"Hydrokhod-49061" Parte 1

 

O experiente "Gidrokhod-49061" é uma máquina única que não tem análogos na prática mundial, cujo surgimento está associado a extensa pesquisa e trabalho na criação de veículos de nova geração de tração nas quatro rodas com as chamadas transmissões "flexíveis". Pretendia-se que o protótipo em construção se tornasse essa base de pesquisa, com a qual fosse possível verificar experimentalmente as posições teóricas obtidas e trabalhar na prática as soluções básicas de projeto de transmissões "flexíveis".

Então, o que são transmissões flexíveis e quais são seus benefícios?

Um pouco de teoria

Na década de 1980. Na ciência automotiva doméstica, várias escolas científicas muito fortes foram formadas, cujo foco estava nas questões de habilidade de cross-country e na melhoria do design de veículos de tração nas quatro rodas. Os pesquisadores se propuseram a tarefa, com base em muitos anos de experiência, escolher o projeto mais racional que pode fornecer a melhor tração e qualidades dinâmicas, habilidade cross-country, eficiência de combustível e outras propriedades operacionais. Foi descoberto experimentalmente que essas propriedades mais importantes do carro são amplamente determinadas pela eficiência com que a potência do motor é distribuída na transmissão entre as rodas motrizes.

Parece que o limite de melhoria das transmissões "clássicas" de tração nas quatro rodas já foi atingido, mas, no entanto, a eficiência dos veículos cross-country existentes era insuficiente. Isso foi especialmente pronunciado em veículos de múltiplos eixos, nos quais, com o aumento do número de rodas motrizes, a transmissão tornou-se mais complexa e pesada, e a perda de potência aumentou.

As transmissões dos veículos modernos com tração integral são feitas de acordo com dois esquemas principais - bloqueado e diferencial. A transmissão travada é caracterizada por uma conexão rígida de todas as rodas motrizes, e a transmissão diferencial é caracterizada pela distribuição de potência entre os eixos motores e as rodas por meio de um mecanismo diferencial. Existem também vários esquemas combinados, nos quais algumas das rodas são unidas por um elo diferencial e algumas são travadas (por exemplo, quando vários diferenciais são travados). Todos eles são unidos por uma característica - a impossibilidade de mudança forçada da potência de entrada em uma ou várias rodas ou eixos independentemente dos outros. Mas para que serve?

Como você sabe, um carro é capaz de se mover apenas se a força total de tração desenvolvida por suas rodas motrizes exceder a resistência total ao movimento. Consequentemente, para aumentar a capacidade de cross-country do carro, é necessário resolver dois problemas - aumentar suas propriedades de tração e reduzir o consumo de energia para o movimento. Estudos têm mostrado que essas tarefas estão inter-relacionadas: o modo de condução com perdas mínimas de potência é equivalente ao modo de condução com a força de tração máxima possível em uma determinada quantidade de potência de entrada. No entanto, esta condição é satisfeita apenas em uma determinada proporção dos torques fornecidos às rodas motrizes em cada momento do tempo. Na verdade, para que cada roda motriz do carro desenvolva a força de tração máxima possível em quaisquer condições, é necessário controlar as propriedades de adesão em constante mudança de cada roda e fornecer a ela um torque de um valor estritamente definido, que a roda pode realizar nessas condições. Obviamente, para resolver este problema, é necessário poder fornecer potência a cada roda individualmente, bem como regulá-la de forma suave e independente das outras rodas, de acordo com as condições de condução, ou seja, Redistribuir "com flexibilidade" a potência na transmissão. Essas transmissões são chamadas de "flexíveis". Essa. Redistribuir "com flexibilidade" a potência na transmissão. Essas transmissões são chamadas de "flexíveis". Essa. Redistribuir "com flexibilidade" a potência na transmissão. Essas transmissões são chamadas de "flexíveis".

É praticamente impossível construir uma transmissão "flexível" com base em uma transmissão mecânica tradicional, implementando uma transmissão individual para cada roda - a extrema complicação anulará todas as vantagens de tal transmissão. Enquanto isso, existem transmissões com tração individual - elas são elétricas e hidrostáticas. São eles que parecem aos pesquisadores a base para as transmissões "flexíveis", as mais promissoras, em primeiro lugar, para os veículos com tração nas quatro rodas de múltiplos eixos.

Pode-se objetar: afinal, ainda existem várias embreagens de fricção, viscosas e outras controladas eletronicamente que redistribuem a potência entre os eixos motores ou rodas do mesmo eixo, dependendo das condições de direção. Esses acoplamentos são agora cada vez mais usados ​​em carros de passageiros com tração nas quatro rodas, dando às transmissões mecânicas propriedades "flexíveis". De fato, esses dispositivos são adequados para carros de passageiros 4x4, mas o uso de embreagens de fricção em veículos pesados ​​de múltiplos eixos só aumentará a perda de potência em suas já complexas transmissões.

