Конструкция подвески специального транспортного средства

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части на -ти листах приведенных к формату А1. Пояснительная записка содержит страниц машинописного текста,. рисунков, таблиц(у), источника(ов).

При выполнении проекта были изучены требования к грузовым автомобилям, проведен анализ и установлена необходимость применения гидралической системы подрессоривания с компенсационным механизмом. Определены основные параметры гидравлической объемной передачи.

Графическая часть курсового проекта включает в себя: компоновочную схему модуля, колесный модуль, гидравлический силовой цилиндр, рабочие чертежи деталей.

КОЛЕСНЫЙ МОДУЛЬ, СИЛОВОЙ ДИАПАЗОН, ГИДРОВЛИЧЕСКИЙ ЦИЛИНДР, ПРОЧНОСТЬ.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ПОДВЕСКИ СПЕЦИАЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

1.1 Требования к системе подрессоривания

1.2 Выбор конструкции подвески колес

1.3 Подвески с регулируемой упругой характеристикой

1.4 Упругие устройства подвески

2 ГИДРООБЪЕМНЫЙ ПРИВОД АКТИВНЫХ КОЛЕС

3 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Компоновочная схема автомобиля большой грузоподъемности

3.2 Выбор схемы подвески колесного модуля

3.4 Определение параметров бортового редуктора

ВЫВОДЫ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ВВЕДЕНИЕ

Современные тенденции развития автомобильного транспорта показывают, что с каждым годом во всех странах расширяются области эффективного применения специальных автомобилей и автопоездов, растет доля их участия в перевозках. В последние годы все шире применяются большегрузные автопоезда для междугородных и международных перевозок на расстояние до 1000 км и более, которые получили название магистральных. Это объясняется рядом преимуществ, которыми обладает автомобильный транспорт по сравнению с другими видами транспорта. К основным из них относятся доставка груза от изготовителя до потребителя независимо от расстояния без перегрузки, повышение технико-экономических показателей транспортного процесса за счет сокращения сроков доставки и лучшей сохранности груза, возможности организации централизованных перевозок, выбора типа автопоездов в зависимости от особенностей грузов.

Расширяется выпуск большегрузных модульных автопоездов, предназначенных для перевозки крупногабаритных грузов по дорогам I--III категорий с усовершенствованными типами покрытий. Особенностью СТС является возможность их высокоэффективной эксплуатации по дорогам I--V категории в различных условиях движения, что предопределяет значимость СТС и необходимость их дальнейшего развития в нашей стране.

1 КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ТЯЖЕЛЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

1.1 Общие признаки классификации

специальный транспортный подвеска бортовой редуктор

Опыт эксплуатации автопоездов, в том числе специальных, показал, что они имеют следующие преимущества по сравнению с одиночными автомобилями: повышенную производительность (в два раза и больше); себестоимость перевозок на 20--30% ниже в зависимости от расстояния перевозок; расход топлива на 1 т перевозимого груза на 20--30% меньше.

Себестоимость серийного производства прицепов и полуприцепов значительно ниже, чем автомобилей соответствующей грузоподъемности, а при эксплуатации автопоездов требуются меньшие капиталовложения в строительство зон хранения подвижного состава и сокращается потребность в водительском составе.

Широкое использование автопоездов объясняется не только их рентабельностью, но и возможностью с их помощью широкой специализации подвижного состава и использования новых, наиболее прогрессивных методов перевозок.

Анализ современных тенденций развития автомобильного транспорта показывает, что с каждым годом во всех странах расширяются области эффективного применения специальных автомобилей и автопоездов, растет доля их участия в перевозках. В последние годы все шире применяются большегрузные автопоезда для междугородных и международных перевозок на расстояние до 1000 км и более, которые получили название магистральных. Это объясняется рядом преимуществ, которыми обладает автомобильный транспорт по сравнению с другими видами транспорта. К основным из них относятся доставка груза от изготовителя до потребителя независимо от расстояния без перегрузки, повышение технико-экономических показателей транспортного процесса за счет сокращения сроков доставки и лучшей сохранности груза, возможности организации централизованных перевозок, выбора типа автопоездов в зависимости от особенностей грузов.

Например, все большее развитие получают междугородные и международные перевозки на большие расстояния в контейнерах большой грузоподъемности, причем массы и габаритные размеры контейнеров согласованы с параметрами и размерами других видов транспорта (железнодорожный, морской и речной). Это резко сокращает затраты на погрузочно-разгрузочные работы, повышает сохранность грузов и позволяет перевозить штучные грузы без упаковки «от двери к двери».

Расширяется выпуск большегрузных магистральных автопоездов, предназначенных для дальних перевозок по дорогам I--III категорий с усовершенствованными типами покрытий. Особенностью СТС является возможность их высокоэффективной эксплуатации по дорогам I--V категории в различных условиях движения, что предопределяет значимость СТС и необходимость их дальнейшего развития в нашей стране.

Специальное транспортное средство, в частности, автопоезд, состоит из двух или более транспортных звеньев, соединенных разъемными устройствами.

Главным классификационным признаком автопоездов служит тип связи между элементами автопоезда. В зависимости от того, какая сила -- вертикальная (сила тяжести полуприцепа) или горизонтальная (сила тяги) -- использована для связи элементов автопоезда, связь эта может быть тяговой или опорной. Тяговая связь используется для соединения автомобиля-тягача с прицепом через тягово-сцепное устройство, в котором основной действующей силой является горизонтальная сила тяги. Опорная связь служит для соединения седельного тягача с полуприцепом с помощью седельно-сцепного устройства, в котором действует как горизонтальная сила тяги, так и вертикальная -- от силы тяжести полуприцепа. У автопоезда третьего типа -- с роспуском, например у трубовоза, сила тяжести груза распределяется между автомобилем-тягачом и роспуском, а тяговое усилие передается через груз и дышло, т.е. связь в данном случае смешанная (опорная и тяговая). При отсутствии груза и буксировании пустого роспуска -- связь тяговая.

