Меню

Вездеход на шинах низкого давления нами

Недостатки вездеходов на «пневматиках»

Всё бОльшую популярность приобретают вездеходы на шинах низкого (хотя можно сказать «сверхнизкого») давления, которые принято называть «пневматиками». При этом подкупает проходимость вездехода, соответствующая такому давлению и возможность передвижения «по дорогам общего пользования».

На самом деле и тот и другой фактор является несколько «дутыми». Предлагаю рассмотреть причины этого утверждения:

1. Возможность передвижения «по дорогам общего пользования» ограничивается «габаритными требованиями». И всё бы ничего, но вот проходимость требует большого диаметра колеса. А поскольку «пневматики» узкими не бывают, растет габарит машин по ширине. Именно он ограничивает пресловутое требование ГИБДД. В настоящее время на рынке появились шины диаметром 1600мм и выше. При этом ширина такой шины достигает 600мм и более. Например:

При использовании таких колес высота машины начинает превосходить ширину. Ну чего не заплатишь за проходимость? Однако и ширина уже не вписывается в требования ГИБДД. Поэтому передвижение «по дорогам общего пользования» только по «спецразрешениям».

2. Проходимость машин на шинах низкого давления. Если сравнивать с колесными вездеходами, да она существенно выше. Если с гусеничными, не все так однозначно. Обычно энтузиасты-колесники ведут сравнение с гусеничными вездеходами, имеющими удельное давление 0,3 кг на квадратный см и выше. Такие сравнения обычно получаются в пользу колесников. Но если взять гусеничник с удельным давлением 0,12 кг на квадратный см и ниже (например, снегоход или тот же снегоболотоход «Терраника») с проходимостью становится не так однозначно.

Дело тут и в понятии «пятно кантакта» и для чего оно нужно.

Удельное давление колесного движителя по этому самому «пятну контакта» и определяется как усилие, действующее на колесо, отнесенное к площади этого самого «пятна». Неприятность тут подстерегает уже в подсчете площади. Все колесники вездеходостроители считают что площадь «пятна контакта» соответствует давлению воздуха в шине. Скажем при давлении 0,15 кг на квадратный см колесо имеет площадь «пятна контакта», соответствующую отношению усилию на колесе к указанному давлению воздуха. При этом для увеличения проходимости они сбрасывают давление в колесе аж до 0,08 атм. Никто из них при этом не задумывается о том, что при столь низких давлениях воздуха воздействие на поверхность шины от деформации самой шины становится соизмеримым с воздействием от избыточного давления воздуха. Т.е. сопротивление деформации самой конструкции шины не учитывается. И вот это «сопротивление деформации» отнимает часть площади у «пятна контакта». Площадь становится меньше, а удельное давление – больше.

Но еще большая неприятность нас ожидает когда мы пытаемся понять ЗАЧЕМ движителю это самое «пятно контакта» нужно? Все дело в том, что у «грунтов», по которым движется машина (даже если это снег или болото), есть понятие «несущая способность». Специализированные машины-вездеходы нужны на «грунтах с низкой несущей способностью». Если способность не «низкая», вполне проедут и УАЗы с «Нивами». А «проходимость» вездехода соответствует его способности преодолевать сопротивление движению на «грунтах с низкой несущей способностью». Поэтому в «пятне контакта» происходит «реализация тягового усилия». Хотя бы на угол наклона площадки пятна к горизонту.

Но «тяги» без скольжения не бывает (во всяком случае на «грунте со слабой несущей способностью»). Поэтому колесо скользит по грунту в «пятне контакта». Хорошо. Но как же скользит «круглое» колесо в «плоском» «пятне контакта»? Ведь поверхность шины бесконечно жесткая на растяжение относительно прочности грунта.

А так и скользит. Ближе к краям «пяна контакта» создается бОльшая эффективность образования тягового усилия. Ближе к центру площади – меньшая. В центре «пятна контакта» шина вообще «тянет» назад. Собственно колесо создает необходимое тяговое усилие за счет превышения «тяги» в нужную сторону над «противотягой». Ну и осталось добавить влияние радиуса колеса на всё это безобразие: чем больше колесо в диаметре, тем меньше разница между созданной «тягой» и «противотягой». Грунт «рвется» максимальными усилиями «тяги». Поэтому чем больше диаметр колеса, тем больше запас на создание тягового усилия. Вот в чем секрет проходимости больших колес на «грунтах с низкой несущей способностью».

На самом деле это далеко не все недостатки колесного движителя. И даже не основные его недостатки.

