Кинематическая схема самосвала МЗКТ-6515

Автомобиль повышенной проходимости прежде всего должен отвечать своему основному функциональному назначению, т.е. выполнять транспортную работу в тяжелых дорожных условиях и на пересеченной мест-ности.
Так как проходимость и маневренность автомобиля во многом зависит от его компоновки, то следует большое внимание уделить выбору компоновоч-ного решения, т.е. выбору расположения основных механизмов и узлов авто-мобиля.
Начинают обычно с выбора месторасположения двигателя т.к. в основном это имеет большое влияние на расположение других элементов.

Рисунок 3.1-Основные схемы компоновки грузовых автомобилей

Существует два основных варианта компоновки грузовых автомобилей (рис 3.1): капотная и бескапотная. Применительно к длиннобазным автомобилям возможны еще два варианта: в базе и с задним расположением двигателя. Вариант с задним расположением двигателя неприемлем сразу т.к. в задней части проектируемого автомобиля располагается седельно-сцепное устройство, а вариант с расположением двигателя в базе недогружает и так разгруженные передние оси тягача что значительно, в следствии неравномерной нагрузки передних и задних осей , снижает проходимость.
Выполним анализ методом экспертных оценок. При этом примем следую-щие значения оценок:
1 – хуже не бывает;
2 – плохо, но бывает и хуже;
3 – удовлетворительно;
4 – хорошо;
5 – отлично.
Результаты сравнительного анализа компоновок методом экспертных оценок приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Результаты анализа компоновок.

Возможно множество вариантов колесной формулы автомобилей-самосвалов: 4x2, 4x4, 6x4, 6x6, 8x4, 8x8 и другие. Проанализируем указанные схемы с целью выбора лучшей, которая будет принята при проектировании.
Самосвалы с колёсной формулой 6x4, 6x6 обладают по сравнению с самосвалами с колёсной формулой 4x2, 4x4 лучшим распределением массы автомобиля и меньшим давлением на грунт, лучшей курсовой устойчивостью и меньшей погрузочной высотой, повышенной проходимостью. По сравнению с автомобилями с колёсной формулой 8x4, 8x8 при одинаковой полной массе, самосвалы с колёсной формулой 6x4, 6x6 имеют более высокий КПД в связи с меньшим трением в трансмиссии и уменьшением снаряжённой массы, более высокую манёвренность и управляемость из–за меньших габаритов, лучшую поперечную устойчивость.
Повышенная же проходимость самосвала с колесной формулой 6x4 и 6х6 необходима для работы в условиях бездорожья. Проходимость самосвалов с колёсной формулой 8x4, 8x8 ещё лучше, но это не компенсирует их недостатки. Выполним анализ методом экспертных оценок. При этом примем следующие значения оценок:
1 – хуже не бывает;
2 – плохо, но бывает и хуже;
3 – удовлетворительно;
4 – хорошо;
5 – отлично.
Результаты анализа приведены в таблице 3.2
Таблица 3.2— анализ автомобилей-самосвалов различной колёсной фор-мулой

Колёсная формула 4х2  4х4  6х4  6х6  8х4  8х8
Габариты 5 5 4 4 3 3
Грузоподъёмность 5 4 4 5 5 3
Ремонтопригодность 5 4 4 3 4 3
Устойчивость 3 3 4 4 5 5
Управляемость 4 3 4 3 4 3
Проходимость 2 3 4 5 4 5
Итого 24 22 24 24 25 22

В результате анализа было установлено, что наиболее приемлемой является колёсная формула 8х4.
Высокая производительность автомобилей-самосвалов обеспечивается со-ответствующими параметрами двигателя. В настоящее время на автомобилях большой мощности бензиновые двигатели не применяются в виду их низкой топливной экономичности и более высокой стоимости самого топлива. Обычно применяются дизельные, а иногда - газотурбинные двигатели.
Результаты сравнительного анализа двигателей методом экспертных оценок приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2—Результаты анализа двигателей

