Современные технологии и производство
ИСТОРИЯ АВТОМОБИЛЯ В РОССИИ
Автомобили повышенной проходимости
Для такой страны, как наша, с продолжительными снежными зимами на значительной части ее территории, с обширными пространствами, еще не имеющими даже грунтовых дорог, наконец, с пустынными и степными массивами в южных районах транспорт повышенной проходимости играет огромную роль. Автомобили для эксплуатации на грунтовых дорогах или шоссе создавать значительно проще, чем внедорожные. Трудность в том, что болотистая почва, снег, песок по своим физическим свойствам, в частности способности воспринимать вертикальную нагрузку и сопротивляться приложенному к грунту тяговому усилию, очень разнообразны. Скорее всего нет возможности создать универсальную для всех грунтов машину, которая двигалась бы посредством сцепления движителя с почвой.
Многолетний опыт показал, что внедорожный автомобиль должен не только преодолевать неровности пути благодаря колесам большего диаметра, большим дорожному просвету, углам въезда и выезда, но и оказывать малое удельное давление на грунт, не проваливаться и не вязнуть в нем. Он также должен обладать механизмами и устройствами, которые точно соотносили бы тяговое усилие, приложенное к колесам, и сцепные свойства грунта.
Первое условие хорошо или почти хорошо выполнялось большинством автомобилей довоенного периода. Такие машины, как ГАЗ-А, ГАЗ-АА, ЗИС-5, имели колеса диаметром от 760 до 940 мм, дорожные просветы от 200 до 250 мм и большие углы въезда и выезда. Эти показатели в среднем оказывались достаточными для движения вне дорог по твердым грунтам, когда возникала необходимость только преодоления неровностей пути.
Больше всего осложнений представляло движение по глубокому снегу с малой несущей способностью. И отработанное еще в 1910-1916 гг. изобретателем А. Кегрессом конструктивное решение казалось идеальным. Вместо задних ведущих колес-качающиеся относительно чулков заднего моста гусеницы. Тяговое усилие передается не зацеплением, а трением от ведущих катков к резиновой гусеничной ленте, а от нее к грунту.
Резиновая лента, по длине которой нагрузка от задней части кузова распределяется набором опорных катков, создает очень небольшое удельное давление на снег, а лыжи, смонтированные рядом с передними колесами, позволяют последним не проваливаться в толщу наста. Такими были все полу гусеничные машины с движителем Кегресса: по сути, снегоходами, лишь отчасти болотоходами, и неудивительно, что при своем зарождении они назывались автосанями.
Мокрый снег забивался между гусеницей и катками, она буксовала, растягивалась, соскакивала или рвалась. Различные изобретательские ухищрения - завулканизированные тросы, предохранительные гребни, накладные стальные грунтозацепы - не устранили принципиальные недостатки этого движителя, в том числе главный - передачу крутящего момента от ведущего катка к гусенице трением, а не зацеплением. Подкупала кажущаяся простота переоборудования любого автомобиля в полу гусеничный и удовлетворительные результаты езды зимой по определенным (но не всем) видам снежного покрова.
Различные конструкции гусеничных лент и движителей, разработанные А. Кегрессом, Н. С. Ветчинкиным, А. С. Кузиным, 6. В. Шишкиным, А, С. Гусевым, Г. А. Сонкиным и другими изобретателями, испытывались на машинах "Форд-Т", ГАЗ-А, ГАЗ-4, ГАЗ-М1, ГАЗ-АА, ЗИС-5 и даже ЯГ-4. В большинстве случаев они успешно работали по плотно укатанному снегу, льду, снежному насту, где может эксплуатироваться и обычный колесный автомобиль. Летом по тундре на таких снегоходах можно было двигаться лишь в сухую погоду. При этом проводились эксперименты и с катками, оборудованными пневматическими шинами, и с различными системами опорных и поддерживающих катков. Удельное давление на грунт, создаваемое гусеницами, колебалось от 0,085 кгс/см2 до 0,27 кгс/см2 в зависимости от массы машины и опорной поверхности движителя.
О масштабе этих экспериментов можно судить по краткому перечню конструкций. Профессор Н. С. Ветчинкин в 1929-1930 гг. проводил опыты с трехосным автомобилем "Форд-Т" (мощность 22 л. с., снаряженная масса 860 кг), оснащенным комбинированной резинометаллической гусеницей на задних четырех колесах, снабженных пневматическими шинами. Скорость - около 25 км/ч, удельное давление гусениц - 0,09 кгс/см2. Гусеницы первого варианта выходили из строя через 100 км.
Резиновую гусеницу в сочетании с пневматическими шинами испытывал на снегоходе НАМИ (20 л. с., 510 кг) в то же время и инженер А. С. Кузин. Удельное давление - 0,065 кгс/см2.
|
|
|
|
|
|
|
|
ходную конструкцию предложил в 1932 г. заведующий гаражом Совнаркома СССР А. С. Гусев. Его легковой ГАЗ-А создавал удельное давление 0,18 кгс/см2. Наиболее обширные работы вели в НАТИ в 1931 - 1937 гг. инженеры А. С. Кузин и Б. В. Шишкин. Ими последовательно были построены несколько машин с усовершенствованным движителем А. Кегресса.
Более ранняя (1931 г,) разновидность, называвшаяся НАТИ-2, имела восьмиместный пассажирский кузов, качающуюся в поперечной плоскости переднюю ось с двускатными колесами. Для этой машины использовали переделанное шасси "Форд-АА" с двухрядным радиатором и усиленной рамой. Кузов изготовил завод "Аремкуз".
Резиновая гусеница охватывала два двускатных ведущих катка, которые сообщали ей вращение только благодаря сцеплению между резиновыми поверхностями. Катки, в свою очередь, приводились во вращение цепями от полуосей серийного заднего ведущего моста. Удельное давление гусениц на грунт - 0,127 кгс/см'. При двигателе мощностью 40 л. с. НАТИ-2 развивал на укатанной снежной дороге скорость 25 км/ч. Он мог преодолевать подъемы (на слегка присыпанном снегом грунте) в 26° и расходовал около 55- 60 л бензина на 100 км.