Читайте также:  Давление ацетилена в баллоне равен

Как выяснилось, основной недостаток происходит из одного из основных достоинств. Водоизмещающая способность колеса является одним из достоинств движителя при движении по болоту. В самом деле, вытеснить воду из торфа и перенести часть веса машины на архимедову силу, тем самым разгружая торф, весьма полезно для увеличения проходимости.

Всё бы ничего, но архимедова сила снижает нагрузку на грунт в любой луже на дороге. Вплоть до потери сцепления колеса с грунтом. Потому что колеса большие и воды они вытесняют неприлично много. В результате там, где способна проехать обычная легковушка, супер-вездеход на пневматиках встает и требует включения блокировок дифференциалов.

Проблема настолько серьезна, что «Шерп» у Алексея Гаргашьяна появился тогда, когда его достали все эти блокировки. Вот очень мне так кажется )))) Ведь он пошел на конструкцию с «бортовым поворотом» и таким образом «убил» еще одно достоинство колесного движителя — экономичность колесной машины по сравнению с гусеничной.

Ну и еще один существенный недостаток вездеходов на «пневматиках» — несущая способность шин. На каждой шине «пневматика» заводского изготовления отпечатана «максимальная нагрузка». Чаще всего эта величина около 600 кг или ниже. Это совсем не много относительно диаметра шины, но такова плата за снижение количества слоев корда. Если слоев мало, шина лучше работает на сверхнизких давлениях воздуха, если много – лучше держит нагрузку на колесо. Так что не разбежишься. А между тем величина максимальной нагрузки вносит серьезные ограничения в конструкцию вездехода. Возьмем 4х колесную машину на «пневматиках». 600кг х 4 колеса = 2400кг массы машины с грузом. Допустим «донором» является УАЗ 3163 Patriot. Снаряженная масса этого автомобиля 2170кг. Т.е. на пассажиров, топливо и груз остается 2400-2170=230кг. Но ведь у нас колеса диаметра 1600мм. Поэтому в 270кг надо еще «вписать» бортовые редуктора 4 комплекта, усиление мостов 2 комплекта, лебедку, ну еще кое-чего по мелочи… Грузоподъемность вездехода стремительно тает.

Поэтому строители вездеходов предпочитают 6ти колесные вездеходы 4х колесным. Но и этого не хватает. Появляются облеченные кузова собственной конструкции и совсем уж оригинальные схемы 8х8. Всё это что называется «не от хорошей жизни».

Мне осталось указать на ухудшенную управляемость вездеходов-«пневматиков». Опять же большие диаметры колес вкупе с низким давлением воздуха в шинах это ж такие замечательные «мячики»! Жесткость шины под нагрузкой от дорожных неровностей ну «никакая»! А «прыгучесть», напротив, настолько велика, что никакими даже супер-амортизаторами не поглощается. Всё это приводит к неприемлемой утомляемости водителя на дорогах типа «зимники», где приходится основательно работать рулем, чтобы «держать» машину.

Заканчивая, отмечу: я столь много и основательно критиковал колесный движитель, основанный на «пневматиках», так в чем же причина его растущей популярности? Считаю саму конструкцию этого движителя слабой и насыщенной неустранимыми недостатками. Однако рост соответствующей именно такой конструкции дорожной сети вызывает увеличение рыночного спроса на вездеходы на «пневматиках». Ведь для появления «дороги» по которой способны проехать такие машины порой достаточно проложить маршрут к месту расположения пусть и легкого но порой крайне необходимого «ресурса»: «на охоту», «в магазин за водкой», в соседнюю деревню, на болото за ягодой, за кедровой шишкой и т.д. и т.п. При этом непроходимые для другого транспорта места требуют минимальных затрат, чтобы сделать их проходимыми для вездеходов на «пневматиках». Машины достаточно легкие и «натоптать» соответствующую «трассу» в снегу значительно дешевле, чем покупать спецмашины, скажем, на гусеничном ходу с удельным давлением в 2-3 раза меньше, чем широко распостраненные МТ-ЛбУ или ГАЗушки, которые может и смогут доехать без организации «дополнительных мероприятий по организации трассы», но они дороже в цене и в эксплуатации.

Источник

Самодельный вездеход «Гризли» на шинах низкого давления

Полтора десятка лет назад мы с сыном и братом построили охотничью избушку в тайге в 40 километрах от ближайшего поселка. Зимой легко добирались до нее на снегоходах, но летом и в межсезонье доехать до излюбленного места отдыха было не на чем, поскольку лесные просеки сплошь заболочены, заросшие, изобилующие глубочайшими колеями. Встал вопрос о создании транспорта, на котором можно было бы попасть на заимку в любое время года. Наиболее подходящим вариантом «вырисовывался» вездеход на колесах с шинами сверхнизкого давления — то, что надо для движения по болотам и слабым грунтам.

