Безрельсовый транспорт

Троллейные тележки легче, так как не имеют аккумуляторных батарей, проще в управлении и дешевле в эксплуатации. Но они не могут отходить от основной трассы, оборудованной подвесны­ми проводами, и обслуживают строго определенные пути. В сельском хозяйстве для транспортирования грузов на корот­кие расстояния широко используют платформы, кузова, навесные короба, вилы и другие грузонесущие устройства на самоходных шасси и тракторах. Цельнометаллическая платформа грузоподъемностью 750 кг на самоходное шасси с опрокидыванием на три стороны показана на рисунке 105,е. Значительные скорости, большая маневренность и быстрота разгрузки делают платформы весьма универсальными и удобными для транспортирования зерна, тюков сена, корнеклубнеплодов, навоза, минеральных удобрений и других грузов. Платформу в качестве транспортного средства можно широко применять на посевных и уборочных работах. Наличие специального окна в дне платформы позволяет использовать ее при распределительных операциях.

Автотракторные прицепы
Автотракторные прицепы широко используют в сельском хо­зяйстве. Затраты на транспортные перевозки в общем объеме работ доходят до 40%, а по затрачиваемой энергии — свыше 50%. Трак­торами с прицепами в сельском хозяйстве перевозится только 15...20% грузов. По данным ЦНИИМЭСХ, тракторным транспор­том можно перевозить до 40% грузов, особо эффективным он может оказаться на внутрихозяйственных работах при расстояни­ях до 10 км. Производительность автотранспорта значительно возрастает, если для внутрихозяйственных перевозок применяют прицепы и самосвальные кузова, а также прицепы-перегрузчики с самосваль­ными кузовами. Производительность автомобиля-тягача при работе с прице­пами и полуприцепами увеличивается в 1,5...3,5 раза; расход топ­лива на тонна-километр снижается на 25...30%; общая стоимость эксплуатации уменьшается на 30...50%. Прицепы и полуприцепы можно классифицировать: по типу ходовой части на колесные, гусеничные и санные; по агрегатированию на навесные, полуприцепные и прицепные; по количеству осей на одноосные, двухосные, трехосные и мно­гоосные; по типу кузова на машины с грузовой платформой и кузовом, самосвалы, фургоны и цистерны. Эффективность применения прицепов зависит от рода перево­зимого груза, качества дорог, климатических условий, организа­ции транспортных работ, технического обслуживания и ремонта. Одноосные прицепы (рис. 107,а), кроме прямого назначения, широко используют в качестве шасси для различных установок (сварочный агрегат, цистерна, опылитель и т. п.). Их буксируют тракторами, грузовыми и легковыми автомобилями.

Рис. 107. Автотракторные прицепы: а — сани; б — тяжеловоз (трейлер); 1 — дышло; 2 — кузов; 3 — полоз; 4 — шина; 5 — направ­ляющая; 6 — рама; 7 — подрамник; 8 — колесо; 9 — лебедка; 10 — откидная стойка.

