| Для
популяризации этой техники и обмена опытом конструирования
стали регулярно проводиться смотры-конкурсы
самодельных вездеходов на пневматиках низкого
давления: в 1987 году - в Надыме, 1988-м - Архангельске,
в 1989-м - городе Ярославле. (На представленных
фотографиях - наиболее типичные варианты "пневмоходов",
участвовавших в последнем, 3-м Всесоюзном смотре-конкурсе.)
Сегодня
мы рассмотрим некоторые особенности конструирования
и расчета вездеходов с пневматиками низкого
давления. Общие сведения по проектированию самодельных
транспортных средств читатели журнала могут
найти в научно-технической литературе (в книгах:
Родионов В. Ф., Фиттерман В. М. Легковые автомобили.-
М., Машиностроение, 1971; Долматовский Ю. А.
Мне нужен автомобиль.- М., Молодая гвардия,
1987, и др.; в статьях П. С. Зака, опубликованных
в "М-К" № 6-9 и 11 за 1988 год, № 2 за 1989
год).
Выбор
схемы и расчет вездехода на шинах низкого давления.
Приступая
к созданию вездехода на пневматиках низкого
давления, конструктор-любитель должен прежде
всего решить главный вопрос: какую машину он
будет разрабатывать? Необходимо с самого начала
четко определить для себя ее назначение, вместимость
(число мест, размеры и массу багажа), условия
эксплуатации.
Сопоставляя
сформулированную таким образом задачу и возможные
варианты ее решения, разработчик намечает общий
замысел (концепцию) будущего вездехода.
Представив
себе проектируемый вездеход в целом, конструктор
затем переходит к выбору его элементов: двигателя,
трансмиссии, ходовой и тормозной систем, рулевого
управления, несущих элементов, кабины и т. п.
Важнейшей характеристикой создаваемой машины,
требующей особо внимательного отношения, является
формула ходовой системы. Окончательное решение
должно приниматься после сопоставления желаний
и возможностей.
Следующий
этап проектирования - определение основных конструктивных
параметров вездехода: собственной (снаряженной),
полезной и полной массы; размеров пневматиков
(шин); мощности двигателя; передаточных чисел
силовой передачи (трансмиссии).
Для
ориентировочного расчета собственной массы вездехода
тс (в кг) можно воспользоваться данными
таблицы 1. Точное значение собственной массы
машины находится как сумма масс всех ее составных
частей.
Полезная
нагрузка (полезная масса) вездехода mп.н..
рассчитывается по формуле:
mп.н.
=iм*mчел+mбаг
,
где iм - число мест; mчел
~ 75 кг - средняя масса взрослого человека;
mбаг - масса багажа, кг.
Полная
масса mп. вездехода определяется
по формуле:
mп
= mс+mп.н
После
расчета полной массы необходимо найти ее распределение
по отдельным осям и колесам и выявить наиболее
нагруженные из них. В первом приближении можно
принять, что на задние колеса мотоциклов-вездеходов
и мотоколясок приходится 70...75% от полной
массы, а у автомобилей-вездеходов полная масса
распределяется по осям и колесам равномерно.
По
весовой нагрузке на колеса выбираются размеры
пневматика. Для этого можно воспользоваться
данными таблицы 2 или формулой:
Gпн.экспл.~0,7Gпн.макс.~0,25(pв+1)(D2-d2)B,
где Gпн.экспл.. - эксплутационная
нагрузка пневматика, кгс;
Gпн.макс.
- максимальная нагрузка пневматика, кгс;
pв-
давление воздуха в пневматике (избыточное),
кгс/см 2;
D
- наружный диаметр пневматика, дм;
d
- посадочный диаметр, дм;
В
- ширина профиля, дм.
У
экологичных вездеходов давление воздуха в пневматике
должно быть не более 0,2... 0,3 кгс/см2.
Максимальную
мощность двигателя nдв.макс. (в л.
с.) рекомендуется рассчитывать по формуле:
nдв.макс.=10-3Nуд.mп,
где Nуд.=20... 35 л. с./т - удельная
мощность (энергонасыщенность) машины.
Большие
числовые значения удельной мощности применяют
к расчетам мотоциклов и мотоколясок, меньшие
- микроавтомобилей.
По
максимальной мощности двигателя можно ориентировочно
найти его рабочий объем VP в см3,
используя для этой цели данные таблицы 3.
