Преимуществами первой схемы являются: меньшая нагруженность осей колес и рамы; простота конструкции подвески задней тележки; возможность использования унифицированных (с неполноприводными автомобилями) агрегатов трансмиссии, Подвески к несущей системы; лучшая плавность хода; использование управляемых колес только на передней оси.
К преимуществам второй схемы следует отнести: лучшую проходимость при преодолении канав, кюветов и неровностей дороги; приспособленность к монтажу специального оборудования; равномерное распределение масс и объемов по длине автомобиля, позволяющее с меньшими трудностями создавать на базе этих автомобилей модификации плавающих автомобилей (FV-622). Однако последняя схема имеет два существенных недостатка: необходимость установки специальной трансмиссии, как правило, с бортовой раздачей мощности; сложность конструкции вследствие применения управляемых колес на двух осях - первой и второй или первой и третьей. Последний вариант требует к тому же использования специальных устройств для блокирования задних колес при прямолинейном движении, так как без блокирующего механизма устойчивость движения автомобиля становится неудовлетворительней.
У четырехосных автомобилей наиболее распространены две схемы размещения осей, показанные на рис. 5, в и г. На схеме рис. 5, г база передней тележки l т.п. больше, чем задней l т.з. Это вызвано особенностями общей компоновки и распределения массы или применением для передних осей не балансирной, а индивидуальной (для каждой оси) подвески. Поэтому в схеме рис. 5, в центр тяжести автомобиля расположен примерно в середине базы (l ц.т=0,5 Lа), а в схеме рис. 5, г он несколько смещен назад (l ц.т> 0,5 Lа). В обоих случаях управляемыми являются колеса первых двух осей. Автомобили, предназначенные для выполнения узких технологических функций, иногда имеют сдвоенные средние оси (вторую и третью). Управляемыми при этом будут колеса первой и четвертой осей. Недостатки автомобилей с такой схемой те же, что у трехосных автомобилей с равномерным расположением осей. Поэтому схема со сдвоенными средними осями применяется редко.
Оценивая общую компоновку грузовых полноприводных автомобилей, следует отметить, что у моделей массового производства различной грузоподъемности она к настоящему времени вполне определенная. Поэтому компоновка и общие принципиальные конструктивные решения с точки зрения преемственности длительное время не меняются при модернизации автомобилей. Однако даже при сохранении прежней схемы компоновки можно обеспечить (и это при модернизации достигается) более рациональное размещение агрегатов, повышение технического уровня автомобиля и существенное улучшение его эксплуатационных свойств.
Основные технические данные некоторых наиболее распространенных грузовых полноприводных автомобилей приведены в табл. 3 и 4.
Для повышения проходимости автопоездов особенно большой грузоподъемности стали применять привод для колес прицепе и полуприцепов, т.е. передачу крутящего момента к ним. Автопоезда с приводом на колеса прицепа или полуприцепа получив название активных. Вследствие того, что у активного автопоезда число ведущих колес больше, чем у одиночного полноприводного автомобиля, проходимость его по тяжелым участка местности значительно выше несмотря на большую массу грузоподъемность. Активизация колес прицепа (полуприцепа позволяет получить проходимость автопоезда лучшую, чем у одиночного автомобиля при транспортировании груза большей массы. Отсюда очевидна целесообразность создания активных автопоездов для особо тяжелых условий эксплуатации (например разведка природных богатств и их освоение при отсутствии налаженной дорожной сети). В нашей стране разрабатываются активные автопоезда с полуприцепом.
Основным элементом активного автопоезда, отличающим его от обычного седельного автопоезда, является привод к колесам полуприцепа: механический и гидравлический. Механический привод более простой, в нем используются те же узлы, что и в обычной механической трансмиссии. Недостатками этого типа привода являются необходимость применения нестандартного опорно-сцепного устройства для обеспечения компоновки механизмов, передающих крутящий момент, и значительное число переходных редукторов и карданных валов.
Гидравлический привод не имеет этих недостатков, однако требует применения гидроустройств, в определенной степени усложняющих производство и эксплуатацию автопоездов. Схема активного автопоезда (на базе "Урал-4320") с механическим приводом показана на рис. 6.
Для привода полуприцепа использованы ведущие мосты 2 задней тележки автомобиля, крутящий момент к которым подводится от раздаточной коробки 1. В соответствии с распределением полной массы на оси тягача и полуприцепа к полуприцепу подводится 40% крутящего момента, к тягачу 60%. Чтобы осуществить подвод мощности через опорно-сцепное устройство 3, применены четыре одинаковых конических редуктора 4 с передаточным отношением 1,21. Редукторы установлены так, что их общее передаточное число равно 1.
