Бортовые автомобили (рис. 2.1, а) снабжаются кузовом 2 в виде деревянной или металлической платформы с откидными бортами и предназначаются для перевозки преимущественно штучных грузов. Вместе с одноосными прицепами бортовые автомобили применяют для перевозки длинномерных материалов — труб, свай, бревен, проката металлов и т. д. Грузоподъемность отечественных бортовых автомобилей 0,8—14 т, мощность двигателя 70—240 л. с. (51,5— 176,5 кВт).

Рис. 2.1. Грузовые автомобили:
а — с открытой платформой иоткидными бортами; б — тягач с седельно-сцепным устройством; в — самосвал

На раме шасси такого тягача крепится опорная плита и седельно-сцепное устройство 4, воспринимающее силу тяжести груженого полуприцепа и служащее для передачи ему тягового усилия, развиваемого автомобилем. Применение автомобильных тягачей седельного типа с полуприцепами позволяет лучше использовать мощность двигателя и значительно увеличить грузоподъемность автомобиля. Седельные автотягачи способны работать с гружеными полуприцепами массой 6—18,5 т.

Автомобильные тягачи с укороченной базой, к раме которых крепится балласт (вместо седельно-сцепного устройства), используется для буксировки двух-, трех- чертырех- и шестиосных многоколесных прицепов-тяжеловозов (трайлеров) грузоподъемностью от 20 до 120 т, предназначенных для перевозки тяжеловесных крупногабаритных грузов — тракторов, экскаваторов, трубоукладчиков и других строительных машин, а при соответствующей оснастке— паровых котлов, насосов, санитарно-технических кабин и т. д.

Автомобили-самосвалы (рис. 2,1, в) имеют кузов 2 в виде открытой сверху металлической платформы, наклоняющейся при разгрузке; они предназначены для перевозки строительных материалов (щебня, песка, грунта, бетонов и пр.) и быстрой выгрузки их. Для защиты кабины передняя часть кузова снабжена козырьком. Наклон кузова назад или набок производится при помощи гидравлического механизма опрокидывания, приводимого в действие от коробки отбора мощности.

Отечественные автосамосвалы имеют грузоподъемность от 3,5 до 75 т, мощность двигателя 70—900 л. с. (51,5—662 кВт). Они могут работать с самосвальными прицепами.

На современных автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания—карбюраторные и дизели, которые преобразуют тепловую энергию, выделяемую при сгорании топлива, в механическую. Шасси состоит из механической ступенчатой трансмиссии (силовой передачи), ходовой части и механизмов управления машиной..

Рис. 2.2. Кинематические схемы грузовых автомобилей: а — нормальной проходимости; б — повышенной проходимости

Трансмиссия (рис. 2.2) передает крутящий момент от вала двигателя 2 к ведущим колесам 8, а также приводит в действие различное оборудование, смонтированное на автомобиле.

В нее входят:
1) постояннозамкнутая дисковая фрикционная муфта (сцепление), служащая для плавного соединения и быстрого разъединения работающего двигателя с трансмиссией;
2) ступенчатая коробка передач, которая выполнена в виде зубчатого редуктора с переменным передаточным числом и предназначена для изменения величины крутящего момента, подводимого к ведущим колесам в зависимости от условий движения, обеспечения движения автомобиля задним ходом и разъединения работающего двигателя с трансмиссией при длительных остановках машины;
3) карданные валы, передающие крутящий момент под меняющимся углом от коробки передач, укрепленной на раме, к подрессоренному заднему мосту;
4) главная передача (одинарная или двойная), увеличивающая тяговую силу на ведущих колесах;
5) дифференциал, служащий для распределения крутящего момента между ведущими колесами и обеспечивающий их вращение с различными угловыми скоростями при движении автомобиля на поворотах и по неровной поверхности;
6) полуоси (валы) , передающие крутящий момент к закрепленным на них ведущим колесам; главная передача, дифференциал и полуоси, заключенные в кожух, называются задним ведущим мостом.

Автомобили нормальной проходимости, приспособленные для работы на шоссе и грунтовых дорогах, имеют один ведущий мост —задний (рис. 2. 2,а), а автомобили повышенной проходимости— два (передний и задний) или три (передний и два задних) ведущих моста. В трансмиссию автомобиля с двумя ведущими мостами (рис. 2.2,б) кроме сцепления, коробки передач, карданного вала 6 и заднего ведущего моста входят также передний ведущий мост с управляемыми колесами и раздаточная коробка, соединенная с ним и коробкой передач карданными валами.

В трансмиссиях автомобилей нормальной и повышенной проходимости, используемых в качестве базы строительных машин, предусмотрен подвод части мощности двигателя к раздаточному редуктору, имеющему вал отбора мощности для привода навесного рабочего оборудования. Раздаточный редуктор может приводить в действие гидронасос системы управления навесным оборудованием.