Критерий Вариант двигателя
 Газотубинный Дизельный
Удельный расход топлива 3 5
Удельная масса 5 4
Относительная стоимость обслужива-ния и ремонта 3 5
Надежность 4 5
Токсичность 5 4
Приспособляемость 5 4
Итого 25 27

В составе трансмиссии на грузовых автомобилях применяют механиче-ские ступенчатые коробки передач, у которых передаточное число на каждой ступени постоянно. Они являются наиболее простыми, имеют высокую надежность и наименьшую стоимость. Однако двигатели автомобилей-самосвалов данного класса обладают значительно низкой удельной мощно-стью, относительно автомобилей других классов. При этом жесткие условия эксплуатации требуют, чтобы трансмиссия имела широкий диапазон регулирования крутящего момента и угловой скорости, что вызывает существенное увеличение числа передач для механической ступенчатой трансмиссии. Кроме того, высокие удельные нагрузки в узлах и деталях механической трансмиссии приводят к значительному увеличению ее размеров, массы.
Гидромеханические передачи позволяют бесступенчато изменять кинематическое и силовое передаточное отношение между входными и выходными валами, поэтому способствуют увеличению срока службы двигателя и трансмиссии, уменьшению числа ступеней в механическом редукторе, уменьшению числа переключений, повышению проходимости автомобиля.
Однако гидромеханические передачи имеют более сложную конструкцию, повышенную массу и стоимость.
На автомобилях большой грузоподъемности нашли применение и электрические трансмиссии, основными достоинствами которых являются бесступенчатость регулирования, облегчение компоновки автомобиля, улучшение распределения массы автомобиля за счет оптимального расположения мотор-колес, упрощение конструкции привода у полноприводных автомобилей.
К существенным недостаткам электротрансмиссий, ограничивающим их применение относятся большая материалоемкость агрегатов и в целом по трансмиссии, сравнительно низкий КПД, высокая первоначальная стоимость, большие неподрессоренные массы. Данные недостатки приводят к тому, что крупнейшие мировые производители карьерной техники практически полно-стью отказались от выпуска самосвалов с электротрансмиссией.
Проведем сравнительный анализ механической ступенчатой, гидромеханической и электромеханической трансмиссий методом экспертных оценок.
Результаты сравнительного анализа схем трансмиссий приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3—Результаты анализа схем трансмиссий

Критерий Вариант трансмиссии
 Механическая Гидромеханиче-ская Элек-тромеханическая
Масса 5 4 3
КПД 5 4 3
Надежность 4 5 5
Стоимость 5 4 2
Легкость управле-ния 4 5 5
Итого 23 22 18

Рамы грузовых автомобилей большой грузоподъемности выполняют лонжеронного, хребтового или сочлененного типа.Результаты сравнительного анализа схем рам методом экспертных оценок приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8 - Результаты анализа схем рам

Критерий Рама
 лонжеронная хребтовая сочлененная
Металлоемкость 4 5 4
Крутильная жесткость 4 5 4
Простота ремонта 5 3 4
Простота агрегатов 5 4 4
Итого 18 17 16

Приспосабливаемость колес самосвала к неровностям дороги достигается за счет конструкции направляющего аппарата подвески и хода ее упругого звена.
Разнообразные типы подвесок основаны на применении металлических упругих элементов, резиновых, пневматических (газовых) и гидравлических, пневмогидравлических.
Результаты сравнительного анализа упругих элементов подвески методом экспертных оценок приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8—Результаты анализа упругих элементов подвески


Критерий Упругий элемент
 Металлический Резиновый Пневмогидрав-
лический Гидравли-
ческий
Плавность хода 4 3 5 4
Надежность 4 4 5 3
Демпфирующие свой-ства 2 3 5 5
Технологичность 5 5 4 3
Итого 15 15 19 15