Таким образом, по типу связи автопоезда делятся на прицепные, седельные и автопоезда-роспуски, по назначению: на общетранспортные для перевозки различных грузов, иногда называемые универсальными или бортовыми (по виду кузова); специализированные приспособленные для перевозки определенных видов грузов; специальные, предназначенные для перевозки определенных грузов и для выполнения с ними различных технологических операций с помощью специального постоянно смонтированного оборудования.

Автопоезда бывают с активным или пассивным приводом к колесам прицепа (полуприцепа). Обычно автопоезд состоит из двух основных элементов (звеньев), но могут быть и многозвенные автопоезда с числом звеньев три и более.

Как в нашей стране, так и за рубежом применительно к автопоездам действуют различные ограничения. Предельно допустимые полные массы общетранспортных и специализированных автопоездов зависят от числа мостов и допускаемых на них нагрузок, например, в нашей стране максимальная полная масса автопоезда при пяти мостах составляет 40 т, а при шести и более -- 52 т. Наибольшая ширина автопоезда -- 2,5 м, высота 4,0 м. Наибольшая длина двухзвенного автопоезда -- 20 м, трехзвенного -- 24 м. Габаритно-массовые показатели СТС устанавливаются специальными нормативными документами и, как правило, значительно превышают эти значения.

Основные компоновочные схемы таких автопоездов показаны на рис. 1.1.



Рисунок -1.1 Компоновочные схемы атопоездов

Компоновочные схемы большегрузных СТС и автопоездов различаются в силу различных габаритно-массовых показателей.

Седельные автопоезда имеют преимущество перед прицепными, так как при той же грузоподъемности имеют меньшую длину, меньше подвержены вилянию, конструктивно более просты и имеют меньший коэффициент металлоемкости.

Кроме того, использование седельных автопоездов позволяет повысить коэффициент пробега, сократить простои под погрузкой и разгрузкой за счет эксплуатации тягача с двумя полуприцепами или более и, самое главное, -- расширяет возможности специализации автопоездов. Номинальная грузоподъемность прицепного автопоезда на 10--15% выше, чем аналогичного седельного автопоезда, автомобиль-тягач является самостоятельной транспортной единицей.

Применение в будущем прицепных автопоездов с минимальными зазорами между звеньями за счет укороченных тягово-сцепных устройств и с легкосъемными кузовами, унифицированными по присоединительным размерам с рекомендуемыми ИСО рядом контейнеров, следует рассматривать как перспективное.

Стремление повысить производительность автотранспортных средств (АТС) обусловливает применение многозвенных автопоездов, которые могут быть составлены из автомобиля-тягача и прицепных звеньев в различном сочетании.

Широкому распространению трехзвенных автопоездов в нашей стране будет способствовать внедрение более совершенных конструкций тягово-сцепных устройств, выпуск автомобилей-тягачей с улучшенными тягово-скоростными свойствами, улучшение управляемости и устойчивости автопоездов и развитие сети магистральных дорог.

При проектировании магистральных автопоездов важным фактором является максимальная реализация допускаемых законодательством габаритно-массовых параметров. При этом одной из проблем при компоновке автопоезда является обеспечение необходимой грузовместимости кузовов для реализации его допустимой полной массы. Данная задача может быть решена при сокращении расстояния между тягачом и прицепом за счет: применения укороченных тягово-сцепных устройств; уменьшения длины кабины за счет переноса спальных мест в надстройку над кабиной (при этом полезная длина грузовой платформы увеличивается на 400--500 мм); использования низкорамных прицепов, для чего на прицепы устанавливаются низкопрофильные шины с минимально возможным диаметром; применения полуприцепов со ступенчатым полом, что увеличивает грузовое помещение у седельных автопоездов.

1.2 Классификация специальных транспортных средств.

Широкий диапазон перевозимых неделимых грузов оказывает определяющее влияние на технические и эксплуатационные параметры СТС. В связи с этим полная масса СТС и масса перевозимого груза являются основными параметрами, положенными в основу классификации подвижного состава СТС. По этим параметрам автопоезда-тяжеловозы могут быть условно разделены на следующие три группы.

К первой группе относятся СТС, полная масса которых не превышает предела, установленного действующим законодательством для автопоездов общего назначения. Грузоподъемность СТС этой группы, как правило, не превышает 30 т.

Вторую группу составляют СТС грузоподъемностью 30-- 100 т. Полная масса и габаритные размеры этих автопоездов выходят за пределы, установленные действующим законодательством.

К третьей группе относятся СТС особо большой грузоподъемности -- свыше 100 т. В настоящее время имеются сведения об СТС грузоподъемностью 1000 и 2000 т.

Большинство СТС первой группы выполняются с соблюдением действующих ограничений осевых нагрузок и габаритных размеров, вследствие чего эти СТС имеют возможность двигаться в общем транспортном потоке на автомобильных дорогах общей сети. СТС второй и третьей групп используются на дорогах общей сети только по разрешению соответствующих служб, осуществляющих дорожный надзор.

Конструкция большинства моделей прицепных транспортных средств (ТС) для СТС первой группы рассчитана на максимальную скорость автомобиля-тягача 80--100 км/ч. Максимальная скорость движения СТС второй группы, как правило, ниже и находится в пределах 20--50 км/ч. Скорость движения СТС третьей группы с грузом составляет 5--8 км/ч, а без груза не превышает 20 км/ч.

Специальные транспортные средства подобно автопоездам общего назначения выполняются в виде прицепных и седельных.

Особенности СТС определяют их принципиальное отличие от транспортных средств общего назначения.

Для характеристики автопоезда общего назначения определяющим является тяговый автомобиль и такие его параметры, как грузоподъемность, максимальная масса буксируемого прицепа, удельная мощность двигателя. Комплектование такого автопоезда предусматривает подбор к данному конкретному тяговому автомобилю штатного прицепа или других прицепных звеньев в зависимости от конкретных дорожных и сезонно-климатических условий.

