ШАССИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ВЫСОКОЙ ПРОХОДИМОСТИ

Техническое решение относится к самоходным транспортным средствам, прежде всего к их шасси, и в частности к силовым конструктивным элементам шасси транспортных средств высокой проходимости, а именно, к рамам шасси, состоящим, по меньшей мере, из двух продольных секций рамы, связанных другими продольными секциями меньшего поперечного размера, а также к расположению силовых установок. Шасси таких транспортных средств обладают высокой опорной и геометрической проходимостью, поэтому их рационально использовать в транспортных средствах высокой проходимости, для нужд сельского хозяйства, при разведке, разработке, добыче нефти и газа, а также в других отраслях народного хозяйства.
Широко известны конструкции шасси, транспортных средств высокой проходимости с числом осей от двух и более. Однако, такие конструкции не применимы для транспортных средств на шинах сверхнизкого давления, геометрический размер шин которых относительно велик, и необходимы технические решения, обеспечивающие их размещение, соединение и совместное функционирование с элементами трансмиссии, подвески и кузова транспортного средства.
Так лесопромышленное шасси по RU 29891, содержит шарнирно сочлененную раму, силовую установку, размещенную перед колесами передней оси, а также ведущие передний и задний мосты. Шарнирно сочлененная рама состоит из передней и задней полурамы, который соединены двумя сферическими шарнирами. То, что передние и задние мосты снабжены главными передачами ЗИЛ 4331 с принудительной блокировкой дифференциалов, и бортовыми редукторами, несомненно, повышает его тяговые возможности, но неоптимальная развесовка из-за вынесенной вперед силовой установки, значительно ухудшает опорную проходимость на слобонесущих грунтах.
На создание шасси с пониженной погрузочной высотой, установленного на шасси кузова и/или другого оборудования и на уменьшение общей высоты, направлено техническое решение шасси транспортного средства по RU 2493038. Оно выполнено полноприводным, содержит раму с лонжеронами и поперечинами, независимые подвески ведущих колес с упругими элементами, амортизаторами и шарнирно соединенными с рамой и с цапфами колес поперечными рычагами и приводимые от двигателя главные передачи, соединенные с ведущими колесами посредством поперечных карданных валов. Лонжероны рамы выполнены в виде прямых параллельных балок, имеющих по всей длине одинаковую высоту стенок, главные передачи размещены между лонжеронами и неподвижно соединены с рамой, в стенках лонжеронов выполнены отверстия для прохода карданных валов от главных передач к ведущим колесам. С усилительными элементами рамы соединены поперечины, на которых установлены главные передачи, и шарниры поперечных рычагов подвески ведущих колес, соединяющие рычаги с рамой. Опоры упругих элементов и амортизаторов подвесок ведущих колес установлены на усилительных элементах рамы и лонжеронах. Усилительные элементы рамы с установленными на них подвесками ведущих колес разъемно соединены с лонжеронами рамы. Такое выполнение шасси, безусловно, снижает центр тяжести, что улучшает устойчивость транспортного средства. Однако, выполнение в стенках лонжеронов отверстий для карданных валов усложняет изготовление и снижает их прочность, а также ремонтопригодность. При этом такое выполнение шасси обеспечивает эксплуатацию только лишь на дорогах общего пользования, даже несмотря на наличие полного привода.
Шасси по RU 88635 на базе Урал-4320 выполнено с колесной формулой 8×8 и расположением осей по колесной базе 2000+(2750÷3550)+1400 мм. Дополнительный ведущий мост выполнен управляемым и снабжен деталями подвесок и двумя амортизаторами. Дополнительный карданный вал, передает крутящий момент от раздаточной коробки к редуктору дополнительного ведущего моста. В подвесках дополнительного ведущего моста применены малолистовые рессоры. Шасси также снабжено двумя дополнительными коромыслами и двумя дополнительными тягами, передающими рулевое усилие на колеса дополнительного ведущего моста, а дополнительный ведущий мост оборудован гидроусилителем рулевого управления. Все это позволяет увеличить грузоподъемность при сохранении ходовых качеств и управляемости, но при этом перевозка грузов по поверхностям с низкой несущей способностью невозможна из-за неоптимального размера движителя для большой снаряженной массы.