Выбирая
для вездехода конкретный двигатель, необходимо
учитывать, что он должен иметь принудительное
охлаждение. Силовые агрегаты мотороллеров и
мотоколясок снабжены системой принудительного
охлаждения. Мотоциклетные же, устанавливаемые
на вездеходы, должны оснащаться либо вентилятором
с приводом от коленчатого вала, либо эжектором,
использующим энергию от отработавших газов,
и кожухом, направляющим поток воздуха к охлаждаемым
поверхностям двигателя.
Расчет
минимального iтр.мин и максимального
iтр.макс (передаточных чисел трансмиссии)
следует выполнять по формулам:
iтр.мин
=0,377Rкnмакс./Vмакс.
iтр.макс=
iтр.мин *iкп.макс./iкп.мин.
где
Rк - радиус качения колеса, м, равный
0,475D;
nмакс
- максимальная частота вращения вала двигателя,
мин-1;
Vмакс.
- максимальная скорость вездехода, км/ч (45
км/ч);
iкп.мин.
, iкп.макс - минимальное и максимальное
передаточные числа коробки передач.
На
самодельных вездеходах, как правило, применяются
силовые агрегаты (СА) от мотороллеров, мотоколясок,
мотоциклов, содержащие двигатель и часть механизмов
трансмиссии: первичную (моторную) передачу (МП),
сцепление (СЦ), коробку передач (КП). В качестве
остальных механизмов трансмиссии используются
как готовые узлы и агрегаты промышленного изготовления
(главные передачи, межколесные дифференциалы),
так и самодельные устройства, необходимость
изготовления которых вызвана конструктивными
особенностями создаваемой машины и отсутствием
таких устройств в продаже.
Типовые
кинематические схемы силовых передач любительских
вездеходов показаны на рисунке 2.
Самыми
простыми являются трансмиссии вездеходных мотоциклов
(рис. 2,а) и вездеходных мотоколясок (рис. 2,б),
выполненных по схеме 3К2 (или 1Л - 2К2). От
силового агрегата (СА) вращение цепной главной
передачей (ГП) передается межколесному дифференциалу
(Д) и далее полуосям (ПО) ведущих колес (ВК).
Управляемые колеса (УК) - неведущие.
Более
сложную конструкцию имеют силовые передачи микроавтомобилей-вездеходов.
Трансмиссия
полноприводного двухосного вездехода с шарнирной
рамой (рис. 2,в) содержит реверс-редуктор (РР),
промежуточные цепные передачи (ПП1
и ПП2) и межосевую карданную передачу
(МОКП).
У
полноприводного двухосного вездехода с передними
управляемыми колесами (рис. 2,г) силовая передача
включает промежуточные валы (ПВ), цепные бортовые
передачи (БП) и карданные шарниры (КШ) в устройствах
для привода управляемых ведущих колес (УВК).
Силовая
передача трехосного микроавтомобиля-вездехода,
выполненного по схеме 6К4 (рис. 2,д), близка
по конструкции к силовой передаче двухосного
вездехода с управляемыми колесами (рис. 2,г).
Очень
сложными являются трансмиссии полноприводных
трехосных микроавтомобилей. Здесь уместно подчеркнуть,
что значительное усложнение конструкции силового
привода, вызванное применением ведущего моста
с управляемыми колесами, как правило, несоизмеримо
с получаемым за счет этого улучшением проходимости
машины.
Некоторые
самодеятельные конструкторы применяют в силовых
передачах механизмы блокировки дифференциалов
(МБД), что существенно повышает проходимость
машин на скользких поверхностях.
Сопоставляя
схемы силовых передач, показанные на рисунке
2, можно выделить повторяющиеся структурные
элементы вездеходов: силовые агрегаты, промежуточные
и бортовые цепные передачи, главные передачи
с межколесными дифференциалами и реверс-редукторами,
колеса с пневматиками низкого давления и др.
Это обстоятельство приводит к выводу о возможности
создания агрегатно-унифицированных семейств
вездеходов и организации промышленного производства
наиболее сложных типовых агрегатов и узлов для
самодельных конструкций.
После
определения общего облика параметров создаваемой
машины, формулы ходовой системы и схемы трансмиссии
необходимо выбрать конструкцию и рассчитать
параметры отдельных агрегатов, механизмов и
систем и приступить к разработке компоновки
будущего вездехода: сначала компоновочной схемы,
а затем компоновочного чертежа. Но об этом в
следующей статье.
Таблица
1. Собственная масса mс вездеходов
на пневматиках низкого давления, кг |
