Статья раскрывает сущность поворота колесных машин, принцип работы, преимущества и недостатки каждой конструкции, проводится анализ поворота колесных машин, работающих по разным принципам.
Ключевые слова: конструкции поворота колесных машин.
На данном этапе развития, довольно сложно представить современный мир без автомобиля. Автомобиль, как механическое транспортное средство является средством повышенной опасности, и обеспечить безопасное управление им является важнейшей задачей в общей системе безопасности дорожного движения. Одним из путей решения задачи обеспечения безопасного управления автомобилем является своевременная эксплуатация и ремонт транспортного средства.
В настоящее время любой автомобиль должен обладать соответствующими для него эксплуатационными свойствам, это такие свойства, которые характеризуют выполнение ими транспортных работ, а также приспособленность к выполнению этих работ: перевозка пассажиров, грузов и специального оборудования [1]. Эффективность работы автомобиля определяется совместным влиянием всей совокупности эксплуатационных свойств автомобиля, в которой основными являются следующие: тягово-скоростные, тормозные, топливная экономичность, устойчивость, управляемость, плавность хода и проходимость. Данные свойства тесно взаимодействуют друг с другом и изменение одного свойства, приводит к изменению других. При этом улучшение одних свойств может привести к ухудшению других [2].
С целью предотвращения дорожно-транспортных происшествий, огромную роль играют такие свойства как управляемость и маневренность, которые в свою очередь зависят в значительной мере от кинематики и силовых параметров поворота. Чтобы объединить данные свойства в единую целую, два отца автомобилестроения, — Готтлиб Даймлер и Карл Бенц — изобретая свои автомобили, возвращаются к трапеции Жанто. Изобретение Жанто заключалось в управлении передними колесами кареты, однако для карет, передвигавшихся с малыми скоростями, это было не существенно, как для машин, в конечном итоге изобретение Жанто было забыто. В 1889 году Даймлер получает патент на «способ независимого управления передними колёсами с разновеликими радиусами поворота». А в 1893 году Бенц получает патент на «устройство управления экипажей с тангенциальными к колёсам окружностями управления». Решив задачу управления передними поворотными колёсами и другие важные технические вопросы, Карл Бенц строит свой первый знаменитый четырёхколёсный автомобиль «Виктория» (рис.1) [3].
Рис.1: Четырехколесный автомобиль «Виктория»
Автомобиль прекрасно себя показал не только на улицах города, но и на более трудных и длинных маршрутах. Так, барон Теодор Либиг решил совершить на своей «Виктории» пробег из Либерец (Чехия) в Реймс и обратно. Барон Либиг успешно преодолел на «Виктории-Бенц» путь в 2500 км, что дополнительно поспособствовало популяризации автомобиля [4].
На сегодняшний день на планете существуют огромное количество автомобилей, и способы поворота у каждой имеют свои особенности. Различают следующие способы поворота: первый — управляемыми колесами только передней оси; второй — управляемыми колесами обеих осей двухосной машины; третий — бортом за счет создания разности крутящих моментов на ведущих колесах кинематически или торможением; четвертый — комбинацией 1-го или 2-го способа с 3-м; пятый — с помощью шарнирно сочлененной рамы.