В СТС доминирующее значение имеет прицепное звено, параметры которого -- грузоподъемность, осевая нагрузка, габаритные размеры, маневренные качества -- являются основными, определяющими характеристиками автопоезда в целом. Применяемые в составе СТС тяговые автомобили являются балластными и в отличие от автомобилей общего назначения в качестве одиночных не могут использоваться для перевозки грузов.

Комплектование СТС предусматривает подбор к данному конкретному прицепному звену нескольких тягачей, обеспечивающих возможность его буксирования в заданных эксплуатационных условиях. При этом существенные для автопоездов общего назначения скоростные и динамические качества для большинства СТС, главным образом второй и третьей групп грузоподъемности, имеют второстепенное значение.

Входящие в состав СТС прицепы и полуприцепы по назначению можно разделить на три группы:

универсальные -- для перевозки различных видов неделимых грузов;

узкоспециализированные -- для перевозки определенного вида неделимых грузов;

* для выполнения ограниченных транспортно-технологических операцш (в том числе внутризаводских и внутрихозяйственных перевозок).

Широкие пределы грузоподъемности и различия в назначении СТС обус ловливают разнообразие конструкций прицепных звеньев.

1.3 Основные технические требования к конструкции транспортных средств

Технические требования, предъявляемые к конструкции прицепных звеньев определяются спецификой их назначения и условиями движения по автомобильным дорогам общей сети, которые регламентируются государственным стандартами.

Однако специфика назначения СТС предъявляет и ряд специальных технических требований, определяющих конструктивные особенности этих прицепов и характерные для них значения отдельных параметров, выходящие зе установленные общими стандартами пределы. К этим конструктивным особенностям и параметрам прицепных звеньев относятся: конструктивная схема грузоподъемность, собственная и полная массы, осевая нагрузка, нагрузка не седельно-сцепное устройство тягача, нагрузка на опорное устройство полуприцепа, нагрузка на шины, габаритные размеры, размеры грузонесушей части рамы, скорость движения в составе СТС, маневренность, особенности конструкции систем управления (рулевого управления и тормозной системы), наличие устройств для облегчения погрузочно-разгрузочных работ и др.

Конструктивные схемы современных прицепных звеньев СТС определяют главным образом конструкцию грузонесущей рамы, ее форму и расположение, а также особенности исполнения ходовой части. Наиболее распространенными являются четыре схемы прицепных звеньев (рис. 1.2):

/ -- с рамой над колесами. Эти прицепные звенья выполняются как с ровной, так и со ступенчатой рамой. По сравнению с прицепными звеньями других конструктивных схем, эти звенья имеют наиболее простую конструкцию и при равной грузоподъемности обладают минимальной собственной массой;

II-- с рамой, грузонесущая часть которой опущена между передними и задними колесами (низкорамные). Основным преимуществом этих прицепов является малая погрузочная высота;

///-- с рамой, выполненной в виде двух лонжеронов, к которым подвешивается расположенный между ними груз. Такие звенья обеспечивают размещение перевозимого груза на небольшом расстоянии от поверхности дороги, но по сравнению с низкорамными обладают меньшей универсальностью; предназначаются в основном для перевозки определенных видов груза;

IV -- с рамой, выполненной в виде переднего и заднего кронштейнов или ложементов, к которым прикрепляется перевозимый груз. Эти звенья являются узкоспециализированными и предназначаются для перевозки грузов, обладающих несушим корпусом. В конструкции груза могут предусматриваться специальные проушины для крепления к кронштейнам рамы прицепного звена.

Рисунок -1.2. Компоновочные схемы и параметры транспортных средств.

Основными параметрами массы прицепных звеньев СТС являются его грузоподъемность, собственная и полная массы, осевая нагрузка. Номинальная грузоподъемность прицепного звена соответствует максимальной массе неделимых грузов, для перевозки которых он предназначен. Большая грузоподъемность и повышенная собственная масса прицепных звеньев обусловливают высокие значения их полной массы и осевой нагрузки. Например, для некоторых моделей осевая нагрузка достигает 40--50 т.

Необходимость обеспечения сохранности автомобильных дорог, мостов и других инженерных сооружений, а также повышения безопасности движения требует максимально возможного снижения осевой нагрузки. Это снижение достигается, главным образом, путем увеличения числа осей и создания многоосных прицепных звеньев. Снижение осевой нагрузки необходимо также в связи с ограниченной грузоподъемностью шин. Снижение нагрузки на колесо достигается путем увеличения числа колес, расположенных на каждой оси.

В соответствии с приведенной классификацией СТС входящие в их состав прицепы также разделяются на три группы по параметрам массы. Приведенная классификация СТС по грузоподъемности относится и к входящим в их состав прицепам и полуприцепам.

Прицепные звенья первой группы используются для перевозки тракторов, бульдозеров, дорожных катков, экскаваторов и другой дорожно-строительной техники, крупных станков и тому подобных грузов и имеют, как указывалось, сравнительно невысокую грузоподъемность -- до 30 т. При этом осевая нагрузка многих моделей находится в регламентируемых законодательством пределах. Прицепы и полуприцепы этой группы выполняются как с рамой над колесами, так и низкорамными (конструктивные схемы / и II) и характеризуются коэффициентом тары (отношение собственной массы транспортного средства к его грузоподъемности) 0,2--0,48.

Прицепные звенья второй группы, предназначенные для перевозки различных неделимых крупногабаритных грузов массой 30--100 т, выполняются с расположенной над колесами рамой или низкорамными (конструктивные схемы /и II) и имеют коэффициент тары 0,17--0,44.

Прицепные звенья третьей группы грузоподъемностью свыше 100 т транспортируют мощное электротехническое, гидромеханическое и гидросиловое оборудование особо большой массы (неделимые части генераторов и гидротурбин, силовые трансформаторы и т.д.), крупногабаритные и тяжеловесные блоки сборного железобетона, сверхтяжелые химические аппараты и т.п.