Снаряженная масса НАТИ-2 - около 2800 кг; длина - 5300 мм; ширина - 2300 мм; база: по полуосям главной передачи - 3340 мм, по каткам гусеничной тележки - 1960 мм.
В дальнейшем после модернизации несколько автомобилей, получившие в 1933 г. индекс НАТИ-3, испытывались в пустыне Каракумы, на Таймыре, на Чукотке и от года к году совершенствовались. В конечном итоге в 1936 г. появились образцы снегохода НАТИ-ВЗ, созданного, как и его предшественники, на базе ГАЗ-АА. Конструкция HAT И была принята к серийному производству в Горьком как модель ГАЗ-60. Недостатки избранного для нее движителя вынудили завод в 1942 г. свернуть выпуск этой машины.
|
|
АЗ-60 основные технологические решения унаследовал от НАТИ-2. У резиновой гусеницы шириной 390 мм-наружные металлические грунтозацепы и внутренний гребень, проходящий между сдвоенными катками. Он предохранял гусеницу от соскакивания.
Грузоподъемность ГАЗ-60 составляла 1 200 кг; двигатель - Г АЗ-M мощностью 50 л. с.; число передач - 4; длина - 5300 мм, ширина - 2400 мм, высота - 2085 мм; база - 3350 мм. Масса в снаряженном состоянии -- 3375 кг. Наибольшая скорость - 35 км/ч. Средний расход топлива-около 57 л/100 км.
Аналогичные идеи были воплощены в разработанных несколько позже коллективом HAT И легких полугусеничных машинах ВМ, выполненных на базе легковых автомобилей ГАЗ-М1. В отличие от ГАЗ-60 их трансмиссия была дополнена двухступенчатым демультипликатором, который позволял на 41 % расширить диапазон тяговых усилий. Опытные образцы ВМ существовали как с кузовами пикап, так и фаэтон. Первый из них при 50-сильном двигателе развивал на полу гусеничном ходу скорость 48 км/ч, а со снятыми гусеницами, когда он превращался в трехосный легкий вездеход с колесной формулой 6Х 4,- 60 км/ч. Такая конструкция расширяла сферу применения машин ВМ.
И все же, несмотря на умеренный габарит (длина - 5020 мм; ширина - 2254 мм; высота- 1820 мм), автомобиль ВМ грузоподъемностью 500 кг получился довольно тяжелым- 2460 кг. В результате он расходовал при езде на гусеницах 41 л бензина на 100 км, а на колесах - 32. Удельное давление на грунт, благодаря сравнительно малой опорной поверхности гусениц, превышало 0,3 кгс/см".
Были и попытки создать полугусеничную модификацию ЯГ-6, весьма тяжелой машины с малым запасом мощности. Она называлась Я СП и была оборудована движителем от французского полугусеничного тягача "Сомюа", использовавшегося в начале 30-х гг. Красной Армией. Автомобиль оказался неудачным.
Помимо разработки полугусеничной модификации ГАЗ-АА в 1938 г. HAT И проектировал и испытывал полугусеничный вариант ЗИС-5. Занималась им группа специалистов под руководством Г. А. Сонкина, который свой опыт, накопленный при исследованиях НАТИ-3, применил к более тяжелой машине. Созданные им образцы явились прототипами модели ЗИС-22, принятой впоследствии к производству.
Григорий Абрамович Сонкин верил в перспективность идеи А. Кегресса и полагал, что движитель с рези нот ка невой гусеницей и бала нсирной подвеской каждой гусеничной тележки требует лишь доводки, а не пересмотра всего принципа работы. Случай, однако, заставил его (и к лучшему) пересмотреть свое кредо.
В конце 1939 г. зимой в НАМИ был устроен показ военным новой автомобильной техники для бездорожья. Двигаясь по глубокому снегу, многие машины или застревали, или по разным причинам выходили из строя. В конце концов на ходу остался лишь прототип ЗИС-22 Сонкина. Но и его вскоре постигла неудача - в полуметровом слое липкого снега гусеничный движитель заклинило намерзшим льдом, и гусеница соскочила. Болезнь избранной конструкции вышла наружу в самый неподходящий момент. Присутствовавший на показе тогдашний начальник Главного автотракторного управления Красной Армии генерал Д. Г. Павлов дал нелестную оценку машине.
|
|
|
|
|
|
Работавший ранее в группе Сонкина конструктором А. Ф. Андронов (впоследствии главный конструктор АЗЛК) предложил разрезать гусеницу вдоль так, чтобы поперечные металлические грунтозацепы оказались в роли цевок, а для передачи к гусенице крутящего момента не трением, а зацеплением между двумя половинами каждого ведущего катка жестко установить звездочку цевочной передачи. Такое решение в корне изменило работу гусеничного хода. Оно исключало пробуксовку катка относительно гусеницы и ее соскакивание.
Измененная конструкция была внедрена на усовершенствованной модели ЗИС-22М, а затем и на ЗИС-42.
Машины ЗИС-22, выпущенные опытной партией, могли перевозить по грунту 2250 кг груза и оснащались 73-сильным двигателем ЗИС-5. Ширина рези нотка невой гусеницы составляла 390 мм. У этого автомобиля, как и у ГАЗ-60, в трансмиссии отсутствовал демультипликатор. Длина - 6060 мм, ширина - 2400 мм, высота - 2230 мм; база: от передней оси до центра качания гусеничной тележки - 2216 мм, база тележки - 12У6 мм. При массе в снаряженном состоянии-4660 кг ЗИС-22 развивал скорость до 35 км/ч, преодолевал с полной нагрузкой подъемы до 28° и оказывал гусеницами удельное давление на грунт в 0,27 кгс/гм . Расход топлива был фантастическим-60-100 л/100 км.
|
|
оценке конструкции машин ГАЗ-60 и ЗИС-22 нельзя, однако, упускать из виду одну важную особенность: они не были специальными конструкциями, а лишь модификациями серийных грузовиков со всеми вытекающими отсюда преимуществами унификации. И попутно следует заметить, что соблазн создания гусеничного хода, полностью взаимозаменяемого с ведущими колесами серийного грузовика, не покидал изобретателей. Одна из таких идей была реализована в комплектах сменного гусеничного хода для машин ГАЗ-ММ и ЗИС-5. Будучи переоборудованными, они соответственно получали индексы ГАЗ-65 и ЗИС-33.