Ходовая часть передает на дорогу силу тяжести автомобиля и осуществляет его поступательное движение. Она состоит из несущей рамы, на которой монтируются все агрегаты, кузов и кабина водителя, переднего и заднего мостов с пневмоколесами и упругой подвески, соединяющей несущую раму с мостами.

Колеса автомобилей нормальной проходимости снабжаются, как правило, пневматическими шинами высокого давления 5—7 кгс/см2 (0,49—0,69 МПа), а автомобилей повышенной проходимости — шинами низкого давления 1,75—5 кгс/см2 (0,17— 0,49 МПа) с увеличенной опорной поверхностью.

Механизмы управления объединены в две независимые системы: рулевую — для изменения направления движения автомобиля посредством поворота передних управляемых колес и тормозную — для снижения скорости и быстрой остановки машины.

Тракторы применяются на строительстве для перемещения тяжеловесных грузов на прицепах по плохим дорогам и пересеченной местности там, где не может пройти автомобиль, а также передвижения и работы навесных или прицепных строительных машин. Различают пневмоколесные и гусеничные тракторы, кото- А рые делятся на несколько классов в зависимости от максимального тягового усилия в тс (кН) на крюке трактора при номиналь- щ ной мощности двигателя. Тракторы, применяемые в строительстве, относятся к тяговому классу 1,4 тс (13,8 кН), 3 тс (29,5 кН), 6 тс (59 кН), 9 тс (88 кН), 15 тс (149 кН), 25 тс (345 кН) и 35 тс (343 кН).

Пневмоколесные тракторы обладают сравнительно большими скоростями передвижения (до 40 км/ч), высокой мобильностью и маневренностью; их используют как транспортные машины и как базу для установки различного навесного оборудования ( погрузочного, кранового, бульдозерного и землеройного), применяемого при производстве землеройных и строительно-монтажных работ небольших объемов на рассредоточенных объектах. Наиболее эффективно пневмоколесные тракторы используются на дорогах с твердым покрытием. Основной их недостаток — сравнительно высокое удельное давление на грунт (0,2—0,4 МПа), значительно снижающее проходимость машины.

Гусеничные тракторы нашли более широкое применение в строительстве благодаря значительному тяговому усилию на крюке (не менее 3 те), надежному сцеплению гусеничного хода с грунтом, малому удельному давлению на грунт (0,02— 0,06 МПа) и высокой проходимости. Основным недостатком гусеничных тракторов является их тихоходность (не более 12 км/ч).

Основные узлы пневмоколесных и гусеничных тракторов — двигатель, силовая передача (трансмиссия), остов (рама), ходовое устройство, система управления, вспомогательное и рабочее оборудование.

Гусеничные тракторы оснащаются дизелями и карбюраторными двигателями, механическими, гидромеханическими и электромеханическими трансмиссиями.

Расположение двигателя может быть передним (рис. 2.3,а), средним и задним (рис. 2.3,б). Наибольшее распространение получили гусеничные тракторы с дизелями и передним расположением двигателя. Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от вала двигателя к ведущим звездочкам гусеничных лент (гусениц), плавного трогания и остановки машины, изменения тягового усилия трактора в соответствии с условиями движения, изменения скорости и направления его движения, а также привода рабочего оборудования.

В состав механической трансмиссии (рис. 2.4) входят: фрикционная дисковая муфта сцепления (постоянно или непостоянно замкнутая), коробка передач, соединительные валы, главная передача, механизм поворота с тормозами и бортовые редукторы, соединенные с ведущими звездочками гусениц. Муфта сцепления и коробка передач выполняют те же функции, что и одноименные узлы автомобиля. Главная передача (аналогичная автомобильной) и бортовые редукторы увеличивают крутящий момент, подводимый от двигателя к ведущим звездочкам гусениц. На поперечном валу трансмиссии между главной передачей и бортовыми редукторами установлен фрикционный или планетарный механизм поворота, предназначенный для изменения направления движения трактора. Наиболее распространенный фрикционный механизм поворота (рис. 2.4, а) выполнен в виде двух постоянно замкнутых многодисковых фрикционных муфт (бортовых фрикционов).

При обоих включенных фрикционах ведущие звездочки 10 гусениц вращаются синхронно, что обеспечивает прямолинейное движение машины. Частичным или полным выключением одного из фрикционов уменьшают скорость движения соответствующей гусеницы, в результате чего происходит поворот трактора в сторону отстающей гусеницы. На наружные (ведомые) барабаны фрикционов действуют ленточные тормоза 8, осуществляющие торможение отключенной от трансмиссии гусеницы для более крутого поворота трактора, а также торможение обеих гусениц при движении трактора на уклонах и затормаживание его на месте.