Шасси вездехода RU 17485, содержит раму с установленными на ней двигателем, трансмиссией и подвеской колес с шинами сверхнизкого давления. Ведущие мосты имеют центральный редуктор и колесные редукторы для обеспечения необходимых тягово-динамических характеристик. Размещение двигателя над передней осью приводит к смещению центра тяжести вперед, что снижает проходимость данного вездехода.
Шасси по RU 124649, содержит раму с продольными и поперечными элементами, а также колеса с шинами сверхнизкого давления, приводимыми через трансмиссию от силовой установки, питаемой от топливного бака. Конечная передача трансмиссии выполнена с внутренним зацеплением, ведущий элемент которой расположен над осью колеса, при этом топливный бак размещен над осью задних колес. Кожухи ведущих мостов на упругих элементах подвешены к продольным элементам рамы, между которыми установлены опоры силовой установки и раздаточных коробок трансмиссии. Данная конструкция шасси довольно проста в производстве и обладает достаточной проходимостью, однако, при оснащении его колесами большего диаметра (для повышения грузоподъемности на слабонесущих грунтах) невозможно обеспечить поворот управляемых колес на необходимый угол (при сохранении габаритов), а также сохранить переднемоторную компоновку и привод агрегатов трансмиссии.
Шасси автомобиля повышенной проходимости по RU 124243, выполнено с колесной формулой 6×6. Оно имеет раму с лонжеронами Z-образного сечения и закрепленные на ней двигатель, коробку передач, раздаточную коробку, передний управляемый мост, карданную передачу с дополнительными карданными валами для передачи крутящего момента от силового агрегата к раздаточной коробке и от раздаточной коробки к мостам, глушитель, топливный бак, установленный в средней части рамы. Колеса шасси с односкатной ошиновкой, снабжены системой регулирования давления воздуха в шинах. Шасси дополнительно снабжено регулируемой гидропневматической независимой подвеской и автоматической блокировкой дифференциалов, оба передних моста выполнены управляемыми, при этом второй передний мост выполнен проходным с межосевым дифференциалом. Это несколько повышает маневренность, при значительном усложнении конструкции. Раздаточная коробка размещена между вторым и задним мостами, а два топливных бака - с двух сторон между вторым передним и задним мостом, дисковые тормозные механизмы размещены на главной передаче, что снижает безопасность. То шасси может быть выполнено в виде модулей, каждый из которых объединяет одну из систем автомобиля, несомненно, повышает технологичность. Гидропневматическая независимая подвеска на двух поперечных рычагах, с гидропневматическим цилиндром и блоком управления повышает плавность хода при движении по бездорожью. Мосты выполнены разрезной конструкции, при этом передача крутящего момента от главной передачи до колесных редукторов осуществляется через карданный привод со сдвоенными шарнирами неравных и равных угловых скоростей. Все это улучшает некоторые эксплуатационные характеристики. Однако повысить опорную и геометрическую проходимость шасси так и не удалось, т.к. его движитель и рама имеют неоптимальные геометрические размеры, а масса шасси велика, что повышает удельное давление в пятне контакта движителя в условиях перемещения по слабонесущим поверхностям, к тому же данная конструкция шасси достаточно сложна в производстве.
3
2
3
ш
Шасси транспортного средства для передвижения по поверхностям различных сред по RU 136765, содержит раму с продольными и поперечными элементами, а также систему подрессоривания колес с шинами сверхнизкого давления, приводимыми через трансмиссию от силовой установки. Масса его шасси связана с суммарным внутренним объемом колес соотношением: (M·g)/∑Vк=2500÷8000, Н/м, где M - масса шасси, кг; g - ускорение свободного падения, м/с; Vк - внутренний объем колеса, м; при этом основные элементы его трансмиссии расположены по существу вне продольных и поперечных элементов рамы. Такие массово-геометрические параметры обеспечивают плавучесть данному шасси, однако, при этом, возможность установки колес большего диаметра (для повышения грузоподъемности и проходимости) ограничена из-за отношения наружного диаметра колеса (D) к базе шасси (L) составляющего 0,15-0,6, и отношения ширины профиля шины (B) к колее (K) составляющего 0,2-0,5.
Хотя приведены многочисленные технические решения, нет оптимальной конструкции шасси обеспечивающей повышение его опорной и геометрической проходимости при упрощении конструкции.
Задача, на решение которой направлено данное техническое решение и достигаемый при этом технический результат заключаются в повышении опорной и геометрической проходимости шасси при упрощении его конструкции.