В частности, партия ЗИС-33 в 1940 г. прошла испытания зимой в боевых условиях во время вооруженного конфликта с Финляндией.
Идею применения такого именно комплекта выдвинул в сентябре 1939 года Н. С. Хрущев. Он возглавлял тогда компартию Украины и выезжал в войска во время присоединения к Украине восточной части Польши. Армейские ЗИС-5 и ГАЗ-ММ в дождливую погоду, которая стояла в тех местах, вязли на раскисших грунтовых дорогах. Поручение Хрущева было быстро реализовано и 18 января 1940 года первый грузовик ЗИС-33 из промышленной партии был готов. Примерно в это же время появились ГАЗ-65 - переоборудованные в полугусеничные ГАЗ-ММ.
Правительство страны приняло решение немедленно начать выпуск подобных машин, поскольку уже началась война с Финляндией и обычные армейские грузовики были не в состоянии двигаться по глубокому снегу.
Набор катков, роликов и их осей на ЗИС-33 крепился к раме. Между сдвоенными задними колесами (они играли роль главного опорного катка) фиксированно устанавливалась цепная шестерня, от которой цепью вращение передавалось подвешенной сзади под рамой ведущей звездочке. Она, в свою очередь, цевочным зацеплением соединялась с мелко-звенчатой металлической гусеницей. Конечно, при такой конструкции опорная поверхность гусеницы получалась небольшой и удельное давление на грунт все еще составляло 0,462 кгс/см2. Весь комплект движителя достаточно массивный (1322 кг), но он позволял довольно простым способом ощутимо повысить проходимость стандартного грузовика по снегу и грязи, во всяком случае, эффективней, чем монтажом цепей противоскольжения.
Конструкция оказалась неудачной, к ней уже не возвращались, а по окончании войны с Финляндией все эти машины передали колхозам. Там их быстро переоборудовали в обычные грузовики, поскольку, например, ЗИС-33 на местности расходовал втрое больше бензина, чем базовый ЗИС-5. Нужны были иные технические решения.
Замена заднего ведущего моста двухосной тележкой позволяла резко повысить проходимость. Такая реконструкция не только уменьшала удельное давление на грунт, но и давала возможность лучше передавать крутящее усилие на почву. В начале 30-х гг. вопрос оснащения Красной Армии трехосными (или как в то время их называли шести колесными) грузовиками стоял весьма остро. Закупки за рубежом техники представлялись его частичным решением. Нужно было налаживать собственное производство трехосок.
Первым приступил к их серийному выпуску Я A3. Его грузовики ЯГ-10 с 93-сильными двигателями "Геркулес-Игрек-Икс-Ц" имели колесную формулу 6X4. Первую машину коллектив завода собрал в конце 1931 г., а на 1932 г. начал серийный выпуск.
|
|
|
|
|
|
ециалисты HAT И разработали для ЯАЗа проект машины, а вернее, ее дополнительных узлов: демультипликатора, подвески задних колес и главной передачи. Но эта конструкция ( HAT И-Я-10Д) не устраивала заводчан, поскольку работники института предложили червячную главную передачу. Я рославцы отдали предпочтение двойной (с цилиндрическими и коническими шестернями) передаче, уже освоенной ими для грузовика Я-5. Тем более, что расположенная в верхней чести редуктора ведущая коническая шестерня открывала возможность соединения с ней переходного валика для привода редуктора заднего моста.
Что касается подвески задних колес, то все единодушно остановились на схеме УД, предложенной для армейских трехосных грузовиков английским "Уор ди парт мент" (военным министерством). По этой схеме оба ведущих моста с каждой стороны связаны двумя полуэллиптическими рессорами. Их средние части закреплены на кронштейне, поворачивающемся относительно цапфы, которая приклепана к лонжерону рамы.
Реактивные моменты от передачи тягового усилия воспринимают две продольные реактивные тяги, а дополнительную степень свободы дают задним осям надетые на их чулки громадные бронзовые сферические сухари. Каждый сухарь охватывается кронштейном, с проушинами которого соединены концы рессор.
|
|
|
|
|
|
|
|
кую схему все специалисты, включая и работавших в HAT И, признавали оптимальной, и, естественно, они предложили ее и для ЗИС-6 - трехосной модификации ЗИС-5 и для ГАЗ-ААА - трехосной модификации ГАЗ-АА. Причем в обоих случаях рекомендовали главную передачу сделать червячной: компактность, возможность получения большого передаточного числа, простота вывода крутящего момента на третью ось.
Конструкторы HAT И во главе с А. А. .Пип-гартом все идеи схемы УД проверили на самой легкой своей трехоске, получившей сначала обозначение "Форд-АА-Н AT И-30". Эта модель четырежды пересматривалась инженерами HAT И, американских фирм "Форд" и "Тимкен", а также завода ГАЗ.
Когда же пришло время осваивать эту трехоску в Горьком (там она называлась ГАЗ-ААА), то руководитель конструкторской группы спецмашин В. А. Грачев решил отказаться от тяжелого сферического сухаря из дефицитной бронзы и заменил его изящной кованой серьгой. Она через цапфу соединялась с чулком ведущей оси, а лапами - с проушинами рессор, образуя своеобразный карданный шарнир. Такое решение позволило отказаться и от реактивных тяг со сферическими шарнирами. Правда, исходная идея была не нова - ее уже реализовала на своих трехосках английская фирма "Торни-крофт", но чтобы оценить несколько господствовавших тогда конструкций и скомбинировать из них наилучшую, требовалась незаурядная инженерная интуиция.
ГАЗ-ААА был спроектирован раньше всех, но на конвейер встал лишь в конце 1934 г. Годом раньше по проекту HAT И начато производство трехосного ЗИС-6, однако первым оказался в 1932 г. ЯГ-10.
