Маневрені, компактні транспортні засоби особливо у засніжених та лісистих районах життєво необхідні. У деяких країнах, наприклад, США, Канаді, Японії, ця проблема вирішується випуском малогабаритних машин типу мотонарт. Наша промисловість також почала випускати таку техніку: з’явилися мотонарти типу «Буран», «Амурець» та інші. Однак ці машини швидше прогулянкові, вони не мають навіть утепленої кабіни.
У нашій лабораторії конструювання малогабаритної техніки звели невелику, але «робочу» машину — мікровсюдихід для лісника (див. фото). Він поєднує переваги великих гусеничних всюдиходів: високу прохідність та маневреність, можливість мати утеплену кабіну, необхідну потужність та швидкість пересування – з невеликими габаритами та вагою.
Все це робить всюдихід зручним для використання його працівниками народного господарства у важкопрохідних районах нашої країни.
ОПИС КОНСТРУКЦІЇ
Рама (рис. 2) замкнутої прямокутної форми, складається з двох поздовжніх лонжеронів Ø 42 мм, до яких знизу приварюються чотири корпуси торсіонних підвісок від переднього моста мотоколяски С3А та труби Ø 22 та Ø 27 мм, що повторюють силует кузова
Кузов виконаний з листової сталі товщиною 05-08 мм. Для простоти та зручності його виготовлення спочатку були вирізані з тонкого картону шаблони. Потім ними робилися заготівлі, які фіксувалися електро-або газозварюванням до труб каркаса кузова.
Спереду на рамі встановлені механізми натягу гусениці (див. рис. 1, Б — Б).
1 – натяжна ковзанка, 2 – паливний бак, 3 – вітрове скло, 4 – приладовий щиток, 5 – педаль газу, 6 – важіль гальма, 7 – ручка перемикання передач, 8 – важіль кік-стартера, 9 – сидіння, 10 – верхній підтримуючий каток, 11 – кожух стрічкового гальма, 12 – кронштейн півосі, 13 – провідна зірочка, 14 – карбюратор, 15 – бензонасос, 16 – кожух вентилятора, 17 – піввісь, 18 – диференціал, 22 – вал, 21 – піввісь, 22 – проміжний вал, 23 – тяга гальма, 24 – провідна зірочка двигуна, 25 – коробка зміни передач, 26 – тяга кік-стартера, 27 – жалюзі, 28 – акумулятор, 29 – вентилятор (шкіру , 30 – гусениця, 31 – глушник. 32 – опорний каток, 33 – втулка, 34 – корпус торсіону, 35 – рама, 36 – важіль торсіону, 37 – стопорний болт, 38 – вісь котка, 39 – підшипник № 302, 40 – черв’як для натягу гусі , 42 – шпонка, 43 – підшипник № 303, 44 – напрямний виступ стрічки, 45 – ланцюг, 46 – ґрунтозачіп.
У передній частині кузова під капотом розташований бензобак. Паливо подається до карбюраторів самопливом. Приладовий щиток автомобіля УАЗ-452. На ньому є замок запалювання, вказівник рівня бензину в бензобаку, вказівник температури двигуна, сигнальні лампочки поворотів.
Вітрове скло – з органічного скла – закріплене в трубчастому каркасі гумою ущільнювача.
У зимовий час та в негоду передбачена установка брезентової кабіни, яка натягується на знімний каркас, виконаний з дюралюмінієвих труб Ø 18 мм. Обігрів салону водія здійснюється від глушника, який кріпиться до вихлопної труби двигуна за допомогою фланців. У зимовий час він розміщений під ногами водія, а влітку завдяки фланцевому кріпленню повернутий у протилежний бік та виведений під праву гусеницю. Додатковий обігрів дає тепле повітря від вентиляторів примусового охолодження двигуна.
Двигун – модернізований М-62 «Урал». Розташований у задній частині кузова. Переробка його під примусове повітряне охолодження полягає в наступному: через передню кришку двигуна виведено вал (рис. 3, поз. 13), який приварюється електрозварюванням до малої шестерні газорозподілу. До передньої кришки двигуна аргонно-дуговим зварюванням приварюється корпус підшипника № 204, який є другою опорою вапа приводу вентиляторів. За відсутності аргонно-дугового зварювання корпус підшипника можна закріпити болтами М6 через прокладку, щоб уникнути витоку масла з картера двигуна. Вал приводу вентилятора разом із малою шестернею газорозподілу кріпиться на колінчастому валу двигуна шпонкою та болтом М8.