Читайте также:  Зная давление как найти усилие

Специально съездил в Москву, чтобы посмотреть и пощупать шины от известной компании «Арктиктранс». Но. не внушили они мне доверия: резина тонкая, больше напоминающая китайский «пластик», из которого делают колеса для садовых тележек. Хотел было уже начать делать схожие по функциональным качествам покрышки самостоятельно. Для этого обычно используют шины от большегрузных грузовиков — срезают лишнюю резину, формируя новый протектор -изготавливают так называемые «ободрыши». Однако как раз в этот момент в продаже появились фирменные шины «Авторос». Снова посетил столицу, колеса понравились, и я их заказал. С этой покупки, по сути, и началось создание моего вездехода.

Сначала, за полтора месяца, изготовил ходовую модель, на которой прикинул компоновку агрегатов и отработал конструкцию трансмиссии будущей машины. Прототип оказался настолько удачным, что больше ничего додумывать и переделывать, кроме кузова, не пришлось. А опытная машина стала полноценной «рабочей лошадкой», и она до сих пор находится в эксплуатации у брата.

Поняв, каким должен быть будущий вездеход, «заложил стапель», и через три месяца машина была готова. Трудился в основном по выходным и вечерами, «черную» работу помогал делать внук. Использовался минимум оборудования: небольшой токарный станок, школьный фрезерный станок, «болгарка», сварка в среде защитного газа, пропановый резак.

Плоская рама сварена из профильной трубы сечением 60x80x1,5 мм. Мосты взял от УАЗа, однако серьезно их модернизировал, так как «родные» не подходят по длине — с учетом широких колес нужно существенно увеличивать колею машины. Но если взять передний «уазовский» мост и расширить его на 380 мм, чтобы с обеих сторон были одинаковые длинные полуоси, то все встает на свои места. Так я и поступил — установил и спереди, и сзади идентичные мосты, передние. К слову, «ТРЭКОЛ» — известный производитель вездеходов на «пневматиках» — ставит сзади расширенный задний мост (тоже «уазовский»). Но это, на мой взгляд, слабое место конструкции — полуоси, заменяющие заводские, частенько ломаются под большой нагрузкой. Я предпочел максимально использовать штатные автомобильные детали. Сделал следующим образом: с короткого чулка моста отрезал фланец крепления шаровой опоры и к остатку чулка встык приварил необходимой длины отрезок от длинного чулка с фланцем. Это обязательно нужно делать в специальном кондукторе, чтобы избежать малейшего перекоса детали. Таким образом, все четыре полуоси на моем вездеходе одинаковые, заводские.

Салон вездехода рассчитан на 4-5 человек, при этом в нем есть возможность устроить три спальных места. Также в нем есть стол-трансформер, а в крышу я врезал люк. Сиденье водителя расположено, само собой, в передней части машины, но не так, как на автомобилях. Поскольку арки передних колес глубоко вдаются в салон, расстояние между ними составляет всего 1050 мм, поэтому место водителя расположено по центру. За ним находится моторный отсек, в котором установлен двигатель ВАЗ-11113 в сборе с коробкой передач. Правда, в отличие от автомобиля «Ока», на котором он применяется, этот мотор развернут вдоль, так что приводы КПП «смотрят» вперед и назад. К заднему фланцу крепится короткий кардан, соединяющий силовой агрегат с раздаткой от BA3-21213. Понятно, чтобы такая схема работала, дифференциал в КПП нужно заблокировать. Тогда оба ведомых вала КПП будут вращаться синхронно. Задний, как уже замечено, служит для привода шасси машины, а передний вал можно использовать для подключения каких-нибудь вспомогательных механизмов: например, механической лебедки, циркулярной пилы или станка для переработки кедровых шишек. Управление КПП и РК осуществляется через самодельные кулисы.

Радиатор охлаждения использован от ВАЗ-2109, он снабжен двумя автономными вентиляторами. Один штатный, он, как и на автомобилях, срабатывает от датчика температуры охлаждающей жидкости. А для тяжелых режимов эксплуатации в воздуховоде установлен еще один вентилятор с двойным режимом принудительного обдува, он нагнетает воздух в подводящий туннель.