Первый способ поворота применяют во всех двухосных автомобилях и тракторах, у которых диаметр передних колес меньше, чем задних, как наиболее приемлемый, когда для этого нет ограничений. У данного способа есть ограничение, распространяющееся на тракторы — возможное соприкосновение колес с остовом двигателя или деталями трактора при повороте управляемых колес. В этом случае применяют шарнирную раму или четыре управляемых колеса, а также бортовой способ поворота [5]. Примером поворота передней оси является УАЗ-31514 (рис.2)
Рис. 2: Поворот колесами передней оси УАЗ-31514
Второй способ поворота включает поворот одновременно передних и задних управляемых колес. При этом значительно уменьшается радиус поворота автомобиля, но повышается маневренность, однако данная конструкция сложна в эксплуатации, заключается это в регулировки как переднего, так и заднего моста, а сделать это в отличие от колес которые осуществляют поворот только передними колесами намного тяжелее, учитывая довольно немалое количество тяг переднего и заднего моста, которые должны взаимодействовать друг с другом, но помимо этого взаимодействие должно быть синхронным. Примером поворота обеих колес является специальное колесное шасси — МЗКТ-19221(рис.3)
Рис. 3: Поворот передних и задних управляемых колес МЗКТ-79221
Третий способ включает в себя поворот бортом или поворот по гусеничному. Причем поворот осуществляется при помощи бортовой части, где разворачивающий момент увеличивается с увеличением разности правого и левого бортов и позволяет получить небольшие радиусы поворота вплоть до разворота вокруг центра машины. При повороте бортом механическое транспортное средство расходует большие мощности на поворот, что приводит к износу шин (гусениц) вследствие проскальзывания колес относительно опорной поверхности. Примером поворота бортом колес и гусениц является Российский вездеход «Шерп» и МТЛБ (рис.4)
Рис. 4: Поворот бортом колес и гусениц вездехода «Шерп» и МТЛБ
Четвертый способ включает в себя комбинированный поворот, который используется на всех универсальных тракторах (рис.5). При эксплуатации пользуются подтормаживанием борта, в частности при выполнении крутых поворотов, что существенно повышает маневренность трактора. Основным недостатком поворота является боковое проскальзывание протектора шины относительно поверхности пути. Это вызывает повышенный износ шин, сильное боковое нагревание на них земли при повороте на рыхлых грунтах и появление заноса остова при повороте на повышенной скорости движения трактора. Этот способ поворота используют на небольших малогабаритных колесных тракторах, в основном коммунального назначения. Примером комбинированного поворота является трактор АГРОМАШ 180ТК — ТК — 3–180Д [6].
Рис. 5: Комбинированный поворот трактора АГРОМАШ 180ТК — ТК-3–180Д
Поворот шарнирно сочлененными рамами осуществляется двумя секциями: передней и задней. При этом в основной части (остова) механического транспорта встроен шарнир, который позволяет вращаться передней секции относительно задней, и таким образом осуществлять изменение направления движения автомобиля. Основной недостаток способа управления поворотом с помощью шарнирной рамы заключается в том, что при маневрировании передний и задний мосты поворачиваются одновременно, но в разные стороны. Это приводит к тому, что при необходимости увеличить расстояние между колесами и бороздой или рядком обрабатываемой культуры, в процессе управления передний мост отъезжает (удаляется) от борозды или от рядка обрабатываемой культуры, а задний мост приближается. При этом достигается обратный эффект, в результате которого стенка борозды разрушается задним колесом или оно заезжает на рядок обрабатываемого растения. Поворот шарнирно сочлененной рамой осуществляют большинство самосвалов, одним из которых является самосвал Bell B50E (рис.6) [7].
Рис. 6: Поворот шарнирно сочлененными рамами самосвала Bell B50E
Таким образом, можно сделать вывод, что от начала создания первого автомобиля двумя творцами: Готтлибом Даймлером и Карлом Бенцом, прошло огромное количество времени и несмотря ни на что, направление, связанное с управлением колесных машин довольно сильно продвинулось вперед, появилось огромное количество способов для управления механического транспортного средства, причем каждое по себе имеет ряд специфических особенностей, которые будут присущи создаваемому механическому транспортному средству.
Литература:
- Свечников Д. А. Теория автомобилей и тракторов. Эксплуатационные свойства.
- https://works.doklad.ru/view/6YZGIlOyXZk.html
- https://www.etudes.ru/ru/etudes/steering-geometry/
- https://retroavtoclub.ru/benz.html
- https://studref.com/350964/tehnika/povorot_kolesnyh_mashin
- https://vostok-agro.info/dokumentatsiya/308-rulevoe-upravlenie- kolesnykh-traktorov.html
- http://engsi.ru/doc/852072.html