Почти одновременно в Автомобильном и тракторном техническом бюро - AT Т Б (проектная организация, действовавшая в системе ОГПУ) был спроектирован и построен трехосный вариант ГАЗ-АА, у которого крутящий момент от колес второй ведущей оси передавался колесам третьей посредством шестеренчатых гитар. Машина оказалась неудачной.
Общие черты всех трех моделей - демультипликатор (дополнительная коробка передач с понижающей ступенью) в трансмиссии, повышенные грузоподъемность и масса (по отношению к базовой конструкции).
Самой массовой моделью повышенной проходимости явился ГАЗ-ААА. За девять лет выпущено 37373 машины этой марки плюс 237 трехосных штабных автобусов ГАЗ-05-193. ЯГ-10 нуждались в мощном двигателе, даже "Геркулесы" оказались слабоваты. Их закупали в США немного, а в 1934 г. импорт прекратили. В общей сложности изготовлено лишь 333 машины ЯГ-10.
Что представляли собой все эти автомобили с колесной формулой 6X4?
ГАЗ-ААА: грузоподъемность - 2000 кг на шоссе и 1500 кг на грунте: двигатель: ГАЗ-М мощность 50 л. с.; число передач - 8 вперед и 2 заднего хода; длина - 5335 мм, ширина - 2040 мм, высота - 1970 мм; база между передней и средней осями - 2730 мм; задней тележки - 2475 кг. Наибольшая скорость - 65 км/ч. Максимально преодолеваемый подъем с полной нагрузкой - 27°. Эксплуатационный расход топлива - 27 л/100 км.
ЗИС-6: грузоподъемность - 4000 кг по шоссе и 2500 кг на грунте; двигатель: ЗИС-5 мощностью 73 л. с.; число передач - 9 вперед и 6 заднего хода; длина - 6060 мм, ширина - 2250 мм, высота - 2160 мм; база - 3360+1080 мм. Масса в снаряженном состоянии - 4230 кг. Наибольшая скорость - 50 км/ч. Максимально преодолеваемый подъем с полной нагрузкой - 20°. Эксплуатационный расход топлива - 40 л/100 км.
Я Г-10: грузоподъемность - 8000 кг; двигатель - "Геркулес-Игрек-Икс-Ц-3" мощностью 93,5 л. с.; число передач - 8 вперед и 2 заднего хода; длина - 6990 мм, ширина - 2340 мм, высота -2580 мм; база - 3600+ + 1200 мм. Масса в снаряженном состоянии - 6800 кг. Наибольшая скорость - 42 км/ч. Максимально преодолеваемый подъем с полной нагрузкой - 20°. Эксплуатационный расход топлива - 55 л/100 км.
Для повышения проходимости всех трех моделей предусматривались съемные гусеничные цепи "Оверолл", которые удерживались на покрышках только силой трения.
Очерк развития трехосных машин колесной формулы 6X4 оказался бы неполным без упоминания разработанного в 1932 г. проекта амфибии профессора Н. С. Ветчинки на. У этого автомобиля роль балансиров в тележке задних колес играли герметичные кожухи приводных цепей, с помощью которых колеса получали вращение от полуосей заднего моста. Относительно его чулков и качались балансиры, а упругим элементом служили две продольные полуэллиптические рессоры.
Другой особенностью машины Н. С. Ветчинки на была независимая пружинная подвеска передних колес и сдвинутый назад, чтобы дать ей место, силовой агрегат ГАЗ-АА. Для передвижения по воде служили два винта, проводимые карданным валом и цепями от заднего моста.
Одним из первых Н. С. Ветчинкин указал на необходимость одинаковой колеи всех колес, чтобы сократить потери на п рок лады ва-ние следа. Поэтому у его амфибии задние колеса были односкатными. Благодаря очень широкой (1650 мм) колее на переднем сиденье машины располагались четыре человека, причем место водителя было вторым слева.
Из-за отсутствия экспериментальной базы машину не построили.
Сколь бы дешевым не было производство трехосных модификаций грузовиков, их проходимость оказывалась недостаточной с точки зрения военных. Начавшаяся вторая мировая война недвусмысленно подчеркнула этот тезис. И неудивительно, что мысль о создании многоосной полноприводной машины занимала умы конструкторов уже лет за десять до начала военных действий. Но для того чтобы сделать передний мост ведущим, существовали определенные инженерные трудности. Требовался компактный и надежный шарнир равных угловых скоростей. Создание его конструкции для автомобилей повышенной проходимости стало таким же поворотным пунктом в их технической эволюции, как для вертолетов - механизма автомата-перекоса.
Самый простой путь - сдвоенный карданный шарнир традиционного типа - оказался довольно громоздким. Появившиеся на перед-неприводных легковых моделях сухариковые шарниры "Тракта" еще никем не применялись на грузовиках повышенной проходимости. Наибольший интерес представляли шариковые карданные шарниры "Вейсс" и "Рцеппа". Очень компактные, они на первый взгляд были несложными, но технология их массового производства содержала массу тонкостей, и заводы, желавшие применять такие шарниры, стояли перед выбором или покупать готовые изделия, или делать их самим, приобретя лицензию, или, потеряв много времени, самостоятельно решить задачу без затраты валюты.
Так оказалось, что для оперативного освоения выпуска полноприводных автомобилей не столь важно разработать конструкцию привода, сколько располагать технологией по шарнирам равных угловых скоростей. Как только наше автомобилестроение получило все, что ему было нужно для производства шарниров "Рцеппа", можно было приступать к выпуску полноприводной модификации (с колесной формулой 4X4) грузовика ЗИС-5. Ее назвали ЗИС-32. На очереди стоял трехосный ЗИС-36. Предтечей этой машины являлся экспериментальный НАТИ-К1 колесной формулы 6X6, построенный еще в 1936 году. Дальнейшие развитие он получил в модели ЗИС-36. Но он в серийное производство не пошел, так как планировалось изготовлять новое семейство грузовиков ЗИС-15, куда входили двух- и трехосные полноприводные машины.
Горьковский автомобильный завод тоже готовился к производству полноприводных машин как двухосных (ГАЗ-62 и ГАЗ-63), так и трехосных (ГАЗ-33 и ГАЗ-34) на базе нового грузовика ГАЗ-51. Их выпуск наладить до начала войны не удалось.
