Тема лекции 12 Основы компоновки прицепного состава

12.1 Основные компоновочные схемы прицепов общего назначения

Прицепы общего назначения имеют от одной до четырех осей. Одноосные прицепы с бортовыми платформами широко распространены в европейских странах и используются для внутри городских перевозок.

Двухосные прицепы две оси, передняя является поворотной (или с управляемыми колесами), а задняя – закреплена на раме через подвеску. Установка управляемых колес позволяет снизить погрузочную высоту и повы­сить боковую устойчивость прицепов вследствие снижения центра тяжести. Однако в таких прицепах возможно ко­лебание управляемых колес, что приво­дит к необходимости снижения скоро­сти по условиям безопасности движе­ния. Прицепы, оборудованные перед­ней поворотной осью, обладают высо­кой курсовой устойчивостью, однако в данном случае необходимо поворотное устройство.

Наиболее распространенные компо­новочные схемы трехосных прицепов показаны на рисунке , а...е. Основным преимуществом прицепов с несколькими осями является повышенная их грузоподъемность, а также более равномерное распределение нагрузки, воспринимаемой рамой прицепа. Существенный недостаток многоосных прицепных звеньев автопоездов - боковое проскальзывание или боковой увод шин при движении на поворотах.

1,2 – колеса соответственно неуправляемые и управляемые Рисунок 12.1. Основные компоновочные схемы трехосных прицепов

Поэтому при конструировании мно­гоосных прицепных звеньев возникает необходимость применения двух и бо­лее осей с управляемыми (самоустанавливающимися) колесами или пово­ротных осей, что усложняет конструк­цию. Однако это оправдано, так как при этом уменьшается изнашивание шин и улучшается маневренность авто­поезда.

С целью равномерной загрузки шин широко применяют задние двухосные тележки (рисунок 12.1, б), у которых вто­рая ось тележки выполняется с оди­нарными, а первая - со сдвоенными колесами. У таких тележек достигается полное использование грузонесущей способности шин. Равномерная за­грузка шин достигается в этом случае за счет выбора соответствующих раз­меров деталей, соединяющих обе оси.

Компоновка прицепа (рисунок 12.1, е) у которой три оси находятся на значи­тельном расстоянии одна от другой, позволяет довести нагрузку на все три оси до максимальных значений, разре­шаемых дорожным законодательством. В этом случае при допустимой нагруз­ке на одиночную ось 100 кН полная масса прицепа составляет 30 т, в то время как прицепа с компоновкой (рисунок 12.1, д) - не превышает 26...28 т.

Трехосные прицепы с большой ба­зой чаще всего выполняют со всеми по­воротными осями (рисунок 12.1, б). Такая компоновка позволяет значительно уменьшить радиус поворота прицепа.

Четырехосные прицепы применя­ются реже, так как вопрос обеспечения их управляемости стоит еще более остро, чем у трехосных. Наиболее рас­пространены четырехосные прицепы с передней одноосной и задней трехосной тележками.

12.2 Основные компоновочные схемы полуприцепов общего назначения

Полуприцепы общего назначения имеют от одной до трех осей. Одноосные полуприцепы используются для внутри городских перевозок, а многоосные – для междугородних перевозок.

Две или три оси полуприцепа, соеди­ненные упругими и направляющими элементами подвески, образуют те­лежки прицепных звеньев автопоездов. Две или три оси полуприцепа, не свя­занные упругими и направляющими элементами подвески, называются оди­ночными.

Основным преимуществом полупри­цепов с несколькими осями является повышенная их грузоподъемность, а также несколько улучшенная плав­ность хода (в результате применения балансиров или уравнительных рыча­гов подвески). Существенный недоста­ток полуприцепов с несколькими осями (как и у многоосных прицепов) — бо­ковое проскальзывание (или боковой увод) шин при движении на поворотах.

