книги из ГПНТБ / Шасси автомобиля ЗИЛ-130. Практика проектирования, испытаний и доводки

конструктивных варианта, предусматривающих различные техно­ логические направления.

Вариант I. Ферма сварная из штампованных криволинейных арочных элементов (рис. 136, а). Она состоит из верхней попере­ чины швеллерного сечения, в которую заложен деревянный бру­ сок для крепления пола гвоздями. На концах поперечины сдела­ ны шарниры для откидных бортов. Снизу к ней приварены две

шой угол наклона наружных раскосов фермы, продольный брус не применяется. Вместо него распределителями нагрузки по дли­ не рамы, воспринимающими жесткие удары, служат лонжероны, с которым фермы контактируют сравнительно тонкими попереч­ ными подкладками из твердой древесины. Как показали испы­ тания, концентрация нагрузок непосредственно на лонжероне не вызывала его разрушений.

Арочные раскосы, стандартные для всех поперечин, пред­ ставляли собой желобчатый с жесткими отбортовками профиль из стали 08 толщиной 4 мм. Предполагалось, что они будут штамповаться без отходов из прямоугольной карточки, постав­ ляемой листопрокатными заводами. Это должно было избавить прессовый цех от отходов металла.

Вследствие ориентации на применение автоматической дуго­ вой сварки одновременно для всех швов фермы последние были расположены вдоль поперечин.

Вариант И. Цельноштампованные поперечины (рис. 136, б). Этот вариант привлекал своей простотой: цельноштампован­ ный фасонный щит с равнонапряженными сечениями, усиленный в верхней части горизонтально расположенным профилем, в ко­

придающие ему жесткость, и раскосы, обеспечивающие устойчи­ вость поперечины на раме. В этом варианте, как и в первом, име­ ется концентрация нагрузки на лонжерон в местах расположения поперечин.

Главное технологическое преимущество этого варианта — возможность широкого применения точечной сварки, хорошо ос­ военной на заводе.

Вариант III. Стандартная унифицированная поперечина име­ ет коробчатое сечение переменного профиля с уменьшением его размеров на концах балок (рис. 136, в).

Продольный брус платформ сохраняется таким же, как и в деревянной платформе, и является амортизирующей подкладкой на лонжеронах. Балка и продольный брус связаны между собой

3 4 1

В результате проработки этих вариантов технологами была определена наиболее экономичная конструкция. Ею оказался вариант III с прямой балкой и продольным деревянным брусом, который был принят для производства. Как видно нз табл. 98, количество необходимого оборудования для этой конструкции

в1,5 раза меньше, чем для первых двух вариантов. Примерно

втаком же соотношении находится трудоемкость, количество ин­ струмента и требуемые производственные площади. По количе­ ству металла разница еще большая.

98. Зависимость экономичности производства поперечин платформы от ее конструкции

Вариант поперечины (рис. 136)

Таким образом, была выбрана типовая поперечина для всех платформ автомобилей ЗИЛ-130. Как видно из дальнейшего, этот вариант оказался наиболее удачным и в отношении проч­ ности.

Если продольный брус лежит на лонжероне и значительно разгружен, то поперечины работают на изгиб и кручение как балки на двух опорах, нагруженные сосредоточенной на концах и распространенной по всей длине нагрузкой. Кроме того, они воспринимают большие динамические нагрузки при торможении автомобиля, стремящиеся вызвать сдвиг поперечин и их опроки­ дывание. Наиболее напряженным в конструкции являются места пересечения продольных и поперечных брусьев.

На автомобилях ЗИС-5 и многих других крепление продоль­ ного и поперечного брусьев платформы между собой осуществ-

342

лялось одним сквозным болтом, проходившим через центр пере­ крещивающихся балок (рис. 137, а). Чтобы предотвратить взаимное смятие брусьев, в зоне соприкосновения прокладыва­ лись металлические пластины.

Эта конструкция применялась на платформах малой грузо­ подъемности при наличии древесины твердой породы (дуб, ясень). С переходом на хвойные породы (сосну, а позднее и ель) ослабление деталей, соединяемых центральным болтом, приводило к разрушению в первую очередь поперечных брусьев. В связи с этим соединение брусьев было усилено косынками, скрепленными с каждым из брусьев тремя болтами (рис. 137, б).

а) 5)

Рис. 137. Способы соединения продольных брусьев основания платформ

споперечинами:

а— сквозным болтом; б — косынкой; в — хомутом; г — соединение с металли­

ческой поперечиной платформы ЗИЛ-ІЗО

При этом косынка была единой для всех узлов. Три отверстия под болт, прорезающие поперечный брус в опасном сечении, также приводили к поломкам при увеличении грузоподъемности автомобилей. Особенно опасны были сквозные трещины. Когда они совпадали с отверстиями для болтов, брус разрушался.

