Тема лекции 10 Основы общей компоновки грузовых автомобилей (продолжение)

10.1 Габаритные размеры и грузовместимость

Во всех странах в целях обеспече­ния безопасности движения строго соблюдаются регламентации предельно допустимых габаритных размеров автомобилей и автопоездов.

Ограничение длины АТС направле­но на обеспечение беспрепятственного обгона автопоездов, ограничение ши­рины безопасного движения АТС по параллельным полосам дорог. Огра­ничение высоты АТС необходимо для беспрепятственного их проезда под мо­стами, путепроводами и др.

Согласно стандарту, высота и ширина АТС ограничены и составляют 2,5 и 4 м, предельная длина одиночного автомобиля незави­симо от количества мостов ограничи­валась 12 м. Длина автопоезда в со­ставе седельного тягача с полуприце­пом и для автомобиля с одним прице­пом ограничивалась 20 м, а с двумя и более прицепами - 24 м.

От принятых при проектировании автомобилей габаритных размеров платформы зависит коэффициент ис­пользования грузоподъемности, влияющей на эффективность использования автомобилей или прицепного состава. Все автомобили и автопоезда в зависимости от коэффициента исполь­зования грузоподъемности могут быть подразделены на две группы.

К первой группе относятся такие автомобили и автопоезда, которые по своей конструкции приспособлены для перевозки какого-либо определенного груза, например самосвалы, автоци­стерны, специализированные автомо­били и автопоезда, предназначенные для перевозки различных строительных грузов (панелевозы, цементовозы и др.). Если такой автомобиль или авто­поезд сконструирован правильно, раз­меры его кузова (вместимость или площадь) должны обеспечивать воз­можность полного использования но­минальной грузоподъемности, и в рас­четах эффективности АТС следует при­нимать коэффициент использования грузоподъемности равным единице.

Ко второй группе относятся авто­мобили и автопоезда обще транспортного назначения, которые предназначе­ны для перевозки грузов, различаю­щихся плотностью. В связи с этим все большее значение приобретает обеспе­чение соответствующей грузовместимо­сти платформ (кузовов) для реализа­ции номинальной грузоподъемности АТС. Особенно это важно для новых и перспективных дорогостоящих автомо­билей и автопоездов увеличенной гру­зоподъемности с осевой нагрузкой 100 кН.

Попытка решить эту задачу путем увеличения размеров бортовых платформ универсального назначения не всегда приводит к желаемому резуль­тату. Плотность перевозимых в борто­вых платформах грузов колеблется в среднем от 0,3...0,35 до 3…3,5 т/м³. Оптимизация размеров платформ ни по одному из значений плотности груза не может предотвратить по­следствий недогрузки легковесными грузами или, что опаснее, перегрузки грузом повышенной плотности.

Поэтому наиболее перспективным является выпуск автомобилей и прицепного состава с платформой трех размеров: нормальной длины для уни­версальных перевозок различных гру­зов, укороченной - для перевозки гру­зов повышенной плотности, удлиненной - для перевозки легковесных грузов. Высота бортов платформ полупри­цепов обычно принимается 500...800 мм.

Рекомендуют из­готовление укороченных, нормальных и удлиненных модификаций платформ для автомобилей, прицепов и полупри­цепов с соблюдением оптимального распределения груза в стандартизо­ванной таре, а также предусматривают необходимость обеспечения возмож­ности установки надставных бортов и арматуры для тента.

10.2 Определение основных параметров компоновки автомобиля

Для магистральных автомобилей схема компоновки «кабина над двигателем» является основной и наиболее распространенной. Вопросы общей компоновки автомобилей группы А с учетом действующих законодательных ограничений рассмотрены ниже.

Компоновка автомобиля считается рациональной, если она позволяет в максимальной степени реализовать до­пускаемые осевые нагрузки. Следовательно, исходными данными для вы­полнения общей компоновки являются допускаемые осевые нагрузки: на оди­ночный мост-100 кН и на двухосную тележку-180 кН. Нагрузка на пе­редний мост ограничивается допусти­мой нагрузкой на односкатное ведомое колесо с шиной основной модели и составляет практически в настоящее время 60 кН.

