Схема бортового поворота позволяет отказаться от сложной в изготовлении и эксплуатации обычной для колесных машин шарнирной передачи крутящего момента на управляемые колеса.

Тягачи с бортовым поворотом имеют колеса, вращающиеся на неподвижных осях, что позволяет размещать навесное рабочее оборудование непосредственно у шин колес и создавать более компактное навесное оборудование.

С целью выявления целесообразной области применения этих тягачей и определения некоторых важнейших их параметров в Московском инженерно-строительном институте им. В. В. Куйбышева автором проведены опыты на специально изготовленной для этой цели модели тягача.

Модель имела четыре колеса на пневмошинах размером 12 X X 1,2”. Колеса были закреплены на полуосях. Полуоси левой и правой сторон приводились во вращение от двух электродвигателей однофазного переменного тока через цепные передачи. При испытании замерялась затрачиваемая суммарная мощность по двум двигателям, включенным параллельно.

Описанная конструкция модели тягача позволила изменять базу в пределах от 320 до 580 мм и колею в пределах от 375 до 735 мм.

Повороты модели выполнялись с заторможенными двумя колесами одной стороны и со всеми ведущими колесами, а также с вращением колес левой и правой сторон в противоположные стороны. Во всех случаях ведущие колеса каждой из сторон вращались с одинаковой скоростью, так как были соединены цепью.

Продолжительность поворота модели на 360° определялась с помощью секундомера; мощность, затрачиваемая на поворот, определялась ваттметром.

1. Ось вращения тягача при повороте на месте при колесах, вращающихся в противоположные стороны, примерно совпадает с осью, проходящей через центр тяжести тягача. При установленном навесном рабочем оборудовании центр тяжести находится ближе к передним, а у тягача без навесного оборудования — ближе к задним колесам, поэтому действительный минимальный радиус поворота тягача получается значительно больше половины колеи и больше полонины диагонали между крайними точками тягача.
2. Ось вращения тягача вокруг двух заторможенных колес одной его стороны проходит через линию, соединяющую эти колеса, причем ближе к более нагруженному колесу.
3. Затрата энергии при повороте тягача^на месте с четырьмя ведущими колесами превышает количество энергии, затрачиваемой при повороте вокруг двух заторможенных колес одной стороны.
4. Затрачиваемая энергия расходуется на износ шин и на разрушение грунта (на слабых грунтах происходит погружение колес и буксование).
5. Продолжительность поворота тягача при одной и той же мощности, затрачиваемой на поворот, резко сокращается при уменьшении его базы. Так, например, уменьшение базы с 580 мм (1,8 диаметра колеса) до 330 мм (1,05 диаметра колеса) приводит к уменьшению продолжительности поворота в 2—2,5 раза (в зависимости от дороги). Поэтому базу тягача целесообразно принимать возможно меньшей (примерно 1,05—1,08 диаметра колеса).
5. Продолжительность поворота может быть значительно сокращена без дополнительной мощности двигателя путем увеличения колеи. Так, например, при увеличении колеи с 400 до 735 мм продолжительность поворота сокращается примерно в 2 раза. Поэтому колею следует принимать возможно большего размера, но увеличение колеи ограничивается габаритами тягача.
6. Отношение базы к колее следует принимать возможно меньше (может быть принято равным 0,7—0,9).

Полученные данные о характере влияния размеров базы и колеи на маневренность тягача подтвердились полученными позднее результатами аналогичной работы, выполненной фирмой «Калифорния» (США), на специально изготовленной тележке мощностью 19 кет (26 л. с.) с колесной базой 1220—1880 мм, колеей 1524 мм при скорости перемещения 1,6—3,2 км/ч. Тележка была снабжена шинами с грунтозацепами размером 8,00—16” и давлением воздуха 84 кн/м2 (0,84 кГ/см2). Масса тележки составляла 1520—1660 кг.

Для оценки влияния отношения базы к колее при поворотах проведены испытания самоходной тележки при указанных отношениях равных 0,8; 1,0 и 1,25. При отношении, равном 1,0, испытуемая тележка при поворотах требовала в среднем на 15% больше мощности, чем при отношении, равном 0,8. Тележка с отношением базы к колее, равным 1,25, для поворота требовала еще более значительной мощности.