Рис. 2.4. Кинематические схемы механических трансмиссий гусеничных тракторов с механизмом поворота:
а — фрикционным; б — планетарным

Прямолинейное движение трактора с планетарным механизмом поворота (рис. 2.4,б) обеспечивается при затянутых тормозах до полной остановки солнечных шестерен. При этом водила и вал будут вращаться с одинаковой скоростью. Для поворота трактора необходимо отпустить правый или левый тормоз, в результате чего один из планетарных механизмов полностью или частично прекратит передавать крутящий момент ведущей звездочке 10 гусеницы. Включением тормоза 8 достигается уменьшение радиуса поворота трактора. При одновременном включении обоих тормозов 8 обеспечивается снижение скорости или полная остановка машины. Планетарный механизм поворота одновременно выполняет функции редуктора. Основным недостатком планетарного механизма поворота является сложность регулировки тормозов.

Наряду с такими достоинствами, как простота конструкции, высокая надежность, сравнительно большой КПД (0,82—0,86) и малая стоимость, механическая трансмиссия имеет ряд недостатков, основным из которых является необходимость частого переключения передач в процессе работы трактора, что приводит к нерациональному использованию мощности двигателя и повышенной утомляемости машиниста.

Этот недостаток устранен в гидромеханической и электромеханической трансмиссиях. В гидромеханической трансмиссии используется механическая ступенчатая коробка передач и гидротрансформатор, заменяющий муфту сцепления. Гидротрансформатор обеспечивает автоматическое бесступенчатое изменение крутящего момента, а также скорости движения трактора, в пределах каждой передачи коробки в зависимости от общего сопротивления движению машины. Это позволяет снизить число переключений передач, повысить долговечность двигателя и трансмиссии в результате уменьшения на последнюю динамических нагрузок, уменьшить вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки. Однако по сравнению с механической гидромеханическая трансмиссия имеет более сложную и дорогую конструкцию, значительно меньший КПД (0,7—0,75), что ухудшает топливную экономичность трактора.

В электромеханической трансмиссии крутящий момент дизеля передается через постоянно замкнутую фрикционную муфту, карданный вал и ускоряющий редуктор силовому генератору, который питает постоянным током тяговый электродвигатель. Крутящий момент якоря тягового электродвигателя передается главной конической передачей планетарным механизмам поворота, бортовым редукторам и ведущим звездочкам гусеничных лент. Электромеханическая трансмиссия по сравнению с механической и гидромеханической имеет более простую кинематику (отсутствует ступенчатая коробка передач) и обеспечивает высокие тяговые качества трактора за счет плавного бесступенчатого регулирования в широком диапазоне скоростей движения машины в зависимости от нагрузки. Так, при увеличении нагрузки скорость движения трактора уменьшается, а тяговое усилие возрастает. При снижении нагрузки скорость движения автоматически увеличивается. Основные недостатки такой трансмиссии — сложность, сравнительно большие габаритные размеры и масса, высокая стоимость.

Механизмы поворота и тормоза, а также устройства для управления двигателем, муфтой сцепления и коробкой передач представляют в совокупности систему управления трактором.

Ходовое устройство передает на грунт силу тяжести трактора и осуществляется поступательное движение машины. Оно состоит из остова (рамы), на котором монтируются все агрегаты трактора, рабочее оборудование и кабина машиниста; гусеничных движителей, включающих в себя гусеницы, ведущие звездочки и направляющие колеса, гусеничные тележки с поддерживающими и опорными катками; подвески, соединяющей (с помощью упругих элементов) остов трактора с опорными катками, катящимися по гусеничной ленте. Гусеницы болотных тракторов, предназначенных для работы на грунтах с низкой несущей способностью, выполняются уширенными, что позволяет снизить удельное давление на грунт до 0,25 кгс/см2 (0,02 МПа).

Рабочее оборудование предназначено для использования полезной мощности двигателя при работе трактора с навесными и прицепными машинами. К рабочему оборудованию относятся прицепное устройство, валы отбора мощности, приводные шкивы и гидравлическая навесная система.

Рис. 2.5. Пневмоколесные тракторы: а — с передними управляемыми колеаами; б — с шарнирно-сочлененной рамой; в — схема поворота полурам

Пневмоколесные тракторы оснащаются дизелями и карбюраторными двигателями, механическими и гидромеханическими трансмиссиями. По типу системы поворота различают тракторы с передними управляемыми колесами (рис. 2.5, а), со всеми управляемыми колесами и с шарнирно-сочлененной рамой (рис. 2.5,б). Наиболее распространены пневмоколесные тракторы с дизелями, механической трансмиссией и передними управляемыми колесами.

