Тема лекции 12 Основы компоновки прицепного состава
12.1 Основные компоновочные схемы прицепов общего назначения
Прицепы общего назначения имеют от одной до четырех осей. Одноосные прицепы с бортовыми платформами широко распространены в европейских странах и используются для внутри городских перевозок.
Двухосные прицепы две оси, передняя является поворотной (или с управляемыми колесами), а задняя – закреплена на раме через подвеску. Установка управляемых колес позволяет снизить погрузочную высоту и повысить боковую устойчивость прицепов вследствие снижения центра тяжести. Однако в таких прицепах возможно колебание управляемых колес, что приводит к необходимости снижения скорости по условиям безопасности движения. Прицепы, оборудованные передней поворотной осью, обладают высокой курсовой устойчивостью, однако в данном случае необходимо поворотное устройство.
Наиболее распространенные компоновочные схемы трехосных прицепов показаны на рисунке , а...е. Основным преимуществом прицепов с несколькими осями является повышенная их грузоподъемность, а также более равномерное распределение нагрузки, воспринимаемой рамой прицепа. Существенный недостаток многоосных прицепных звеньев автопоездов - боковое проскальзывание или боковой увод шин при движении на поворотах.
1,2 – колеса соответственно неуправляемые и управляемые Рисунок 12.1. Основные компоновочные схемы трехосных прицепов |
Поэтому при конструировании многоосных прицепных звеньев возникает необходимость применения двух и более осей с управляемыми (самоустанавливающимися) колесами или поворотных осей, что усложняет конструкцию. Однако это оправдано, так как при этом уменьшается изнашивание шин и улучшается маневренность автопоезда.
С целью равномерной загрузки шин широко применяют задние двухосные тележки (рисунок 12.1, б), у которых вторая ось тележки выполняется с одинарными, а первая - со сдвоенными колесами. У таких тележек достигается полное использование грузонесущей способности шин. Равномерная загрузка шин достигается в этом случае за счет выбора соответствующих размеров деталей, соединяющих обе оси.
Компоновка прицепа (рисунок 12.1, е) у которой три оси находятся на значительном расстоянии одна от другой, позволяет довести нагрузку на все три оси до максимальных значений, разрешаемых дорожным законодательством. В этом случае при допустимой нагрузке на одиночную ось 100 кН полная масса прицепа составляет 30 т, в то время как прицепа с компоновкой (рисунок 12.1, д) - не превышает 26...28 т.
Трехосные прицепы с большой базой чаще всего выполняют со всеми поворотными осями (рисунок 12.1, б). Такая компоновка позволяет значительно уменьшить радиус поворота прицепа.
Четырехосные прицепы применяются реже, так как вопрос обеспечения их управляемости стоит еще более остро, чем у трехосных. Наиболее распространены четырехосные прицепы с передней одноосной и задней трехосной тележками.
12.2 Основные компоновочные схемы полуприцепов общего назначения
Полуприцепы общего назначения имеют от одной до трех осей. Одноосные полуприцепы используются для внутри городских перевозок, а многоосные – для междугородних перевозок.
Две или три оси полуприцепа, соединенные упругими и направляющими элементами подвески, образуют тележки прицепных звеньев автопоездов. Две или три оси полуприцепа, не связанные упругими и направляющими элементами подвески, называются одиночными.
Основным преимуществом полуприцепов с несколькими осями является повышенная их грузоподъемность, а также несколько улучшенная плавность хода (в результате применения балансиров или уравнительных рычагов подвески). Существенный недостаток полуприцепов с несколькими осями (как и у многоосных прицепов) — боковое проскальзывание (или боковой увод) шин при движении на поворотах.
С увеличением расстояния между неуправляемыми осями значительно увеличиваются боковое проскальзывание и изнашивание шин, повышается расход топлива. Для многоосных полуприцепов, особенно если расстояние между осями значительное, возникает необходимость применения осей с управляемыми (самоустанавливающимися) колесами или поворотных осей. Самоустанавливающиеся колеса монтируют на осях, наиболее удаленных от седельно-сцепного устройства.
На рисунке 12.2 приведены возможные компоновочные схемы тележек многоосных полуприцепов. Наибольшее распространение получила схема, показанная на рисунке 12.2, в. Тележка (рисунок 12.2, б), в которой одна ось имеет сдвоенные колеса, применяется для повышения грузоподъемности полуприцепа. Для полного использования допускаемой нагрузки на одиночную ось применяются тележки (рисунок 12.2, г, з), у которых задние оси с самоустанавливающимися колесами расположены на значительном расстоянии от соседней оси.
1,2 – колеса соответственно неуправляемые и управляемые
Рисунок 12.2. Основные компоновочные схемы многоосных полуприцепов
Большинство полуприцепов имеют оси со сдвоенными колесами. Однако все большее распространение в последнее время получают полуприцепы, в которых одна, две или три оси имеют одинарные колеса (рисунок 12.2, а, б, д, е, ж). При этом одна или две оси оборудованы самоустанавливающимися колесами.
При применении одинарных колес достигаются некоторые конструктивные преимущества, например уменьшаются ширина колесных арок кузова и вылет колеса, увеличивается расстояние между рессорами и тем самым понижаются напряжения в балке оси при статической нагрузке. Кроме того, на поворотах снижается проскальзывание шин (в продольном направлении). При сдвоенных колесах проскальзывание происходит вследствие жесткого соединения колес, установленных с одной стороны оси, так как при повороте они сдвигаются по окружностям разного радиуса.
Существенное улучшение маневренности трехосных полуприцепов может быть достигнуто при использовании схем, показанных на рисунке 12.2, д, е. Полуприцепы, выполненные по схеме (рисунок 12, е), обеспечивают наилучшую маневренность по сравнению с другими рассматриваемыми схемами. Вариантом этой схемы является схема, у которой первая ось выполнена неповоротной со сдвоенными колесами, а вторая и третья — с одинарными поворотными колесами.
