступицы ведущих колес, для чего отвертывают гайки шпилек крепления полуосей, устанавливают фланцы на шпильки и закрепляют их гайками. Съемные барабаны с намотанным на них тросом перевозятся в кузове автомобиля и устанавливаются на фланцы непосредственно перед пользованием лебедкой-самовытаскивателем.
Для самовытаскивания автомобиля с использованием лебедки-самовытаскивателя тросы с барабанов разматывают по направлению движения автомобиля; барабаны с закрепленными на них концами тросов устанавливают на фланцы ведущих колес, а тросы продевают в направляющие ролики. Свободные концы тросов закрепляют за деревья, пни, столбы или якорь. Затем запускают двигатель, включают первую передачу или передачу заднего хода (при самовытаскивании автомобиля назад) и при средних оборотax коленчатого вала двигатели плавно включают сцепление. Тросы наматываются на барабаны, вытаскивая застрявший автомобиль.
Лебедка-самовытаскиватель для автомобиля ГАЗ-63 состоит из двух дисков, двух тросов и двух якорей. Оборудование автомобиля лебедкой-самовытаскивателем заключается в установке дисков на ступицы передних колес, для чего отвертывают гайки крепления втулок ведущих фланцев полуосей, устанавливают диски на шпильки и закрепляют их гайками.
Для самовытаскивания застрявшего автомобиля закрепляют осы за диски лебедки, разматывают и располагают их в направлении выезда автомобиля. Другие концы тросов закрепляют на местности. Запускают двигатель и на средних оборотах коленчатого вала начинают двигаться с включенным передним мостом и на низшей передаче. Тросы при эхом наматываются на ступицы передних колес, вытаскивая застрявший автомобиль.
Для самовытаскивания тяжело застрявшего автомобиля применяют стрелу-двуногу (рис. 135).
Чтобы увеличить сцепление колес с грунтом при буксовании на мягком грунте, снежной целине или на скользкой дороге, применяют противобуксаторы, противобуксовочные колодки и браслеты.
Противобуксаторы
Противобуксатор (рис. 136) состоит из двух продольных угольников с зацепами, шести поперечных угольников, сваренных вместе, и двух цепей. На задние сдвоенные колеса автомобиля надевают цепи, противобуксаторы подкладывают под задние колеса, включают первую передачу и начинают движение, При вращении колес цепи захватывают зацепы противобуксаторов, а угольники противобуксатора углубляются в грунт, обеспечивая хорошее сцепление с грунтом; в результате автомобиль начинает двигаться.
Рис. 136. Противобуксатор: 1 – цепь; 2 – болт с гайкой; 3 – зацеп
В некоторых случаях для вывода буксующего автомобиля можно при менить довольно простой прием: подготовив выезд для автомобиля, вывернуть искровые зажигательные свечи и, включив первую передачу или передачу заднего хода, вращать коленчатый вал пусковой рукояткой. Так как колеса вращаются медленно, буксования их не происходит и автомобиль удается вывести.
Колейные мостики
Для преодаления автомобилями канав, траншей и кюветов при съезде с дороги применяют колейные мостики (рис. 137) из бревен и досок.
Комплект состоит из двух мостиковв, которые крепятся на боковых (наружных) бортах кузова или на платформе.
Рекомендуемые размеры мостиков: длина 2800 – 3500 мм, ширина 500 – 700мм, диаметр бревна 100 – 150 мм.
Рис. 137. Применение колейных мостиков
Подручные средства
К подручным средствам повышения проходимости автомобилей относятся: дорожки из прутьев, пучки, из хвороста, песок, дерн и деревянные ваги для вывешивания застрявших колес автомобиля.
Колодки и горный тормоз
При эксплуатации автомобилей в горах, помимо средств повышения проходимости, применяют приспособления для обеспечения безопасности движения. Эти приспособления надежно удерживают автомобиль на подъемах при откате и вынужденных остановках.
Наиболее широко распространены колодки и горный тормоз. Колодки (рис. 138) обеспечивают надежную стоянку автомобиля или автопоезда на подъеме или на спуске, а также предотвращают самопроизвольный откат автомобиля (автопоезда) назад при вынужденных остановках. В комплект для одного автомобиля входят две колодки, а для автопоезда-четыре колодки.