Прицепные звенья этой группы могут выполняться по любой из четырех конструктивных схем. Эти прицепные звенья в большей мере, чем прицепные звенья второй группы, оборудуются рядом вспомогательных агрегатов и устройств, в том числе автономной силовой установкой (содержащей двигатель, гидронасос, компрессор, электрогенератор), кабиной оператора, средствами механизации погрузочно-разгрузочных работ и др. Все это существенно увеличивает их собственную массу. Однако, в связи с высокой грузоподъемностью они характеризуются сравнительно небольшими значениями коэффициента тары -- 0,15--0,38.

Габаритные размеры прицепного звена определяются главным образом его конструктивной схемой и размерами грузонесущей части рамы, которые должны обеспечить размещение конкретных грузов.

Габаритная длина прицепных звеньев при заданной длине грузонесущей части рамы имеет различные значения в соответствии с конструктивной схемой, по которой они выполнены.

Наиболее компактными являются прицепные звенья схемы, для которых габаритная длина (не считая длины дышла) равна размеру грузонесущей части рамы.

При выполнении прицепного звена со ступенчатой рамой его габаритна5 длина возрастает, так как это связано с необходимостью размещения поворотной передней тележки, а для полуприцепа -- опирания ступенчатой части рамы на седло автомобиля-тягача.

Наибольшую габаритную длину имеют низкорамные прицепы конструктивной схемы II, а также прицепные звенья конструктивных схем /// и IV

Практически все прицепные звенья первой группы грузоподъемности выполняемые по конструктивным схемам / и //, в сцепе с тягачом составля ют автопоезд, габаритная длина которого не превышает допустимую дорожным законодательством. Габаритную длину, выходящую за пределы, допускаемые стандартами, имеют СТС, в состав которых входят прицепные звены третьей группы грузоподъемности.

Для перевозки крупногабаритных грузов в конструкции прицепных звеньев предусматривается возможность увеличения грузонесущей части рамы путем установки специальных удлинителей, входящих в комплект прицепа Прицепные звенья отдельных моделей, в основном низкорамные, имеют раздвигающуюся раму регулируемой длины.

Длина прицепных звеньев конструктивной схемы IV определяется размерами перевозимого груза. При движении без груза передний и задний кронштейны рамы этих прицепов (прицепных звеньев) соединяются между собой так, что габаритная длина порожнего звена лишь ненамного превышает суммарную длину передней и задней тележек.

Габаритная ширина прицепных ТС той или иной группы грузоподъемности существенно различается. Для прицепных звеньев первой группы грузоподъемности (до 30 т), выполняемых по конструктивным схемам / и //, габаритная ширина определяется шириной грузонесущей части рамы и, как правило, не превышает 2500 мм. Для перевозки крупногабаритных грузов большой ширины грузонесущая часть рамы оборудуется складными или съемными уширителями.

Для прицепных звеньев второй и третьей групп грузоподъемности (соответственно до 100 т и свыше 100 т), выполняемых по любой из приведенных выше конструктивных схем, ширина обычно больше установленной дорожным законодательством. На некоторых моделях прицепных звеньев, особенно выполненных по // и /// конструктивным схемам, предусмотрена регулировка ширины грузонесущей рамы в широких пределах путем изменения взаимного расположения составляющих раму элементов или применением специальных съемных уширителей, входящих в комплект прицепного звена

Габаритная высота прицепного звена как правило, не выходит за пределы установленные стандартами для автомобильного подвижного состава общего назначения. Однако перевозимые на этих прицепных звеньях неделимые крупногабаритные грузы нередко имеют увеличенные размеры не только по ширине и длине, но также по высоте, вследствие чего габаритная высоте груженого прицепного звена может значительно превышать указанные пределы.

Габаритная высота груженых прицепных звеньев конструктивной схемы III я IV, содержащих раму, выполненную в виде переднего и заднего кронштейнов для крепления груза, превышает высоту перевозимого груза лишь на величину необходимого дорожного просвета.

Погрузочная высота прицепных звеньев характеризуется следующими данными. Наибольшую погрузочную высоту, которая достигает 1500 мм и более, имеют прицепные звенья, выполненные по конструктивной схеме /. Расположение рамы этих звеньев над колесами ограничивает возможность снижения их погрузочной высоты. При оптимальных значениях хода подвески и сечения силовых элементов рамы снижение погрузочной высоты таких звеньев возможно только за счет уменьшения диаметра шин, что связано с увеличением числа колес прицепа при соответствующей компоновке ходовой части. Именно таким путем достигнуто для ряда прицепов конструктивной схемы / снижение погрузочной высоты до 900--1000 мм.

Уменьшение погрузочной высоты имеет большое значение, прежде всего как способ повышения поперечной устойчивости прицепных звеньев. Кроме того, малая погрузочная высота улучшает условия перевозки крупногабаритных грузов под мостами, виадуками, в городах при наличии проводов электрических сетей и в других стесненных условиях. Кроме того, уменьшение погрузочной высоты облегчает выполнение погрузочно-разгрузочных работ.

Низкорамные прицепные звенья конструктивной схемы II имеют значительно меньшую погрузочную высоту -- около 400--600 мм. Для них значение этого параметра определяется только толщиной балок грузонесущей части рамы и необходимым дорожным просветом под ними. Однако для отдельных моделей длиннобазных прицепных звеньев этой конструктивной схемы, отнесенных к третьей группе грузоподъемности (свыше 100 т), погрузочная высота достигает 1500 мм. Это связано с большой толщиной балок грузонесущей части рамы таких прицепов, которая составляет 1000 мм, а также повышенным (с учетом увеличенной базы прицепа) дорожным просветом, необходимым для обеспечения достаточного радиуса продольной проходимости.

Приведенные значения погрузочной высоты соответствуют транспортному положению прицепного звена. Многие низкорамные прицепные звенья оборудуются устройствами для опускания грузонесущей части рамы на землю при проведении погрузочно-разгрузочных работ. В таком положении погрузочная высота прицепного звена равна толщине грузонесущей части рамы. Эти же устройства могут использоваться для уменьшения габаритной высоты прицепа при движении под мостами, виадуками и т.п.