Чтобы устранить указанные выше дефекты, необходимо было создать соединение, которое не ослабляло сечение бруса и стя­ гивало два бруса между собой снаружи. Соединение поперечин с продольными брусьями без сверления в них отверстий, обеспе­ чившее надежную работу узла, показано на рис. 137, в. В насто­ ящее время оно применяется в несколько модернизированном варианте и при стальных поперечинах (рис. 137, г). Преимуще­ ство данной конструкции — напряжение смятия брусьев состав­ ляет 15— 18 кгс/см2. При этом длина усилителя и высота отбор­ товки взаимно связаны, так как крестообразно сваренные про­ кладки обладают, кроме того, достаточной прочностью на изгиб при действии вертикальных нагрузок.

При переходе к металлическим поперечинам в платформе ЗИЛ-130 сохранились продольный брус и способ крепления к не­ му поперечин, т. е. нижняя стремянка с подкладками и распре­ деляющей прокладкой. Изменилось лишь крепление самой про­

343

кладки, которая приварена к поперечине и усилена угольника­ ми, препятствующими опрокидыванию балки при торможении автомобиля.

При проектировании платформы необходимо было обеспечить требуемую прочность при минимальных расходе материала и массе и максимальной унификации деталей и узлов. С этой целью на основе предварительного расчета было изготовлено несколько типов поперечин основания платформы с минималь­ ным запасом прочности, которые подвергались лабораторным и дорожным испытаниям в различных условиях. По мере возник­ новения разрушений в конструкцию вносились коррективы, и платформа вновь проходила испытания. Этот метод дал положи­ тельные результаты.

Первые образцы платформ ЗИЛ-130 имели только четыре поперечины и вполне себя оправдали. Однако, когда была уве­ личена грузоподъемность автомобиля с 4 до 5,5 т, была введена пятая балка.

От крепления настила пола к поперечинам основания зави­ сит прочность платформы. В зависимости от получаемого пило­ материала применялись доски пола шириной ПО— 180 мм, по­ этому к стальной балке они крепились гвоздями через промежу­ точные деревянные брусья.

Запор бортов, изобретенный в 1933 г. работником ЗИЛ тов. Шестерниным, имеет весьма простую конструкцию. Им снаб­ жаются все платформы, выпускаемые автомобильными заводами. На этот замок существует министерская нормаль ОН 025- 283—66, которая в 1968 г. получила продление. Все поисковые варианты, протипами которых были зарубежные запоры бортов, по надежности, безопасности и главное стоимости уступают ука­ занному запору, поэтому он был принят и для платформы авто­ мобиля ЗИЛ-130.

Ввиду того, что пол платформы не имеет бокового продоль­ ного бруса (он заменен тонким угольником, защищающим крае­ вую доску пола от истирания при разгрузке), необходимо было укрепить соединения бортовых навесок с основанием. Можно было бы просто расставить петли точно по расположению попе­ речин основания, но в этом случае борта, которые должны быть унифицированы, стали бы разными. Поэтому петли соединяются с балками специальными стальными планками.

Немало трудностей вызвало крепление переднего борта плат­ формы к основанию. Учитывая, что высота поперечины только 150 мм, а высота переднего борта 685—920 мм, потребовалось крепление, предотвращающее наклон переднего борта. В этом случае нагрузка на передний борт может достигать 1800 кгс, поэтому важно правильно выбрать сечение угольников соответ­ ствующей жесткости, а места их заделки в поперечине усилить сварными коробками и связать под полом с помощью достаточно широкого поперечного бруса.

344

Заслуживает внимания расположение двух поперечин рядом в задней части пласформы. При равномерном размещении груза на платформе ее задняя часть испытывает большие дина­ мические нагрузки при движении по плохой дороге, чем перед­ няя, так как амплитуды колебаний и соответственно сила удара увеличиваются. Большей частью загрузка платформы произво­ дится сзади и иногда при погрузке п разгрузке вес неделимого груза действует только на заднюю балку.

В процессе эксплуатации первых автомобилей ЗИЛ-130 с платформами возникла необходимость установки на пол плат­ формы нащельнпков, предохраняющих его от истирания и по­ зволяющих использовать их в качестве своеобразных рельсов для скольжения груза.

Исходя из этих предпосылок и пользуясь существующими нормами допускаемых напряжений на применяемые материалы, проводилась предварительная проверка прочности узлов и дета­ лей платформ.