На основании изложенного можно предложить следующие рекомендации в отношении использования тягачей описанной конструкции:
1) тягачи с малой колесной базой следует использовать с оборудованием, работа которого исключает частые повороты, в особенности повороты под нагрузкой;
2) продольная устойчивость тягачей с малой колесной базой невелика, и поэтому навесное оборудование типа одноковшового погрузчика, одноковшового экскаватора на этих машинах целесообразно применять лишь с установкой дополнительных опор;
3) тягачи с малой колесной базой целесообразно использовать при создании малогабаритных тягачей мощностью в пределах 7—20 кет (10—30 л. с.), предназначенных для выполнения рассредоточенных работ малых объемов, выполняемых в стесненных условиях;
4) более мощные тягачи с малой колесной базой и с бортовым поворотом целесообразно использовать для создания машин с навесным оборудованием бульдозера, рыхлителя, древовала, корчевателя, двухотвального снегоочистителя, трубоукладчика автогрейдера.

На базе двухосного тягача с бортовым поворотом легко изготовить автогрейдер. Для этого достаточно оборудовать его управляемыми колёсами, дополнительной рамой, грейдерным отвалом с поворотным кругом и тяговой рамой.

Из числа машин с бортовым поворотом, изготовляемых в СССР, характерным является колесный тягач Д-456. На тягаче установлен четырехтактный двухцилиндровый дизель воздушного охлаждения мощностью 12 кет (16 л. с.). Крутящий момент от двигателя передается через центробежную муфту сцепления, включающую трансмиссию при 1000 об/мин коленчатого вала двигателя и раздаточный редуктор к двум аксиально-поршневым насосам НР-2,5 переменной производительности. Наибольшая производительность насосов 50 л/мин, рабочее давление масла 10 Мн/м2 (100 кГ/см2}. Гидронасосы приводят во вращение бортовые нерегулируемые гидродвигатели НПА-64, и далее крутящий момент через бортовые редукторы передается колесам.

Тягач имеет два диапазона скоростей: 0—4,8 и 0,14,5 км/ч. В этих диапазонах скорость изменяется с изменением производительности гидронасосов.

Спереди тягача на специальном подъемном супорте, предназначенного для установки рабочего оборудования, находится гидродвигатель, приводящий в действие это оборудование.

Длина и ширина тягача соответственно равны 2050 и 1270 мм колея и база одинаковы и равны 1100 мм.

Малогабаритный тягач описанной конструкции предназначен как базовая машина для работы с навесным рабочим оборудованием траншеекопателя (для отрывки траншей под кабели связи глубиной 1200 мм, шириной 300 мм), универсального бульдозера (для засыпки и перемещения грунта, причем отвал бульдозера может поворачиваться в плане), погрузчика с ковшом или вильчатым подъемником грузоподъемностью до 5 кн (500 кГ), дорожной щетки, земляного бура, роторного снегоочистителя.

Ниже приведены некоторые весьма краткие данные о малогабаритных тягачах с бортовым поворотом производства ряда иностранных фирм. К ним, в частности, относится тягач фирмы Минитрак (Франция).

Колею этого тягача можно изменять в пределах от 1000 до 1350 мм ступенями через 50 мм. Длина тягача равна 2,5 м, высота 1,05 м, клиренс 0,32 м. На тягаче установлен двигатель мощностью 15—20 кет (22—27 л, с.) разных модификаций. Масса тягача различной модификации равна 1400—1600 кг, масса балласта 250 кг. По данным фирмы, тяговое усилие тягача равно силе его тяжести. Тягач снабжен двумя валами отбора мощности.

Один вал вращается с постоянной скоростью 550 об/мин, другой имеет четыре скорости вращения: 116, 170, 250 и 360 об/мин. Тягач оборудован гидравлической подвеской навесных орудий.

Рабочее место водителя на тягаче «Минитрак», в зависимости от рода работы и вида навешенного оборудования, может быть повернуто на 180°.

Тягач, выпускаемый формой Буффле (Италия), снабжен расположенным сзади по ходу гидравлическим подъемником, предназначенным для осуществления операций с навесным рабочим оборудованием. Там же расположен вал отбора мощности.

Тягач фирмы Фаримот (ФРГ) рекомендуется последней как узкоколейная поворачивающаяся на одном месте машина. Ширина колеи тягача может быть установлена 650, 900 или 1250 мм. Тягач имеет узкие пневматические шины 6,06—16” с протектором высокой проходимости. Кроме сельскохозяйственных работ, фирма рекомендует использовать тягач также на работах по строительству с бульдозерным оборудованием, на транспортных работах с одноосным прицепом и с грузом на самом тягаче.

