Пожарно-спасательные автомобили (ПСА), применяемые для тушения пожаров на труднодоступных территориях (в том числе лесных массивов), должны иметь высокие подвижность и маневренность, обеспечивать быстрое прибытие к местам работы. Вместе с тем, анализ показывает, что существующие типы ПСА, оборудование которых смонтировано на двухосных и трехосных автомобильных базовых шасси (АБШ), по своим скоростным качествам не всегда удовлетворяют этим требованиям. В частности, анализ показал, что динамические нагрузки, действующие на элементы АБШ ПСА, такие как АЦ-2,5/40 (шасси ЗиЛ 131) , АЦ-5-40 (шасси КамАЗ 43114) при движении по грунтовым дорогам категории «А» [1], могут превзойти допустимые пределы (25…30 м/) уже при скоростях 20…25 км/ч. При этом средние скорости движения на дорогах категории «Б» не будут превышать 10…12 км/ч, а на дорогах категории «В» скорости снижаются до 5…7 км/ч, что не может обеспечить высокую эффективность применения таких ПСА при тушении природных и техногенных пожаров.
В связи с этим, для тушения пожаров на труднодоступных территориях должны создаваться специальные ПСА, имеющие высокие плавность хода, тяговооруженность, маневренность, грузоподъемность. Эта задача может быть решена на основе модернизации существующих или разработки новых АБШ. При этом, целесообразно использовать под монтаж оборудования таких ПСА АБШ, выпускаемые промышленностью, и приспособленные для решения этих задач.
Уменьшение динамических нагрузок и, как следствие этого, увеличение скоростей движения ПСА по дорогам низкого качества может быть достигнуто, в первую очередь, за счет совершенствования их динамических систем, систем подвески АБШ и упругого закрепления оборудования ПСА.
Результаты анализа влияния характеристик подвески на максимальные значения АЧХ колебаний элементов подвесок АБШ в областях низкочастотного, высокочастотного резонансов и в межрезонансной областях (рис. 2) позволяют определить пути снижения динамических нагрузок.
Уменьшение собственной частоты колебаний подрессоренных масс может быть достигнуто также при применении упругих элементов подвески с нелинейными регрессивно-прогрессивными характеристиками (рис.3), которые имеют небольшую жесткость в средней части в области основных рабочих деформаций и резкое возрастание жесткости на крайних участках для недопущения частых «пробоев» подвески.
Уменьшение жесткости шин (рис.2б) мало влияет на максимальные ускорения в области низкочастотного резонанса, но приводит к значительному их уменьшению в области высокочастотного резонанса и в межрезонансной области. При этом уменьшается собственная частота колебаний неподрессоренных масс.
Жесткость шин может быть уменьшена за счет применения на колесах АБШ широкопрофильных и арочных шин низкого давления [3], жесткость которых в 1,5-2 раза меньше, чем жесткость штатных шин высокого давления. При этом собственная частота колебаний неподрессоренных масс ПСА, например, АЦ-5-40 (шасси КамАЗ 43114) уменьшается с 55 Гц до 40…45 Гц.
Кроме того, широкопрофильные шины обеспечивают нивелирование, сглаживание коротких дорожных неровностей, значительно уменьшая их возмущающее действие. Широкопрофильные шины, имея большую площадь контакта с грунтом, повышенное сцепление колес с грунтом, обеспечивают высокую проходимость ПСА на мягких и заболоченных грунтах.
При этом максимально-допустимые скорости движения АЦ-5-40 (шасси КамАЗ 43114) могут быть увеличены с 20…25 км/ч до 45…50 км/ч.
Одним из путей развития ПСА является монтаж оборудования на многоосные колесные шасси (МКШ), что позволяет значительно повысить эффективность их применения для тушения природных и техногенных пожаров на труднодоступных территориях.
МКШ, имеющие привод на все колеса, независимую подвеску колес, широкопрофильные или арочные шины с централизованной подкачкой воздуха, системы изменения дорожного просвета позволяет значительно повысить проходимость ПСА при движении по дорогам низкого качества, а так же вне дорог по лесистой и заболоченной местности. При этом ПСА будет иметь достаточно высокую маневренность при наличии рулевого привода на все колеса.
Большая грузоподъемность и удлиненная рама МКШ позволяют монтировать на них цистерны большего объема.
Динамические нагрузки, действующие на ПСА, смонтированные на МКШ при движении по грунтовым дорогам, в 1,5-2 раза меньше, чем на двух и трехопорные колесных шасси. При этом скорости движения таких шасси по дорогам низкого качества достигают 60…70 км/ч. Это объясняется тем, что у МКШ упругие элементы подвески распределены вдоль подрессоренной рамы, широкопрофильные шины низкого давления имеют жесткость меньшую, чем шины высокого давления. При этом общая приведенная жесткость системы подвески уменьшается, что приводит к уменьшению собственных частот вертикальных и угловых колебаний (рис.1) подрессоренных масс до 7,5…8,5Гц при значениях коэффициента апериодичности . Значительное влияние на ускорения подрессоренных масс оказывает размещение колес МКШ по длине рамы корпуса. Для МКШ с колесной формулой 8х8 возможны три основных схемы размещения колес: равномерная (1-1-1-1), сближены четыре передних и задних колеса (2-2), сближены четыре средние колеса (1-2-1). С точки зрения снижения динамических нагрузок наиболее целесообразна схема 1-2-1, т.к. в этом случае снижается угловая жесткость, уменьшаются угловые ускорения, что приводит к снижению вертикальных ускорений передней и задней частей корпуса ПСА.
Таким образом, среди всего спектра направлений совершенствования элементов подвесок АБШ ПСА, необходимо выделить следующие решения, направленные на обеспечение минимизации действующих значений ускорений при движении и как следствие увеличение скорости передвижения ПСА:
— конструктивное уменьшение жесткости упругих элементов подвески, как дальнейшее направление – использование упругих элементов с нелинейными регрессивно-прогрессивными характеристиками или регулируемыми характеристиками, что позволит создать ПСА с изменяемым клиренсом;
— применение демпфирующих элементов с регулируемыми характеристиками (изменяемым коэффициентом демпфирования);
— создание автоматических комплексов управления характеристиками элементов подвески в зависимости от качества дорожного покрытия, скорости движения, степени загрузки ПСА и т.д.;
— применение шин низкого давления для АБШ ПСА, использование которых предполагается в местностях с низким качеством дорожного покрытия либо без такового;
— использование в качестве базы для монтирования оборудования ПСА многоосные колесные шасси.
Список литературы:
1.Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 50597-93
«Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения».
2.Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. М.: Машиностроение, 1972.-355 с.
3.Грачев Е.В. и др., Некоторые пути снижения динамических нагрузок оборудования при транспортировке. Сб. «Исследования и испытания вооружения». №1, 1969.[schema type=»book» name=»ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДВЕСОК БАЗОВЫХ ШАССА ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ» description=»В статье рассмотрен анализ параметров подвесок автомобильных базовых шасси пожарно-спасательных автомобилей влияющих на действующие величины ускорений элементов подвесок и монтируемого оборудования, так же выделены направления совершенствования элементов подвесок с целью минимизации воздействий ускорений во время движения.» author=»Широухов Александр Валерьевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-29″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_04(13)» ebook=»yes» ]