Как я уже отметил, дороги, по которым мне приходится ездить на вездеходе, заросли мелколесьем. А подчас и вовсе нет никаких дорог — только направление! В таких условиях традиционное рулевое управление, с тягами спереди — это уязвимая часть машины. Заниматься правкой согнутой рулевой тяги посреди тайги не хотелось, поэтому я применил гидрообъемную схему рулевого управления. Использовал насос-дозатор от трактора МТЗ-80, работающий в паре с гидронасосом марки ZF, который применяется на УАЗе, «ГАЗели» или «Ниве» для привода ГУРа. Насос, доработанный под давление 120 кг/см2, обеспечивает контролируемое перемещение штока исполнительного гидроцилиндра на переднем мосту. Гидроцилиндры взял от зернокомбайна, самые маленькие из тех, что нашлись.

Читайте также:  Продукты снижающие арт давление

Поскольку сзади установлен передний «уазовский» мост, то грех было не сделать вездеход полноуправляемым. Задние колеса поворачиваются также при помощи гидравлики, только управление уже идет не от рулевого колеса, а от рычага, находящегося слева от водителя, на рамке сиденья. Он связан с односекционным гидрораспределителем 1Р40 без фиксации в крайних положениях. Контроль угла поворота задних колес осуществляется при помощи камеры заднего вида, установленной над задним левым колесом, ну и, конечно, по поведению машины в движении. Жидкость практически не сжимается, поэтому управление задними колесами не имеет люфта. Поворачивать можно как на ходу, так и на месте. Подруливание требуется не так часто, но на узких лесных просеках с разбитыми колеями эта возможность оказалась весьма полезной.

Так же как и традиционное рулевое управление, привычные тормоза, с колесными тормозными механизмами, для вездехода не лучшее решение. Они будут быстро изнашиваться, ведь техника большую часть времени месит грязь, смешанную с водой — идеальный абразив. Поэтому куда предпочтительнее трансмисионные тормоза, и я установил именно такие. Тормозные диски смонтированы на хвостовиках главных передач мостов. И диски, и тормозные механизмы использованы от той же «Оки», и надо заметить, они неплохо справляются со своей задачей даже без вакуумного усилителя.

Эскизов и чертежей при изготовлении вездехода я не делал, все подгонялось по месту — привычка! А идеи приходили по мере изготовления. Каркас кузова изготовлен из профильных труб сечением 15×15 мм, 40×20 мм и 50×25 мм. Он жестко приварен к раме, снаружи обшит алюкобондом — современным отделочным материалом, представляющим собой полимер, зажатый между двумя тонкими листами алюминия. Он легкий, обладает неплохими термоизолирующими свойствами и не ржавеет. Панели крепятся к каркасу на заклепках. На днище постелил ламинированную фанеру толщиной от 9 до 12 мм. Между задними сиденьями пол двойной, а для удобства посадки он немного приподнят. Образовавшаяся под ним ниша используется для хранения запчастей и инструмента.

Посадочных мест для пассажиров в салоне получилось даже больше, чем планировалось — шесть. Как и задумывалось, в нем есть возможность трансформации для ночлега троих человек. На задней двери закреплен удобный откидной столик. На крыше смонтирован багажник, рассчитанный на 500 кг полезной нагрузки.

Передние стекла — как у техники, выпускающейся серьезными заводами, — триплекс, толщиной 8 мм. Они были изготовлены на заказ, после чего вклеены в рамки. Эксплуатация уже доказала достаточную прочность и стекол, и их креплений.

На панели приборов ничего лишнего: указатели давления масла и уровня топлива, температуры охлаждающей жидкости, лампочки зарядки, контроль включения зажигания, тумблеры освещения и видеокамер. В салоне установлена мультимедийная система с GPS-навигацией.

Вездеход, который я назвал «Гризли», успешно эксплуатируется уже три года. За это время внес только одно изменение — установил автоматическую блокировку «Иж-Техно» в задний мост, которая жестко связывает между собой правое и левое колеса, но при поворотах на твердой сухой дороге позволяет им проворачиваться относительно друг друга. С ней увереннее себя чувствуешь на бескрайнем бездорожье.

Конечно, «засадить» можно любую технику, поэтому трехтонная электрическая лебедка спереди лишней не будет. Впрочем, за все время и 10 ООО км пробега пользовался я ею от силы пару раз. Там, где проезжает «Гризли», даже гусеничный транспортер ГАЗ-71 не всегда проходит. Вездеход я использую круглогодично, в основном для того, чтобы добраться до своей таежной заимки. Радует комфорт, большая полезная нагрузка и неплохая скорость движения по тайге, доходящая до 15 км/ч.

Источник

Adblock
detector