Повышение опорной и геометрической проходимости шасси при упрощении конструкции обеспечено выбором геометрических размеров движителя, а также рациональным размещением и выполнением составляющих его элементов.
2
Для этого в шасси транспортного средства высокой проходимости, содержащем оснащенную подрессоренными колесами несущую систему с установленным на ней силовым агрегатом, кинематически связанным трансмиссией с колесами, диаметр D шин выполнен в диапазоне 1500…1700 мм, рабочее внутреннее давление воздуха в шинах составляет 0,05…1,3 кгс/см, при этом минимальное расстояние L между основными элементами несущей системы, расположенными между шинами передней оси составляет (0,2…0,7)D.
2
2
Оснащение шасси шинами диаметром D равным 1500 мм целесообразно для передвижения преимущественно по дорогам с твердыми покрытиями, в этом случае снижается расход топлива и повышается динамика. Оснащение шинами диаметром D равным 1700 мм допускается в случае преобладания в районе эксплуатации слабонесущих и/или болотистых поверхностей, для повышения несущей способности движителя и повышения опорной и геометрической проходимости. Рабочее внутреннее давление воздуха для шин вышеуказанных диаметров рекомендуется выбирать следующим образом. При движении по слабонесущим грунтам оптимальными являются нижние значения диапазона от 0,05 до 0,45 кгс/см, на твердых поверхностях его необходимо увеличить до 0,45…0,9 кПа, в зависимости от нагрузки на колесо и модели применяемых шин. В случае применения специальных (многослойных) моделей шин сверхнизкого давления с высокой грузоподъемностью, приведенное шасси допускает увеличение давления до 1,3 кгс/см. При выполнении расстояния L менее 0,2D значительно снижается сопротивление несущей системы кручению (для данной схемы расположения ее основных элементов), а при L более 0,7D невозможно обеспечить поворот управляемых шин диаметром D равным 1500…1700 мм на заданный угол, что снижает маневренность и проходимость.
2
Выполнение диаметра D шин в диапазоне 1500…1700 мм, рабочее внутреннее давление воздуха шин которых составляет 0,05…1,3 кгс/см, при минимальном расстоянии L между основными элементами несущей системы, расположенными между шинами передней оси составляющим (0,2…0,7)D, в шасси транспортного средства высокой проходимости, содержащем оснащенную подрессоренными колесами несущую систему с установленным на ней силовым агрегатом, кинематически связанным трансмиссией с колесами, позволило достичь технического результата, а именно, повысить опорную и геометрическую проходимость шасси при упрощении его конструкции, поскольку такой выбор геометрических размеров движителя, а также рациональное выполнение и размещение элементов шасси в полной мере отвечает условиям его эксплуатации.
Тому же способствует то, что на основных элементах несущей системы наклонно к продольной плоскости симметрии шасси закреплены опоры упругих элементов передней оси и то, что упругие элементы задних осей размещены параллельно продольной плоскости симметрии шасси, в одной плоскости с основными элементами несущей системы.
Закрепление силового агрегата с коробкой передач и основной раздаточной коробкой между передней осью и последующей на основных элементах несущей системы, при том, что передняя раздаточная коробка смещена от силового агрегата к передней оси, оптимизирует развесовку, что повышает опорную и геометрическую проходимость шасси.
Также способствует достижению технического результата то, что раздаточные коробки соединены карданными валами, расположенными вдоль продольной плоскости шасси, с главными передачами ведущих мостов.
Разъемное соединение фланцев кожухов задних ведущих мостов с корпусами колесных редукторов и соединение корпусов колесных редукторов передней оси с поворотными кулаками, шарнирно подвешенными к основным элементам несущей системы, повышает проходимость.
Размещение с внешней и внутренней стороны основных элементов несущей системы кронштейнов в горизонтальной плоскости, упрощает конструкцию для надежного крепления кузова.