Для включения активного привода предусмотрены две муфты 5 и 6: на коробке отбора мощности 6 и перед тележкой полуприцепа. В обычных условиях движения обе муфты выключены, поэтому вся кинематическая цепь между ними (от раздаточной коробки до мостов полуприцепа) не вращается, что способствует снижению потерь мощности. Обычно привод включается лишь для преодоления автопоездом особо трудных участков местности, по которым он движется на пониженных передачах. После прохождения этих участков привод отключают во избежание возникновения циркуляции мощности между тягачом и полуприцепом.
Схема активного автопоезда (на базе ЗИЛ-131) с гидравлическим тормозным приводом показана на рис. 7. Мосты 11 и 13 полуприцепа автопоезда такие же, как у автомобиля. Привод к ним осуществлен нерегулируемыми аксиально-плунжерными гидромоторами. Один из гидроагрегатов работает в качестве насоса 7, второй - в качестве приводного гидромотора 14. Насос 7 через гибкие и жесткие шланги подает рабочую жидкость под давлением к двигателю, который преобразует энергию потока жидкости в крутящий момент. Значение крутящего момента зависит от давления в системе. При номинальной частоте вращения вала насоса он создает давление 9,8 МПа; при этом давлении гидромотор развивает крутящий момент 362 Н•м. При допустимом кратковременном повышении давления до 15,7 МПа крутящий момент составляет 545 Н•м. Таким образом, к колесам полуприцепа подводится не более 15% мощности. Гидравлическая система привода колес полуприцепа объединена с гидравлической системой усилителя рулевого привода. Насосом гидравлического усилителя производятся заполнение системы и ее подпитка при возможных утечках жидкости.
Насос 7 приводится во вращение карданным валом 6 от коробки 5 отбора мощности, расположенной на раздаточной коробке 9. Особенностью трансмиссии автопоезда является применение понижающего редуктора 3, расположенного после коробки передач 2 для увеличения крутящего момента на колесах тягача. Для согласования частоты вращения колес полуприцепа и тягача после гидромотора 14 предусмотрен понижающий редуктор 15, на выходном валу которого установлена стояночная тормозная система 16 полуприцепа трансмиссионного типа. Мосты 1, 11 и 13 автопоезда и карданные валы 4, 8, 10 и 12 унифицированы. Активный привод полуприцепа включается лишь при движении на низших (первой и второй) передачах. В случае перехода на высшую передачу (при улучшении дорожных условий) привод автоматически отключается. Привод включается электропневматически.
Активный автопоезд ЗИЛ-131 показан на рис. 8. Безусловно, активные полуприцепные автопоезда сложнее и дороже обычных седельных автопоездов с неактивными полуприцепами. Однако в особых условиях, где несущая способность временных дорог или местности ограничивает по проходимости эксплуатацию обычных неполноприводных и даже полноприводных автомобилей, активные автопоезда - незаменимое средство для выполнения самых различных транспортных работ.
Большегрузные и сочлененные автомобили
Для решения относительно узких функциональных задач создаются специальные полноприводные автомобили и тягачи, сочлененные машины, автомобили-вездеходы. Дальнейшим развитием полноприводных автомобилей многоцелевого назначения явилось создание большегрузных многоосных шасси и тягачей на их базе. Их разработка обусловлена необходимостью монтажа тяжелого оборудования (кранов, специальных дорожно-строительных механизмов) и перевозки крупногабаритных грузов. К этой группе полноприводных автомобилей относятся машины с числом осей, равным четырем и более. У тягачей число осей 2...4.
Следует отметить более узкие транспортно-тяговые задачи автомобилей этого класса и отсутствие аналогов в составе неполноприводных автомобилей, что обусловило при их создании реализацию нетрадиционных конструктивных решений как по компоновке, так и по конструкции основных агрегатов и систем. Во многом это обусловлено также отсутствием сложившейся концепции использования подобных машин. В результате специальные автомобили постоянно совершенствуются и подчас с отступлением от общих решений и конструкций.
Представительным образцом многоосных машин такого типа может служить автомобиль МАЗ-7310 с колесной формулой 8Х8 (рис. 9). Его компоновка выполнена по нетрадиционной для обычных автомобилей схеме. Одноместные кабины расположены в передней части рамы, сбоку от двигателя. У отдельных модификаций делают как две, так и три кабины. В последнем случае третья кабина устанавливается сзади одной из передних кабин, сбоку. При такой компоновке высвобождается значительная длина рамы под установку вместительной грузовой платформы или размещения длинногабаритных грузов с возможностью использования для этого пространства между кабинами (над двигателем).