На вал приводу насаджується двострумковий шків (рис. 3, поз, 6), який за допомогою клинових ременів передає обертання на два ведених шківа. На них кріпляться осьові восьмилопатеві вентилятори. Шківи розташовані безпосередньо перед циліндрами двигуна та закріплені на кронштейнах, які приварюються до рами кузова.
1 – колінчастий вал двигуна, 2 – розпірна втулка, 3 – передня кришка двигуна, 4 – корпус підшипника, 5 – клиноремень, 6 – двострумковий шків, 7 – розпірна втулка, 8 – гайка кріплення шківа, 9 – болт М8, 10 – ш , 11 – підшипник № 204, 12 – мала шестерня газорозподілу, 13 – вал приводу вентилятора, 14 – шків, 15 – підшипник № 202, 16 – підшипник № 204, 17 – восьмилопатевий вентилятор. 18 – рама, 19 – болт М10.
Потік повітря спрямовується на циліндри за допомогою кожухів (рис. 1, поз. 16, кожух іншого вентилятора не показаний). Після охолодження циліндра потік повітря відводиться назовні через жалюзі днища моторного відсіку, розташовані по ходу руху всюдихода. У зимовий час жалюзі днища закриті, і повітря надходить у салон. Забір повітря для охолодження двигуна здійснюється через жалюзі у верхніх кришках відсіку моторного.
Запуск двигуна здійснюється вручну за допомогою важеля, розташованого з лівого боку сидіння водія. Важель тягою з’єднаний з укороченою педаллю кік-стартера.
На всюдиході застосовується ланцюгова передача від двигуна до диференціала. Це викликано конструктивним розташуванням двигуна на рамі всюдихода та використанням диференціала від мотоколяски С3А, пристосованого до ланцюгової передачі.
Переробка двигуна М-62 “Урал” під ланцюгову передачу вторинного валу коробки передач полягає в наступному: знімається вилка кардану і проточується посадкове місце зірочки (від мотоцикла Іж-56), що має крок 15,88 мм і число зубів – 18. Зірочка приварюється до вилці кардана електрозварюванням.
У процесі випробувань всюдихода виявилася необхідність поставити знижуючий проміжний ланцюговий редуктор з передавальним числом 3. Це дозволило зменшити максимальну швидкість до 50 км/год та підвищити тягове зусилля на гусениці. Обертання з редуктора на диференціал передається також за допомогою ланцюгової передачі. Таким чином, момент, що крутить, передається від двигуна на редуктор і через редуктор на вал диференціала (див, рис. 4), далі через диференціал на провідні півосі. На них кріпляться по дві зірочки, що мають крок 37 мм і кількість зубів – 26 (рис. 4, поз. 4, 23). Зірочки надають руху гусениці. Так як піввісь значно виступає за межі опори на рамі і може зігнутися при навантаженні, зовнішній кінець має додаткову опору у вигляді кронштейна, закріпленого на каркасі кузова.
1 – підшипник № 205; 2 – болт М14; 3 – зовнішня опора півосі; гальма, 12 – корпус підшипника, 13 – диференціал (С3А), 14 – вал диференціала, 15 – зірочка валу диференціала, 16 – підшипник № 205, 17 – піввісь, 18 – підшипник № 206, 19 – корпус підшипника 21 – стрічкове гальмо, 22 – гальмівний шків, 23 – провідна зірочка.
У всюдихода чотири швидкості вперед і стільки ж тому. Перемикання швидкостей, а також реверсування всюдихода робляться одним важелем, взятим від автомобіля УАЗ-452.
Поворот всюдихода здійснюється шляхом гальмування однієї із двох півосей диференціала. Коли одна гусениця загальмовується, інша починає обертатися з подвоєною швидкістю, ніби забігаючи наперед: всюдихід повертається.
