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军用通用越野车性能分析

信息来源: 发表于:2014-6-12 13:31:00

朱元忠  王立新 越建芝

越野性能是指汽车在公路之外条件下行驶的能力,也就是汽车在复杂路面上的通过性。这些复杂路面可分为凹凸不平的路面、松软路面、光滑路面、坡度路面、狭窄路面和涉水路面以及上述路面的组台路面等。

军用越野汽车是战时十分重要的陆用交通运输工具,它不仅能及时地向战区输送兵员、军械、弹药、油料、医药和生活用品等,而且还可以直接参与战斗,牵引各种火炮、导弹和火箭,打击目标,并机动灵活地转移。它的活动区域广阔,除在公路上行驶外,还可行驶在泥泞、沙滩、雪地、耕地以及崎岖的山区。为了适应这些苛刻的路面,军用越野车必须具备特殊的结构,以达到高度的越野性能,使其在复杂的路面条件下都能比较顺利地前进。影响军用越野汽车越野性能的因素很多,如轮胎数、轮胎花纹、轮胎气压、驱动型式、车架型式、驱动桥型式、变速器型式、轴数、整车的外形尺寸、比功率以及一些部件的安装位置等。这些参数直接关系到汽车的爬坡度、涉水深度、车速、越壕沟能力、越垂直障碍能力、最小转弯半径、纵向和横向通过半径、侧倾角等。

1.凹凸不平路面的要求

汽车在凹凸不平路面上行驶时,影响其通过性的因素主要有整车的外形尺寸、轮胎直径以及驱动型式等。整车尺寸中的接近角、离去角和最小离地间隙对汽车的通过性影响最大。它们必须适当大,否则,汽车在行进过程中,或者由于接近角过小而插人地下;或者由于离去角过小而将后桥架起;或者由于最小离地间隙过小而将汽车牢牢绊住;或者由于横向和纵向通过半径过大,而将汽车支起。这些现象均会引起汽车“搁浅”。装用多个轴、缩短轮距或轴距等可使纵向或横向通过半径降低。采用大直径轮胎,减小前悬、后悬,提高油箱、消声器、发动机的油底壳等部件的位置,以及采用离地间隙大的轮边减速桥等均可使汽车的通过性得以提高。对于非越野载货汽车,接近角和离去角以及最小离地间隙一般分别达到28°、28°和240mm即可,而对于客车和高速公路牵引车该值可更小。但是,对于军用越野车,它们一般应分别大于38°、38°和380mm。例如,德国的MAN5t4×4军车,其上述三值分别为45°、40°和415mm。又如,我国新一代军用重型越野车SX2190的上述三值分别为38°、38°和385mm。

另外,采用大直径轮胎,有利于提高越野汽车的越壕沟能力和越垂直障碍能力。我们知道,当壕沟宽度大于轮胎直径时,轮胎将坠人壕沟内,使汽车丧失行驶能力。轮胎直径越大,其可越过的壕沟就越宽,能通过的垂直障碍就越高。所以,对于军用越野汽车,一般应装用大直径轮胎。如SX2190采用的轮胎为轮胎为14.00-20,其滚动直径为1260mm。装用该轮胎后,汽车越过750mm宽的壕沟,以及600mm高的垂直障碍是不成问题的。多轴(桥)车辆的越壕沟能力要比轴(桥)少的车辆越野性强。

2.通过松软路面的要求

汽车在通过松软路面时.由于轮胎比在硬路面上行驶时下陷的深度大,所以路面对轮胎产生的阻力就较大。如果使前轮距与后轮距相同,那么,后轮就可沿着前轮压实的车辙行驶,使得后轮轮胎的滚动阻力大大降低。由于汽车的前轮一般为单胎,所以,要使后轮与前轮同辙,那么后轮应采用同一型号的单胎。为了使轮胎在松软路面上行驶时下陷的深度小些,必须减少轮胎对地面的压强,增大轮胎的接地面积是解决上述问题最理想的办法之一。采用大直径、宽截面轮胎,以及将轮胎内的气压适当降低,均会使轮胎与地面的接触面积增大,使轮胎接地压强降低。采用轮胎中央充气放气系统,可使驾驶员在驾驶室内就能方便地对轮胎充气和放气,随时调节轮胎的气压。这样既能使轮胎在松软路面上处于低气压状态,增大轮胎与地面的接触面积,又能使轮胎在硬路面上达到足够的气压,减少轮胎与地面的摩擦力,避免轮胎过热而损坏。合理地分配前、后桥轴荷,使其对地面的压强趋于合理十分重要。这里的合理是指前轮轮胎的接地压强应稍微少于后轮轮胎的接地压强。这样,当汽车在松软路面上行驶时,才能避免前轮处于“推”着路面前进的状态。当然,要求在所有负荷下都达到上述的合理轴荷分配是很难实现的。因此,这种合理的轴荷分配应以汽车处于满载时为主。当汽车在松软路面上陷入很深,以至于地面与汽车最下部接触时,汽车将无法行驶。为避免此种现象发生,除采用大直径、低压、宽断面轮胎外,还应尽量减少汽车的自重,使轮胎的接地压强接近或小于履带车辆的接地压强,并设法增大汽车的最小离地间隙。采用全轮驱动型式,使原来的从动轮变为现在的驱动轮,因此,就不存在从动轮与路面的摩擦力,大大减少汽车的行驶阻力。在松软路面上,汽车低速行驶可减少轮胎“打滑”现象。假设由于某些原因,使汽车的某些轮胎打滑或被架空时,全轮驱动型式可使其它与地面接触较牢、附着力较大的轮胎继续驱动,此时,挂上轴间和轮间差速器,并缓慢起步,低速行驶,可消除车辆的“打滑”现象,使汽车逃离困境。实现这种缓慢起步和低速行驶的措施足装用大传动比变速器和液力机械变速器,如液力偶合器和液力变矩器等。此外,采用越野花纹轮胎,可使轮胎与地面的附着力增大,从而使发动机的动力得以发挥,使汽车顺利通过。