Размещение, назначение и устройство основных узлов пневмо-колесного трактора с механической трансмиссией и передними управляемыми колесами примерно такие же (за исключением рабочего оборудования), как у рассмотренного выше автомобиля. Пневмоколесные тракторы с шарнирно-сочлененн-ой («ломающейся в плане») рамой обладают высокой маневренностью, малым радиусом поворота и применяются для работы в стесненных условиях. Рама такого трактора (см. рис. 2.5,б) состоит из двух полурам — передней и задней, соединенных между собой универсальным шарниром.

Маневрирование машины производится путем поворота передней полурамы относительно задней вокруг вертикальной оси шарнира (на угол 40°) в плане от продольной оси машины с помощью двух гидроцилиндров двустороннего действия (рис. 2.5, в). Каждая из полурам опирается на ведущий мост с управляемыми колесами. Трансмиссия тракторов с шарнир-но-сочлененной рамой — механическая и гидромеханическая.

Пневмоколесные тягачи предназначены для работы с различными видами сменного навесного и прицепного строительного оборудования. В сравнении с гусеничными тракторами они более просты по конструкции, имеют меньшую массу, большую долговечность, дешевле в изготовлении и в эксплуатации. Большие скорости тягачей (до 50 км/ч), хорошая маневренность в значительной мере способствуют повышению производительности агре-гатированных с ними строительных машин.

Различают одноосные и двухосные тягачи. На обоих типах тягачей применяют дизели и два вида трансмиссий — механическую и гидромеханическую. Наиболее распространены тягачи с гидромеханической трансмиссией.

Одноосный пневмоколесный тягач состоит из двигателя, трансмиссии и двух ведущих колес. Самостоятельно передвигаться или стоять на двух колесах без полуприцепного рабочего оборудования одноосный тягач не может. В сочетании с полуприцепным рабочим оборудованием такой тягач составляет самоходную строительную машину с передней ведущей осью.

Оба ведущих колеса тягача являются одновременно и управляемыми. Управление сцепом тягач-полуприцеп осуществляет путем поворота тягача на 90° вправо — влево относительно полуприцепа с помощью гидроцилиндров двустороннего действия.

Двухосные тягачи в отличие от одноосных имеют возможность самостоятельно перемещаться без прицепа, работать в агрегате с двухосными прицепами при незначительных затратах времени на их смену. Двухосные четырехколесные тягачи имеют один или два ведущих моста и шарнирно-сочлененную раму. Система поворота полурам такая же, как и у пневмоколесного трактора (см. рис. 2.5, в). Гидромеханическая трансмиссия одноосных и двухосных тягачей включает раздаточную коробку, от которой основной крутящий момент через гидротрансформатор, коробку передач и соединительные валы сообщается ведущему мосту (или двум мостам). Часть мощности, отдаваемой двигателем через раздаточную коробку и карданный вал, может передаваться к исполнительным органам управления рабочим оборудованием. Все агрегаты привода, отбора мощности и трансмиссии ходовой части тягачей унифицированы и могут быть использованы для различных модификаций машин той же или смежной мощности. Мощность дизеля тягачей составляет до 1200 л. с. (880 кВт).

В конструкциях двухосных тягачей большой мощности (свыше 400 кВт) применяют электромеханические трансмиссии с мотор-колесами. На рис. 2.6, а показан такой тягач на четырех мотор-колесах. Мотор-колесо (рис. 2.6,б) состоит из электродвигателя, корпус которого является несущим элементом (осью) для обода ведущего колеса с бескамерной шиной, и планетарного зубчатого редуктора, передающего вращение от вала ротора электродвигателя ободу колеса. Стояночный тормоз 3 мотор-колеса, смонтированный на валу электродвигателя, автоматически включается при обесточивании обмоток электродвигателя. Корпус электродвигателя подвешен к несущей раме тягача на двух шарнирах, чем обеспечивается поворот мотор-колеса в плане относительно продольной оси машины вправо и влево. Таким образом, каждое колесо тягача является одновременно ведущим и управляемым, что определяет высокую маневренность и проходимость машины.

Рис. 2.6. Двухосный тягач с электромеханической трансмиссией: а — общий вид; б — мотор-колесо

Рис. 2.7. Различные виды сменного оборудования одноосных и двухосных тягачей:
1 — скрепер; 2— землевозная тележка; 3 — кран; 4— цистерна для цемента или жидкостей; 5 —трайлер; 6 — кран-трубоукладчик; 7 — траншеекопатель; 8 — корчеватель; 9 — бульдозер; 10 — рыхлитель; 11 — погрузчик

Тяговые расчеты. При движении автомобиля, трактора или тягача возникает общее сопротивление движению машины (в Н):
W = W0 ± Wh,
где Wo —основное сопротивление движению на прямом горизонтальном участке пути, представляющее собой сумму сопротивлений качению колес ’(гусениц) и трения в трансмиссии, Н; W{ — дополнительное сопротивление движению на подъеме (со знаком плюс) или на уклоне (со знаком минус), Н.