Изображено на:
Фиг. 1 - Шасси (вид снизу);
Фиг. 2 - Шасси (вид сбоку);
Фиг. 3 - Шасси 3D модель (вид сверху);
Фиг. 4 - Шасси 3D модель (вид сбоку);
Фиг. 5 - Шасси 3D модель (вид спереди);
Фиг. 6 - Шасси (фрагмент задней оси);
Фиг. 7 - Шасси с установленным кузовом (вид сбоку);
Фиг. 8 - Шасси 3D модель (вид 3/4);
2
Шасси транспортного средства высокой проходимости, содержит оснащенную подрессоренными колесами 1 (Фиг. 1) несущую систему 2 (Фиг. 2) с установленным на ней силовым агрегатом 3 (Фиг. 3), кинематически связанным трансмиссией 4 с колесами 1. Диаметр D шин 5 (Фиг. 4) выполнен в диапазоне 1500…1700 мм, рабочее внутреннее давление воздуха в шинах 5 составляет 0,05…1,3 кгс/см, при этом минимальное расстояние L между основными элементами 6 и 7 несущей системы 2, расположенными между шинами 5 передней оси 8 (Фиг. 5) составляет (0,2…0,7)D.
2
Выполнение диаметра D шин 5 в диапазоне 1500…1700 мм, рабочее внутреннее давление воздуха шин 5 которых составляет 0,05…1,3 кгс/см, при минимальном расстоянии L между основными элементами 6 и 7 несущей системы 2, расположенными между шинами 5 передней оси 8 составляющим (0,2…0,7)D, в шасси транспортного средства высокой проходимости, содержащем оснащенную подрессоренными колесами 1 несущую систему 2 с установленным на ней силовым агрегатом 3, кинематически связанным трансмиссией 4 с колесами 1, позволило достичь технического результата, а именно, повысить опорную и геометрическую проходимость шасси при упрощении его конструкции, поскольку такой выбор геометрических размеров движителя, а также рациональное выполнение и размещение элементов шасси в полной мере отвечает условиям его эксплуатации.
На основных элементах 6, 7 несущей системы 2 наклонно к продольной плоскости 9 симметрии шасси закреплены опоры 10 упругих элементов 11 передней оси 8. Упругие элементы 12 задних осей 13, 14 размещены параллельно продольной плоскости 9 симметрии шасси, в одной плоскости с основными элементами 6, 7 несущей системы 2. Между передней осью 8 и последующей 13 на основных элементах 6, 7 несущей системы 2 закреплены силовой агрегат 3 с коробкой передач 15 и основной раздаточной коробкой 16, при этом передняя раздаточная коробка 17 смещена от силового агрегата 3 к передней оси 8. Раздаточные коробки 16, 17 соединены карданными валами 18, 19, 20 расположенными вдоль продольной плоскости шасси, с главными передачами 21 (Фиг. 6) ведущих мостов 22. Фланцы 23 кожухов 24 задних ведущих мостов 22 разъемно соединены с корпусами 25 колесных редукторов 26. Корпуса 25 колесных редукторов 26 передней оси 8 соединены с поворотными кулаками 27, шарнирно 28 подвешенными к основным элементам 6,7 несущей системы 2. С внешней и внутренней стороны основных элементов 6,7 несущей системы 2 в горизонтальной плоскости размещены кронштейны 29 (Фиг. 7) крепления кузова 30.
Шасси транспортного средства высокой проходимости функционирует так.
2
Силовой агрегат 3, установленный на несущей системе 2, приводит подрессоренные колеса 1, диаметр Б шин 5 которых выполнен в диапазоне 1500…1700 мм. В зависимости от условий движения рабочее внутреннее давление воздуха в шинах 5 составляет 0,05…1,3 кгс/см. Минимальное расстояние L между основными элементами 6 и 7 несущей системы 2, расположенными между шинами 5 передней оси 8 составляющее (0,2…0,7)D обеспечивает размещение и поворот управляемых шин, что позволяет шасси эффективно маневрировать, повышая проходимость. Упругие элементы 11 передней оси 8 и упругие элементы 12 задних осей 13, 14 обеспечивают плавность хода и восприятие динамических нагрузок от поверхности перемещения. Силовой агрегат 3 с коробкой передач 15 и раздаточными коробками 16, 17 соединенные с главными передачами 21 ведущих мостов 22 карданными валами 18, 19, 20 расположенными вдоль продольной плоскости шасси, обеспечивают изменение диапазона передаточных чисел трансмиссии, а колесные редуктора 26 позволяют расширить указанный диапазон и повысить надежность трансмиссии в целом. Для крепления кузова 30, с внешней и внутренней стороны основных элементов 6, 7 несущей системы 2 в горизонтальной плоскости размещены кронштейны 29. При этом обеспечено повышение опорной и геометрической проходимости шасси при упрощении его конструкции.