Тент платформы с провисающим между деревянными дугами брезентом не гармонирует с формами современных автомобилей. Спроектировано несколько вариантов разборных конструкций каркаса тента нового типа, устанавливаемых после незначитель­ ного изменения на платформу ЗИЛ-ІЗОГ. Габаритные размеры, особенно по высоте, приняты максимальными. Высота дуг внут­ ри кузова 1800 мм задана с учетом требования, чтобы при руч­ ной погрузке человек среднего роста мог пройти до переднего борта не сгибаясь.

Конструкция кузова зависит от способов погрузки н разгрузки автомобиля. В описываемом варианте кузова ЗИЛ-ІЗОГ трубча­ тый каркас, состоящий из шести стоек, трех поперечин и шести прогонов крыши, затянут сплошным тентом, поэтому кузов име­ ет вид фургона, загрузка которого может производиться не­ сколькими способами: через задний борт (вручную, при помощи автопогрузчика — с эстакады или тельфером с использованием подвешенного на цепях борта); через крышу; погрузка краном больших неделимых грузов со снятием прогонов крыши в м'омент погрузки; через боковые борта.

Для погрузки сзади задний борт опускается полностью вниз или подвешивается за концы на цепях в горизонтальном поло­ жении. Верхняя часть заднего проема закрыта двухстворчатой решетчатой дверью, имеющей вертикальный разъем с навешен­ ными на задние стойки каркаса щита половинками. Шарниры навесок позволяют открывать двери на 270°, т. е. ставить их вдоль бокового борта, что дает возможность производить по­ грузку на небольшом пространстве. При откинутом заднем борте боковые борта предохранены от частичного самооткрывания спе­ циальным креплением к задней стойке тента. Оно же предотвра­ щает стук во время движения.

3 4 5

Чтобы предотвратить перемещение грузов за пределы боко­ вых бортов, на каркас тента навешены специальные деревянные решетки, которые одновременно служат для увязки груза и пре­ дохранения его от истирания. Поэтому на решетках нет ни од­ ной металлической детали, выступающей внутрь за пределы мягких сосновых планок.

На переднем борту решетка, имеющая раскосы, зафиксиро­ вана в нижних углах болтами, что увеличивает поперечную жест­ кость этого борта; на боковых бортах решетки вверху подвеше­ ны на шарнирах, а в нижней части зажаты бортами через специ­ альные упоры на решетках.

Для облегчения пользования боковыми решетками они сде­ ланы составными из двух частей, разделенными по длине сред­ ней стойкой.

Погрузка и разгрузка через стороны должна сопровождаться откидыванием боковых бортов с последующим подъемом вверх откидных решеток на шарнирах в их верхней части. В этом слу­ чае откидные решетки должны быть хорошо зафиксированы в поднятом состоянии специальными растяжками пли подпор­ ками.

Эксплуатация платформ ЗИЛ-ІЗОГ с новыми тентами пока­ зала их преимущества: большие внутренние габариты и объем пространства под тентом, равный 2 1 м3; внутренние размеры

платформы, кратные стандартизованным размерам тары, обес­ печивают высокую производительность автомобиля при перевоз­ ке грузов малой плотности; хорошая защита от атмосферных осадков, что позволяет пользоваться этим автомобилем для пе­ ревозки грузов, которые обычно перевозятся в специальных кузовах; наличие оградительных решеток под бортами, поэтому не надо тратить время на увязку и упаковку грузов, что резко сокращает простои автомобиля под погрузкой.

Тенты имеют конструкцию двух разновидностей, применяемую

взависимости от условий эксплуатации. Для обычных перевозок

вгородских условиях тент представляет собой сшитое полотнище

сцельными передними и задними стенками, свисающими с кры­ ши, причем передние стенки частично заходят на боковые и кре­ пятся к ним по вертикали ремнями; задняя стенка доходит толь­ ко до углов каркаса. Боковые полотнища разделены также по длине на уровне среднего разъема бортов и решетки, что дает возможность пользоваться отдельными половинками, соединен­ ными вертикальной шнуровкой. Снизу полотнища тента привя­ зываются общей бичевкой к крючкам, имеющимся на бортах платформы.

При использовании автомобиля ЗИЛ-ІЗОГ для международ­ ных перевозок конструкция тента несколько видоизменяется в соответствии с существующими международными требова­ ниями.

346

ТЕНЗОМЕТРИРОВАНИЕ КАБИНЫ И О П ЕРЕН ИЯ1

Выбор толщины материала деталей кабины массового произ­ водства начинается со статистического исследования аналогов. На основе этого выбора проектируют и строят первые образцы, на которых проверяют оптимальность выбора толщины для дан­ ной конструкции в отношении равнопрочное™.

