VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Автомобильный транспорт является самым универсальным типом наземного транспорта в плане движения по бездорожью. Однако, движение по предназначенному для автомобилей дорожному полотну и движение при его отсутствии требуют различных, а чаще всего противоречивых характеристик транспортного средства. Основным параметром, характеризующим возможность преодоления условий бездорожья, является проходимость. [2]

По проходимости автомобили делятся на четыре типа: автомобили ограниченной, повышенной и высокой проходимости, а также специальные автомобили. Если первые предназначены для эксплуатации лишь на дорогах со специальным покрытием, то два последних типа используются преимущественно в условиях бездорожья. Промежуточным звеном являются автомобили повышенной проходимости, создаваемые на базе легковых автомобилей, и имеющие модернизированную ходовую систему. Специальные машины имеют узкий профиль применения, и на них зачастую устанавливают нетрадиционные движители. [2]

На проходимость машины влияют различные ее качества: тяговые, эргономические, габаритные. Обеспечить наилучшее сцепление с грунтовой поверхностью и увеличить диапазон преодолеваемых препятствий помогает усовершенствование ходовой части вездехода. Чтобы понять, какие конкретные параметры оказывают влияние на движение автомобиля, необходимо сначала ознакомиться с классификацией проходимости.

Профильная проходимость - это способность транспортного средства двигаться по неровной поверхности. Большое влияние на нее оказывают угол въезда α1 и угол съезда α2 (рис. 1). На машинах высокой проходимости эти углы порядка 30° и более. Такой размер угла обеспечивает преодоление более крутых склонов, бугров, а также канав. Второй параметр - высота дорожного просвета. Это расстояние между нижней точки агрегатов автомобиля и поверхностью дороги. Большой дорожный просвет делает возможным движение машины по глубокой колее, а значит, такая машина может проходить по более толстому слою мягкого грунта. Обратно пропорционален этой величине радиус поперечной проходимости. Меньший радиус поперечной проходимости позволяет двигаться вдоль более высоких бугров и бровок. Аналогично, чем меньше радиус продольной проходимости R  (рис. 1), тем более широкие рвы сможет преодолеть автомобиль. Как правило, наименьшим радиусом продольно проходимости обладают машины, имеющие четыре оси и более. Так, если трехосный автомобиль с диаметром колес D преодолеет ров шириной до 0,9D, то ширина рва, преодолеваемого четырехосным, может достигать 0,9D+1.

Значение опорной проходимости зависит от вида опорной поверхности. Улучшить сцепление позволяют различные параметры колеса. Касательно вопроса движения по бездорожью, грунты делят на три типа: фрикционные (сухой песок, сыпучий снег), пластичные (глина и т.п.) и смешанные (остальные). Поэтому для разных опорных поверхностей требуются разные по характеристикам колеса. Так, фрикционные грунты практически не подвергаются уплотнению, и движение по ним зависит в основном от вертикальной нагрузки. И напротив, движение по пластичным грунтам возможно при большой площади контакта, тогда как вертикальная нагрузка не играет особой роли, так как такие грунты хорошо уплотняются.

Стоит отдельно отметить основные параметры ходовой части, влияющие на проходимость.

Наружный диаметр шины. Несомненно, при наличии большого количества неровностей и мягкости грунта увеличение диаметра шины наиболее эффективно. Это позволяет увеличить площадь контакта колеса с опорной поверхностью и, соответственно, снизить удельное давление на нее. Все же, в случаях, когда под пластичным слоем имеется твердый слой почвы, предпочтительно использование шин меньшего диаметра. Объясняется это тем, что в этом случае колесо, погружаясь в мягкий грунт, касается твердого слоя, что увеличивает тяговую реакцию грунта. В остальных случаях увеличение диаметра шины положительно сказывается на проходимости благодаря уменьшению глубины колеи и снижению бульдозерного действия колеса, что, соответственно, снижает сопротивление грунта качению колес.

Ширина шины профиля. Увеличение ширины профиля шины при неизменных остальных параметрах приводит к увеличению ширины контакта без изменения длины. Уменьшается глубина колеи, но при этом допустимая глубина колеи и допустимая деформация шины не изменяются, не улучшается и преодоление вертикальных препятствий. При эксплуатации на болотистой местности, на суглинках этот способ увеличения площади контакта эффективнее увеличения диаметра шины, но уступает ему на заснеженных участках.

Диаметр профиля. При увеличении как высоты, так и ширины профиля, увеличивается длина и ширина поверхности контакта вследствие возрастания величины нормального прогиба. Увеличивается сцепление с сухими участками дороги, но на мокрых участках может как увеличиться, так и уменьшиться.

Форма профиля шины. Распространено четыре основных формы профиля шины: тороидальная, широкопрофильная, арочная, пневмокаток. Пневмокаток обеспечивает наименьшее давление на грунт, однако с уменьшением удельного давления на грунт уменьшается и диапазон регулировки внутреннего давления шины и ее износостойкость.

Конструкция протектора. Увеличение ширины протектора способствует уменьшению удельного давления на поверхность, но при этом появляется опасность разрушения по краю беговой дорожки, увеличивается жесткость боковин шины и их температура. Увеличенная высота грунтозацепов позволяет улучшить сцепление, но увеличивает момент инерции шины, ее массу и потери на качение.

Внутреннее давление воздуха в шинах - наиболее гибкий параметр, так как он может изменяться непосредственно в полевых условиях. Оптимальное значение внутреннего давления воздуха прямо пропорционально вертикальной нагрузке на колесо. Оно уменьшается при увеличении размеров колеса. Уменьшение давления позволяет увеличить площадь контакта, а его увеличение - глубину колеи и удельное давление на грунт.

Подвеска в свою очередь влияет на максимально допустимую по плавности хода скорость машины, крен автомобиля и его общую устойчивость. Меньшая жесткость подвески и больший ее ход обеспечивают более высокие показатели преодоления препятствий.

Таким образом, обеспечивая высокие значения проходимости автомобиля, особое внимание следует уделять ходовой части в общем и конкретно движителю. При соблюдении баланса между всеми их возможными характеристиками можно достигнуть наилучшей проходимости транспортного средства по определенному типу грунта. Универсализация вездехода может расширить диапазон его применения, но в то же время понизить проходимость по различным грунтам в отдельности. [3]

Библиографический список.

1. Агейкин, Я.С. Проходимость автомобилей / Я.С. Агейкин. - М.: Машиностроение, 1981. - 232 с.

2. Проходимость автомобиля: [Электронный ресурс]. URL: http://maestria.ru/interesnyie-stati/prohodimost-avtomobilya.html. (Дата обращения 3.12.2015).

3. Лаврентьев, В.Б. Вождение автомобилей высокой проходимости / В.Б. Лаврентьев. - М.: Транспорт, 1974. - 52 с.