Восьмерка на раме уаз
Сообщение val_001 » 21 окт 2016, 13:15
Довольно часто в личной переписке начинающие вездеходостроители пытаются обсудить вопрос о том, как сделать «настоящий» вездеход из УАЗ-469 без использования колесных редукторов. Резон в таких вопросах есть: колесные редукторы — удовольствие недешевое и достаточно непростое при самостоятельном изготовлении. Машины семейства УАЗ-469 сегодня доступны и достаточно недороги. Хочется без существенных вложений сделать средство передвижения, которое по степени преодоления болот, снега и водных преград значительно превосходило бы автомобиль – донор УАЗ-469. Интернет предоставляет массу информации о том, как из бросовых отслуживших свой срок изношенных шин большого диаметра сделать «обдирыши», а также сварить «на коленке» самодельный колесный диск под ступицу УАЗ-469. Казалось бы, ставим самодельные колеса на УАЗ-469 — и мечта почти исполнилась. Но не тут-то было. Все намного сложнее.
Сразу скажу, что, на мой взгляд, сделать хороший снегоболотоход из УАЗ-469 без существенных вложений практически невозможно. А существенные вложения столь велики, что порой проще построить вездеход гораздо более лучший и совсем по другой компоновочной схеме. Поэтому правильней будет говорить о той или иной степени приближения к желаемым свойствам вездехода.
На сегодняшний день благодаря авторитетным практикам — вездеходостроителям сложилось несколько постулатов вездеходостроения, которые настолько противостоят друг другу, что еще долгое время мы будем перебирать успешные реализации снегоболотоходов в тщетной надежде сконструировать что-нибудь универсальное и устраивающее всех.
Постулат 1. Снегоболотоход должен обладать минимальным весом. И это понятно. Чем меньше масса вездехода, тем меньше удельное давление колес (или гусениц) на почву, тем проще обеспечить положительную плавучесть вездехода. Постулат настолько жесткий, что на деле самыми проходимыми оказываются вездеходы без подвески, которые пожертвовали всем (в том числе минимальным комфортом) для обеспечения плавучести и минимального давления колес (гусениц) на почву.
Этот постулат мы будем учитывать при снижении веса без ущерба подвеске УАЗ-469.
Постулат 2. Минимальная скорость вездехода должна быть не более 1 км/час (при 1000 об/мин двигателя). Это требование тоже очень обоснованное и обусловлено, прежде всего, особенностями преодоления болот. Соблюсти это условие практически невозможно, если число передач вездехода 5 и менее. Либо хорошая минимальная скорость и очень маленькая скорость максимальная, либо неплохая максимальная скорость и периодическая замена сцепления в болоте из-за высокой минимальной скорости.
Постулат 3. Максимальная тяга вездехода в численном выражении должна быть не менее полной массы вездехода. Под полной массой понимается масса снаряженного транспортного средства суммарно с массой груза и людей на борту вездехода.
Постулат 4. Днище вездехода должно быть как можно более плоским, чтобы выступающие части не создавали дополнительное сопротивление движению, особенно при движении по болотам и кочкарникам. В нашем случае мы можем только увеличивать клиренс и плавучесть за счет увеличения герметичного объема колес.
Не буду перегружать текст поста другими менее существенными постулатами. Достаточно пока и этих, чтобы осознать всю сложность стоящей перед вездеходостроителем проблемы.
Не будем трогать подвеску УАЗ-469, чтобы у нас была возможность при необходимости использовать всю доступную информацию по тюнингу штатной подвески. Возможно, кто-то захочет избавиться от подвески для максимального облегчения вездехода в ущерб максимальной скорости передвижения. Это его право. Но кто-то захочет наоборот сделать подвеску более приспособленной для пересеченной местности. Тоже вариант. Поэтому все манипуляции с подвеской – на ваше усмотрение. В этом плане никаких настоятельных рекомендаций давать не буду.
Начнем с массы вездехода. Вполне неплохим практическим результатом будет масса неснаряженного вездехода в пределах 1000 – 1200 кг. Масса снаряженного УАЗ-469 – порядка 1540 кг. С этим весом придется бороться. Учитывая объем переделок кузова под колеса большого диаметра и собственный вес кузова порядка 475 кг, лучше от родного кузова отказаться и собрать на раме УАЗ-469 кузов под конкретные потребности и конкретные колеса.
Рама УАЗ-469 весит 112 кг и с учетом ее прочности не вижу никакого смысла менять ее на самодельную раму. Мы имеем готовое изделие с собранной подвеской. Сомнительно, что при самодельном изготовлении рамы можно добиться значительного уменьшения веса. Рама УАЗ-469 с родной подвеской – это значительная и уже готовая часть будущего вездехода.
Для простоты будем рассматривать применение колес диаметром 1300 мм, например таких:
http://arctic-trans.ru/catalog/ya-673-b . 300×700-21
Вариант выбран только для представления размеров и стоимости.