Прицепные звенья конструктивных схем /// и IV по существу не имеют параметра, который мог бы определяться как погрузочная высота. Это объясняется тем, что опирающийся на лонжероны или подвешенный к кронштейнам рамы груз располагается непосредственно над землей на высоте, определяемой необходимым дорожным просветом. Сказанное не относится, конечно, к прицепным звеньям конструктивной схемы IV, оборудованным ложементами для перевозимого груза.

Скорость движения прицепных звеньев определяется тяговыми возможностями автомобилей-тягачей, а также условиями безопасной эксплуатации СТС.

Прицепные звенья первой группы грузоподъемности, выполненные с соблюдением установленных дорожным законодательством ограничений весовых и, главным образом, габаритных параметров, рассчитываются на движение с высокими скоростями -- до 80 км/ч. Такие высокие скорости допускаются и для отдельных моделей прицепных звеньев второй группы грузоподъемности при движении на специально предназначенных для них дорогах.

Для большинства СТС, имеющих увеличенные массу, габаритные размеры и в связи с этим пониженную маневренность, требуется соблюдение специальных условий, обеспечивающих безопасность их движения по автомобильным дорогам общей сети. Основным из этих условий является ограничение скорости движения. Для различных СТС это снижение скорости может колебаться в широких пределах в зависимости от условий эксплуатации и особенностей конструкций отдельных моделей. Например, СТС третьей группы грузоподъемности, предназначенные для перевозки сверхтяжелых грузов, во многих случаях движутся практически со скоростью пешехода.

Снижение скорости допускает соответственное увеличение нагрузки на колесо сверх номинальной грузоподъемности шины, что позволяет использовать в конструкции СТС шины уменьшенного размера. В случаях, когда грузоподъемность используется не полностью, что часто бывает при эксплуатации таких СТС, скорость их движения может соответственно повышаться. Поэтому некоторые фирмы указывают для своих СТС диапазон возможных скоростей движения в соответствии с массой перевозимого груза.

Для повышения тягово-динамических свойств СТС применяются системы активизации колес прицепных звеньев. В зависимости от категории и конструктивных особенностей СТС привод активных колес прицепных звеньев может быть механическим, гидрообъемным (гидромеханическим) или электромеханическим.

Для улучшения тормозных свойств СТС проводят мероприятия по повышению быстродействия тормозного привода, применяют устройства для регулирования тормозных сил и предупреждения складывания. Повышение быстродействия пневматического тормозного привода достигается применением ускорительных клапанов и корректирующих устройств. Наиболее эффективно использование электропневматического или электрического привода. Электрические приводы позволяют регулировать тормозные усилия в зависимости от нагрузок, приходящихся на колеса, и дорожных условий (значения коэффициента сцепления), а также обеспечивать срабатывание тормозных механизмов СТС в любой заданной последовательности. Наиболее перспективным является электропневматический привод с электронным управлением.

Устранение блокирования колес СТС при торможении обеспечивается пропорциональностью тормозных сил силам сцепления колес с дорогой. Регулирование тормозных сил может осуществляться по статической весовой нагрузке, нормальным реакциям, замедлению ТС, скольжению колес. При этом используются различные регуляторы тормозных сил (ограничители, компенсаторы), ручные режимные краны и, наиболее эффективные, антиблокировочные системы. В них управление происходит по частоте вращения затормаживаемого колеса. Частота срабатывания пневматических систем составляет 3--10 Гц, проскальзывание в зоне контакта колеса с дорогой -- 15--20%. Антиблокировочные системы обеспечивают торможение без блокирования колес при любых значениях коэффициента сцепления и уменьшают вероятность потери устойчивости и складывания СТС при торможении.

Для предупреждения складывания СТС при торможении за рубежом, помимо антиблокировочных систем, широко применяются специальные устройства, которые устанавливаются на подвижной состав, выпускаемый серийно. Устройства могут быть частью тормозных систем или самостоятельными элементами. Их действие основано на автоматическом повышении сопротивления повороту звеньев СТС относительно друг друга при торможении вплоть до полного блокирования. Эти устройства условно делят на три типа -- фрикционные тормозные механизмы и муфты, механические фиксаторы, амортизирующие устройства.

Маневренность прицепного звена должна обеспечивать возможность эксплуатации СТС по дорогам общей сети и соответствующим специальным дорогам, а также в местах погрузки и разгрузки неделимых грузов.

Одним из основных факторов, определяющих маневренность СТС, является минимально возможная для его движения ширина проезжей часта дороги -- габаритная полоса движения.

При повороте СТС ширина габаритной полосы движения увеличивается, в частности, за счет расхождения траекторий тягача и прицепного звена. Это расхождение тем выше, чем больше база прицепного звена и габаритная длина СТС в целом. Для улучшения маневренности прицепных звеньев в их конструкцию вводятся не только передние, но и задние управляемые колеса, а также системы управления, обеспечивающие минимальное расхождение траектории тягача и прицепных звеньев при движении на повороте.

По расположению управляемых колес различают три схемы прицепных звеньев (рис. 1.3).

Прицепные звенья управляемыми колесами (или поворотными тележками) оборудуют сравнительно простой системой управления. По такой схеме выполняются прицепы и полуприцепы, имеющие относительно небольшую базу и габаритную длину.

Прицепы с передними и задними управляемыми колесами (или поворотными тележками), а также полуприцепы с управляемыми колесами обладают улучшенной маневренностью.

Применяемые для этих звеньев системы управления обеспечивают согласованный поворот передних и задних колес в соответствии с поворотом дышла и совмещение колеи этих колес при движении по траекториям постоянной кривизны.

Прицепные звенья с передней и задней поворотными тележками, содержащими управляемые колеса, при равных размерах базы обладают лучшей маневренностью, чем прицепные звенья с управляемыми колесами.



