Для большинства опорных грунтовых поверхностей, по которым происходит движение многоосных автомобилей, влияние числа осей на важнейший показатель проходимости — сопротивление качению — положительно или нейтрально. Целесообразным пределом числа осей, при котором мощность сопротивления качению уменьшается, является 5.„6, так как при дальнейшем увеличении числа осей ощутимого повышения проходимости не происходит.

Тип, конструкция шин и нагрузка, приходящаяся на них в статическом состоянии, существенно влияют на показатели проходимости. Разработка и применение шин новых типов для многоопорных автомобилей обеспечивают значительное повышение их проходимости. Хорошо зарекомендовали себя тороидные шины с регулируемым внутренним давлением и широкопрофильные шины с переменным давлением, которые широко применяются на многоосных автомобилях большинства типов, они обеспечивают большую, чем у тороидных шин (на 25 …35%), площадь контакта с грунтом, в результате чего снижается давление на грунт.

Проведем анализ связей общих конструктивных решений с некоторыми показателями, характеризующими проходимость автомобилей. При этом остановимся лишь на отдельных особенностях, обусловленных применением большого числа осей и их размещением по базе.

Для установления закономерностей влияния многоосного движителя на параметры опорной проходимости прежде всего необходимо проанализировать взаимодействие с грунтом одиночного колеса. Из всего многообразия известных грунтовых опорных поверхностей многоосные автомобили проявляют свои характерные особенности на деформируемых, уплотняемых грунтах определенной группы. К таким грунтам относятся связные грунты в пластичном и рыхлом состояниях с низкой несущей способностью (глины, суглинки, супеси в твердом, пластичном и текучем состояниях, пески, галечники, крупнообломочные породы).

Опрокидывание на деформируемых грунтах является особым опасным случаем потери устойчивости и характерным для некоторых многоосных автомобилей. У обычных автомобилей такое явление наблюдается редко.

Опрокидывание чаще всего происходит при съезде многоосного автомобиля с высоким расположением центра масс и большими нагрузками на ось (более 100 кН) одной стороной на обочину дороги, имеющей низкую несущую способность грунта и неукрепленные откосы. При этом из-за больших осевых нагрузок колеса одной стороны, находящиеся на обочине, прорезают глубокую колею, происходит сползание грунта и автомобиль с грузом опрокидывается вследствие крена подрессоренной массы на мгновенно образовавшемся «косогоре», превышающем допустимую крутизну. Опрокидывание происходит, как правило, быстро и часто бывает трудно принять какие-либо меры по его предотвращению.

Из выраженияследует, что опрокидывание автомобиля зависит не только от угла статической устойчивости ср, но также и от разности глубин образуемой колеи с наружной (по отношению оси дороги) #„ и внутренней Нв сторон автомобиля.Глубина образуемой колеи находится в сложной зависимости от параметров грунта и характеристик шины, нагрузки на колесо, числа проходов по одному следу и др.

Применение задних управляемых осей в сочетании с передними при всех прочих равных параметрах позволяет значительно улучшить показатели поворачиваемости автомобиля в различных условиях и на всех режимах движения. Это важное преимущество может обеспечить длиннобазным многоосным автомобилям хорошую вписываемость в кривые дорожной сети и удовлетворительную маневренность в условиях различной местности, строительных площадках, в том числе и в горных условиях, а для двухосных легковых автомобилей успешно решать все обостряющуюся проблему «тесноты» транспортного потока больших городов.

Третий дополнительный относительный оценочный показатель характеризует запас, который имеет автомобиль до опрокидывания; назовем коэффициентом запаса устойчивости.

Этот показатель удобен при сравнительной оценке различных автомобилей, отличающихся по конструктивному исполнению. Расчетами на ЭВМ и постановкой широкого эксперимента на моделях и натурных образцах многоосных автомобилей получена интересная и практически важная закономерность изменения угла крена yAYm подрессоренной массы при колебаниях автомобиля в зависимости от числа осей. Эта закономерность показывает, что с увеличением числа осей на всех гармонических неровностях различной длины угол крена уменьшается, что наглядно можно проследить на графике рис. 82. График получен расчетом для случая движения условных многоосных автомобилей по горизонтальной дороге с гармоническими неровностями под колесами одной стороны, при постоянной скорости движения 15 км/ч.

Длины волн неровностей изменялись от 2 до 22 м. Увеличение длины волны неровности приводит к возрастанию угла крена подрессоренных масс. Наибольшего значения угол крена достигает на длинных неровностях, что и зафиксировано.

Принятая к исследованию расчетная схема поперечных колебаний.