Особо следует остановиться на полноприводном экспериментальном грузовике ЯГ-12. Его первый и единственный опытный образец был собран в ноябре 1932 г. Спроектировал машину коллектив конструкторов во главе с А. С. Литвиновым. Она являлась уникальной во многих отношениях и прежде всего в том, что это первая советская конструкция автомобиля с колесной формулой 8X8.
|
|
Задняя тележка с балансирной подвеской колес на четырех продольных рессорах, сдвоенными колесами, двухступенчатыми редукторами главной передачи полностью использовалась от модели ЯГ-10. Передняя, тоже балансирная, на четырех рессорах объединяла два ведущих и управляемых моста. Конструктивно они отличались от задних и были выполнены по так называемой схеме "Де Дион": колеса соединяет изогнутая балка, главная передача жестко закреплена на раме, крутящий момент к колесам передается посредством полуосей с двумя карданными шарнирами каждая. Таким образом, конструкторы существенно уменьшили массу не под рессоре иных частей.
Шарниры равных угловых скоростей в приводе передних колес - сдвоенные карданные сочленения.
Рулевой механизм от серийного ЯГ-10 на ЯГ-12 был связан с поворотными колесами второй оси и уже через них, посредством продольной тяги,- с колесами первой оси.
Отдельно от силового агрегата на раме находилась двухступенчатая раздаточная коробка. Позади нее - ленточный трансмиссионный тормоз, лебедка с горизонтальным барабаном и выведенным назад (под днищем грузовой платформы) тросом. В те времена блокируемые межколесные и межосевые дифференциалы не были достаточно изучены, поэтому А. С. Литвинов не предусмотрел установку межосевых или межтележечных дифференциалов и устройств для их блокировки.
Сама по себе трансмиссия ЯГ-12 тогда представлялась исключительно сложной: не считая коробки передач, раздаточной коробки и привода лебедки, она включала 30 шариковых и 12 роликовых подшипников, 9 карданных валов с 18 универсальными шарнирами. Примем во внимание, что Я A3 не имел оборудования для нарезки цилиндрических шестерен с косым зубом и конических шестерен со спиральным зубом, почти не применял дефицитные тогда конические роликоподшипники, не мог штамповать лонжероны рам и не делал сам двигателей.
Машина оснащалась американским двигателем "Континенталь-22Р" и коробкой передач "Браун-Лайп-554". Но и при всех этих сложностях ЯАЗ, однако, в ноябре 1932 г. построил автомобиль колесной формулы 8X3 почти одновременно с английскими фирмами "Армстронг-Сиддли", "Гай", "Лейланд".
ЯГ-12 преодолевал рвы шириной 1,5 м, брал подъемы крутизной до 30°, свободно двигался по грязи, глубокому снегу, чему в немалой степени способствовали не только привод на все колеса, большая сцепная масса, но и надеваемые на задние колеса (как в случае ЯГ-10) гусеничные цепи "Оверолл". Минимально возможный расход топлива составлял около 52 л/100 км, но в тяжелых дорожных условиях, вероятно, доходил до 100 л/100 км; как у полугусеничного ЗИС-33.
Краткая характеристика ЯГ-12: грузоподъемность - на шоссе 12 000 кг, на грунте - 8000 кг; двигатель: число цилиндров - 6; рабочий объем - 8190 см3, мощность 120 л. с. при 2400 об/мин; число передач - 8 вперед и 2 заднего хода; длина - 6586 мм, ширина - 2390 мм, высота - 2770 мм; дорожный просвет - 320 мм; база (по первому и четвертому мостам) - 4800 мм. Масса в снаряженном состоянии - 20 000 кг. Наибольшая скорость - 45 км/ч.
ЯГ-1 2 стал первым советским автомобилем, оснащенным приводом на четыре оси, лебедкой, мостами "Де Дион", раздаточной коробкой. ЯГ-12 не только мог преодолевать крупные неровности пути на твердом грунте, но и, благодаря наличию 12 колес, оказывал умеренное давление на грунт. В его конструкцию впервые были введены устройства, распределяющие тяговое усилие по всем колесам. И хотя раздаточная коробка, шарниры равных угловых скоростей являлись лишь немногими из набора таких механизмов (межосевые дифференциалы, бортовые трансмиссии, блокирующие устройства и т. п. отсутствовали), их появление на ЯГ-12 знаменовало решающий этап в развитии отечественных автомобилей повышенной проходимости.
|
|
|
|
ля следующего шага требовались серьезные научные исследования, и именно с этой целью в Военной академии моторизации Красной Армии под руководством профессора Е. А. Чудакова были развернуты исследования проблем, связанных с повышением проходимости транспортных машин. В частности, они охватывали разработку теории полноприводного автомобиля. С этой целью в академии в начале 1934 г. было построено экспериментальное шасси колесной формулы 8X8. Опираясь на результаты опытов, удалось выявить определенные закономерности взаимодействия колес с грунтом, уточнить влияние дифференциалов на возникновение дополнительных нагрузок в трансмиссии, установить эффективность блокирующих устройств в дифференциальном приводе всех колес.
Грузовые автомобили повышенной проходимости с 1930 по 1940 г. претерпели длинную эволюцию: через полу гусеничные конструкции, трехосные колесной формулы 6X4 и полноприводные.
За это же десятилетие аналогичным образом шло развитие легковых автомобилей повышенной проходимости. Тогда еще четко не вырисовывался тип легкой штабной, или, как ее еще называли, командирской, машины. Но уже в первой половине 30-х гг. в немецкой армии появились подобные машины, и хотя работы над ними не афишировались, но по отдельным публикациям в автомобильных журналах можно было проследить наметившуюся тенденцию. Сходные модели создавались во французской, английской, японской армиях, а также и в США.