Рисунок - 1.3. Схемы расположения управляемых колес прицепных звеньев ТС:

а -- прицепы с передними управляемыми колесами (поворотными тележками); б -- прицепы с передними и задними управляемыми колесами (поворотными тележками) и полуприцепы с управляемыми колесами; в -- прицепы с передними и задними поворотными тележками, снабженными управляемыми колесами

Система управления этих звеньев обеспечивает поворот управляемых колес передней тележки в соответствии с поворотом дышла, а колес задней тележки -- обычно в соответствии с поворотом грузонесущей рамы относительно рамы тележки. Кроме того, прицепные звенья с поворотными тележками, как правило, имеют систему ручного управления, посредством которой оператор, находящийся на задней тележке, поворачивает ее управляемые колеса в условиях сложного маневрирования. В конструкциях прицепных звеньев отдельных моделей прицепных звеньев с передними и задними управляемыми колесами также применяются системы ручного управления.

Прицепные звенья с передней и задней поворотными тележками, содержащими управляемые колеса, оборудуются системами управления, обеспечивающими согласованный поворот колес обеих тележек и улучшение маневренности прицепного звена при движении по траекториям как постоянной, так и переменной кривизны.

Прицепные звенья первой группы грузоподъемности (до 30 т) должны обладать маневренностью, допускающей их эксплуатацию в общем транспортном потоке на автомобильных дорогах общей сети. Маневренность рекомендуется оценивать по вписываемости СТС в габаритную полосу движения, ограниченную двумя радиусами: для прицепного СТС -- 12 и 6,5 м, для седельного -- 12,8 и 5,3 м.

К прицепным звеньям второй и третьей групп грузоподъемности не предъявляется таких жестких требований в отношении маневренности. Однако и для этих прицепов и полуприцепов улучшение маневренности имеет большое значение, так как обеспечивает облегчение их эксплуатации, повышение безопасности движения и снижение стоимости строительства предназначенных для них специальных ведомственных дорог.

Устройства для облегчения погрузочно-разгрузочныхработ часто отсутствуют в местах погрузки, и в особенности, разгрузки тяжеловесных грузов, поэтому многие прицепы и полуприцепы оборудуются собственными устройствами для облегчения погрузочно-разгрузочных работ. К таким устройствам относятся горизонтальные и шпилевые лебедки, домкраты, откидные и легкосъемные въездные трапы, такелажный инструмент и др. Этой же цели служат установленные на прицепном звене механизмы для опускания грузонесущей части рамы на землю, наклона рамы, откатывания или раздвижения колес прицепного звена, преобразования шарнирной ступенчатой части рамы в наклонный трап, отсоединения передней ступенчатой рамы полуприцепа и другие устройства.

Многоосные низкорамные прицепные звенья конструктивной схемы II, а также звенья, выполненные по схемам /// и IV, оборудуют устройствами для отсоединения и откатывания одной или обеих тележек от грузонесущей части рамы при проведении погрузочно-разгрузочных работ. Прицепные звенья для перевозки сверхтяжелых грузов оборудуют автономными силовыми установками; они имеют встроенные подъемники с механизированным приводом (в большинстве случаев -- гидравлическим).

2 ГИДРООБЪЕМНЫЙ ПРИВОД АКТИВНЫХ КОЛЕС

Гидрообъемный привод, как и механический, имеет жесткую характеристику. В качестве гидроагрегатов используются стандартные насосы и двигатели поршневого типа, основные свойства и конструкция которых рассмотрены в технической литературе.

Гидрообъемные приводы активных колес прицепных звеньев можно разделить на два типа: «гидровал» и с гидромотор-колесами (рис. 2.1).

Характерной особенностью привода типа «гидровал» (рис. 2.1,а) является широкое использование стандартных агрегатов. Однако при малом количестве гидроагрегатов (один насос и один двигатель) количество механических агрегатов (главных передач, дифференциалов, карданных передач) в приводе может быть значительным.

Рисунок 2.1 Схемы гидроприводов типов «гидровал» (а), «гидромотор-колесо» (б)

Особенностью привода с гидромотор-колесами является отсутствие механических агрегатов (главных передач, дифференциалов, карданных передач) при значительном количестве гидроагрегатов (гидродвигателей), установленных непосредственно в ведущих колесах. Кроме того, данному приводу присуще свойство гидродифференциальной (по аналогии с простым симметричным дифференциалом) связи между гидроагрегатами, когда наименее нагруженное колесо (по сцеплению) определяет давление в системе.

Это видно из следующих соотношений:

- крутящий момент на колесе из условия сцепления с грунтом

- момент, подводимый гидромотором к колесу,

где к -- коэффициент размерности;

р -- давление в гидродвигателе;

q удельный расход жидкости в гидромоторе (удельный объем).

Значение рmax ограничивается редукционным клапаном, а значение рmin зависит от условий движения.

При пробуксовке одного колеса давление р во всей системе падает, момент также падает, а проходимость уменьшается. Это называется дифференциальным эффектом. Для устранения этого явления применяют блокирующие (отключающие) устройства или специальные системы управления работой гидропривода.

Отечественная промышленность выпускает различные типы гидроагрегатов, отличающихся способом регулирования, мощностью и принципом управления.

На рис. 2.2 показано мотор-колесо, рассчитанное на эксплуатацию в системах с рабочим давлением 22 МПа (максимально допустимое давление 32 МПа). Передаваемая мощность 41,8--157 кВт. В мотор-колесе использован аксиально-поршневой нерегулируемый гидродвигатель 4 с наклонным блоком цилиндров. Двигатель приводит во вращение вал 7, укрепленный в роликовых подшипниках в неподвижном корпусе 3. Вращение от вала 7 передается на вал 8 солнечной шестерни планетарного ряда 1. Коронная шестерня планетарного ряда, соединенная с корпусом 3, неподвижна. Вращение с водила 9 сателитов передается на вал 10 солнечной шестерни планетарного ряда 2. Коронная шестерня планетарного ряда неподвижна. Вращение от водила // сателлитов передается на барабан /, жестко соединенный со ступицей 2 колеса, которая через роликовые подшипники опирается на корпус 3. Мотор-колесо снабжено дисковым тормозом, имеющим гидравлическое управление. Сжатие дисков б тормоза осуществляется поршнем 5.