Тормозная система предназначена для снижения скорости движения авто-мобиля вплоть до полной остановки и обеспечения его неподвижности во время стоянки. Совокупность устройств, предназначенных для передачи энергии от источника к тормозным механизмам и управления ею в процессе торможения, называется тормозным приводом.
На всех грузовых автомобилях большой единичной мощности приме-няются приводы тормозных устройств с использованием энергии от внешнего источника. Применяются пневматические, пневмогидравлические и гидравлические тормозные приводы.
Пневматический привод рабочих тормозов используется на автомобилях грузоподъемностью до 50 т, по принципиальному построению и аппаратуре аналогичный пневматическим приводам дорожных грузовых автомобилей. Он надежен в работе, прост в эксплуатации, обеспечивает высокую точность слежения. Однако время его срабатывания при экстренном торможении доходит до 1с, что превышает установленные для тормозных приводов нор-мативы. Кроме того, при росте грузоподъемности автомобиля необходимо увеличение в колесных тормозных механизмах тормозных сил до таких значений, обеспечение которых пневматическими приводами становится трудным из-за больших размеров исполнительных цилиндров.
Пневмогидравлический тормозной привод сочетает преимущества и недостатки пневматического и гидравлического приводов. Из-за большого объема воздушных полостей пневмогидроцилиндров длительность срабаты-вания привода составляет до 2 с при экстренном торможении, что приводит к увеличению тормозного пути. По сравнению с пневматическим приводом пневмогидравлический привод обладает большим быстродействием за счет ускорения распространения гидравлического импульса.
Гидравлический привод тормозов обладает рядом преимуществ, таких как:
1) малое время зарядки привода 36 c (у пневматического и пневмо-гидравлического - 5...7 мин);
2) запас аккумуляторной энергии позволяет совершить 15...18 тормо-жений (в пневматическом и пневмогидравлическом приводах он в 2-2,5 раза меньше);
3) время срабатывания привода - 0,6 с, против 0,8...1,8 с для пневматического и пневмогидравлического.
В то же время гидравлическая аппаратура менее надежна в работе, дороже при изготовлении и эксплуатации.
Результаты анализа тормозных приводов методом экспертных оценок приведены таблице 3.9.

Таблица 3.9—Результаты анализа тормозных приводов

Критерий  Вариант привода 
 Пневматиче-ский Пневмогид-равлический Гидравличе-ский
Степень готовности 4 4 5
Запас энергии  4 4 5
Время срабатыва-ния 4 3 5
Надежность 5 4 3
Стоимость 5 4 4
Итого 22 19 22

В настоящее время на автомобилях большой грузоподъёмности преобла-дающим является пневматический тормозной привод. Как показал многолетний опыт эксплуатации автомобилей, пневматические приводы надежны в работе, просты в эксплуатации, обладают высокой точностью слежения, которая обеспечивает пропорциональность тормозных моментов на колесах усилию , которое водитель прилаживает к педали тормоза, причем небольшие утечки в пневматических приводах, что является одним из отрицательных качеств этого привода , менее опасны, чем в гидравлических. Тормозная система грузовых автомобилей многоконтурная для повышения безопасности движения автомобиля. Позволяет производить раздельное торможение переднего и заднего мостов автомобиля. Для управления тормозами прицепа автомобили оборудуются соответствующим приводом, управляющий их работой. По числу соединительных магистралей автомобиля с прицепом приводы можно разделить на одно- , двухпроводные. Однопро-водный привод наиболее простой и дешевый. Однако он обладает рядом недостатков, а именно: истощаемость тормозной системы прицепа при частых торможениях; снижение эффективности торможения при пониженном давлении сжатого воздуха в тормозной системе прицепа; повышенное время срабатывания тормозов прицепа. Наиболее широкое распространение имеет в настоящее время двухпроводный привод, отвечающий требованиям безопасности. Двухпроводный привод обладает рядом преимуществ по сравнению с однопроводным: благодаря одинаковому давлению сжатого воздуха в ресиверах тягача и прицепа и обеспечение лучшего согласования торможения тягача и прицепа повышенное время срабатывания тормозов прицепа.
Также на многих автомобилях используется антиблокировочная система тормозов (АБС) . АБС это элемент рабочей тормозной системы, ав-томатически регулирующий вовремя торможения скольжение одного или нескольких колес в направлении их вращения.
Принципиальное строение четырехканальной системы АБС - в данном случае дополненной ПБС - для двухосного грузового автомобиля, изображено на рис1.1 .
Вращение колеса контролируется при помощи индуктора, движущегося совместно со ступицей, и датчика, производящего импульсы. Индукторы для средних и тяжелых грузовых автомобилей имеют 100 зубьев. Из-за увеличения диагональной базовой скорости соотношение количества зубьев и колесная окружность передних и задних колес должны совпадать по уровню в несколько процентов.

