Основные способы повышения устойчивости АСМ для условий Крайнего Севера

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ АСМ ДЛЯ УСЛОВИЙ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

В.Ф. Кушляев, доцент, к.т.н., А.В. Игнатьева,

Академия гражданской защиты МЧС России, г. Химки

Специальные гусеничные машины повышенной проходимости предназначены для движения по временным и сезонным дорогам, бездорожью, сильно переувлажненной и пересеченной местности, глубокому снежному покрову. В связи с этим одним из основных эксплуатационных свойств данных машин является устойчивость, которая характеризует способность машины работать в условиях бездорожья на продольных и поперечных уклонах без опрокидывания. Это эксплуатационное свойство обеспечивает эффективность использования машины, безопасность движения и связанную с ней безопасность машиниста, пассажиров и груза.

Под устойчивостью понимается свойство машины сохранять заданные направления движения, ориентацию продольной и вертикальной оси.

Поперечная устойчивость - это способность автомобиля двигаться по дорогам различного качества без опрокидывания и бокового скольжения относительно боковых правых и левых гусениц. Потеря поперечной устойчивости при криволинейном движении может привести к прогрессивно нарастающему поперечному скольжению по дороге (заносу) или опрокидыванию машины.

При движении на подъем опрокидывание наступает тогда, когда передние колеса (опорные катки) машины полностью разгружаются. Весь вес, например, колесной машины воспринимается задними колесами. В этом случае опрокидывание определяется координатами центра тяжести машины и расстоянием между осями гусениц (колес). При движении машины передним ходом ее продольная устойчивость снижается под действием момента сопротивления движению.

При нарушении продольной устойчивости машина может опрокинуться относительно оси передних или задних колес (катков), а также скользить в продольном направлении.

Курсовой устойчивостью машины называют ее свойство двигаться без корректирующих воздействий со стороны водителя, т.е. при неизменном положении рулевой системы. Машина с плохой курсовой устойчивостью произвольно меняет направление движения («рыскает»), создавая угрозу для своего движения и другим транспортным средствам.

Нарушение курсовой устойчивости при прямолинейном движении машины происходит под действием возмущающих сил, поперечной составляющей веса, бокового ветра, ударов гусениц о неровности дороги, а также различных по величине продольных сил (тяговой, тормозной), приложенных к гусеницам правой и левой сторон машины. При криволинейном движении машины к этим силам добавляется центробежная сила. Потеря устойчивости машины может быть

вызвана также неправильными приемами управления или техническими неисправностями.

Для оценки факторов и рассмотрении основных способов повышения устойчивости машин принята АСМ со сменными модулями - контейнерами, разрабатываемая АГЗ МЧС России совместно с заводами ООО «ЕЗСМ «Континет» и ООО «ВЕЛМАШ»

Рис.1. Аварийно-спасательная машина повышенной проходимости модульного

типа на базе четырех-гусеничного шасси

Таблица 1.

Технические характеристики АСМ с ПРМ

1 Двигатель, тип, мощность л.с. Дизельный, ЯМЗ-2Э8М2, 240

2 Масса снаряженной АСМ, т 18

3 Масса перевозимого модуля (контейнера), т 8

4 Гусеницы резиновая / ширина, мм 970

5 Габаритные размеры, мм 10400x2900x3500

6 Координаты центра тяжести снаряжен..АСМ: мм 5400х1200х0,00

Основные факторы, определяющие устойчивость АСМ при работе на площадке и при движении по дороге и бездорожью систематизированы и приведены в таблице 2

Таблица 2

Основные факторы, влияющие на устойчивость АСМ

№ Факторы

1 Вес машины, высота центра тяжести, база и ширина колеи.

3 Поперечная и сочлененная продольная база машины

4 Компоновочная схема и конструкция ходовой системы, размеры опорных катков, гусениц, и других элементов конструкции.

5 Веса поднимаемого или перевозимого груза.

6 Положение модуля, манипулятора и груза.

Испытаниями и расчетами установлено, что чем ниже расположен центр тяжести машины и чем шире колея, тем выше ее устойчивость. Наиболее

рациональным способом повышения продольной устойчивости машины является применение сочлененной конструкции ходовой, состоящей из двух и более тележек. Такая компоновка позволяет также резко повысить грузоподъемность машины (рис.1).