С увеличением расстояния между не­управляемыми осями значительно уве­личиваются боковое проскальзывание и изнашивание шин, повышается расход топлива. Для многоосных полуприцепов, особенно если расстояние между осями значи­тельное, возникает необходимость при­менения осей с управляемыми (самоустанавливающимися) колесами или поворотных осей. Самоустанавливающиеся колеса монтируют на осях, на­иболее удаленных от седельно-сцепно­го устройства.

На рисунке 12.2 приведены возможные компоновочные схемы тележек мно­гоосных полуприцепов. Наибольшее распространение получила схема, по­казанная на рисунке 12.2, в. Тележка (рисунок 12.2, б), в которой одна ось имеет сдвоенные колеса, применяется для повышения грузоподъемности полуприцепа. Для полного использования допускаемой нагрузки на одиночную ось применяются тележки (рисунок 12.2, г, з), у которых задние оси с самоустанавливающимися колесами располо­жены на значительном расстоянии от соседней оси.

1,2 – колеса соответственно неуправляемые и управляемые

Рисунок 12.2. Основные компоновочные схемы многоосных полуприцепов

Большинство полуприцепов имеют оси со сдвоенными колесами. Однако все большее распространение в по­следнее время получают полуприцепы, в которых одна, две или три оси имеют одинарные колеса (рисунок 12.2, а, б, д, е, ж). При этом одна или две оси обору­дованы самоустанавливающимися ко­лесами.

При применении одинарных колес достигаются некоторые конструктив­ные преимущества, например умень­шаются ширина колесных арок кузова и вылет колеса, увеличивается расстоя­ние между рессорами и тем самым по­нижаются напряжения в балке оси при статической нагрузке. Кроме того, на поворотах снижается проскальзывание шин (в продольном направлении). При сдвоенных колесах проскальзывание происходит вследствие жесткого соеди­нения колес, установленных с одной стороны оси, так как при повороте они сдвигаются по окружностям разного радиуса.

Существенное улучшение маневренности трехосных полуприцепов может быть достигнуто при использовании схем, показанных на рисунке 12.2, д, е. Полу­прицепы, выполне­нные по схеме (рисунок 12, е), обеспечивают наилучшую ма­невренность по сравнению с другими рассматриваемыми схемами. Вариан­том этой схемы является схема, у кото­рой первая ось выполнена неповорот­ной со сдвоенными колесами, а вторая и третья — с одинарными поворотны­ми колесами.

12.3 Определение основных параметров компоновки прицепов (полуприцепов)

Исходными данными для определе­ния основных параметров компоновки прицепа и полуприцепа являются: техническая характеристика основного тягового автомобиля (тягача) и задан­ная полная масса прицепа (полупри­цепа).

Определение снаряженной массы и грузоподъемности прицепа (полупри­цепа) при заданной полной массе, а также количества осей, осуществляют исходя из пре­дельно допустимых осевых нагрузок.

Габаритные размеры прицепа (рисунок 12.3 ) и полуприцепа (рисунок 12.4 ) ограничиваются так же, как и для автомобиля: высота (Н₂) — не более 4 м, ширина (В₂) —не более 2,5 м. Га­баритная длина (L₄) ограничивается в составе автопоезда.

Дорожный просвет (Н₁) должен быть для прицепа и полуприцепа не меньше, чем у основного тягового авто­мобиля.

Основные параметры и размеры осей, в том числе габаритная ширина и колея колес (В₁), регламентируется ГОСТ 14650-69.

Рисунок 12.3.Схема бортового прицепа

При проектировании автопоездов важным моментом является обеспече­ние надежной сцепки с прицепами и полуприцепами. Параметры сцепки грузовых автомобилей и прицепов да­ются в ГОСТ 2349—75, которым регла­ментируются высота расположения продольной оси тягового крюка на автомобиле и сцепной петли дышла (Н₁₉), а также углы перемещения их относительно друг друга. Длина дыш­ла (L₈) выбирается из условия обеспе­чения зазора между автомобилем и прицепом не менее 50 мм при поворо­те автопоезда с минимальным задан­ным радиусом поворота.

Рисунок 12.4. Схема бортового полуприцепа

Присоединительные размеры и па­раметры сцепки тягача с полуприцепа­ми регламентированы ГОСТ 12105-74, ГОСТ 12017-81.

