Ходовая часть

Ходовая часть портального автомобиля представляет собой тележку, состоящую из рамы, колес и подвески. Изображенные

Рис. 93. Принципиальные схемы ходовой части портальных автомобилей

на рис. 93 принципиальные схемы ходовой части автомобилей охватывают самые распространенные конструкции. Как видно из этих схем, на большинстве портальных автомобилей отсутствуют мосты и оси и их функции в известной степени выполняет рама.

Рама

По конструкции, способу восприятия усилий от колес и условиям работы рамы портальных автомобилей значительно отличаются от рам обычных автомобилей.

Одно из основных требований, предъявляемых к раме портального автомобиля, — высокая объемная жесткость, т. е. то требование, которое не всегда доминирует в отношении рам обычных автомобилей. По данным, полученным при испытаниях рам автомобилей Т-60М и Т-80 на кручение, их угловая жесткость в 200—300 раз превышает жесткость рам обычных грузовых автомобилей и сопоставима лишь с жесткостью несущих кузовов автобусов. Требование высокой жесткости рамы портального автомобиля обусловлено установкой на раме погрузочно-разгрузочного устройства, которое чувствительно к любым видам деформаций рамы.

Другое, не менее важное, требование, предъявляемое к раме портального автомобиля.— получение максимальной конструктивной ширины портала при наименьшей ширине рамы, что связано с существующими габаритными ограничениями. Кроме того, рама должна обладать также достаточными прочностью и долговечностью.

Следует также отметить, что проектирование рам портальных автомобилей — очень сложный процесс, поскольку эти рамы являются статически неопределимыми системами, расчет которых представляет большие трудности. В связи с этим в последнее время при предварительных расчетах начинают применять различные способы моделирования. Обычно изготовляют геометрически подобные металлические модели в уменьшенном виде, которые подвергают испытаниям на стенде, причем распределение напряжений определяют тензометрированием. Основная

трудность при моделировании заключается в определении критериев подобия.

Окончательно конструкцию рамы отрабатывают в процессе испытаний опытных образцов автомобиля.

Рамы всех портальных автомобилей являются пространственными конструкциями и относятся к группе лонжеронных. Они состоят из двух продольных параллельных балок (лонжеронов), соединенных между собой несколькими поперечинами — траверсами. В зависимости от схемы ходовой части рамы бывают с симметричными и несимметричными лонжеронами.

Рис. 9">. Рама автомобиля Росс-70 с ведущими неподрессоренными и неуправляемыми колесами

Рамы с симметричными лонжеронами используют при компоновке ходовой части по схеме А (см. рис. 49). Лонжероны автомобилей с подрессоренными колесами (рис. 94) с компоновкой ходовой части по схеме А имеют постоянную высоту по всей их длине. Высота лонжеронов определяется их прочностью, высотой портала и траверс, а также конструкцией подвески и погрузочно-разгрузочного устройства.

Лонжероны рам автомобилей с ведущими неподрессоренными колесами (рис. 95), у которых компоновка ходовой части выполнена по схеме Б (см. рис. 49), имеют переменное по высоте сечение, вследствие чего передняя и задняя части лонжеронов не одинаковы, т. е. не симметричны. Уменьшение высоты лонжеронов над задними управляемыми колесами связано с необходимостью обеспечить их поворот, а увеличение высоты лонжеронов в передней части рамы обусловлено установкой и креплением ведущих неподрессоренных и неуправляемых колес. На большинстве портальных автомобилей с неподрессоренными

Рис. 96. Рама, изготовленная из стандартного фасонного проката (автомобиль Валмет III—IV): 1 — кронштейн механизма отбора мощности; 2— концевая траверса; 3 — лонжерон; 4 — кронштейн главной передачи; 5— кронштейн крепления направляющей гильзы подвески; 6 — средняя траверса; 7 — кронштейн задней опоры двигателя; 8 — кронштейн передней опоры двигателя

ведущими колесами к лонжеронам с наружной стороны прикреплены картеры закрытых бортовых цепных передач с валами ведущих колес. На некоторых автомобилях оси ведущих колес непосредственно закрепляют в лонжеронах (автомобиль Кларк-Росс S-70).

Траверсы у портальных автомобилей всех типов имеют постоянную высоту, которая в несколько раз меньше высоты лонжеронов, вследствие чего рама в поперечном сечении приобретает П-образную форму (форму портала).