Для гальмування півосей диференціала використовується стрічкове гальмо (рис. 4, поз. 21), яке складається з гальмівного шківа, прикріпленого болтами М10 до ступиці, що сидить на півосі, і металевої стрічки шириною 38 мм. До неї мідними або алюмінієвими заклепками кріпляться фрикційні накладки розміром 40х70х6 мм. При роботі стрічкове гальмо повинне охоплювати приблизно три чверті гальмівного шківа. Один кінець стрічки кріпиться до кронштейна, привареного до рами, інший шарнірно з’єднується з важелем приводу (мал. 4, поз. 11) стрічкового гальма. Він приводиться в дію важелями, які розташовані в салоні водія. На всюдиході використовуються дві педалі ножного керування: газу та зчеплення. Педаль гальма відсутня, тому що достатньо потягнути на себе обидва важелі, попередньо вичавивши зчеплення, як гусениці загальмовуються м всюдихід зупиняється.
Гусениці гумово-металеві, з двома паралельно розташованими ланцюгами, крок 37 мм (див. рис. 5). Для гусениць використовують ланцюги від транспортера сільгоспмашин. Наявні на ланцюзі виступи обробляються формою грунтозачепів зі сталевого куточка 20X20X3. До них заклепками Ø 6 мм кріпиться гумова кордолента від транспортера товщиною 7 мм.
1 – транспортерна лепта, 2 – ланцюг, 3 – напрямний виступ стрічки, 4 – ґрунтозачіп, 5, 6 – заклепки.
Для спрямування руху котків застосовуються гумові виступи (рис. 5, поз. 3) з клинового ременя (профіль «Е» ГОСТ 1284-57), які прикріплюються до стрічки заклепками Ø 8 мм, що проходять через ґрунтозачіп і привареними до його зовнішньої сторони.
При конструюванні гусениці необхідно врахувати, що середина товщини гумової стрічки повинна лежати точно на лінії, що з’єднує центри ланцюгів. В іншому випадку стрічка зазнає деформації, працюючи на розтягування або на стиск, що призводить до передчасного її зносу.
Загартовані ланцюги, якісне зварювання, міцна кордолента створюють легку і надійну гусеницю, а достатня ширина її визначає питомий тиск на грунт при повному навантаженні в межах 70 г/см 2 . Всюдихід добре йде пухким снігом, брудом, сухим грунтом і асфальтом — майже безшумно, без звичного брязкання гусениць.
О. НАЛИМОВ, Є. СТЕПАНЕНКО, члени клубу юних техніків Новосибірського академмістечка
СКРІЗЬ БУДУТЬ хлопчаки
Три роки тому до нас до лабораторії конструювання малогабаритної техніки КЮТ Новосибірського академмістечка прийшов восьмикласник Женя Степаненко. Він приніс із собою модель гусеничного всюдихода, яку зробив удома. Викликали повагу ретельність виконання роботи, пропорційність частин всюдихода, вигадка під час виготовлення деталей. Відчувалося, що молодий конструктор робив свою модель з великою любов’ю та старанням. Мініатюрний всюдихід мав два електромоторчики, що живляться від батарейки для кишенькового ліхтаря, і міг виконувати кілька команд: рухатися вперед-назад, повертатися в різні боки, блимати габаритними вогнями. А ще Женя тоді сказав, що все життя мріяв збудувати справжній великий всюдихід, і попросив, щоб його записали до гуртка.
Робота в гуртку почалася з того, що Женя завів товстий зошит, куди заносив свої ескізи: технічні малюнки, начерки різних машин, серед яких раптом з’являвся літак, то пістолет…
Але одного разу, дійшовши нарешті певного рішення, Женя приступив до виготовлення всюдихода. Незабаром привів до гуртка друга, Андрія Налімова, і хлопці почали працювати удвох.
Не все в конструкції деяких деталей стало зрозумілим відразу. Наприклад, рама. Форма виявилася чітко. А підвіска? Яка краща, прогресивніша? Де дізнатись? У книжках, журналах. Про танк, наприклад, було прочитано все, що вдалося знайти у науково-технічній бібліотеці.
Зупинилися на торсіонному варіанті, як на Т-34. Підібрали готові підвіски від мотоколяски С3А. Але чи достатньо жорсткість цих торсіонів для майбутнього всюдихода? Довелося знову закликати на допомогу спеціальні книги, і насамперед «Деталі машин». Зробили перевірочний розрахунок. Він показав, що торсіони від С3А є досить жорсткими. (Забігаючи вперед, зауважимо, що помилилися хлопці ненабагато: довелося лише ставити додаткові пружинні амортизатори на передні та задні торсіони.)