Зная, полную мас­су автомобиля, определяют его снаря­женную массу и грузоподъемность с учетом уровня автомобильной техники и накопленного опыта получения соот­ветствующих весовых параметров со­временных отечественных и зарубеж­ных автотранспортных средств исходя из условий их эксплуатации, состояния дорожной сети, ресурса до первого капитального ремонта, применяемых материалов и технологических возмож­ностей, а также других факторов, ока­зывающих влияние на снаряженную массу.

Рисунок 10.1. Схема бортового автомобиля

Габаритная длина автомобиля L₄ формируется из длины кабины L_к, определяемой ее конструкцией, длины платформы L₁₂, которую выбирают с учетом грузоподъемности и вида перевозимых грузов, а также зазора между кабиной и платформой (рисунок 10.1). Зазор между ближайши­ми точками в верхней части переднего борта платформы и кабиной необхо­дим для исключения контакта между кабиной и платформой при движении автомобиля и, как установлено прак­тикой, должен быть не менее 75 мм.

Расположение кабины и переднего моста относительно друг друга опреде­ляется исходя из стандарта, реко­мендующего минимальный угол въезда =25⁰ и минимальную высоту буфера Н₁₁ = 600 мм. Таким образом, устанав­ливается расстояние l_п от переднего моста до задней стенки кабины.

Колесная база (L₁ = l_n+l₃) в дан­ном случае зависит от размещения (по длине автомобиля) силового агрегата, топливного бака и аккумуляторных батарей, запасного колеса, навесного оборудования на раме и т. д. Зависимость колесной базы от размещения указанных агрегатов можно устано­вить из условия равенства нулю суммы моментов относительно передней оси груженого автомобиля:

G_2г( l_п+ l₃) = G_ш(l_ш+ l_п) + G_гр(l_п+ + ) + G_к(l_п- l_к) + G_д(l_п- l_д) +

+ G_зк(l_п+ l_зк) + G_б(l_п+ l_б) + G_2Н(l_п+ l_з), (10.1)

где G_2г - задняя осевая нагрузка гру­женого автомобиля; l_п - расстояние от передней оси до задней стенки кабины; l_з - расстояние от задней оси до задней стенки кабины; G_ш - вес шасси (рама с тормозными аппаратами, карданным валом и кронштейнами); l_к, l_б, l_д, l_зк, l_ш - расстояния от задней стен­ки кабины до центра тяжести соответ­ственно кабины, топливного бака с аккумуляторными батареями, силового агрегата, запасного колеса, шасси; G_гр - вес груза с платформой; G_к - вес кабины; G_д - вес силового агрега­та; G_зк - вес запасного колеса; G_б - вес топливного бака с аккумуляторны­ми батареями; G_2Н - вес задней неподрессоренной части.

Опыт проектирования магистральных автомобилей показывают, что для по­лучения минимальной колесной базы необходимо стремиться, насколько по­зволяет общая компоновка автомоби­ля, разместить узлы и агрегаты воз­можно ближе к передней части авто­мобиля.

Чем короче колесная база, тем луч­ше маневренность автомобиля и несколько меньше его собственная масса. Кроме того, появляется более благо­приятная возможность создания моди­фикаций для специфических условий, например автомобилей для экспорта в страны, где допускаются повышенные осевые нагрузки.

Таким образом, после размещения узлов и агрегатов с учетом указанных выше рекомендаций определяются рас­стояния их центров тяжести от перед­ней оси и из уравнения (10.1) находится колесная база L₁. Агрегаты на автомо­биле стремятся размещать таким об­разом, чтобы обеспечить примерно рав­ные нагрузки на колеса правого и ле­вого бортов.

Передняя и задняя осевые нагруз­ки снаряженного автомобиля определяются из условия равенства нулю суммы моментов относительно перед­ней оси снаряженного автомобиля:

G_2с(l_п+ l₃) = G_ш(l_ш+ l_п) + G_пл( + ) + G_д(l_п- l_д) + G_к(l_п- l_к) +

+ G_2Н(l_п+ l_з) + G_б(l_п+ l_б) + G_зк(l_п+ l_зк), (10.2)

где G_2с - задняя осевая нагрузка сна­ряженного автомобиля; G_пл - вес платформы.