Центр тяжести прицепа в нагруженном состоянии рекомендует^ ся располагать перед осью колес и как можно ниже, чтобы обес­печить более устойчивый ход прицепа при движении автопоезда по неровной дороге. Прицепы-роспуски имеют телескопическое дышло. Их исполь­зуют для перевозки длинномерных грузов. Прицеп-тяжеловоз. Для перевозки тяжеловесных крупногаба­ритных неделимых грузов, например, тракторов, экскаваторов и других машин, применяют низкорамные прицепы-тяжеловозы грузоподъемностью до 20 т. Прицеп-тяжеловоз состоит из мощной сварной металлической рамы 6 (рис. 107,б), ее передний конец поднят для крепления под ним поворотного подрамника 7 с коле­сами 8. Задняя часть рамы сделана откидной до уровня дороги для удобства погрузки. Погрузку несамоходных грузов можно выполнять лебедкой 9. Наибольшая нагрузка при транспортирова­нии приходится на заднюю ось с восемью колесами. При погрузке ставят специальные откидные стойки 10. Равномерность нагрузки на задние колеса достигается креплением каждых четырех колес попарно на двух поперечных балансирах. Требования к прицепам: саморазгрузка на три стороны; гидрав­лический механизм опрокидывания кузова с приводом от гидро­системы трактора; пневмошины с давлением не выше 0,3 МПа; наличие надежно действующей тормозной системы. Нормы грузо­подъемности: для полуприцепов — 1...8 т, для прицепов — от 4...20 т. Одноосные прицепы более удобны в эксплуатации, но с повы­шением транспортной скорости их устойчивость на ходу недо­статочна. На рисунке 108 показаны полуприцеп 1-ПТС-З и прицеп 2-ПТС-4, агрегатируемые с трактором МТЗ и автомобилем ЗИЛ-130. У обоих прицепов кузов может опрокидываться (на угол 50°) на три стороны при помощи телескопического гидроци­линдра, приводимого в действие от гидросистемы трактора. Оба прицепа имеют надставные борта (решетчатые и сетчатые) для рыхлых грузов. Из большегрузных прицепов промышленностью выпускаются: полуприцеп 1-ПТС-9, у которого нагрузка распределяется на оси 11 т и на прицеп трактора 1,7 т и трехосный прицеп З-ПТС-12, агрегатируемый с тракторами К-700 и Т-150. Зимой применяют тракторные поезда на санном ходу. Для это­го колеса прицепа снимают и на оси крепят лыжи. Прицеп полу­чает повышенную проходимость. Эксплуатация автомобиля ЗИЛ-130 с прицепом-санями повышает производительность на 70% и снижает расход топлива на 30% на тонна-километр.

Рис. 108. Тракторные прицепы и стоговоз: а — прицеп 1 — ПТС-3; б — прицеп 2 — ПТС-4; в — стоговоз ТПС-6; 1 — пальцевый брус; 2 — платформа; 3 — прижимная рама; 4 — гидроци­линдр.

Преимущество несаморазгружающихся саней (см. рис. 107, а) заключается в простоте устройства. Полозья саней окованы поло­совой сталью толщиной не менее 6 мм, тяговое сопротивление при этом уменьшается примерно в 1,5 раза.

Рис. 109. Схемы механизмов разгрузки кузова прицепа: а — с «ломающейся» рамой; б — гидравлический; в — пневматический; г — гидравлический с предварительным подъемом; д — с конвейерным полом; е — вибрационный.

Стоговозы
Предназначены для перевозки длинностебельных рыхлых грузов — соломы и сена — к месту хранения и использо­вания. Для этого применяют тракторную саморазгружающуюся тележку МАЗ-5228 грузоподъемностью 12... 15 т и стоговоз СПЦ-4 грузоподъемностью 4 т и др. Более совершенная конструкция стоговоза УТПС-6, который представляет собой одноосный прицеп самосвального типа с по­воротом платформы 2 (рис. 108, в) на 100°. Пальцевые брусья 1 при опрокинутом положении платформы, занимая слегка наклон­ное положение, напором трактора внедряются под стог или часть его, отрезанную скирдорезом; прижимная рама 3 фиксирует за­хваченную порцию или стог. После возвращения гидромеханизмом платформы в горизонтальное положение стоговоз готов к транс­портировке. Самосвальные устройства прицепов бывают гравитационные (рис. 109, а, б, в) и конвейерные (рис. 109,д). Конвейерный пол кузова распространен за границей. Привод осуществляется от двигателей автомобилей и тракторов или от специального переносного двигателя, которые служат оборудова­нием места разгрузки: хранилищ, силосных ям, бункеров и т. п. В СССР конвейерный пол нашел применение в разбрасывателях и др. Предпочтение отдается гидравлическим подъемникам (рис. 109,б) как более простым по конструкции. Кузов поднимается под действием выдвигающегося штока гидроцилиндра, укрепленного под полом кузова. Для уменьшения длины гидроцилиндра шток делают телескопическим.

Рис. 110. Схемы механизмов предварительного подъема кузова: а — гидравлический; б — трехтонный самоходный перегрузчик ТНК-3 (ГДР); в — сшарнирами-ползунами (подъем кузова без смещения); г — прицеп-перегрузчик «Hilift» (Англия); д — прицеп с опускающейся платформой «Biba» (Франция); е — погрузка в кузов прицепа.