Использование движителя А. Кегресса с фрикционной передачей крутящего момента на гусеницу резинотканевого типа оказалось малоэффективным, судя по испытаниям ГАЗ-А и ГАЗ-4 с таким движителем. Но уже в 1931 г. в НАМИ под руководством К. А. Шарапова был выполнен проект трехосного "Форд-А". Он предусматривал не червячную, а шесте-ренную передачу к двум задним ведущим мостам. При этом в среднем мосту по конической ведомой шестерне работали две малые конические шестерни: одна - ведущая, а другая, связанная с передаточным к третьему, тоже ведущему мосту карданным валом. Для расширения диапазона тяговых усилий на применение демультипликатора К. А. Шарапов не пошел и заменил трехступенчатую коробку передач "Форд-А" на четырехступенчатую "Форд-АА".
Осенью 1930 г. машину подобной схемы на базе "Форд-А" начали проектировать в Одесском политехническом институте инженеры И. А. Жаботинский и Д. Н. Скобло. Узлы и детали изготовлял одесский завод имени Январского восстания, и летом 1931 г. автомобиль был готов. Он имел семиместный че-тырехдверный открытый кузов и два ведущих задних моста. Машину доставили в Москву. Ее осматривал заместитель председателя Реввоенсовета М. Н. Тухачевский, который сам опробовал на ходу автомобиль. После испытаний наркомат обороны распорядился о постройке опытной партии таких штабных машин. Первый же образец 7 ноября 1931 г. участвовал в военном параде на Красной площади в Москве, где он шел во главе моторизованных частей Красной Армии. Позже его передали в Киевский военный округ.
Очевидно, что выполненный по специальному заданию К. А. Шараповым в НАМИ проект, испытания машины И. А. Жаботинекого и в дальнейшем начатые в Горьком работы по автомобилю ГАЗ-ТК имели одну и ту же цель. При этом во всех трех случаях предписывалось сохранить как можно больше серийных деталей "Форд-А" (или впоследствии ГАЗ-А) и, в первую очередь, задние ведущие мосты с главной передачей коническими шестернями. Ввиду отсутствия тогда на ГАЗе технических возможностей о червячной передаче не помышляли (грузовики ГАЗ-ААА с такой передачей начали делать лишь с конца 1934 г., хотя опытные образцы построили летом 1932 г.).
Автомобиль ГАЗ-ТК в первую очередь проектировался как самоходное шасси для динамо-реактивной пушки калибра 76 мм изобретателя Л. В. Курчевского (1891-1937). Конструирование машины началось в 1933 г., а в 1934 г. на бывшем заводе "Гудок Октября" собрали несколько сотен ГАЗ-ТК. К удлиненной раме на поперечной рессоре подвешивалась третья, ведущая ось. Для получения нужных тяговых качеств при 40-сильном двигателе пришлось конические шестерни главной передачи с передаточным числом 4,44 (как у ГАЗ-А) заменить на шестерни от ГАЗ-АА с передаточным числом 6,66. Но ведомая шестерня ГАЗ-АА в тесном картере ГАЗ-А не размещалась. Ее стали делать тоньше - при термообработке деталь коробилась и главная передача издавала "вой".
Поспешное проектирование привело к тому, что на задних мостах ГАЗ-ТК при перекосах мостов на неровностях заклинивали тормоза. Машину признали неудачной, и выпуск ее прекратили.
Позади переднего сиденья у ГАЗ-ТК размещался большой бензобак, за которым - сиденье для одного из членов расчета пушки. База автомобиля составляла 2620 мм (по первому и второму мостам) и 860 мм (по второму и третьему). Автомобиль был снабжен четырехступенчатой коробкой передач ГАЗ-АА. Его масса в снаряженном состоянии достигала 1500 кг. Наибольшая скорость автомобиля - 63 км/ч.
На задние ведущие колеса для повышения проходимости надевались гусеничные цепи "Оверолл".
|
|
|
|
|
|
Завод, однако, продолжал работы над трехосным легким автомобилем повышенной проходимости. Их возглавлял В. А. Грачев. По его проекту в развитие идеи, положенной в основу модели ГАЗ-ТК, был построен в 1936 г. опытный образец ГАЗ-АААА. Он тоже базировался на агрегатах и узлах ГАЗ-А, но задние мосты уже имели червячную передачу, позади передних колес по бортам крепились два запасных колеса. Они могли вращаться и облегчали переезд через неровности - эту идею в дальнейшем В. А. Грачев использовал еще раз.
|
|
АЗ-АААА получил оперение и закрытую кабину от ГАЗ-4, колеса ГАЗ-А с узкими шинами уступили место более широким шинам и колесам от ГАЗ-М1.
Устаревший ГАЗ-А уже не годился как база для перспективной машины повышенной проходимости. И В. А. Грачев в том же 1936 г. спроектировал ГАЗ-21. Это трехосная модель колесной формулы 6X4. У нее тоже червячные задние мосты с передаточным числом 5,2 и балансирная рессорная подвеска типа ГАЗ-ААА. Шасси для ГАЗ-21 использовалось уже от ГАЗ-MI, но переделанное. Коробка передач - несколько измененная от ГАЗ-АА, колеса - от ГАЗ-М1, крылья, капот, облицовка радиатора - от ГАЗ-М1, двухместная кабина - от ГАЗ-АА, грузовая платформа с продольными откидными скамьями-от ГАЗ-4.
Под днищем машины, примерно на середине базы первого и второго мостов,- опорные ролики малого диаметра для преодо-левания неровностей. Два запасных колеса крепились в задней части кузова. Был и другой образец ГАЗ-21 с закрытым пятиместным кузовом ГАЗ-М1.
Длина автомобиля с кузовом пикап составляла 4500 мм, ширина - 1760 мм, высота - 1865 мм, база - 2440+860 мм; дорожный просвет: под опорными роликами - 157 мм, под задней осью - 220 мм. Масса в снаряженном состоянии - 1730 кг. Наибольшая скорость - 87 км/ч. Максимальный преодолеваемый подъем - 31°.
В конце 1937 г. во время большого испытательного пробега по Центральной России, Украине, Кавказу протяженностью 10 тыс. км ГАЗ-21 показал себя очень хорошо, и было принято решение готовить его к постановке на конвейер.