Передняя осевая нагрузка снаря­женного автомобиля равна:

G_1с = G_c — G_2с, (10.3)

где G_c — вес снаряженного автомо­биля.

При необходимости создания моди­фикации автомобиля с повышенной передней осевой нагрузкой G_1г и со­хранением неизменной задней осевой нагрузки G_2г требуется изменить либо расположение агрегатов, либо расстояние от задней оси до задней стенки кабины l₃.

Рисунок 10.2. Схема двухосного седельного тягача

Приведенные выше выражения справедливы также и для трехосных автомобилей, если базу автомобиля принимать по оси балансира задней тележки.

Общая компоновка седельных тяга­чей группы А в основном аналогична описанной выше. Отличие состоит в том, что минимальное расстояние R₄ (рисунок 10.2) от оси отверстия под шкво­рень седельно-сцепного устройства до задней стенки кабины или до близле­жащих точек установленных за ней узлов и агрегатов тягача и радиус R₃ габарита задней части тягача регламентированы ГОСТ 12105 - 74. По этим размерам можно определить рас­стояние l_с от передней оси до седельно-сцепного устройства, а затем из урав­нения моментов относительно передней оси груженого автомобиля определить базу L₁. Зная базу, определяют смеще­ние L₁₇ седельно-сцепного устройства от задней оси (или от оси балансира задней тележки), которое должно обе­спечивать необходимый радиус габа­рита задней части тягача R₃.

Несмотря на преимущества схемы компоновки «кабина над двигателем» для автомобилей средней грузоподъ­емности типа ГАЗ и ЗИЛ, в настоящее время применяется схема компоновки «кабина за двигателем», что объясня­ется необходимостью обеспечить удов­летворительную проходимость автомо­биля при движении по неплотному грунту или снегу. В дан­ном случае кабина смещается вперед с целью освобождения пространства для размещения платформы, а двига­тель и другие агрегаты назад, чтобы не допустить перегрузки переднего моста и тем самым ухудшить проходи­мость.

Поэтому, зная полную массу авто­мобиля и то, что для автомобилей группы Б задняя осевая нагрузка обыч­но принимается равной 70...75 % от нагрузки, создаваемой полной массой, автомобиль компонуют так, чтобы кабина и платформа была про­двинута как можно больше вперед.

По мере увеличения сети автомо­бильных дорог с твердым покрытием, а также применения арочных шин (зна­чительно снижающих удельное давление колес на дорогу) на автомобилях, работающих в условиях неплотного грунта и бездорожья, возможность применения прогрессивной схемы компоновки «кабина над двигателем» уве­личивается.

Рисунок 10.3. Размеры, определяющие заднюю колею автомобиля

Колея передних колес при выбранном размере колес и ширине рамы определяется в основном условиями обеспечения необходимых углов поворота управляемых колес и размеще­нием деталей рулевого привода между колесом и лонжероном рамы, задняя колея В₁ (рисунок 10.3) определяется необходимыми зазорами между рессорой и лонжероном D, между рессорой и колесом К, расстоянием между середи­нами шин парных колес С (вылетом колеса), возможностью установки це­пей противоскольжения, а также пре­дельной габаритной шириной автомо­биля.

Ряд эксплуатационных свойств автомобиля, и прежде всего проходимость, плавность хода, устойчивость и управляемость, в значительной степени зависят от основных параметров ком­поновки: колесной базы, расположения основных агрегатов и распределения нагрузок по мостам. Поэтому после вы­полнения общей компоновки автомоби­ля необходимо провести анализ на со­ответствие основных ее параметров требованиям упомянутых эксплуатаци­онных свойств.

Литература: 2[99-106]

Контрольные вопросы:

1) Какими размерами ограничены габариты АТС?

2) Расскажите деление АТС по виду перевозимого груза.

3) Как определяется габаритная длина АТС?

4) Из каких соображений определяется колесная база АТС?

5) Как определяются осевые нагрузки АТС?

6) Как определяется задняя колея АТС?