Учёные СПбГАСУ разработали способ удешевить производство автосамосвалов. Речь идёт о создании сочленённых строительных автосамосвалов на основе узлов и агрегатов серийно выпускаемых жёсткорамных моделей. Это позволит повысить объёмы выпуска и удешевить производство данного вида техники.

В текущем году в рамках гранта СПбГАСУ на выполнение научно-исследовательских работ научно-педагогическими работниками университета по направлению «Автомобильно-дорожный комплекс и интеллектуальные транспортные системы» д. т. н. профессор Виктор Добромиров и к. т. н. Ульяна Мейке при активном участии (в рамках его диссертационного исследования) аспиранта кафедры наземных транспортно-технологических машин (НТТМ) СПбГАСУ Кирилла Фомина выполнили НИР №7-НПР-24 «Исследование нагружённости унифицированных агрегатов трансмиссий колёсных дорожно-строительных машин».

Авторы НИР рассмотрели решение одного из аспектов создания сочленённых машин – использование в их конструкции серийно выпускаемых узлов и агрегатов трансмиссий от большегрузных автосамосвалов традиционной жёсткорамной конструкции. Напомним, что сочленённое транспортное средство обычно состоит из двух жёстких секций, шарнирно сочленённых друг с другом. Поворот таких машин осуществляется не за счёт передних управляемых колес, а путем взаимного складывания секций рамы в горизонтальной плоскости с использованием силовых гидравлических цилиндров. Такой принцип поворота позволяет использовать в конструкции машины колёса с шинами существенно большего диаметра и ширины в сравнении с жёсткорамными образцами. Это обеспечивает неоспоримое преимущество сочленённых двухзвенных машин над жёсткорамными в части проходимости и манёвренности, что важно для дорожно-строительного производства.

Внимание исследователей к данному виду транспорта обусловлено несколькими причинами. Во-первых, отечественная дорожно-строительная отрасль испытывает дефицит большегрузных автосамосвалов-землевозов на базе колёсных шасси с шарнирно-сочленённой рамой. Дефицит вызван высокой стоимостью и ограничениями поставок зарубежных образцов из-за санкционной политики недружественных стран-производителей. Как показал опыт некоторых отечественных производителей, разработка в России таких машин в наиболее востребованном классе грузоподъёмности 25 т также ограничивается высокой стоимостью их создания на базе специального производства.

Во-вторых, наблюдается рост потребности в автосамосвалах такого типа, особенно для реализации крупномасштабных проектов дорожного строительства в условиях бездорожья Сибири, Дальнего Востока и Арктической зоны. Поэтому запуск отечественного производства сочленённых строительных самосвалов приобрёл особую актуальность.

Авторы исследования установили, что увеличить выпуск и при этом снизить стоимость производства отечественных сочленённых автосамосвалов возможно в случае, если создавать их в составе высокоунифицированных семейств машин на базе серийно выпускаемых жёсткорамных моделей на предприятиях автомобильной промышленности по выпуску грузовой техники. В связи с этим учёные предложили включить в общую номенклатуру производимых большегрузных строительных автосамосвалов-землевозов машины типа 6×6 и 8×8 с двухзвенной шарнирно-сочленённой рамой и широким использованием в их конструкции унифицированных с жёсткорамными машинами узлов и агрегатов, в первую очередь в части элементов привода ходового оборудования (рис. 1).

В 2017 г. крупнейший отечественный автоконцерн «КАМАЗ» в рамках реализации аналогичной концепции представил свою первую шарнирно-сочленённую машину общетранспортного назначения типа 6×6 грузоподъёмностью 13 т – «КАМАЗ-6345-3101», предназначенную для работы в условиях Арктики. Машина полной массой 30 т оснащена силовой установкой «КАМАЗ-740.37 400» (V8, 11,76 л) мощностью 400 л. с. В силовой привод входят однодисковое диафрагменное сцепление MFZ 430, механическая 16-ступенчатая коробка передач ZF 16S 1822, двухступенчатая раздаточная коробка «КАМАЗ-633 1800020» с распределением крутящего момента между передней осью и задней тележкой в соотношении 27,5% : 72,5%, оснащённая блокируемым межосевым дифференциалом, и ведущими мостами с колёсными редукторами, заимствованными у «КАМАЗ-6520».

В 2019 г. был создан сочленённый образец «КАМАЗ-6355» типа 8×8 увеличенной грузоподъёмности до 16 т. Модель оснащена двигателем «КАМАЗ Р6 910.12.12» мощностью 450 л. с., коробкой передач «Allison 4500» на шесть передач. Раздаточная коробка унифицирована с коробкой «КАМАЗ-6345» (6×6).

Обе машины оснащены шинами 710/70 R38 / 1000х50R25 SB1 с допустимой радиальной нагрузкой 5 т и предельной скоростью 65 км/ч по асфальту и 50 км/ по грунтовой дороге.

В рамках НИР в интересах дорожно-строительного производства исследователи оценили возможности усовершенствования конструкции сочленённого образца «КАМАЗ» 6×6 за счёт увеличения его грузоподъёмности до 25 т и установки на него самосвального оборудования. Они также сравнили эту конструкцию с серийной жёсткорамной моделью аналогичной грузоподъемности по показателям основных эксплуатационных свойств. Особое внимание обратили на надёжность работы предлагаемых к использованию унифицированных узлов и агрегатов. Наиболее ответственными унифицированными элементами при этом считаются узлы и агрегаты трансмиссии. В связи с этим возникла необходимость сравнить их нагружённости в базовой жёсткорамной и вновь создаваемой сочленённой машинах в процессе движения, сопровождающегося возникновением значительных по величине циркулирующих моментов в замкнутых (блокированных) контурах привода ведущих осей.

Учитывая ограниченность научных исследований в этой области, учёные разработали метод расчёта нагружённости блокированных приводов ходового оборудования колёсных многоприводных дорожно-строительных машин и таким образом получили расчётные значения крутящих моментов, нагружающих оси блокированных контуров трансмиссий базовой жёсткорамной и предполагаемой сочленённой машин при маневрировании на ограниченном пространстве дорожной насыпи, преодолении на пути единичных препятствий различного геометрического профиля – кюветов, рвов, эскарпов, крутых коротких подъёмов и спусков, и движении по грунтам с низкой несущей способностью. Разработанный концептуальный облик сочленённой машины и общий вид её серийного жёсткорамного аналога «КАМАЗ 65802» представлены на рис. 2.

Основные показатели эксплуатационных свойств для сочленённой машины были спрогнозированы в ходе исследования, а для её серийного аналога взяты из технической литературы. Расчёты показали, что нагрузки в приводе колёс сочленённой машины повышаются не более, чем на 20% по сравнению с жёсткорамной. Однако у подавляющего большинства серийных конструктивных элементов привода такое превышение не вызывает напряжений свыше предельно допустимых.

Полученные результаты дают основание считать предложенную в НИР концепцию создания строительных колёсных сочленённых автосамосвалов класса грузоподъёмности 25 т в составе высокоунифицированных семейств автосамосвалов обоснованной и реализуемой.