Родные рекомендованные колеса УАЗ-469 имеют размер 215/90R15. Значит, диаметр таких колес равен 768 мм (радиус 384 мм). Длина окружности колеса 2413 мм.
Длина окружности колеса диаметром 1300 мм равна 4084 мм.
Схемотехнически УАЗ-469 можно представить в следующем виде:
Синим цветом показаны рассчитанные значения крутящих моментов тех или иных узлов автомобиля.
ДВС – это двигатель внутреннего сгорания. Он согласно заводским данным развивает максимальный крутящий момент 172 Нм (Ньютон, умноженный на метр).
КПП – коробка переключения передач.
РК – раздаточная коробка.
ГП – главная передача моста автомобиля.
ПЧ – передаточное число.
Tin – максимальный крутящий момент на входе узла.
Tout – максимальный крутящий момент на выходе узла.
Рассчитаем максимально возможную тягу автомобиля Та.
Та = 172 Нм (крутящий момент двигателя) х 4,121 (ПЧ первой передачи КПП) х 1,94 (ПЧ пониженной передачи РК) х 5,13 (ПЧ ГП моста) / 9,8 (переводим Ньютоны в килограммы) / 0,384 м (радиус колеса в метрах) = 1875 кгс (килограмм-сила).
Уже мало, учитывая то обстоятельство, что полная масса УАЗ-469 согласно данным завода — изготовителя может составлять 2280 кг.
Посмотрим, что произойдет с тягой при увеличении диаметра колеса.
Та = 1875 кгс х 768 мм (диаметр родного колеса) / 1300 мм (диаметр нового колеса) = 1108 кгс. Тяги не хватает катастрофически (в 2,06 раза) для того, чтобы считать такую переделку вездеходом.
Считаем минимальную скорость УАЗ-469 на родных колесах.
Vmin = 1000 об/мин (обороты двигателя) / 4,121 (ПЧ КПП) / 1,94 (ПЧ РК) / 5,13 (ПЧ ГП) х 2,413 м (длина окружности колеса) = 58,8 м/мин = 3,53 км/час. Уже очень много для полноценного вездехода.
На больших колесах минимальная скорость УАЗ-469 составит 3,53 км/час / 768 мм (диаметр родного колеса) х 1300 мм (диаметр нового колеса) = 5,98 км/час.
Таким образом, УАЗ-469 на колесах диаметром 1300 мм – это не снегоболотоход, а одно большое и тяжелое недоразумение, которому недостает тяги в два раза и минимальная скорость которого завышена в шесть раз.
Что делать, если все-таки хочется сделать более или менее полноценный снегоболотоход? В первую очередь тотально избавляться от любой массы, которой можно пожертвовать. Кузов, безусловно, первый кандидат на выброс.
Дальше есть два пути развития событий. Максимально возможная тяга в 1108 кгс при колесах диаметром 1300 мм – вполне неплохо для совсем легкого вездехода. Поэтому для тех, кто решит оставить родную раздаточную коробку, есть смысл оставить и коробку переключения передач. Все эти узлы трансмиссии неплохо соответствуют друг другу по нагрузочным способностям. Родной двигатель удаляем. Теперь нам надо создать условия, когда на входе КПП крутящий момент двигателя не превысит 172 Нм, а минимальные обороты при этом будут в шесть раз меньше, чем 1000 об/мин. То есть к КПП УАЗ-469 необходимо подключить еще устройство понижения оборотов с маломощным двигателем.
Можно использовать двигатель с воздушным охлаждением и вариатором. Можно вместо вариатора поставить цепной или ременный редуктор. По сравнению с родным двигателем получим заметную экономию массы вездехода.
Довольно интересным вариантом может оказаться установка двигателя от Оки самого минимального объема с собственной коробкой передач. Первой и второй скоростью КПП Оки можно будет пользоваться только лишь в режиме замедления хода (такой режим присутствует на тракторах), а третьей и четвертой скоростью можно уже пользоваться как нормальными «тяговыми» передачами. Такой вариант при всей кажущейся абсурдности решения проходимости путем уменьшения мощности двигателя тем не менее делает создаваемый вездеход уже полноценным снегоболотоходом. Не самое удачное решение с точки зрения экономии веса, но очень интересное решение с точки зрения большого числа переключения передач – 4 скорости КПП Ока + 4 скорости КПП УАЗ-469 + 2 скорости РК УАЗ-69.
Получается такая схема вездехода:
Считаем минимальную скорость вездехода.
Vmin = 1000 об/мин / 3,7 (ПЧ КПП Ока) / 4,1 (ПЧ ГП Ока) / 4,121 (ПЧ КПП УАЗ) / 1,94 (ПЧ РК) / 5,13 (ПЧ ГП УАЗ) х 4,084 м (длина окружности колеса) = 6,56 м/мин = 0,394 км/час. Наверно, это будет один из самых медленно перемещающихся вездеходов.