Para controlar com eficácia os acionamentos de roda independentes, é necessário um sistema de controle que opere de acordo com as leis de controle ideais. Essas leis são necessárias para estabelecer, desenvolver algoritmos de controle para transmissão "flexível" e inseri-los no sistema de controle.

Assim, foi indicada a direção de desenvolvimento dos veículos com tração nas quatro rodas, que consiste na utilização de transmissões "flexíveis". Mas ainda havia muito trabalho de pesquisa pela frente.

Gerador de ideias

A ideia de criar uma transmissão "flexível" para um veículo com tração nas quatro rodas está associada à pesquisa científica dos professores Yu.V. Pirkovsky e SB. Schuchman, que estudou a resistência ao movimento de um veículo com tração nas quatro rodas em uma estrada dura e vários quilos. Os resultados de seu trabalho lançaram as bases da escola científica, com a qual os cientistas renomados neste campo - V.F. Platonov (NAGI), M.P. Chistov (NIIII-21), N.F. Bocharov, A.A. Polungyan e G.O. Kotiev (Bauman Moscow State Technical University) e muitos outros.

No início da década de 1990, em um momento de crise para a ciência russa, esses estudos tiveram continuidade, quando, como resultado da reorganização do NAMI, uma pequena empresa de pesquisa “NAMI-Servio. SB tornou-se seu líder. Shukhman. Logo, a equipe da nova empresa incluía engenheiros experientes do departamento de veículos especiais do NAMI - E.I. Prochko e V.I. Soloviev. "NAMI-Service" manteve laços estreitos com as principais organizações científicas - MSTU im. N.E. Bauman, NIIII-21, MSTU "MAMI", NITSIAMT (intervalo automático NAMI).

Os resultados da pesquisa conjunta tornaram isso possível no final da década de 1990. formular os requisitos básicos para o projeto de uma transmissão "flexível" de um veículo todo-o-terreno com tração nas quatro rodas e começar a desenvolver um protótipo.

Mas a decisão de criar o carro não foi tomada imediatamente. Inicialmente, foi considerada uma proposta para testar a ideia de uma transmissão "flexível" em um modelo de trem de pouso simplificado, por exemplo, na forma de um bogie autopropelido com um arranjo de rodas 4 × 4. Esses "portadores ideológicos" são usados ​​com bastante frequência na prática de design. No entanto, no final, outro ponto de vista prevaleceu: é aconselhável criar um veículo multi-eixo completo - isso permitirá que você obtenha o máximo de informações sobre o funcionamento de uma transmissão “flexível” em um carro, especialmente em comparação de um protótipo com carros semelhantes de design tradicional.

Hidrostático ou elétrico?

Em princípio, para implementar a ideia de uma transmissão "flexível" em um veículo multieixo com tração nas quatro rodas, a escolha de uma transmissão hidrostática ou elétrica pode ser considerada equivalente. Ambos os acionamentos fornecem alimentação individual para as rodas e seu controle infinitamente variável em uma ampla faixa. O acionamento elétrico tem uma vantagem sobre o acionamento hidráulico de mesma potência em termos de eficiência geral, facilidade de instalação das unidades. No entanto, em igualdade de circunstâncias, o acionamento hidráulico é mais compacto, mais resistente às intempéries, o que é muito importante para um veículo cross-country e, além disso, seu alcance de controle é, via de regra, maior do que o de um acionamento elétrico. Outras vantagens da tração hidrostática, que contribuem para o aumento da capacidade de cross-country do veículo, é a possibilidade de reversão rápida (movimento de "balanço") e movimento contínuo em velocidade mínima com alto esforço de tração. A implementação desses modos de condução em um carro com transmissão elétrica é repleta de superaquecimento e falha dos motores de tração.

Sem dúvida, tanto um acionamento hidrostático quanto um elétrico podem ser mais adequados para um veículo de um tipo e finalidade específicos. Porém, nesta fase, optou-se por dar preferência à transmissão hidrostática.

Não será exagero dizer que a opinião da E.I. Prochko, um aluno de V.A. Gracheva. Evgeny Ignatievich dedicou mais de quarenta anos de sua vida à criação de acionamentos hidráulicos e foi um dos maiores especialistas neste campo. Por sua conta, a criação na SKB ZIL de um veículo todo-o-terreno exclusivo ZIL-3906 com uma hélice de esteira pneumática do tipo "Aeroll" e uma transmissão hidrostática. Mais tarde, enquanto trabalhava na NAMI, E.I. Prochko propôs uma transmissão hidrostática para o caminhão pesado autopropelido NAMI-0309 e outras máquinas. Infelizmente, o trabalho nas máquinas projetadas por ele foi interrompido por vários motivos, de modo que a nova tarefa de criar um protótipo de carro com transmissão hidrostática permitiria aproveitar a experiência acumulada e reunir soluções novas e já comprovadas em uma amostra. É bastante razoável que fosse E.I. Prochko se tornou o designer-chefe do novo projeto.