Испытания проводят как на стенде, так и в дорожных усло­ виях. Аналогичным испытаниям в дорожных условиях подвергал­ ся первый вариант опытной кабины ЗИЛ-130 конструкции 1958 г. Условия испытаний были следующие: булыжное шоссе среднего качества, скорость 30 и 50 км/ч; булыжное шоссе плохо­ го качества, скорость 20 и 40 км/ч; сильно разбитое булыжное шоссе, скорость 1 0 км/ч; сильно разбитая грунтовая дорога; пе­

реезд через глубокий кювет под углом 45°.

Полезная нагрузка на платформу автомобиля составляла 4 тс. Вес по осям распределялся в соотношении 27 и 73%. В ка­ бине находились два человека, приборы и балласт до полного веса, соответствующего нормальной нагрузке кабины. Тензометрирование производилось с помощью тензодатчиков с базой 20 мм и сопротивлением около 180 Ом.

Комплект аппаратуры, состоящий из четырехканального уси­ лителя МТЧ-4, разработанного в НАМИ, четырехшлейфного осциллографа К4-21, экранированных кабелей РВШЭ-1 н мало­ габаритного коммутационного устройства, представляет собой надежную и удобную в обслуживании тензометрическую стан­ цию. Питание—-два аккумулятора 6СТ-128. Приборы крепились

кпассажирскому сиденью.

Киспытуемым узлам относятся: пол с каркасом усиления, проемы дверного и ветрового окон и места сопряжения панели

отсека двигателей п крыльев.

На рис. 138 приведены схемы расположения датчиков на кар­ касе усиления, на полу кабины, а также на стойке проемов двер­ ного и ветрового стекол. Всего на кабину было установлено

50датчиков.

Взадней балке каркаса пола вблизи шарнирной опоры (дат­

чик № 1) получены значительные напряжения при всех режимах испытаний (в кгс/см2) :

В нижней части стойки двери по датчику № 34 зафиксирова­ но напряжение 400 кгс/см2 при переезде через кювет; по датчику1

1 Исследование прочности кабины автомобиля ЗИЛ-130.—-«Автомобиль­ ная промышленность», 1963, № 1. Авт.: Гельфгат Д. Б., Ошиоков В. А., Михайлюта Д. А., Орлов Б. Н.

3 4 7

№ 35 получено напряжение 670 кгс/см2 при движении по булыж­ ному шоссе среднего качества и 530 кгс/см2 — по разбитой грун­ товой дороге. Таким образом, задний угол кабины обладает достаточной прочностью и конструкцию узла можно признать равнопрочной.

В продольной балке каркаса пола наибольшее напряжение возникает в зоне, прилегающей к боковой опоре кабины (датчик № 10). Преобладающие напряжения в этом сечении составили 1580 кгс/см2 при езде по булыжному шоссе плохого качества и 2400 кгс/см2 при переезде кювета. В данном случае напряже­ ния превысили предел текучести материала (сталь 08, предел текучести 2200 кгс/см2). Причина такой перегрузки — отсутствие связи между поперечной балкой и боковыми панелями. В резуль­ тате этого горизонтальные силы, возникающие от перекосов ра­ мы автомобиля, в значительной мере передаются на продольную балку каркаса, которая испытывает одновременно поперечный изгиб и действие продольных сил. Этим и объясняются высокие напряжения в этой зоне.

Передняя поперечная балка каркаса пола не вызывает опасе­ ний (датчики № 16, 17 и 18).

Большие напряжения зафиксированы в «башмаке», соединя­ ющем продольную балку со щитом передка (датчик № 19). На булыжном шоссе среднего качества напряжение составляло 3320 кгс/см2 и на разбитом булыжном шоссе 2500 кгс/см2. В то же время датчик № 19 при испытании автомобиля с преоблада­ нием деформации кручения показал незначительные напряжения.

Высокие напряжения выявлены при переезде через кювет в месте искривлений вертикальных стоек проема ветрового окна (датчик № 24). На булыжном шоссе плохого качества напряже­ ние равно 1280 кгс/см2, а на булыжном шоссе среднего качества 450 кгс/см2 Это свидетельствует о недостаточной жесткости стой­ ки в вертикальном направлении.

В верхней части крыла на линии соединения с щитом передка (датчик № 37) напряжения были 950 кгс/см2 и 500 кгс/см2 при

грунтовой дороге составили 1070 кгс/см2, по булыжному шоссе плохого качества 1870 кгс/см2 и по булыжному шоссе среднего качества 390 кгс/см2. Высокие напряжения возникают вследствие малой жесткости панели пола в вертикальном направлении.

Анализ результатов дорожных тензометрических испытаний кабины автомобиля ЗИЛ-130 позволил выявить напряжения,

349