Рис. 97. Рама, изготовленная из гнутых профилей (автомобиль

Росс-90):

1 — гильза подвески; 2 и 6 — траверсы; 3 я 9 — лонжероны; 4 — кронштейн передней опоры двигателя; 5—вспомогательные траверсы; 7 — кронштейн главной передачи; 8 — вспомогательные продольные связи

Конфигурация рамы в плане также зависит от схемы ходовой части. Ширину автомобилей с ведущими подрессоренными управляемыми колесами определяют бортовые цепные передачи и их ограждения, которые по возможности стремятся приблизить к раме. Для того чтобы при повороте колес ограждения не упирались в лонжероны, ось подвески должна быть расположена от продольной оси автомобиля на большем расстоянии, чем наружная стенка лонжерона. Для этого смещают наружу концы лонжеронов в плане или направляющие гильзы подвески. При такой конструкции лонжероны не ограничивают поворота колес. В последних зарубежных моделях автомобилей направляющие гильзы подвесок не выносят наружу, но зато в лонжеронах у ведущих колес делают вертикальный паз для цепи с ограждением.

Рамы портальных автомобилей с неподрессоренными ведущими колесами имеют в плане прямоугольные очертания, поскольку звездочки цепной передачи у них постоянно находятся в плоскости, параллельной продольной плоскости автомобиля.

Лонжероны и траверсы рам портальных автомобилей ранних выпусков (рис. 96) изготовлялись из фасонного проката (швеллеров и уголков больших размеров, соединенных между собой заклепками). Такие рамы имели весьма большой вес и обладали недостаточной жесткостью. В конце 40-х годов для изготовления рам начали применять более легкие открытые профили, получаемые гибкой или штамповкой из листовой углеродистой или низколегированной стали (рис. 97).

В последнее время открытые профили все больше вытесняются закрытыми, дающими значительную экономию в весе и обладающими гораздо большими прочностью и жесткостью (рис. 98). При этом лонжероны и траверсы чаще всего делают коробчатыми. Трубчатые траверсы применяют реже. Наиболее современным является способ изготовления рам только из листового материала или гнутых профилей, позволяющих в передней и задней частях рамы с внутренней ее стороны плавно расширить портал, что значительно облегчает наезд на груз (см. рис. 97). Иногда закрытые профили получают путем комбинации листового материала со швеллерами и уголками. Однако такое решение нельзя считать рациональным из-за сравнительно большого веса фасонного проката.

Для того чтобы закрытые профили, изготовленные из листовой стали, не потеряли устойчивости, внутри лонжеронов и траверс устанавливают диафрагмы (рис. 98). Обычно диафрагмы размещают вблизи от мест воспринятая нагрузки: у гнезд (в которых устанавливают механизмы погрузочно-разгрузочного устройства), у гильз подвески, в соединениях траверс с лонжеронами и т. п., а также в местах, ослабленных люками и вырезами. Чтобы уменьшить вес конструкции, в диафрагмах делают отверстия. Для приварки диафрагмы по всему периметру одну из ее сторон отгибают под прямым углом и соединяют отогнутую часть с панелями лонжеронов или траверс при помощи электрозаклепок.

Лонжероны, изготовленные из открытых стандартных профилей (швеллеров или уголков), состоят, как правило, из двух поясов — верхнего и нижнего, соединенных накладками с вертикальными стойками, к которым крепят гильзы подвесок. При использовании открытых профилей большой высоты комбинированной конструкции, изготовленных из листовой стали и стандартного фасонного проката, лонжероны представляют собой одну нерасчлененную по высоте балку.

Лонжероны из закрытых профилей также представляют собой одну нерасчлененную балку. В последнее время появились автомобили больших грузоподъемности и грузовместимости, лонжероны которых состоят из двух параллельных балок, изготовленных из одних и тех же закрытых профилей и соединен-

Рис. 98. Рама, изготовленная из закрытых профилей (автомобиль Т-80):

1 — левый лонжерон; 2 — передняя опора двигателя; 3 — гнездо для крепления направляющих и цилиндра механизма подъема; 4 — уголок для крепления задней опоры двигателя; 5 — средняя траверса; 6 — ящик для инструмента; 7 — направляющая гильза подвески; 8 — задняя траверса; 9 — ограждение фары; 10 — диафрагма; 11 — крышка люка штанги механизма зажима; 12— передний кронштейн крепления кабины; 13— левый лонжерон; 14 — передняя траверса

ных между собой гильзами подвесок (рис. 99). Такое конструктивное решение позволяет использовать лонжерон одного размера для создания рам автомобилей с различной грузоподъемностью и неодинаковыми размерами портала без значительного увеличения производственных затрат на изготовление приспособлений и оснастки.

Во внутренних полостях лонжеронов, изготовленных из закрытых профилей, часто размещают различные узлы и механизмы, баки для рабочей жидкости гидросистем и топлива, аккумуляторные батареи, инструментальные ящики и т. п. (см. рис. 53). При этом улучшается общая компоновка автомобиля,

Рис. 99. Рама с лонжеронами из двух поясов (автомобиль -\-220)

облегчается его техническое обслуживание, а главное—улучшается обзорность пути и груза с места водителя.

