Техника и вооружение 2011 10

Результаты совместных исследований позволили к концу 1990-х гг. сформулировать основные требования к конструкции «гибкой» трансмиссии полноприводного автомобиля высокой проходимости и приступить к разработке опытного образца.

Но решение о создании автомобиля было принято не сразу. Первоначально рассматривалось предложение опробовать идею «гибкой» трансмиссии на упрощенном ходовом макете, например, в виде самоходной тележки с колесной формулой 4x4. Подобные «идееносители» в конструкторской практике применяются достаточно часто. Однако в итоге преобладала другая точка зрения: целесообразно создать именно полноценный многоосный автомобиль – это позволит получить максимум информации о работе «гибкой» трансмиссии на автомобиле, особенно в сравнении опытного образца с аналогичными автомобилями традиционной конструкции.

В принципе, для реализации идеи «гибкой» трансмиссии на многоосном полноприводном автомобиле выбор гидрообъемного или электрического привода можно считать равнозначным. Оба привода обеспечивают индивидуальный подвод мощности к колесам и ее бесступенчатое регулирование в широком диапазоне. Электропривод имеет преимущество перед гидроприводом одинаковой мощности по общему КПД, простоте монтажа агрегатов. Однако при прочих равных условиях гидропривод компактнее, устойчивее к воздействию неблагоприятных погодных условий, что очень важно для автомобиля высокой проходимости и, кроме того, его диапазон регулирования, как правило, больше, чем у электропривода. Другими преимуществами гидрообъемного привода колес, которые способствуют повышению проходимости автомобиля, является возможность быстрого реверсирования (движения «враскачку») и длительного движения на минимальной скорости с высоким тяговым усилием.

Реализация этих режимов движения на автомобиле с электротрансмиссией чревата перегревом и выходом из строя тяговых электродвигателей.

Несомненно, что для автомобиля конкретного типа и назначения наиболее подходящим может быть как гидрообъемный, так и электрический привод. Однако на данном этапе было решено отдать предпочтение гидрообъемной трансмиссии.

Не будет преувеличением сказать, что решающую роль в выборе типа привода сыграло мнение Е.И. Прочко, воспитанника конструкторской школы В.А. Грачева. Евгений Игнатьевич более сорока лет жизни посвятил созданию гидравлических приводов и являлся одним из наиболее авторитетных специалистов в этой области. На его счету создание в СКБ ЗИЛ уникального вездехода ЗИЛ-3906 с пневмогусеничным движителем типа «Аэролл» и гидрообъемной трансмиссией. Позже, работая в НАМИ, Е.И. Прочко предложил гидрообъемную трансмиссию для самоходного тяжеловоза НАМИ-0309 и других машин. К сожалению, работы по спроектированным им машинам по разным причинам были прекращены, поэтому новая задача по созданию опытного образца автомобиля с гидрообъемной трансмиссией позволила бы использовать накопленный опыт и собрать воедино на одном образце новые и уже проверенные решения. Совершенно обоснованно, что именно Е.И. Прочко стал главным конструктором нового проекта.

Гидрообъемные приводы в машиностроении применяются достаточно широко, но попытки внедрения их на автомобилях, как правило, оказывались неудачными – конструкция получалась тяжелой, сложной и ненадежной, а ее показатели (прежде всего КПД) оставляли желать лучшего. Это и определило то стойкое предубеждение, которое сложилось по отношению к гидрообъемным трансмиссиям среди инженеров.

Однако развитие гидрообъемных трансмиссий не прекратилось: на тракторах, комбайнах, самоходных кранах, тяжеловозах, экскаваторах, дорожных катках, бульдозерах и других специальных машинах со множеством приводов различных рабочих органов и движителей, где преимущества гидрообъемных передач раскрывались в полной мере, они постепенно вытесняли механические. Это стало возможным благодаря появлению более совершенных гидромашин. Применение новых материалов и совершенствование технологии позволило повысить точность изготовления, благодаря чему КПД гидромашин возрос до 0,95, снизились потери, увеличилась долговечность, развиваемое давление достигло 50 МПа. Увеличение рабочего давления позволило уменьшить размеры и массу гидромашин, снизить их стоимость. Появились гидромашины с электронным управлением и комплексные встраиваемые приводы, включающие насос, гидромотор, блоки клапанов и электронные устройства.

Техническое задание на разработку гидрообъемной трансмиссии для полноприводного автомобиля было в целом сформулировано к 2001 г. В дальнейшем оно уточнялось и было окончательно утверждено в 2002 г. как техническое задание на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы «с выходом технического проекта на опытный образец». Эти работы рассматривались как первый этап обширных исследований по созданию опытного образца полноприводного автомобиля многоцелевого назначения, которые позволят решить множество практических задач и внести вклад в теорию автомобиля. Помимо реализации самой идеи создания гидрообъемной трансмиссии для автомобиля высокой проходимости, была поставлена задача разработки и исследования различных алгоритмов управления гидрообъемной трансмиссией, а также проверки и уточнения полученных теоретических положений. Накопленный инженерный опыт должен был лечь в основу научной методики построения гидрообъемных трансмиссий для транспортных машин, которая прежде никем не разрабатывалась.

Основные размеры автомобиля «Гидроход-49061».

Наиболее подходящим кузовом для «передвижной лаборатории», которым являлся «Гидроход», вначале считался кузов-фургон типа «КУНГ».

Техническое задание предусматривало, что в особо тяжелых дорожных условиях опытный образец по проходимости, тягово-динамическим качествам, средней скорости движения должен на 15-20% превосходить автомобиль аналогичного класса и назначения, оснащенный механической трансмиссией, а его расход топлива при этом определялся на 12-15% ниже, что достигается за счет снижения потерь на буксование и более эффективного использования мощности двигателя.

Для того чтобы максимально расширить силовой диапазон трансмиссии, что особенно важно для автомобиля высокой проходимости, было изначально решено использовать на опытном образце только регулируемые гидромашины – и насосы, и гидромоторы, с возможностью дистанционного управления, которое можно легко автоматизировать. В результате поиска гидромашин, удовлетворяющих всем требованиям, выбор пал на продукцию известной немецкой фирмы «Rexroth», ныне входящей в концерн «Bosch». В широком типоразмерном ряду гидромашин «Rexroth» имеются агрегаты в различных исполнениях, с различными способами управления – электрическим или гидравлическим. Наиболее подходящими были признаны гидромашины с электрическим пропорциональным управлением, в которых рабочие объемы изменяются пропорционально току в обмотке управляющего соленоида (регулируемого электромагнита).