1-датчик; 2-тормозная камера; 3,6-модулятор; 4,17,16-ресиверы; 5-тормозная камера с энергоаккумулятором; 7- двухходовой клапан; 9-электронный блок управления; 12,10,15,8-элементы ПБС; 14-световой индикатор АБС.

Рисунок 1.1-Схема тормозной системы с АБС
Индуктивный стержневой датчик 3 (рис1.2) состоит из постоянного магнита с круглым стержнем и катушки. Вращательное движение шестерни преобразует магнитный поток, улавливаемый катушкой, и производит тем самым переменный ток, частота которого пропорциональна скорости колеса. Стержневой датчик WAВСО разработан специально с учетом требований, предъявляемых к грузовым автомашинам. Он укрепляется в специальной зажимной втулке, изготовленной из антикоррозионного рессорного материала, таким образом, что при монтаже колеса может сдвигаться в сторону индуктора и при движении самостоятельно настраивается на определенный воздушный зазор. По этой причине не требуется проведения специальной установки воздушного зазора. Это инженерное решение дает преимущества не только при серийном производстве, но и при последующем техническом обслуживании, оправдывает себя при интенсивной эксплуатации грузовых автомобилей. На рисунке 1.2 показан монтаж индуктора 1, зажимной втулки 2 и датчика 3 на переднем колесе. При таком открытом расположении зажимная втулка должна применяться с использованием температуроустойчивой и влаго-стойкой смазки (силикон) для защиты отверстия для осевого вала от коррозии и проникновения грязи. У задних колес индуктор монтируется таким же образом у ступицы колеса. Датчик крепится соответственно на специальной консоли у кожуха полуоси.

1-индуктор; 2-зажимная втулка; 3-датчик

Рисунок1.2 - Схема установки датчика

У автомобилей большой повышенной проходимости система рулевого управления имеет много общего с аналогичной системой дорожных грузовых автомобилей: остаются обязательными шкворневое соединение управляемых колес, рулевая трапеция, рулевой механизм и рулевая колонка в кабине водителя.
Ввиду большой осевой нагрузки на управляемый мост автомобиля, применение механического рулевого управления с гидроусилителем является нецелесообразным, так изготовление рулевого механизма для обеспечения управления автомобилем в случае выхода из строя усилителя приведет к большим его размерам и массе. На автомобилях большой грузоподъемности применяют гидрообъемное рулевое управление с механической или гидрав-лической обратной связью.
Схемы гидрообъемного рулевого управления с механической обратной связью, в виду меньшего количества гидроаппаратуры проще, надежнее, де-шевле в изготовлении и обслуживании. Кроме того они обеспечивают более высокую точность слежения, менее склонны к автоколебаниям. Однако они обладают двумя недостатками:
1)сложность механического привода от золотника гидрораспределителя до рулевой колонки;
2)отсутствие противоаварийной системы на случай остановки двигателя.
Результаты анализа схем гидравлического объемного рулевого управ-ления методом экспертных оценок приведены таблице 3.10.