Вес двигателя УАЗ-469 УМЗ-414 165 кг, вес двигателя ВАЗ 11113 с КПП – менее 100 кг. Получаем дополнительную экономию веса.
Естественно, что больших максимальных скоростей от такого вездехода ожидать не приходится, поскольку слишком мала мощность двигателя.
Вместо узлов от автомобиля Ока можно использовать двигатель с коробкой переключения передач от мотоциклов Урал или Днепр. Минимальная скорость вездехода при такой реализации будет немного больше нормы (1,66 км/час), но зато нет никакого риска повредить трансмиссию УАЗ-469. На входе КПП УАЗ максимальный крутящий момент может быть 172 Нм, а двигатели Урал иди Днепр развивают максиму 48 Нм. С учетом первой передачи КПП Урал или Днепр максимальный крутящий момент на выходе КПП мотоцикла будет равен 48 Нм х 3,6 = 172,8 Нм. Практически идеальное совпадение по крутящим моментам.
Вес Двигателя тяжелого мотоцикла вместе с КПП не превышает 65 кг. Довольно удобно организовать карданное соединение КПП мотоцикла с КПП УАЗ. Естественно, придется продумать принудительное охлаждение двигателя.
Есть другой вариант, связанный с более глубоким вариантом переработки трансмиссии.
В этом варианте удаляются с автомобиля УАЗ-469 двигатель, КПП и РК. Вместо них устанавливается двигатель семейства ВАЗ-2108 со своей КПП.
Пожалуй, наиболее удачным решением такого варианта является вездеход «Лесник» Андрея Вологды:
http://lesnikvologda.ru/index.php?optio . 1&Itemid=2
http://lunohoda.net/forum/viewtopic.php?f=232&t=8407
Снаряженная масса вездехода составляет 1150 кг. Мосты УАЗ-469, задний мост крепится к раме собственного производства посредством рессор, передний жестко прикреплен к раме.
Следует отдельно отметить, что дифференциал КПП ВАЗ-21083 у вездехода «Лесник» заблокирован, а главная пара КПП ВАЗ-21083 заменена на пару с передаточным числом 4,9.
В результате получается следующая схема вездехода «Лесник»
Считаем тягу вездехода для колес 1300 мм.
Тв = 106,4 Нм (двигателя) х 3,636 (ПЧ КПП ВАЗ-21083) х 4,9 (ПЧ ГП ВАЗ-21083) х 5,13 (ПЧ ГП УАЗ) / 9,8 / 0,65 м (диаметр колеса) = 1527 кгс. Отличный показатель для вездехода с полной массой 1450 – 1650 кг.
Считаем минимальную скорость
Vmin = 1000 об/мин / 3,636 (ПЧ КПП ВАЗ-21083) / 4,9 (ПЧ ГП ВАЗ-21083) / 5,13 (ПЧ ГП УАЗ) х 4,084 м (длина окружности колеса) = 44,68 м/мин = 2,68 км/час. Этот параметр довольно велик. Но создателю вездехода пришлось искать определенный компромисс между минимальной и максимальной скоростью вездехода, поскольку число переключения передач всего 5. Этого слишком мало для обеспечения всего требуемого диапазона скоростей. В результате у вездехода «Лесник» возможны проблемы на совсем тяжелом бездорожье.
Из очень явных плюсов вездехода «Лесник» следует отметить довольно небольшую массу (1150 кг) несмотря на использование довольно тяжелых мостов УАЗа. Также отметим среднемоторную компоновку вездехода, которая самым благоприятным образом отражается на развесовке транспортного средства.
В нашем варианте, скорее всего, придется довольствоваться более бюджетным вариантом КПП ВАЗ-2108 с передаточным числом главной передачи 4,3. Это несколько уменьшит максимальную тягу вездехода и увеличит минимальную скорость. Но зато будет ощутимо дешевле.
Вот, собственно, два основных варианта компоновки (рис. 2 и 3), которые позволяют из автомобиля УАЗ-469 сделать вполне приличный вездеход с достойными ходовыми качествами без применения колесных редукторов. Большим преимуществом будет использование рамы, подвески и мостов в сборе автомобиля — донора (а в первом варианте также КПП и РК), что значительно сократит сроки строительства вездехода.
Естественно, у такого проекта есть много недостатков. Например, великовата база вездехода – 2380 мм, что негативно скажется на геометрической проходимости. Возможны сложности с компоновочными решениями в первом варианте вездехода.
Есть, безусловно, варианты увеличить тягу вездехода вдвое и уменьшить минимальную скорость для второго варианта, но эти варианты уже относительно сложны и дороги. Возможно, проще уже будет поставить колесные редукторы.