Який взяти двигун? Хотілося, звичайно, потужніше: всюдихід же. Вирішили використовувати двигун від мотоцикла М-62 “Урал”, оскільки інших на той час у лабораторії не було. Але тут безліч запитань: як розмістити його на рамі, щоб зручно було обслуговувати та у разі поломки ремонтувати? Як передати крутний момент на двигун? А охолодження? Адже треба примусове! І знову книжки. Двигун вивчений досконало, розібраний та зібраний своїми руками.
Якісь деталі використовували готові, а багато хто довелося робити самим. І хлопці напрочуд швидко освоїли верстати: точили, фрезерували, свердлили. Спочатку керівник прихоплював деталі електрозварюванням, а там і хлопці, спочатку заради інтересу, спробували, потім і навчилися варити самі.
Далі – рушій. Зрозуміло, що лише гусениці. А де їх взяти? Готових-то потрібних немає. Потрапила транспортерна стрічка від якоїсь сільгоспмашини. На перший випадки вирішили використати її, бо зробити самим іншу тоді було не під силу.
…Йшов другий рік захоплюючих пошуків та наполегливої роботи. Нові вузли порушували нові питання. Гусениця — це ж не тільки стрічка. Треба ще різні ковзанки, що ведуть зірочки, якось передати момент, що крутить, від двигуна на гусениці. Або бортові передачі. Спробували пристосувати зчеплення від двигуна Іж – виявилося складно та явно ненадійно. Вирішили відмовитися від бортових передач та використовувати диференціал від тієї ж мотоколяски. Розсудили так: варто при русі загальмувати одну гусеницю, інша завдяки диференціалу переміщатиметься вдвічі швидше, і всюдихід зможе маневрувати. Крім того, диференціал від С3А дозволить машині рухатись заднім ходом. І знову робота: треба точити ковзанки. Їх багато, десять штук. Дякую шефам — погодилися допомогти, але вимагали робочих креслень. Довелося всерйоз зайнятися кресленням.
І ось наполеглива дворічна праця завершена; всюдихід набув закінчених обрисів. Але перші ж випробування показали явну помилку в передатному числі від двигуна на гусениці: всюдихід смикнувся швидше мотоцикла і заглух.
Про рух на третій і тим більше на четвертій передачах не могло бути й мови — треба все переробляти.
Почалися літні канікули. А до початку нового навчального року хлопці прийшли з готовим рішенням: треба ставити проміжний знижувальний редуктор у трансмісії та всерйоз зайнятися гусеницями. Робота з доведення машини зайняла ще рік.
І ось всюдихід уже демонструється на обласному зльоті-конкурсі «Юні техніки — сільському господарству» та відзначений дипломом 1-го ступеня. Старший науковий співробітник сільгоспінституту, виступаючи на зльоті, відзначив велику практичну корисність таких машин та висловив сподівання, що згодом хлопці «доведуть» його до серійного зразка.
Женя закінчував школу і треба було вирішувати, куди йти вчитися. Очевидно, не випадково він зробив такий вибір: Московське вище технічне училище імені М. Е. Баумана, факультет машинобудування, де є кафедра, яка займається гусеничними рушіями.
А Андрій перейшов у десятий клас. Тепер він привів із собою помічника, і знову тривала робота. До цього часу проект нової гусениці був готовий: ретельно продумана технологія виготовлення, підібрані матеріали. Виготовлені повністю своїми руками гусениці вийшли полегшені, безшумні, міцні. Знову випробування, і довгоочікувана радість творчості все гаразд!
Ось і Андрій закінчує десятий клас. Питання про майбутнє взагалі не стоїть — звичайно ж, до Бауманського, до Женьки!
А що ж із усюдиходом? Показувати його на чергових виставках? А може, розширити його можливості: наприклад, оснастити бульдозерним ножем, гідравлікою для керування? Але це вже завдання наступного покоління молодих конструкторів.
Звісно, з погляду інженерної, конструкція всюдихода далека від досконалості. Але важливим є сам підхід хлопців до створення машини: величезна захопленість, працьовитість і наполегливість у досягненні поставленої мети. Все це зрештою допомогло їм обрати майбутню професію.
Я впевнений, закінчивши виш, Женя та Андрій стануть добрими інженерами.
В. ТАМБОВЦІВ, керівник лабораторії конструювання малогабаритної техніки КЮТ З АН СРСР, м. Новосибірськ