Кузов опускается под действием силы тяжести после открытия перепускного клапана. Разновидности схем самосвальных механизмов самосвалива­ния груза показаны: на рисунке 109, а — прицеп с «ломающейся» рамой и разгрузкой при осаживании трактора; на рисунке 109,б — обычный гидроподъемный механизм; на рисунке 109, б — подъем­ник пневматический; на рисунке 109, г — гидравлический с подтя­гиванием кузова. Тракторные прицепы-перегрузчики предназначены для транс­портировки на короткие расстояния и перегрузки минеральных и  органических удобрений, корнеплодов и других грузов в транс­портные средства. Перегрузчики можно использовать при загруз­ке бункеров, железнодорожных вагонов с высотой разгрузки до 3 м, при перегрузке зерна, клубнеплодов и др. В качестве базы прицепов-перегрузчиков принимают шасси  одноосных и двухосных прицепов. Кинематическая схема предва­рительного подъема платформы бывает в виде шарнирных четырехзвенников и рычажно-кулисных механизмов (рис. 110). Представляет интерес прицеп-перегрузчик «Hilift» (Англия) (рис. 110,г), снабженный кузовом с подставками, и трехтонный  самоходный перегрузчик ТНК-3 (ГДР) (рис. 110,б) с высотой разгрузки 3 м и опрокидыванием кузова на три стороны. Оригинальна схема одноосного прицепа (Англия), у которого прицепное дышло шарнирно закреплено под рамой. Относитель­ное положение рамы и прицепного дышла изменяют регулиров­кой длины звена — гидроцилиндра. Погрузка в кузов показана на рисунке 110,е и разгрузка кузова на рисунке 110, г. Заслуживает внимания прицеп «Biba» (Франция) с платформой, опускающейся до пола под действием гидромеханизма, для перевозки сельскохозяйственных машин и других грузов (рис. 110,а).   Элементы расчета безрельсового транспорта На движение автотракторных поездов влияют конструктивные  особенности элементов поезда, система управления его поворотом и дорожные условия, оно может сопровождаться колебаниями: боковым раскачиванием, качанием по ходу движения и зигзагообразным движением. Все виды колебаний прицепов опасны. Они возникают при по­вышенных скоростях перемещения. Тягач и прицепы при движе­нии по неровным дорогам и при поворотах изменяют относительное положение в трех плоскостях: 1) в вертикальной при переезде впадин и бугров (рис. 111,а); 2) в горизонтальной при поворотах (рис. 111,б); 3) в вертикальной, перпендикулярной к направле­нию хода, при преодолении неровностей колесами с одной сто­роны. Качение всех колес без скольжения при повороте возможно,  если имеется общий центр поворота (рис. 111,б); тогда основны­ми параметрами поворота поезда будут внешний и внутренний радиусы поворота: R₁ = L/sinб   и R = R₁ – A. Общая колея поворота поезда A = R₁ - R всегда больше, чем колея тягача; при двух прицепах сдвиг оси задних колес может достигать 1...1,5 м, наибольшее значение А соответствует двухосному прицепу с поворотной передней осью колес (рис. 111,в). Меньшее значение А получается для передка с поворотными коле­сами по типу автомобильных (рис. 111,г). Наилучшей маневренностью и наименьшей общей колеей обла­дает двухосный прицеп с четырьмя управляемыми колесами (рис. 111,д).    

Pис. 111. Кинематика поворота прице­па и схемы механизма управления колесами.

Прицепы, работающие на больших скоростях (25...60 км/ч), для безопасности снабжают тормозными устройст­вами. Основным рабочим элементом безрельсового транспорта является колесо. Размеры и нормы нагрузок для пневматических колес приведены в таблице 27 и для массивных резиновых шин в  таблице 28.  

Рис. 112. Схемы к расчету колес: а — с массивным ободом; б — пневматического.

Несущая способность и основные геометрические: размеры колеса взаимосвязаны и определяются условиями пере­катывания, назначением, конструкцией и материалом колеса, дав­лением внутри и на поверхности контакта. Колесо с массивным резиновым ободом. Разме­ры колеса: диаметр D_к к и ширина обода В, Допускаемая нагрузка на колесо (рис. 112, а) R_max = 2aB[q_cp] (279) Приняв деформацию шины д = лD_к, где [л] =0,01...0,025, и найдя а из ∆012, получим

Действительно, распределение удельной нагрузки на шину бу­дет по эллиптической кривой. Тогда из равенства площадей пря­моугольника F_n = 2aq_cp и полуэллипса F_э = 0,5раq_mах будет q_cp = р[q_max]/4. Приняв ширину обода колеса B = шD_K, где ш = 0,13...4,0 (табл. 28), и после подстановки в формулу (279) значений а, [q_max] и В получим