И все же этот автомобиль не имел будущего. Его концепция устарела. "Берлие" (Франция), "Хорьх" и "Мерседес-Бенц" (Германия), "Штрауслер" (Англия), "Мармон-Херрингтон" (США), "Мицубиси" (Япония), уже выпускали легкие командирские автомобили колесной формулы 4X4. Поэтому В. А. Грачев приступил к разработке принципиально другой машины.
Он получил индекс ГАЗ-61, и его опытные образцы завод построил уже в 1938 г.! Остается лишь удивляться, как из скромного ассортимента серийных узлов В. А. Грачеву, удавалось комбинировать свои конструкции. Но ГАЗ-61 был во многом новым автомобилем. Оба его моста - ведущие с зависимой рессорной подвеской и гидравлическими рычажными амортизаторами. Двигатель - ГАЗ-11 мощностью 76 л. с. (при чугунной головке цилиндров) или 85 л. с. (с повышенной степенью сжатия при алюминиевой). Четырехступенчатая коробка передач типа ГАЗ-АА через раздаточную коробку без демультипликатора передавала крутящий момент обоим мостам.
На первых образцах стояли шарниры равных угловых скоростей типа "Рцеппа". Позже их сменили шарниры "Бендикс-Вейсс", которые много лет можно было видеть на всех полноприводных моделях ГАЗ.
ГАЗ-61 изготовлялся с кузовами седан (его следовало бы назвать в соответствии с принятой на заводе индексацией ГАЗ-61-73), а также фаэтон (ГАЗ-61-40) и пикап (ГАЗ-61-417). Первая опытная партия ГАЗ-61 имела кузова фаэтон и облицовку радиатора ГАЗ-MI. Пять таких автомобилей предназначались для маршалов Красной Армии, один из образцов темно-синего цвета - для К. Е. Ворошилова, наркома обороны страны.
|
|
|
|
|
|
АЗ-61-40 был на 30 кг легче ГАЗ-61-73, хотя в дополнение к основному бензобаку на 60 л имел еще и резервный 50-литровый. Два запасных колеса находились в карманах передних крыльев.
Машины с кузовом седан также использовались в первые годы войны высшим командным составом Красной Армии, например Г. К, Жуковым, И. С. Коневым, С. К. Тимошенко.
Третья разновидность ГАЗ-61-417 - пикап с откидными сиденьями, двухместной кабиной с брезентовым верхом. В первые годы Великой Отечественной войны она использовалась для буксировки противотанковых пушек, перевозки расчета и боезапаса. В общей сложности завод в 1941 г. изготовил около 400 машин ГАЗ-61.
|
|
|
|
|
|
Автомобиль ГАЗ-61 можно назвать полноприводной модификацией ГАЗ-11-73. Пятиместный ГАЗ-61 имел длину 4670 мм, ширину - 1770 мм, высоту - 1905 мм, базу - 2845 мм и дорожный просвет - 210 мм. При массе в снаряженном состоянии 1650 кг он развивал скорость 107 км/ч и мог преодолевать подъемы крутизной 38°! Более того, ГАЗ-61, остановившись на песчаном подъеме 15°, мог тронуться с места лишь при небольшой пробуксовке. Автомобиль без труда поднимался по пешеходной лестнице, которая вела в гору под углом 30°, преодолевал брод глубиной 720 мм, мог буксировать прицеп полной массой 700 кг. По оценкам специалистов, при установке шин типа "Граунд-грип" с развитыми грунтозацепами ГАЗ-61 по проходимости превосходил полу гусеничные машины. Заслуживал внимание тот факт, что ГАЗ-61 имел высокие тяговые качества без демультипликатора в раздаточной коробке и использова ни я других механизмов, существенно усложнявших и удорожавших конструкцию.
В целом, благодаря очень удачному сочетанию характеристики протекания крутящего момента, передаточных чисел в трансмиссии, распределения масс по ведущим осям, ГАЗ-61 по параметрам проходимости далеко опередил своих современников. Заметим, что ГАЗ-69 - модель, освоенная 14 лет спустя и выпускавшаяся до 1972 г., преодолевала при полной нагрузке подъемы в 30°. Даже джип М151, стоявший на вооружении армий США и стран НАТО, был способен преодолевать подъемы крутизной не более 31°.
Не будет преувеличением сказать, что ГАЗ-61 явился определяющей конструкцией в нашем автомобилестроении. Во всяком случае последующие модели этого типа - ГАЗ-64, ГАЗ-67, ГАЗ-69, ГАЗ-72, "Москвич-410", УАЗ-469 - следовали принципам, заложенным в модели ГАЗ-61 и доведенным В. А. Грачевым до совершенства.
|
|
|
|
|
|
Эти же принципы легли в основу при проектировании в апреле 1938 г. полноприводного грузовика ГАЗ-63. Он, как и его двойники из семейства моделей ГАЗ-62, ГАЗ-32, ГАЗ-33, ГАЗ-34, базировались на узлах и агрегатах нового грузового автомобиля ГАЗ-51 с шестицилиндровым двигателем ГАЗ-11. Эту машину начали проектировать в феврале 1937 г. (ведущий конструктор А. Д. Просвирнин), а в мае 1939 г. уже был готов первый опытный образец. Что касается ГАЗ-63, то его собрали еще раньше, в марте 1939 г.- столь большое значение придавал завод этой машине. ГАЗ-63, как и ГАЗ-62,- двухосный грузовик колесной формулы 4X4. Автомобили различались в основном размером колесной базы. Их трехосные модификации колесной формулы 6X6 - ГАЗ-32 и ГАЗ-34. У всех - шариковые шарниры равных угловых скоростей типа "Рцеппа", раздаточная коробка со встроенным демультипликатором, двигатель ГАЗ-11 в модификациях мощностью 85 и 76 л. с. Однако дальнейшие работы над этим семейством удалось продолжить только после войны.