Для обеспечения устойчивости машин, предназначенных для работы в арктической зоне, должен быть осуществлен комплекс мероприятий при их проектировании и эксплуатации. Определение показателей устойчивости на стадии проектирования является наиболее важной задачей, способствующей наибольшей эффективности использования машины. Проектирование необходимо выполнять с учетом всех факторов и условий эксплуатации в арктической зоне. Методы повышения устойчивости машины на стадии проектирования приведены в таблице 3

Таблица 3

Основные методы повышения устойчивости машин на стадии

проектирования

№ п/п Метод

1 Увеличение поперечной и продольной базы машины

2 Снижение высоты центра тяжести машины за счет оптимальной компоновки узлов и систем

3 Компоновка, конструкция и параметры АСМ должны обеспечивать функционально-технологическое время цикла, указанное в ТЗ

3 Увеличение ширины гусениц

4 Увеличение ширины опорных катков

5 Оптимизация мощности двигателя

6 Применение гидравлического и электрического привода ходовой системы

7 Совершенствование конструкций гусениц

8 Применение контрольно-предупредительных элементов в системе управления

9 Оптимизация компоновки технологического оборудования

Чаще всего опрокидывание может происходить при резком торможении и на большой скорости движения. На повороте существенного значение для устойчивости машины имеют не только скорость движения и радиус поворота, но и скорость поворота. Резкий поворот может в определенных условиях явиться основным фактором, вызывающим нарушение устойчивости машины

У современных машин, имеющих сравнительно низкое расположение центра тяжести и широкую колею, опрокидывание без предварительного бокового скольжения (заноса) бывают очень редкими. Они могут произойти лишь с машинами, нагруженными большими габаритными грузами, расположенными

высоко над кузовом на временных дорогах или бездорожью с большим поперечным уклоном. Случаи же бокового скольжения (заноса) и опрокидывания машины при неосторожном движении по скользким, мокрым и обледенелым временным дорогам и бездорожью могут быть наиболее вероятными.

Максимальную допустимую скорость движения машины на поворотах до появления бокового скольжения можно определить по следующей формуле:

Ус = V g Кс.г^,

где: Ус - максимальная скорость на повороте до появления опасности бокового скольжения машины в м/сек;

g - ускорение силы тяжести в м/сек2;

Кс.г. - коэффициент сцепления колес с грунтом;

Я - радиус поворота машины в метрах.

Во всех случаях при заносе на машины действует боковая (поперечная) сила, которая возникает от неровностей дороги или неравномерного сцепления гусениц (ходовой) с дорогой. Боковая сила появляется при всяком отклонении машины от прямолинейного направления.

В тех случаях, когда машина движется по кривой, возникающую боковую силу называют центробежной силой. В результате действия центробежной силы при резком повороте на большой скорости машина может опрокинуться.

Максимальная скорость движения машины на повороте до опрокидывания определяется по формуле:

Ушах = V g

где: Ушах - максимальная скорость движения на повороте до появления опрокидывания машины;

g - ускорение силы тяжести в м/сек2; Я - радиус поворота в метрах; В - колея в метрах; hg - высота центра тяжести в метрах.

При эксплуатации АСМ в условиях Крайнего Севера кроме влияния низких температур (до минус 60°С), необходимо учитывать наличие вечной мерзлоты, полярной ночи, снежную целину, сложный рельеф, полярную пургу, заболоченную поверхность тундры. В ряде отраслей разработаны стандарты по климатическому районированию страны, технические требования к машинам в исполнении для холодного климата («ХЛ»), указаны способы обеспечения устойчивости машин в экстремальных условиях.

На стадии эксплуатации в таблице 4 приводятся основные методы контроля и обеспечения устойчивости машин.

Таблица 4

Методы контроля и обеспечения устойчивости на стадии эксплуатации

№ Методы контроля

1 Скорость и направление движения машины

2 Контроль тормозной и поворотной системы

3 Уклон и состояние опорной поверхности

4 Конструкция гусениц исключающая (уменьшающая) поперечное проскальзывание машины

5 Оптимальная загрузка платформы (оптимальное размещение груза) равномерно на грузовой платформе с учетом снижения центра масс и равномерной загрузки по каткам

6 Размещение технического оборудования при движении

7 Поворот технического оборудования

Список использованной литературы

1. Степанов А.П.«Сочлененные гусеничные и колесные машины высоко й проходимости. Журнал «Техника и вооружение» № 5, 8, 9, 10, 11, 12

2. Кушляев В.Ф. К вопросу оценки продольной и поперечной устойчивости специальных машин повышенной проходимости//В.Ф. Кушляев, А.В. Яблокова Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. Химки: ФГБОУ ВПО АГЗ МЧС России. - 2014. №4. - С.103-108.

3. Кушляев В.Ф. Разработка гусеничной аварийно-спасательной машины повышенной проходимости для условий Арктики//В.Ф. Кушляев, А.А. Аграновский, В.А. Леонов. Материалы Международной НПК. «Автомобильный транспорт сегодня. Проблемы и перспективы». ВГЛТУ.г. Воронеж. 7 - 9 октября 2015 - С. 71-76.

4. Кушляев В.Ф., Буровенцева О.А. Игнатьева А.В. Кушляева О.В. Методика определения вертикальных нагрузок при испытании гусеничных аварийно-спасательных и пожарных машин. В.Ф. Кушляев, О.А. Буровенцева, А.В. Игнатьева, О.В. Кушляева. Сборник материалов IV Всероссийской научно-практической конференции, С.126-132.