где k = 1,1...1,4 — коэффициент, учитывающий поперечную криволинейность колеса и наличие протектора; [q_max] = 1,4...2 МПа — допускаемое удельное давление в зависи­мости от условий работы. Колеса с пневматическими шинами. Эти колеса по сравнению с массивными шинами и тем более с металлически­ми ободами имеют преимущества: повышается скорость и манев­ренность, снижается сопротивление перекатыванию на 30...40%, исключаются резкие толчки, уменьшается деформация почвы, что важно при работе на полях. Колеса с пневматическими шинами различаются по давлению: высокого давления, р = 0,27...0,58 МПа для автомобилей и авто­погрузчиков и р = 0,08...0,25 МПа для тракторов, сельскохозяйст­венных и погрузочных машин. Для ведущих колес принимают меньшее давление, увеличенные размеры поперечного сечения и меньшее число слоев корда. Для повышения проходимости приме­няют колеса с арочными шинами. Нагруженное усилием R_max колесо (рис. 112,б) деформируется в двух направлениях, образуя пятно контакта в виде эллипса с полуосями а и b, в зависимости от давления и состояния покры­тия пути:

1. При твердом покрытии и шинах высокого давления, когда модуль упругости покрытия и упругости шины Е_п>>Е_ш. деформи­руются только шины. Возникающее давление на поверхности пят­на контакта распределяется по закону эллипсоида:

Приняв с допущением D₁ = D_к из теории контактных напряже­ний, имеем

Решая совместно вышеприведенные уравнения, получим

где [q_max] = 1,56...2,8 МПа в зависимости от качества резины. Формулой (282) можно пользоваться для расчета D_к и R_max. В погрузчиках допускается перегрузка колес до 70% и выше. Перегрузка колес транспортных машин на 20...80% против нормы приводит к снижению пробега соответственно на 30...70%.

2. При мягком покрытии дороги и работе в поле применяют шины низкого давления. В области контакта одновременно дефор­мируются колесо и поверхность покрытия, пашни и др. Площадь пятна контакта (рис. 112,б) будет F = (4,0...4,8)(л₀ - 0,03)B², где л₀ = д : В = 0,2...0,3 — коэффициент усадки шины; чем больше усадка шины, тем лучше амортизируют колеса, меньше деформа­ция грунта и удельное давление на него. Динамическая нагрузка на колесо при шинах низкого давления на 15% больше статической и в 2,5 раза меньше, чем при шинах высокого давления. Нагрузка на колесо с шинами низкого давления: R_max = qF = ipF, где i = q: p =1,16… 1,7 — жесткость шины в зависимости от конст­рукции и давления. При использовании автомобильных шин в погрузчиках (6....14 слоев корда) допускаемую нагрузку на колесо определяют по формуле

Деформацию шины находят по формуле

где [д] = лD_к и л= 0,03...0,05.

Определение сопротивления перекатыванию колеса
Сопротив­ление перекатыванию W_к зависит от характеристики пути, мате­риала, конструкции и размеров колеса, нагрузки и давления в шине или на поверхности контакта. Оно при перекатывании пнев­матического колеса по твердому дорожному покрытию при больших значениях Е_п >> Е_к равно

где с₁ = 0,045...0,l 1 для шин соответственно низкого и высокого давления; r = 0,5(D_к - л = 0,5 D_к(1 - л) — радиус качения. Таким образом, при перекатывании колес по асфальту, бетону, деревянному настилу и т. п. выгодно иметь большее давление р. Сопротивление перекатыванию колеса, в том числе и с мас­сивным ободом, при оптимальных размерах можно определить упрощенно: W_к = м_пg(G + G_T) (287) где м_п — коэффициент сопротивления перекатыванию (табл. 29); G и G_T — соответственно массы груза и тележки (прицепа).

Таблица 29

Рис. 113. K расчету механизма самосваливания груза.

Максимальное значение Р будет при б = 0, когда х=l. Проведя кинематическое построение в нескольких положениях для угла опрокидывания от 0 до б_mах и построив графики силы Р и момен­тов (M_Q и М_р), можно судить, насколько удачно подобрана схема подъема.