3.通过光滑路面与坡度路面的要求

当汽车在光滑路面上行驶时,由于轮胎与地面的附着力较小,所以汽车很难行驶。为了在此种路面上行驶,应设法增加轮胎与路面的附着系数,除采用越野花纹轮胎外,还可以在轮胎上安装防滑链。另外,在这种路面上行驶时,整车的重量应尽量加在驱动轮上,以便增大驱动轮轮胎与地面的压力。采用全轮驱动型式,可使整车所有重量都得到利用,这样也可减少从动轮轮胎与地面的摩擦。为了使汽车能够在大坡度路面上行驶,汽车应具有较大的比功率,一般该值应不小于10kw/t。如德国MAN5t4×4军车的比功率为12.8kw/t。另外,当汽车在长坡度路面上行驶时,由于是爬坡,所阱车速较低,而且处于大负荷状态。此时,由于发动机转速低,风扇转速也低,使得风扇产生的风量加上汽车迎面来风,都很难满足发动机的散热要求,所以,散热系统的设计显得格外重要。虽然采用散热面积大的散热器以及高速风扇可以解决散热问题,但是,还要防止发动机的过冷现象,采用硅油风扇可解决这一矛盾。另外,要爬上大坡度的坡,汽车轮胎与地面的附着力必须足够大。解决附着力问题,仍是采用越野花纹轮胎和全轮驱动型式等。汽车在侧坡上行驶时,还应防止汽车的侧翻现象。防止汽车侧翻的措施有降低汽车的重心位置、增大轮距等。一般军用越野车的爬坡度应大于30°,最大行驶侧坡度应大于20°。

4.涉水要求

军用越野车应能涉过较小河流的能力,即涉水能力。一般军车的涉水深度应在1000mm以上。如我国的新一代军车SX2190涉水深度为1200mm;美国的5t6×6军车的涉水深度在不作准备时为760mm,加装部件后的涉水深度为1980mm为了达到足够高的涉水深度,必须采取相应措施,提高一些部件的安装位置,如消声器排气口的位置,空滤器、电瓶箱、电线、桥的出气口、冷却风扇、发电机等部件的位置或对这些部件作相应的改进和防水保护,保证汽车在涉水时,各部件均能正常工作。另外,从涉水方面讲,军用越野车采用平头驾驶室比较好。因为平头驾驶室较高,距地面较远,所以,在汽车涉水时,水不容易进到驾驶室内;另一方面,平头驾驶室的视野也比长头驾驶室好。

5.通过狭窄路面的要求

在公路之外,虽然区域广阔,但是,当汽车行驶在森林、山区和隧道等区段时,能够通过汽车的空间有时十分有限。要使汽车通过这些狭窄的区段,首先必须对汽车的外形尺寸进行限制,因为汽车的长、宽、高直接影响汽车通过这些狭窄区段的能力。另外,汽车的最小转弯半径同样对汽车的机动性产生较大的影响。最小转弯半径与汽车的轴距、轮距、车轮的转向角、转向轴数等有关,所以必须根据车辆可能行驶的区域情况,以及车辆的用途对上述参数进行精心的设计。另外,有时由于时间的需要或道路条件的限制,一些军用越野车需要空投或铁路运输。为了方便运输.在设计这些车辆时,必须将其长、宽和高限制在一定范围内,做到既能满足军事上的战略机动要求,又能满足国家道路法规的要求。

关键字:军用越野,通过性,复杂路面
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