8.5. Пути повышения проходимости

Совершенствование геометрии автомобиля. Для повышения профильной проходимости необходимо: увеличить углы переднего и заднего свеса и дорожный просвет; уменьшить передний и задний свес. а также продольный и поперечный радиусы проходимости. Это способствует предотвращению контакта корпуса автомобиля или его отдельных элементов с опорной поверхностью. В противном случае возникает бульдозерная сила сопротивления грунта, связанная с его смятием и срезом, которая в совокупности с сопротивлением качению может вызвать потерю проходимости. Снижению проходимости способствует также разгрузка ведущих колес из-за того, что вес автомобиля уравновешивается реакциями опорной поверхности не только на колеса, но и на корпус.

Совмещение колеи передних и задних колес. При движении по легкодеформируемым грунтам основная доля сил сопротивления качению приходится на передние колеса, которые, деформируя грунт, образуют колею. Если колея задних колес не совпадает с колеей передних, то значительную работу по деформации грунта будут совершать и задние колеса. Поэтому в целях снижения силы сопротивления качению колею передних и задних колес целесообразно совмещать. Для количественной оценки совмещения колеи используется коэффициент совмещения (совпадения) колеи:

k_с = (h₂ – h₁)/(H₂ – H₁), (190)

где h₁, h₂ и Н₁, H₂ - параметры колеи соответственно передних и задних колес (рис. 48).

Рис. 48. След колес

Так как чем ближе k_c к единице, тем меньше сила сопротивления качению, то у всех автомобилей повышенной проходимости задние колеса делают одинарными. У грузовых автомобилей ограниченной проходимости задние колеса делают, как правило, сдвоенными, в связи с чем коэффициент совмещения колеи низок. Внутренним и наружным шинам задних колес таких автомобилей приходится разрушать края колеи, образованной передними колесами. Это вызывает возрастание силы сопротивления качению и снижение проходимости. В заключение отметим, что коэффициент совмещения колеи относится только к. прямолинейному движению автомобиля, т.к. в случае криволинейного движения колея задних и передних колес не совпадает. Это, в частности, является одной из главных причин резкого повышения сил сопротивления качения при поворотах автомобиля на рыхлых грунтах. Как показывают результаты испытаний, при переходе автомобилей в поворот с минимальным радиусом сила сопротивления качения может возрастать в 2-3 раза.

Применение арочных и широкопрофильных вин, а также шин с регулируемым давлением воздуха обеспечивает, во-первых, значительное снижение удельного давления на грунт, благодаря чему существенно уменьшается глубина погружения колес в опорную поверхность и сила сопротивления их качения. Во-вторых, шины такого типа снабжаются высокими грунтозацепами, благодаря чему возрастает их сцепление с грунтом. Значительное повышение проходимости автомобиля по рыхлым и заболоченным грунтам обеспечивает и применение шин с регулируемым давлением воздуха. Повышение проходимости при этом достигается благодаря снижению силы сопротивления качения за счет некоторого снижения внутреннего давления воздуха в шинах.

Применение шин с рисунком повышенной проходимости. Значительного повышения опорных и сцепных свойств автомобиля можно добиться за счет установки шин с низким коэффициентом насыщенности и высокими выступами протектора и грунтозацепами, т.е. шин с протектором повышенной проходимости. Наглядное представление о влиянии коэффициента насыщенности контакта на коэффициент сцепления шины с опорной поверхностью дает рис. 49.

Рис. 49. Зависимость коэффициента сцепления шины от коэффициента насыщенности контакта:

1 - заболоченный грунт; 2 – снег; 3 – суглинок.

Повышение сцепной массы автомобиля. Повышение массы, приходящейся на ведущие колеса, способствует увеличению предельных значений тяговых усилий, которые могут быть реализованы. Радикальной мерой повышения сцепной массы является переход к полноприводной схеме. Как показывают испытания, на рыхлых и влажных суглинистых грунтах полноприводные автомобили, особенно с шинами регулируемого давления, намного превосходят автомобили с неполноприводной схемой. При этом проходимость особенно резко повышается при увеличении числа ведущих осей с 2-х до 3-х.

Использование цепей противоскольжения - это наиболее простой и эффективный способ повышения коэффициента сцепления шин с опорной поверхностью. Они отличаются большим разнообразием конструкций (цепи браслетного и гусеничного типа, траковые цепи).

Блокировка дифференциалов. У автомобилей повышенной проходимости увеличение силы тяги, создаваемой ведущими колесами автомобиля, можно добиться за счет блокировки (отключения) дифференциала в раздаточной коробке. При блокировке сумма крутящих моментов, подводимых к переднему и заднему мосту, ограничивается сцеплением соответствующих колес с дорогой. Если дифференциал не заблокирован, то сумма моментов равна удвоенной величине меньше­го момента, который реализуется колесами моста, находящегося в худших по сцеплению условиях.

Повышению проходимости автомобиля способствует и установка блокируемых и самоблокирующихся дифференциалов в ведущие мосты. При движении автомобиля в трудных дорожных условиях они обеспечивают более полную реализацию усилий, подводимых к правому и левому колесам ведущего моста, за счет соответствующего перераспределения между ними крутящих моментов.

Повышению проходимости автомобиля за счет перераспределения усилий между ведущими колесами способствует и противобуксовочная система (ПБС). В случае перехода одного из ведущих колес в буксование ПБС вызывает изменение режима их качения, используя для этого колесные тормозные механизмы. При этом механизм перераспределения усилий между ведущими колесами таков. На основе анализа угловых скоростей вращения ведущих колес, фиксируемых датчиками, электронный блок управления ПБС выявляет, какое из них переходит в буксование, а затем подает сигнал модулятору о его затормаживании. Нагружение буксующего колеса тормозным моментом вызывает прекращение его буксования и одновременно способствует увеличению продольной реакции на смежном (не буксующем) колесе за счет увеличения крутящего момента, подаваемого от двигателя через межколесный дифференциал. Таким образом, предотвращается буксование колеса и реализуется более высокая сила тяги.

Лебедки самовытаскивания используют для преодолевания труднопроходимых участков местности, в том числе крутых подъемов, а также для вытаскивания застрявших автомобилей. Они устанавливаются на АТС повышенной и высокой проходимости.