После выбора размеров платформы определяют базу прицепа и полуприце­па. База прицепа L₁ (рисунок 12.3) определяется из условия равномерного нагружения колес осей. При этом пе­редний свес обусловливается компоно­вочным решением по установке перед­ней поворотной тележки. Для прицепов грузоподъемностью свыше 5 т база должна быть не менее 3 м во избежание повышенных автоко­лебаний передних колес.

База полуприцепа L'₂+L''₂ (рисунок 12.4) определяется из условия обеспе­чения допускаемых нагрузок на седло и на ось (оси) с соблюдением регла­ментированного ГОСТ 12105-74 ра­диуса габарита передней части полуприцепа, определяющего передний свес.

Погрузочную высоту Н₅ прицепа и полуприцепа рекомендуется принимать не более 1400 мм для прицепов и не более 1450 мм для полуприцепов; при этом зазор между колесом и близ­лежащей частью прицепа (полуприце­па) должен быть не менее 75 мм при одновременном упоре оси в ограничи­тели хода подвески.

Размеры, определяющие располо­жение седельно-сцепного устройства на тягаче и сцепного шкворня на полу­прицепе выбирают по ГОСТу в зависимости от вертикальной нагрузки на седло и числа задних мостов (осей) тягача (полуприцепа).

Регламентируемыми размерами по­луприцепа и тягача, обеспечивающими гарантированные зазоры между каби­ной тягача и передней стенкой полу­прицепа и между задней частью тяга­ча и близлежащей частью полуприцепа с учетом перемещения относительно сцепного шкворня, являются следу­ющие (рисунок 12.4): R₄ - расстояние от оси отверстия под шкворень седель­но-сцепного устройства до задней стенки кабины или до близлежащих точек установленных за ней узлов и агрегатов тягача; R₃ - радиус габари­та задней части тягача; R₂ - расстоя­ние от шкворня до близлежащей части механизма опорного устройства полу­прицепа; R₁ - радиус габарита перед­ней части полуприцепа; Н₂₀ - высота верхней плоскости седельно-сцепного устройства тягача от уровня дороги (под номинальной нагрузкой и без на­грузки).

12.4 Влияние параметров компоновки прицепа на устойчивость управления автопоезда

Влияние массы прицепа на устойчивость управления автопоезда

Автопоезд в основном совершает прямолинейное движение, и поэтому вопрос обеспече­ния хорошей устойчивости управления при данном режиме движения являет­ся первоочередным. Особенность управления при прямолинейном дви­жении состоит в том, что водитель по­воротом рулевого колеса устраняет от­клонения автопоезда относительно за­данной прямолинейной траектории. Ха­рактер поворота рулевого колеса зависит от реакции автопоезда на управляющее воздействие и его устой­чивости к внешним возмущениям.

В развитии прицепных автопоездов прослеживается тенденция к увеличе­нию отношения массы прицепа к массе автомобиля. В связи с этим выявление зависимости устойчивости управления автопоезда от массы прицепа приобре­тает большое значение. На дорогах с низкими коэффициентами сцепления эта зависимость проявляется в наи­большей степени. Результаты исследований показывают, что с увеличением массы прицепа устойчивость управления автопоездом ухудшается и водителю приходится постоянно корректировать направление движения, снижая при этом скорость движения, что ведет к снижению производительности автопоезда. Устойчивость управления достига­ется повышением сцепления шин с опорной поверхностью. Для этого при движении по заснеженным дорогам применяют цепи противоскольжения, что также улучшает проходимость ав­топоезда, однако цепи недолговечны.

Литература: 2[111-118]

Контрольные вопросы:

1) Проведите сравнительный анализ основных компоновочных схем прицепов.

2) Проведите сравнительный анализ основных компоновочных схем полуприцепов.

3) Как определяются основные компоновочные параметры прицепов?

4) Как определяются основные компоновочные параметры полуприцепов?

5) Влияет ли масса прицепа на устойчивость управления автопоезда?