12.3 Определение основных параметров компоновки прицепов (полуприцепов)
Исходными данными для определения основных параметров компоновки прицепа и полуприцепа являются: техническая характеристика основного тягового автомобиля (тягача) и заданная полная масса прицепа (полуприцепа).
Определение снаряженной массы и грузоподъемности прицепа (полуприцепа) при заданной полной массе, а также количества осей, осуществляют исходя из предельно допустимых осевых нагрузок.
Габаритные размеры прицепа (рисунок 12.3 ) и полуприцепа (рисунок 12.4 ) ограничиваются так же, как и для автомобиля: высота (Н2) — не более 4 м, ширина (В2) —не более 2,5 м. Габаритная длина (L4) ограничивается в составе автопоезда.
Дорожный просвет (Н1) должен быть для прицепа и полуприцепа не меньше, чем у основного тягового автомобиля.
Основные параметры и размеры осей, в том числе габаритная ширина и колея колес (В1), регламентируется ГОСТ 14650-69.
Рисунок 12.3.Схема бортового прицепа
При проектировании автопоездов важным моментом является обеспечение надежной сцепки с прицепами и полуприцепами. Параметры сцепки грузовых автомобилей и прицепов даются в ГОСТ 2349—75, которым регламентируются высота расположения продольной оси тягового крюка на автомобиле и сцепной петли дышла (Н19), а также углы перемещения их относительно друг друга. Длина дышла (L8) выбирается из условия обеспечения зазора между автомобилем и прицепом не менее 50 мм при повороте автопоезда с минимальным заданным радиусом поворота.
Рисунок 12.4. Схема бортового полуприцепа
Присоединительные размеры и параметры сцепки тягача с полуприцепами регламентированы ГОСТ 12105-74, ГОСТ 12017-81.
После выбора размеров платформы определяют базу прицепа и полуприцепа. База прицепа L1 (рисунок 12.3) определяется из условия равномерного нагружения колес осей. При этом передний свес обусловливается компоновочным решением по установке передней поворотной тележки. Для прицепов грузоподъемностью свыше 5 т база должна быть не менее 3 м во избежание повышенных автоколебаний передних колес.
База полуприцепа L'2+L''2 (рисунок 12.4) определяется из условия обеспечения допускаемых нагрузок на седло и на ось (оси) с соблюдением регламентированного ГОСТ 12105-74 радиуса габарита передней части полуприцепа, определяющего передний свес.
Погрузочную высоту Н5 прицепа и полуприцепа рекомендуется принимать не более 1400 мм для прицепов и не более 1450 мм для полуприцепов; при этом зазор между колесом и близлежащей частью прицепа (полуприцепа) должен быть не менее 75 мм при одновременном упоре оси в ограничители хода подвески.
Размеры, определяющие расположение седельно-сцепного устройства на тягаче и сцепного шкворня на полуприцепе выбирают по ГОСТу в зависимости от вертикальной нагрузки на седло и числа задних мостов (осей) тягача (полуприцепа).
Регламентируемыми размерами полуприцепа и тягача, обеспечивающими гарантированные зазоры между кабиной тягача и передней стенкой полуприцепа и между задней частью тягача и близлежащей частью полуприцепа с учетом перемещения относительно сцепного шкворня, являются следующие (рисунок 12.4): R4 - расстояние от оси отверстия под шкворень седельно-сцепного устройства до задней стенки кабины или до близлежащих точек установленных за ней узлов и агрегатов тягача; R3 - радиус габарита задней части тягача; R2 - расстояние от шкворня до близлежащей части механизма опорного устройства полуприцепа; R1 - радиус габарита передней части полуприцепа; Н20 - высота верхней плоскости седельно-сцепного устройства тягача от уровня дороги (под номинальной нагрузкой и без нагрузки).
12.4 Влияние параметров компоновки прицепа на устойчивость управления автопоезда
Влияние массы прицепа на устойчивость управления автопоезда
Автопоезд в основном совершает прямолинейное движение, и поэтому вопрос обеспечения хорошей устойчивости управления при данном режиме движения является первоочередным. Особенность управления при прямолинейном движении состоит в том, что водитель поворотом рулевого колеса устраняет отклонения автопоезда относительно заданной прямолинейной траектории. Характер поворота рулевого колеса зависит от реакции автопоезда на управляющее воздействие и его устойчивости к внешним возмущениям.
В развитии прицепных автопоездов прослеживается тенденция к увеличению отношения массы прицепа к массе автомобиля. В связи с этим выявление зависимости устойчивости управления автопоезда от массы прицепа приобретает большое значение. На дорогах с низкими коэффициентами сцепления эта зависимость проявляется в наибольшей степени. Результаты исследований показывают, что с увеличением массы прицепа устойчивость управления автопоездом ухудшается и водителю приходится постоянно корректировать направление движения, снижая при этом скорость движения, что ведет к снижению производительности автопоезда. Устойчивость управления достигается повышением сцепления шин с опорной поверхностью. Для этого при движении по заснеженным дорогам применяют цепи противоскольжения, что также улучшает проходимость автопоезда, однако цепи недолговечны.
Литература: 2[111-118]
Контрольные вопросы:
1) Проведите сравнительный анализ основных компоновочных схем прицепов.
2) Проведите сравнительный анализ основных компоновочных схем полуприцепов.
3) Как определяются основные компоновочные параметры прицепов?
4) Как определяются основные компоновочные параметры полуприцепов?
5) Влияет ли масса прицепа на устойчивость управления автопоезда?