Тягач снабжен валом отбора мощности и гидравлическим оборудованием.

Широкое использование схемы колесного тягача с бортовым поворотом отечественными заводами и зарубежными фирмами свидетельствует о её достоинствах.

Обращает на себя внимание тот факт, что тягачи изготовляются малой мощности 7,3—22 кет (10—30 л. с.), а затем мощностью 73 кет (100 л. с.) и более, описываемые ниже. Тягачи промежуточной группы по мощности отсутствуют.

Фирма Миксте (Франция) изготовляет гусеничные тракторы с дизелями мощностью 9—26 кет (12—35 л. с.). Конструкция гусеничного движителя этих машин позволяет вместо гусениц устанавливать колеса с пневматическими шинами. Тракторы описанной конструкции развивают скорость 1,5—5 км/ч на гусеничном и 3—10 км/ч на колесном ходу.

Отношение базы к колее у этих тракторов находится в пределах 0,85—0,9. Ниже приведены дополнительно некоторые данные о тягачах фирмы Миксте.

Колесные тягачи с бортовым поворотом имеют три существенных недостатка: поворот мощных тягачей этого типа сопровождается поперечным скольжением шин и значительным нарушением поверхности грунта (нарушение тем больше, чем больше сила тяжести машины, чем больше размеры протекторов и чем больше база самой машины); вторым недостатком этих машин является высокий износ шин при движении по дорогам с твердым покрытием; третий недостаток заключается в относительно небольшой транспортной скорости этих машин, ограниченной условиями устойчивости.

Наибольшая транспортная скорость этих машин редко превышает 30 км/ч. Так, например, тягач «Тигер» с двигателем мощностью 74 кет (100 л. с.) производства фирмы Монкальви (Италия) развивает скорость до 23,6 км/ч. Колесный тягач с бортовым поворотом «Турнатрактор Супер-С» фирмы Летурно-Вестингауз (США) развивает скорость до 31 км/ч. На последнем из упомянутых тягачей устанавливается двигатель мощностью 136 кет (186 л. с.) или 152 кет (208 л. с.) с турботрансформатором, пневмоуправляе-мыми многодисковыми муфтами сцепления и коробкой передач с шестернями постоянного зацепления.

Алтайский тракторный завод на базе гусеничного трактора выпустил колесный тягач ТК-4 с бортовой передачей и двигателем мощностью 70 кет (95 л. с.). Масса тягача равна 6300 кг, наибольшая транспортная скорость 30—35 км/ч. Тягач ТК-4 снабжен бортовыми планетарными механизмами и тормозами. На его передние колеса приходится до 60% всей силы тяжести машины.

Рассмотрим особенности и возможности тягачей с бортовым поворотом на примере конструкции тягача «Тигер» фирмы Монкальви (Италия). На этой машине установлен шестицилиндровый двигатель мощностью 74 кет (100 л. с.), развиваемой при 1750 об/мин коленчатого вала. Тягач может двигаться на четырех скоростях: 2,9; 6; 11,6 и 23,6 км/ч. Масса тягача 9700 кг.

Малая база 1,6 м и относительно большая колея (2,2 м) облегчают поворот тягача, но резко снижают его продольную устойчивость, что отрицательно сказывается при работе с навесным оборудованием. С целью улучшения обзорности и в первую очередь лучшего уравновешивания навесное оборудование монтируют со стороны, противоположной двигателю, в связи с чем соответственно изменяется размещение пульта управления и сиденья водителя (рис. 25). При такой компоновке двигатель выполняет функции противовеса. Для работы с экскаваторным и крановым оборудованием предусмотрены выносные опоры, а для работы с бульдозером — специальная лыжа, регулирующая постоянство глубины резания.

При работе с полуприцепным скрепером часть силы тяжести последнего передается на заднюю ось тягача (двигатель при этом находится спереди), благодаря чему улучшается распределение нагрузок по осям, увеличиваются вертикальные нагрузки на колеса, улучшается сцепление колес с дорогой и повышается тяговое усилие, развиваемое на крюке тягача. Так же работает тягач с землеройной тележкой и другими аналогичными прицепами.