Почти одновременно с работами над ГАЗ-61, ГАЗ-62 и ГАЗ-63 в том же направлении экспериментировали специалисты НАТИ. Там в 1937-1939 гг. под руководством Н. И. Корото-ношко, впоследствии доктора технических наук, был создан опытный образец автомобиля БА-НАТИ, вернее, его шасси колесной формулы 4X4. В нем нашли применение двигатель типа ГАЗ-11, четырехступенчатая коробка передач, рулевой механизм, главная передача, колеса и тормоза ГАЗ-МАЛ. Рама тоже использована от ГАЗ-ММ, но укороченная. Подвеска всех колес - зависимая, на продольных полуэллиптических рессорах.
|
|
|
|
|
|
В приводе передних колес опять же использовались шариковые шарниры "Рцеппа". Новинкой была раздаточная коробка с двухступенчатым демультипликатором и (впервые в отечественной практике!) межосевым дифференциалом. Он сразу преподнес сюрпризы. Поскольку нагрузки на передний и задний мосты заметно отличались (в силу компоновки и назначения машины), то шины под их воздействием деформировались неодинаково - задние больше. В результате распределение крутящего момента по ведущим осям не соответствовало их нагрузке. Возникла необходимость углубленных теоретических исследований на-гружения деталей трансмиссии дополнительными силами как с дифференциальным (с межосевым дифференциалом), так и с блокированным приводом ведущих мостов. На основе испытаний БА-НАТИ в 1939 г. академиком Е. А. Чудаковым в 1946 г. была опубликована фундаментальная теоретическая работа по исследованию циркуляции так называемой "паразитной" мощности в замкнутом контуре силовых передач. Она стала первой научной работой, направленной на повышение эксплуатационных показателей полноприводных автомобилей.
Из приведенных фактов видно, что в конструкторских коллективах нашей автомобильной промышленности благодаря энтузиазму и творческой обстановке сложилась ситуация, когда новые модели рождались в рекордно короткие сроки. Немаловажное значение имел возраст большинства специалистов, игравших ведущую роль в этих разработках. Так, например, В. А. Грачеву и А, Ф. Андронову, занимавшимся в 1941 г. конструированием новых полноприводных моделей ГАЗ-64 и АР-НАТИ, было соответственно 38 и 31 год.
В канун Великой Отечественной войны встал вопрос об оснащении Красной Армии легким автомобилем повышенной проходимости - джипом. К проектированию приступили два коллектива: группа под руководством А. Ф. Андронова в НАТИ и группа В. А. Грачева на ГАЗе. Обе базировались на двигателе и коробке передач ГАЗ-ММ и ведущих мостах ГАЗ-61. Обе поставили задачу создать машину колесной формулы 4X4 с отключаемым передним мостом и шариковыми шарнирами равных угловых скоростей. С учетом тяговых возможностей двигателя и скорого освоения модели они отказались от демультипликатора и межосевого дифференциала. Обе ориентировались на создание открытого четырехместного кузова с панелями простейшей формы. По сути, это была конкурсная разработка.
В. А. Грачев подчинил всю конструкцию технологически несложной раме, имевшей весьма простую конфигурацию. Именно она и кузов требовали наиболее дорогостоящей оснастки - штампов, и, проектируя ГАЗ-64 (так назвали новую машину), горьковчане отталкивались от производственных возможностей своего завода. Грачев отдал предпочтение в подвеске передних колес четырем продольным четвертьэллиптическим рессорам, жестким, но дававшим возможность сделать коротким передний свес и предельно увеличить передний угол въезда.
Андронов, напротив, спроектировал довольно сложную раму, позволявшую, однако, удачнее, "плотнее", скомпоновать машину и использовать для подвески колес довольно длинные и мягкие полуэллиптические рессоры. Они обеспечивали высокую плавность хода, которая давала возможность вести на ходу прицельный огонь. Автомобиль АР-НАТИ, как и ГАЗ-64, предназначался для буксировки легкого одноосного прицепа или противотанковой пушки калибра 45 мм. Но чтобы увеличить запас мощности и тяговые возможности машины, Андронов сумел в заданные сроки еще привлечь специалистов по двигателю, спроектировавших новый впускной коллектор, на котором монтировались два последовательно вступавших в работу карбюратора от КИМ-10. Результат - мощность выросла с 50 до 57 л. с.
Машины были готовы весной 1941 г. После осмотра АР-НАТИ и ГАЗ-64 (каждая в двух экземплярах) в Кремле И. В. Сталиным, К. Е. Ворошиловым, С, М. Буденным и Б. М. Шапошниковым начались всесторонние испытания. В Европе уже второй год шла война, наша армия еще не имела на вооружении джипа, и с испытаниями торопили. Начавшиеся вскоре военные действия вынудили в июле 1941 г. срочно их завершить. Время поджимало, и выбор пал на более технологичный ГАЗ-64, обеспеченный производственной базой. Этот автомобиль начали делать уже осенью 1941 г.
Нарком тяжелого машиностроения В. А. Малышев, будучи знакомым с конструкцией новейших американских джипов "Бантам-БРК" и "Виллис-МБ", с большим вниманием следил за ходом дел по "советскому бантаму" ГАЗ-64. Он, однако, распорядился, чтобы колея его колес имела такую же ширину, как и у американских машин- 1250 мм, в то время как у серийных мостов ГАЗ-61, уже освоенных производством, она составляла 1440 мм, что, кстати, положительно сказывалось на поперечной устойчивости автомобиля. Решение наркома потребовало оперативной ломки налаженного технологического процесса и затруднило освоение машины.
Что представлял собой ГАЗ-64? Простой открытый четырехместный кузов, без дверей, без крыльев. Колеса помещались в вырезах сплошной боковины кузова. Все панели - либо получаемые гибкой, либо вытяжкой на простейших штампах. Двигатель - ГАЗ-ММ, мощность - 50 л. с.; число передач - 4; длина- 3660 мм, ширина - 1530 мм, высота с тентом - 1900 мм; дорожный просвет - 210 мм; база - 210 мм. ГАЗ-64 имел массу в снаряженном состоянии 1200 кг и развивал скорость 100 км/ч.
В период с осени 1941 г. до лета 1942 г. выпущено 686 автомобилей этой модели.
Заключая раздел, нельзя не отметить, что именно в области машин повышенной проходимости советское автомобилестроение добилось первых успехов по созданию своеобразных и практичных конструкций.
2i.SU ©® 2015