Согласно схеме дополнительные поперечные колебания будем рассматривать в двух обобщенных координатах Y и у с учетом колебаний по координатам z и ф и двух вспомогательных координатах q и £.

При отсутствии амортизатора в системе поперечных колебаний по оси у парциальный коэффициент затухания колебаний системы .

Для исследования полученной системы дифференциальных уравнений принципиально важным вопросом является выбор расчетных неровностей дороги. Учитывая характер поставленной задачи и опыт эксплуатации многоосных автомобилей, в качестве дорожных возмущений примем гармонические неровности, по которым автомобиль движется колесами одной стороны.

Из графика видна зависимость сопротивления качению от режима работы колеса. Мощность сопротивления качению возрастает в параболической зависимости от буксования и от юза колеса. Это связано главным образом с затратой энергии на образование колеи в грунте. Оптимальным режимом является режим свободного (без проскальзывания) качения, Из графика также видно влияние на сопротивление качению и на глубину колеи повторного прохода колеса по одному следу на деформируемом уплотняемом грунте. Сопротивление качению и прирост глубины колеи уменьшились по сравнению с их значением при первом проходе колеса вследствие изменения характеристик грунта.

Экспериментально доказано, что при расчете взаимодействия деформируемого колеса по зависимостям для жесткого колеса велика погрешность, причем она тем больше, чем меньше рабочее давление в шине

Принято, что опора деформируемого колеса на деформируемом грунте имеет сложную геометрическую форму, состоящую из плоской части под центром колеса длиной Lnp и из цилиндрической части с радиусом г впереди колеса. Расстояние плоской части от поверхности грунта равно глубине образующейся колеи Рассматривается вначале свободный режим качения колеса, Удельное давление в цилиндрической части Принимается, что ширина отпечатка в контакте при изменении давления в шине не изменяется. На основании принятых допущений и расчетной схемы

Первое слагаемое выражает элементарную нагрузку в цилиндрической части, а второе в плоской части опоры колеса на грунт.

Для решения полученной системы дифференциальных уравнений можно использовать как ЭВМ, так и операторный метод Лапласа или матричный способ.

При сравнительных расчетах был принят гипотетический ряд многоосных автомобилей, имеющих число осей от 2 до 12 и тележечную схему расположения осей по базе. Нагрузка на колесо принималась постоянной для всех автомобилей Отношение неподрессоренных масс к общей массе было принято равным 0,1. Жесткостные параметры подвески выбирались из условия обеспечения хороших показателей плавности хода автомобилей и соответствовали значениям.

Ширина колеи, высота центра масс принимались по среднестатистическим данным выполненных конструкций. Из условий ограничений транспортирования железнодорожным транспортом Моменты инерции определялись по эмпирическим зависимостям.

Ниже проведем анализ некоторых сравнительных расчетов и результатов эксперимента.

Изменения частот собственных колебаний, коэффициентов затухания и возмущающих функций поперечных колебаний зависят от числа осей автомобиля.

Для обеспечения эффективности гашения поперечно-угловых колебаний равной эффективности гашения вертикальных колебаний необходимо коэффициент |га сопротивления амортизаторов увеличить не менее чем в 1,75 раза, чего можно добиться при применении дополнительного демпфера.

Использование на многоосных автомобилях стабилизаторов поперечной устойчивости целесообразно и дает эффект только при одновременном применении в системе подрессоривания демпферов поперечно-угловых колебаний.

Одним из возможных способов повышения поперечной устойчивости может быть использование устройства, обеспечивающего поперечно-угловую блокировку подвески автомобиля. При этом у шестиосного автокрана угол статической устойчивости повысился в 1,15 раза, а максимальная амплитуда поперечно-угловых колебаний снизилась в 1,3…1,4 раза.

Для многоосных, особенно многоопорных автомобилей, перевозящих сверхтяжелые грузы, самым эффективным способом обеспечения поперечной устойчивости является применение электронной системы, контролирующей и автоматически стабилизирующей устойчивое положение как в статическом положении, так и при движении.

Как было показано закон распределения мощности по колесам и мостам определяют кинематические характеристики РУТ. При блокированной трансмиссии распределение мощности зависит согласно уравнению от кинематического несоответствия, соотношения приведенной тангенциальной эластичности колес и грунта и общего сопротивления движению. Сопоставляя оптимальный закон распределения мощности с фактическим, определяемым конструкцией трансмиссии, можно прийти к выводу, что трансмиссия должна быть автоматической, способной приспособляться к изменяющимся в зависимости от характеристик грунта и ровности поверхности условиям движения колес.