Рис. 138. Колодки: 1 – угольник; 2 – ручка
При вынужденной остановке автомобиля на подъеме или на спуске водитель затормаживает автомобиль ручным тормозом и включает низшую передачу, а затем подкладывает под колеса автомобиля и прицепа колодки (на подъеме – сзади колес, на спуске – впереди колес).
Во избежание несчастного случая при подкладывании колодок под колеса нельзя становиться против колес со стороны спуска.
Рис. 139. Горный тормоз
Горный тормоз (рис. 139), или горный рельс, предназначен для автоматической остановки автомобиля (автопоезда) при самопроизвольном откате назад или при сползании на подъеме. Горный рельс подвешивают к раме за задним мостом на натяжных цепях. Свободные концы цепей крепятся болтами и гайками к угольникам рамы. Длина натяжных цепей должна быть такой, чтобы задние колеса автомобиля наезжали на рельс, но не переезжали его. Короткими цепями рельс присоединяют к кожухам полуосей заднего моста. При самопроизвольном откате автомобиля назад его задние колеса наезжают на горный рельс, который входит в зацепление с грунтом; натяжные цепи натягиваются, и автомобиль останавливается.
В нерабочем положении рельс на цепях подвешивают вплотную к раме автомобиля; для этого короткие цепи отсоединяют от кожуха полуосей и рельс, вращая вокруг своей оси, поднимают к раме автомобиля.
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 18.06.2016 2016-06-18
Статья просмотрена: 546 раз
Библиографическое описание:
Бруданов А. М. Обзор существующих конструкций для повышения проходимости автомобиля категории М1 // Молодой ученый. 2016. №12. С. 216-220. URL https://moluch.ru/archive/116/31928/ (дата обращения: 07.08.2019).
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.
- 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.
Вопрос о проходимости является, несомненно, весьма важным для каждого водителя. Зная хорошо возможности своего автомобиля, водитель сможет в процессе езды более сознательно и эффективно его эксплуатировать, а также правильно выбирать тот или иной способ повышения проходимости.
Известно, что проходимость автомобиля увеличивается за счет улучшения его тягово-динамических свойств, применения систем регулирования давления воздуха в шинах, шин сверхнизкого давления большого профиля, одинарных колес и т. д.
Само собой разумеется, все то, что способствует увеличению силы тяги и снижению сил сопротивления движению повышает проходимость автомобиля. Существует много возможных способов повышения проходимости. Остановимся лишь на некоторых из них.
В процессе движения на труднопроходимых участках опытные водители включают передних ведущий мост. Это позволяет максимально использовать вес всего автомобиля в качестве сцепного, а вместе с тем и увеличить силу сцепления колес с дорогой. На труднопроходимых участках целесообразно пользоваться и пониженными передачами, так как тяговая сила, развиваемая ведущими колесами на повышенных передачах, оказывается недостаточной для преодоления сил сопротивления качению.
С целью увеличения тяговой силы не на буксующем колесе на скользких дорогах рекомендуется применять блокировку дифференцалов. Улучшение качества сцепления шин ведущих колес с дорогой на сильно загрязненных и заснеженных дорогах, снежной целине, слабых грунтах достигается применением систем регулирования давления воздуха в шинах колес на ходу автомобиля в зависимости от состояния дороги.
Ясно, что с уменьшением давления воздуха в шинах колес снижается удельное давление на грунт, увеличивается количество грунтозацепов в работе шин, уменьшается сопротивление качению (рис. 15). Во избежание быстрого износа шин давление рекомендуется снижать до 50% против установленного нормального. Из практики известно, что автомобили могут преодолеть снежный покров, заболоченную местность с рыхлым и очень увлажненным торфом, если удельное давление на грунт равняется 0,5 кг/см2 и менее.
Рис. 15. Сравнение удельного давления на опорную площадь у двухосного и трехосного автомобиля
Очень часто на грунтовых размокших дорогах и снежной целине используются одинарные колеса и шины большого профиля. Способ надежный и эффективный. Применение одинарных колес и шин большого профиля приводит к снижению сопротивления качению, т. к. происходит совпадение колеи передних и задних колес и улучшается сцепление шин большого профиля с грунтом. С увеличением площади отпечатка шин уменьшается давление на грунт (таблица 7, рис. 16).
Рис. 16. Удельное давление колес автомобилей на грунт
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ГРУНТ ОТ ПЛОЩАДИ ОТПЕЧАТКА И ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ШИНЕ ПЕРЕДНЕГО КОЛЕСА АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-157