Рисунок - 2.2. Устройство мотор-колеса с высокооборотным гидромотором и понижающим двухступенчатым редуктором

Гидрообъемные передачи позволяют отказаться от зубчатых механизмов и карданных валов при конструктивном выполнении их в виде гидромотор-колеса. В качестве гидродвигателя в этом случае чаще всего используются радиалъно-поршневые машины. Поскольку от насоса до гидромотор-колес дополнительного редуцирования нет, то гидродвигатели должны быть обязательно высокомоментными. В гидромотор-колесе к фланцу 14 (рис. 2.3) балки моста крепится болтами цилиндрический опорный кронштейн 10.

В него запрессован и застопорен от провертывания статор 9. Торцовые поверхности уплотнены резиновыми кольцами 11. В статоре расточены в два ряда цилиндры, в которых под напором жидкости могут перемещаться в радиальном направлении поршни 6. Цилиндры на примыкающих стенках имеют прорези. Каждая пара поршней посажена на осях 5, на средней части которых имеется ролик, смонтированный на игольчатых подшипниках. Ролики взаимодействуют с фигурными кулаками ротора 17, состоящего из центральной части и двух крышек. Части ротора стянуты болтами 16. Ротор установлен на двух подшипниках 7, опирающихся на статор. К наружной крышке ротора крепится диск 1 колеса, а к внутренней -- тормозной барабан 8.

Под действием давления жидкости, подаваемой от гидронасоса, часть поршней, связанных с магистралью нагнетания, будет перемещаться от центра к периферии и вызывать движение роликов по профилю кулаков ротора Возникающие на кулаках окружные силы создают крутящий момент, приводящий во вращение колеса полуприцепа. Другая часть поршней в это врем* вытесняет жидкость из нерабочих цилиндров во всасывающую магистраль системы. Гидродвигатели колес магистралями 12 и 13 соединены с гидронасосом тягача. В зависимости от направления движения одна из них попеременно служит нагнетательной, другая отсасывающей магистралью. Подача рабочей жидкости в гидродвигатели из нагнетательной магистрали и отсос жидкости из гидродвигателя к гидронасосу осуществляются через гильзу 15 и распределитель 3, которые снабжены радиальными и осевыми каналами. Гильза неподвижна: она застопорена на стопоре штифтом 2. Распределитель вращается вместе с колесом, так как он связан поводком 4 с наружной крышкой ротора. Торцы распределителя около поводков уплотнены резиновыми кольцами.

Рисунок 2.3 Устройство гидромотор-колеса

Гидродвигатели ведущих колес прицепных звеньев некоторых конструкций рассчитаны на передачу момента 2000-3000 Н * м при перепаде давления 15-20 МПа. В одном гидродвигателе имеется 5--9 цилиндров при диаметре поршней 30--50 мм.

Гидрообъемные приводы активных колес прицепных звеньев кроме указанных особенностей, присущих данному типу гидропривода, обладают как достоинствами, так и недостатками, что в совокупности определяет область их рационального применения.

К числу достоинств гидропривода следует отнести:

- устойчивость работы при малых скоростях и больших нагрузках;

- удобство компановки;

- легкость и простоту реверсирования;

- надежную защиту от перегрузок (с помощью предохранительных клапанов, ограничителей давления);

- минимальные конструктивные изменения серийных тягачей и прицепных звеньев, входящих в состав СТС.

К недостаткам гидропривода относятся:

-меньший КПД по сравнению с механическим приводом (из-за двойного преобразования энергии);

- сложность эксплуатации в условиях низких температур;

- ограниченная возможность применения в длиннобазных СТС из-за больших потерь в трубопроводах;

- сложность эксплуатации и ремонта.

3 ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ПОДВЕСКИ СПЕЦИАЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

3.1 Требования к системе подрессоривания

Подвеска представляет собой совокупность устройств, связывающих движитель с несущей системой. Подвеска предназначена: для передачи всех сил и моментов, действующих между движителем и несущей системой; для уменьшения динамических нагрузок, возникающих при движении ТС по неровностям; для обеспечения высокой приспосабливаемости ТС к микро- и макропрофилю дорог и эффективного гашения колебаний несущей системы и движителя, а также при необходимости регулировать положение несущей системы относительно дороги. Подвеска относится к основным системам транспортных средств и оказывает влияние практически на все эксплуатационно-технические свойства: плавность хода, тягово-скоростную характеристику, управляемость и устойчивость, надежность узлов и систем.

Подвеска состоит из направляющего, упругого и демпфирующего устройств. Несущая система, имеющая упругую связь с движителем, называется подрессоренной частью (массой) ТС. К неподрессоренной части (массе) ТС относятся колеса и часть подвески. По типу направляющего устройства различаются зависимые и независимые конструкции подвески. С помощью направляющего устройства определяется характер перемещений (кинематика) колес относительно несущей системы (рамы) ТС и передаются продольные усилия (толкающее или тормозное), боковые усилия, а также реактивные моменты. В случае применения ведущих и поворотных колес, кинематика направляющего устройства должна быть согласована с механизмом поворота и устройствами, передающими крутящий момент на колесо.

Конструкция направляющего устройства в значительной степени зависит от назначения, компоновки ходовой части ТС, нагрузки, действующей на колесный ход, и др. Упругое устройство подвески служит для передачи и преобразования вертикальных сил от колеса и дороги, создания требуемой частоты колебаний подрессоренной части, снижения возможных ударных нагрузок при движении, т.е. обеспечения необходимой плавности хода ТС. Под плавностью хода понимается такое свойство ТС, которое при его движении по дорогам снижает воздействие динамических нагрузок (вибрации, ударов), обеспечивая работоспособность и безопасность водителя, перевозимых людей, груза и самого ТС. Чем ниже собственная частота колебаний несущей конструкции на подвеске колес (минимальная жесткость упругого элемента), тем меньше влияние дороги на водителя, груз и несущую конструкцию ТС. Характеристика подвески колес может быть регулируемой, обеспечивая управляемую связь между несущей системой и движителем. Наиболее эффективными являются упругие устройства, создающие стабильную собственную частоту колебаний подрессоренной массы независимо от изменения ее величины и условий эксплуатации. Такими свойствами обладают подвески с нелинейной упругой и регулируемой характеристиками. Подвеска колес, в которой отсутствует упругая связь с несущей конструкцией, называется жесткой.