Тягач «Тигер» имеет своеобразное для тягачей с бортовым поворотом шарнирное соединение рамы и бортовых тележек — балансиров колес. Благодаря этому соединению и двум гидроцилиндрам рама тягача с установленными на ней двигателем и трансмиссией может изменять угол наклона до 25° в одну и другую сторону. Отвал бульдозера при установке на тягач крепится жестко к раме последнего, а заглубление и выглубление отвала происходит поворотом всего корпуса тягача. Бортовые редукторы могут быть установлены неподвижно; при этом колеса тягача не могут перемещаться относительно его рамы.

Описанная шарнирная подвеска позволяет производить агрегатирование тягача с одноосным прицепом (скрепером, землевозной тележкой и др.); при этом рама тягача жестко соединяется с рамой прицепа в вертикальной плоскости. Таким образом, одним из двух шарниров, необходимых при работе трехосного агрегата, является шарнир тягача. Этот же шарнир используется при установке грейдерного и бульдозерного оборудования.

Продольная устойчивость двухосного тягача с бортовым поворотом ограничивает его использование.

Фирма Пингон предложила интересное решение, благодаря которому сохраняются преимущества этой схемы и резко повышается устойчивость машины в рабочем положении, что позволяет использовать тягач с сцепным рабочим оборудованием универсального экскаватора. При передвижении эта машина сохраняет все преимущества и недостатки, свойственные тягачам с бортовым поворотом.

На рис. 7 изображен универсальный экскаватор фирмы Пингон (Франция) с оборудованием прямой лопаты. Экскаватор показан на рисунке в рабочем положении. Его колеса подняты; на грунт он опирается специальной платформой, которая в транспортном положении поднимается вместе со всем экскаватором. На эскаваторе установлен двигатель мощностью. 36,5 кет (50 л. с.). Емкость ковша экскаватора прямой и обратной лопат равна 0,6 м3. Преимущества этой машины очевидны. Платформа, на которой она стоит во время работы, имеет значительно большие размеры и большую площадь соприкосновения с грунтом, чем тогда, когда тягач стоит на колесах. Удельное давление на грунт при этом составляет всего лишь 30 кн/м2 (0,3 кГ/см2), что значительно (в 10 раз) меньше, чем у обычных экскаваторов на пневматических шинах.

Большие размеры опорной платформы позволяют на машине массой всего лишь 9 т применять ковш с рабочим объемом 0,6 м3.

Напомним, что обычный универсальный колёсный экскаватор той же массы имеет ковш объёмом 0,3 м3, т. е. в два раза меньше.

Преимущество машины рассматриваемой конструкции заключается также в том, что колеса, поднятые во время работы экскаватора, не воспринимают силы тяжести машины и поэтому ходовое оборудование не изнашивается.

Трансмиссия экскаватора фирмы Пингон показана на рис. 8. От двигателя крутящий момент через муфту сцепления передается на первичный вал коробки передач и далее на два бортовые фрикциона. Каждый из двух бортовых фрикционов и тормозов управляет левыми или правыми колесами. Колеса приводятся во вращение парой конических* шестерен и редуктором, состоящим из трех цилиндрических шестерен и цепной передачи. Каждое колесо закреплено на оси, вращающейся в подшипниках, установленных на полых балансирах. Внутри балансиров находится цепная передача привода колеса. Каждый из четырех балансиров может поворачиваться в подшипниках на небольшой угол относительно корпуса экскаватора и поднимать и опускать свое колесо. Балансиры соединены между собой попарно зубчатыми передачами. Два гидроцилиндра, установленные по одному с каждой стороны, приводят одновременно в действие четыре балансира. Таким образом, при подаче масла в два гидроцилиндра все четыре колеса поднимаются или опускаются и экскаватор либо опускается вниз на грунт, в рабочее положение, либо поднимается и машина устанавливается на колеса в транспортное положение.

В транспортном положении машина может двигаться с максимальной скоростью всего лишь 11 км/ч, что объясняется малой продольной устойчивостью машины. Экскаватор фирмы Пингон может работать не только с оборудованием лопаты, но и грейфера, крана, а также крана с гуськом. Его можно использовать и с бульдозерным оборудованием. Для этого снимают ковш, поднимают остальное рабочее оборудование и под ним устанавливают отвал бульдозера, крепя его к стреле. Управляя-подъемом стрелы, можно управлять подъемом отвала бульдозера.