МОДУЛЬНО-БЛОЧНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЕГКИХ ВЕЗДЕХОДОВ

 

Иванов Н.А. (ТОГУ, г. Хабаровск, РФ)

 

The bases of modul-block designing of the easy cross-country vehicle on pneumatic of superlow pressure are stated.

 

Легкий вездеход представляет собой транспортное средство на пневматиках сверхнизкого давления массой от 300 до 1200 кг, имеющее примерно такую же грузоподъемность.

Он способен передвигаться по пересеченной в том числе и лесистой местности, преодолевая встречающиеся на своем пути препятствия в виде неровностей профиля местности, пней, камней и кочек, мелкого кустарника, водных преград, то есть данное транспортное средство обладает высокой как опорно-сцепной, так и профильной проходимостью.

Второе замечательное эксплуатационное свойство, которое присуще легким вездеходам, – это экологическая безопасность или экологическая совместимость с окружающей средой. Это свойство обеспечивается тем, что легкие вездеходы имеют сравнительно небольшую массу и большую опорную площадь колес, создающих давление на грунт не более 20 кПа, что гарантирует неразрушающее взаимодействие движителей с лесной почвой при движении даже по переувлажненным грунтам, при движении вездехода не образуется колея. Как известно, данное обстоятельство является обязательным для экологически безопасных машин, эксплуатируемых в лесу. Это же явление снижает сопротивление движению и почти всегда обеспечивает превышение удельной силы тяги по сцеплению над удельным сопротивлением движению, что является условием движения вездехода по тягово-сцепным качествам.

Приведенные выше обстоятельства предопределяют возможность широкого использования данных транспортных средств на производствах, связанных с движением по бездорожью, и выполнением технологических операций в условиях контакта машины с первозданной природой.

Одним из наиболее прогрессивных и рациональных методов создания современных технологических машин является модульно-блочный принцип проектирования [1,2], позволяющий наиболее полно реализовать потенциал базовой машины при использовании ее на различных технологических операциях, снизить затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию машин разного технологического назначения, эксплуатирующихся в близких природно-климатических условиях.

Под понятием “модуль” в данном случае подразумевается унифицированный функционально законченный узел, оформленный конструктивно как самостоятельное изделие. Блок – это часть модуля, имеющая специфическое технологическое назначение и имеющая с другими блоками модуля кинематические, гидравлические или другие связи.

Применительно к легким вездеходам принцип модульно-блочного проектирования может быть реализован в следующем виде. Очевидно, что трехколесные и четырех- или шестиколесные вездеходы будут иметь разный набор модулей и блоков.

Для трехколесного вездехода можно выделить энергетический модуль, состоящий из рамы, силовой установки, дополнительной передачи, ведущего моста и ведущих колес. Второй модуль – это опорно-поворотное устройство, состоящее из вилки и неведущего колеса и соединяемого с энергетическим модулем с помощью специального шкворня. Причем трехколесный вездеход может быть конструктивно выполнен как для движения по традиционной схеме трехколесного транспортного средства – спереди одно колесо управляемое, а сзади два ведущих, так и наоборот – спереди два ведущих колеса, а одиночное управляемое колесо находится сзади.

 

                                 а                                                                     б

Рисунок 1 - Структурные схемы силовых передач трехколесного вездехода: 1 -силовой агрегат; 2 - первая ступень главной передачи; 3 - вторая ступень главной передачи;4 - промежуточный вал; 5 - дифференциал; 6 - карданные шарниры;7 - полуоси; 8 - ведущие колеса;; 9 – дополнительный редуктор; 10 - карданная передача

 

У трехколесного вездехода можно выделить две принципиально разные структурные схемы силовых передач (рис.1): а – с поперечным относительно продольной оси вездехода расположением выходного вала силового агрегата, что создает предпосылки для установки далее цепной передачи; б – с продольным расположением выходного вала, когда дальше передача крутящего момента осуществляется карданными передачами 10 и дополнительным редуктором 9. Силовой агрегат первой схемы включает ДВС, цепную передачу с коленчатого вала на сцепление, фрикционное сцепление, двухвальную четырехступенчатую коробку перемены передач. Силовой агрегат второй схемы содержит то же самое за исключением цепной передачи. Вместо цепной передачи в этой схеме используются две карданные передачи и дополнительный редуктор.

 

 

Рисунок 2- Схемы силовых передач 4-х и 6-ти колесных вездеходов: а – механическая с колесной формулой 4х2 и 6х2, б - гидромеханическая с колесной формулой 4х4 и 6х4, в – гидромеханическая с колесной формулой 6х6: 1 – двигатель внутреннего сгорания, 2 – сцепление, 3 – коробка перемены передач, 4 – раздаточная коробка, 5 – гидронасос, 6 – гидромоторы, 7 – колесный редуктор, 8 – ведущее колесо, 9 – полуось,10 – карданный шарнир.

 

Отдельным модулем следует выделить технологическое оборудование, набор которого зависит от того, на каких операциях предполагается использовать данный вездеход. Наиболее распространенное использование вездеходов на пневматиках сверхнизкого давления – это перемещение по бездорожью людей и груза. В данном случае в качестве технологического оборудования выступает кузов, возможно оборудованный для перевозки людей. При использовании легкого вездехода в качестве противопожарного средства для тушения низовых пожаров он должен быть оборудован емкостью для хранения воды, насосом, распылителями и водопроводной арматурой. Можно использовать легкий вездеход на рубках ухода в качестве средства для вывозки сортиментов от места рубки до дороги. В данном случае он должен быть оборудован лебедкой для погрузки сортиментов, прицепом и кониками.

Четырех- или шестиколесные вездеходы имеют по сравнению с трехколесными более высокую грузоподъемность. Функциональное же назначение может быть то же, что и у трехколесных. Характерной особенностью конструкции таких вездеходов является необходимость использования шарнирно-сочлененной рамы (ШСР) для улучшения сцепления ведущих колес с грунтом и повышения проходимости. На рис. 2 представлены схемы силовых передач четырех- и шестиколесных вездеходов, которые могут быть полноприводные и неполноприводные.

Энергетический модуль таких вездеходов включает такие блоки как раму, силовую установку, состоящую из двигателя, сцепления, коробки перемены передач, раздаточной коробки, главной передачи, дифференциала и полуосей, колесные редукторы и ведущие колеса. Технологический модуль состоит из рамы с закрепленными на ней ступицами неведущих колес, неведущих колес (их может быть два или четыре) и кузова или другого технологического оборудования в зависимости от целей использования вездехода. Энергетический модуль соединен с технологическим специальным шарниром, имеющим две степени свободы.

 При использовании шарнирно-сочлененной рамы целесообразно использовать комбинированный привод ведущих колес вездехода. Принципиальные схемы гидромеханических трансмиссий вездеходов с колесной формулой 4х4, 6х4, 6х6 представлены на рис. 2а и 2б. В данном случае с раздаточной коробкой энергетического модуля соединен гидронасос, а на технологическом модуле установлены ведущие колеса с приводом от гидромоторов через колесные редукторы.

 

Библиографический список

1. Анисимов Г.М., Большаков Б.М. Новые концепции теории лесосечных машин. – СпБ.: ЛТА,1998, 116 с.

2. Анисимов Г.М. и др. Модульная система машин для гибкого лесозаготовительного производства // Межвуз. сб. научн. тр. Л., 1988.