Повышение плавности хода обеспечивается применением в подвеске совместно с упругими элементами демпфирующих устройств, предотвращающих возникновение резонансных колебаний подрессоренной массы. Работа демпфирующих устройств основана на создании сопротивления перемещению подрессоренной части при колебаниях и преобразовании энергии колебаний в другие виды. Особенно эффективны демпфирующие устройства с регулируемой характеристикой изменения сопротивления в зависимости от условий движения.

В подвесках ТС применяются различные сочетания направляющего, упругого и демпфирующего устройств. Например, подвески с одним и тем же типом направляющего устройства могут быть оборудованы различными типами упругих элементов, и наоборот. Однако определенные сочетания направляющих устройств, упругих и демпфирующих элементов могут обладать для конкретной схемы ТС преимуществами в сравнении с другими, обеспечивая оптимальные характеристики.

Особенности конструкции и условия эксплуатации многоосных СТС при значительном увеличении статической нагрузки на упругий элемент в загруженном и порожнем состояниях (более, чем в 3--4 раза), применении широкопрофильных шин и шин высокого давления (0,4--0,5 МПа) и обеспечении необходимой погрузочной высоты грузовой платформы выдвигают определенные требования к подвеске колес.

Подвеска должна обеспечивать:

* постоянство собственной частоты колебаний подрессоренной массы независимо от изменения нагрузки (нелинейность упругой характеристики) и необходимую величину и характер затухания колебаний (плавность хода);

* малые поперечные крены подрессоренной массы с грузом при криволинейном движении на критических скоростях, движении по неровностям и косогорам (устойчивость), а также исключать отрыв колес от поверхности дороги и удары в ограничители;

* кинематику направляющего устройства подвески, снижающую износ шин и стабилизирующую положение управляемых колес;

* надежную передачу от колес действующих сил и моментов; рациональное направление действия вертикальных реакций опорной поверхности на колесо, обусловливающее повышение тягово-сцепных возможностей и проходимость;

* удобство компоновки ходовой части и соответственно размещение колес;

* минимальную массу при достаточной прочности и долговечности узлов, в частности, шарниров и упругих элементов, относящихся обычно к числу наиболее напряженных;

* высокую технологичность изготовления, ремонтопригодность и удобство технического обслуживания с максимальной унификацией основных элементов подвески.

Конструкция подвески в значительной степени определяется параметрами общей конструктивной схемы транспортного средства: грузоподъемностью, колесной формулой, геометрическими параметрами, характеризующими расстановку колес по базе ТС, и др.

Современные ТС, предназначенные для перевозки относительно небольшого количества тяжелых и неделимых грузов, проектируются на базе

унифицированных автономных подвесок каждого колеса, а также колес подкатных двухколесных, двухосных или многоосных тележек. Для повышения грузоподъемности число колес увеличивается.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что из всех типов подвесок наибольшее применение в большегрузных ТС находят независимые и балансирные. Эти подвески обладают определенными преимуществами по сравнению с другими видами подвесок, обеспечивая возможность автоматического перераспределения нагрузки на колеса и лучшего сцепления их с поверхностью дороги; возможность автоматического регулирования жесткости и динамического хода подвески в соответствии с условиями нагружения, а также регулирования постоянства положения грузовой платформы относительно поверхности дороги, независимо от статической нагрузки; снижение неподрессоренной массы на 10--15%.

3.2 Выбор конструкции подвески колес

Применение того или иного типа подвески, определяющего способ распределения вертикальной нагрузки на колеса, зависит от назначения ТС, условий его эксплуатации и конструктивных особенностей.

Зависимые подвески характеризуются наличием дополнительной кинематической связи между двумя или несколькими колесами. По характеру взаимосвязи колес зависимые подвески могут быть выполнены с поперечной, продольной или крестообразной связью. Кинематическая связь может быть как между колесами, сидящими на одной оси, так и между колесами, последовательно расположенными по базе ТС, образуя балансир. По конструктивному исполнению и характеру связи балансиры можно разделить на две группы -- с жесткой (механической) или упругой (гидравлической, пневматической) связями в зависимости от вида упругого тела в упругом устройстве подвески. Подвески с зависимой продольной и поперечной связью обеспечивают хорошую приспосабливаемость ТС к неровностям дороги. В зависимости от числа колес и колесной формулы ТС подвески выполняются с однократной или многократной связью. Многократная связь колес может быть выполнена путем последовательного соединения групп колес продольной и поперечной зависимыми связями, а также путем одновременного соединения всех колес одного борта. Применение того или иного типа связи обусловливается типом упругого элемента, используемого в подвеске.

Крепление колес, расположенных по базе, к несущей конструкции с помощью балки образует балансирную подвеску. Балансиры балочной конструкции используются в подвесках при всех типах упругих элементов. При этом подвески выполняются по следующим схемам: с неподрессоренным жестким балансиром 1 (рис. 3.2,а), когда последний жестко соединен с рамой ТС и колесами, а перемещение колес взаимосвязано; с жестким балансиром 1 (рис. 3.2,6), связанным через упругий элемент 6 с поперечными рычагами направляющего устройства независимой подвески колес; с двойной балансирной связью колес через свечную подвеску с резиновыми упругими элементами 3 (рис. 3.2,в); с балансирным соединением продольных рычагов направляющего устройства колес, взаимно подпружиненных между собой; с балансирным соединением продольных рычагов направляющего устройства независимой подвески колес, связанных с балансиром упругой связью. Жесткая балансирная подвеска колес не является абсолютно жесткой (см. рис. 3.2, а). Шарнирное соединение балансира с рычагами подвески колес осуществляется через упругие (резиновые) подушки 2.