Траверсы рамы, как обычно, являются опорами для двигателя, радиатора, механизмов трансмиссии и других агрегатов, автомобиля. В них иногда делают специальные углубления для удобства монтажа агрегатов или приваривают дополнительные кронштейны.

Форма сечения траверс и их конструкция во многом зависят от их дополнительного назначения (использование в качестве баков для рабочей жидкости, топлива и т. п.) или установки на них различных агрегатов автомобиля, а количество траверс, их размеры и расположение определяются прочностью рамы и об-

Рис. 100. Рама автомобиля Т-150:

1 — направляющая гильза подвески; 2 — передняя траверса (бак для рабочей жидкости); 3 и 4 — средние траверсы; 5 — задняя траверса-бак для топлива; 6 — кронштейн главной передачи; 7 — кронштейн передней опоры двигателя; 8 — гнездо крепления направляющих и. гидроцилиндра механизма подъема; 9 — кронштейн редуктора гидронасосов

щей компоновкой автомобиля. Обязательными являются концевые траверсы. Средние траверсы стремятся расположить вблизи от мест крепления грузоподъемных штанг и, если рама имеет три траверсы, то среднюю смещают к задним штангам, так как они испытывают большие нагрузки в связи с тем, что при перевозке длинномерных грузов задний свес обычно больше переднего.

В табл. 40 приведены типовые сечения лонжеронов и траверс некоторых автомобилей. Элементы рамы соединяют заклепками или электросваркой. В рамах автомобилей последних выпусков элементы соединены электросваркой. Поэтому при проектировании рам стремятся все их поверхности выполнить плоскими, обращая особое внимание на то, чтобы швы были расположены в легкодоступных для сварки местах. Существенное значение имеет также сокращение количества сварных швов и располо-

жение их в менее нагруженных частях рамы. Примером конструкций рам с минимальным числом сварных швов могут служить сварные рамы, изготовленные из гнутых профилей, автомобилей Т-150 (рис. 100), Хайстер, Кларк-Росс (рис. 101).

Соединение траверс и лонжеронов зависит от их конструкции. В рамах автомобилей Т-60, Т-80 и др. лонжероны и траверсы имеют одну общую верхнюю панель, а боковые стенки траверс непосредственно вырезают из внутренних стенок лонжеронов и плавно отгибают или торцы траверс, так же как и нижнюю панель, приваривают к внутренним вертикальным стенкам

Рис. 101. Автомобили с рамами из гнутых и сварных профилей: а — Кларк-Росс; б — Хайстер

лонжеронов (автомобиль Т-140). Переходы от траверс к лонжеронам выполняют плавными, а в местах, близких к переходам, устанавливают диафрагмы. Для плавности перехода в местах соединения передних и задних траверс с боковыми стенками' лонжеронов приварены накладки.

На многих рамах зарубежных автомобилей лонжероны и концевые траверсы соединены между собой при помощи направляющих гильз подвески. Этот узел усилен, как правило, различными накладками и косынками. В некоторых рамах для повышения прочности указанных соединений каждую траверсу приваривают к двум вертикальным стенкам и верхней панели лонжерона (рис. 100). При использовании различного рода усилителей, им стремятся придать такую форму и сечение и расположить таким образом, чтобы общая жесткость элементов рамы изменялась постепенно. Большинство рам портальных автомобилей изготовляют из углеродистой стали, обычно из стали Ст. 3. В последнее время для увеличения прочности рам и снижения веса их стали изготовлять из листовой низколегированной стали. Так, например, применение стали 10ХСНД повышает прочность рамы приблизительно на 30% по сравнению с рамой такой же конструкции, выполненной из стали Ст. 3.

Кроме того, введение легирующих элементов улучшает свариваемость сталей.

Кипящие стали,, для изготовления рам портальных автомобилей применять не следует, так как они недостаточно хладостойки. Для рам портальных автомобилей, работающих в условиях Крайнего Севера, надо применять стали, имеющие высокую хладостойкость. Их ударная вязкость должна быть не менее 4 кГ-м/см² при температуре окружающего воздуха до —25° С и 6 кГ •м[см² при температуре до —40° С.

Существенную роль в повышении хладостойкости металла рам играет устранение различного рода конструктивных несовершенств, приводящих к концентрации напряжений. Особенно следует избегать острых углов, подрезов металла, недоступных для сварки соединений, резких переходов в местах стыков траверс и лонжеронов, установки грузоподъемных штанг и кронштейнов рычагов рулевого управления.