Mas por que nenhum carro com transmissão hidrostática foi serializado até agora?

Os acionamentos hidrostáticos em engenharia mecânica são amplamente utilizados, mas as tentativas de implementá-los em carros, via de regra, não tiveram sucesso - o projeto acabou sendo pesado, complexo e pouco confiável, e seu desempenho (principalmente eficiência) deixou muito para ser desejado. Isso determinou o preconceito persistente que se desenvolveu em relação às transmissões hidrostáticas entre os engenheiros.

No entanto, o desenvolvimento das transmissões hidrostáticas não parou: em tratores, colheitadeiras, guindastes móveis, caminhões pesados, escavadeiras, rolos compactadores, tratores e outras máquinas especiais com uma variedade de acionamentos para vários corpos de trabalho e hélices, onde as vantagens das transmissões hidrostáticas foram totalmente revelados, eles gradualmente substituíram os mecânicos. Isso se tornou possível graças ao advento de máquinas hidráulicas mais avançadas. O uso de novos materiais e o aprimoramento da tecnologia possibilitaram aumentar a precisão de fabricação, em que a eficiência das máquinas hidráulicas aumentou para 0,95, as perdas diminuíram, a durabilidade aumentou e a pressão desenvolvida atingiu 50 MPa. O aumento da pressão operacional permitiu reduzir o tamanho e o peso das máquinas hidráulicas, além de reduzir seu custo. Máquinas hidráulicas controladas eletronicamente e unidades integradas em linha, incluindo uma bomba,

Ganhando vida

Os termos de referência para o desenvolvimento de uma transmissão hidrostática para um veículo com tração nas quatro rodas foram geralmente formulados em 2001. Posteriormente, foi esclarecido e finalmente aprovado em 2002 como um termo de referência para o trabalho de pesquisa e desenvolvimento "com o lançamento de um projeto técnico para um protótipo "... Este trabalho foi visto como a primeira fase de uma extensa pesquisa em um protótipo de veículo multifuncional com tração nas quatro rodas que resolveria muitos problemas práticos e contribuiria para a teoria do automóvel. Além de dar conta da própria ideia de criar uma transmissão hidrostática para um veículo cross-country, a tarefa foi desenvolver e estudar vários algoritmos para o controle da transmissão hidrostática, bem como verificar e refinar os dispositivos teóricos obtidos.

Os termos de referência previam que em condições de estrada especialmente difíceis, o protótipo em termos de habilidade de cross-country, tração e qualidades dinâmicas, a velocidade média deveria ser 15-20% maior do que um carro de classe e finalidade semelhantes, equipado com um manual transmissão, e seu consumo de combustível foi determinado por 12-15% menor, o que é alcançado reduzindo as perdas por escorregamento e uso mais eficiente da potência do motor.

A fim de maximizar a faixa de potência da transmissão, que é especialmente importante para um veículo cross-country, foi inicialmente decidido usar apenas máquinas hidráulicas ajustáveis ​​no protótipo - tanto bombas quanto motores hidráulicos, com a possibilidade de controle remoto, que pode ser facilmente automatizado. Como resultado da procura por máquinas hidráulicas que cumpram todos os requisitos, a escolha recaiu sobre os produtos da conhecida empresa alemã "Rexroth", agora parte do negócio "Bosch". Em uma ampla gama de máquinas hidráulicas Rexroth, existem unidades em diversos designs, com diferentes métodos de controle - elétrico ou hidráulico. As mais adequadas foram as hidromaquinas com controle elétrico proporcional, em que o deslocamento muda proporcionalmente à corrente no enrolamento do solenóide de controle (eletroímã controlado).

A ideia de usar motores de roda em um protótipo foi rejeitada: optou-se por instalar os motores hidráulicos de tração no chassi do carro e conectá-los às rodas por cardans por meio de engrenagens redutoras. E.I. Fortemente crítico do esquema "motor-wheel", explicando sua posição pelo fato de que se toda a parte hidráulica da transmissão estiver localizada dentro do chassi (carroceria) do carro, isso tornará possível prescindir de mangueiras flexíveis no linhas hidráulicas de alta pressão, o que aumenta a confiabilidade de todo o sistema e, além disso, ajuda a reduzir as massas não suspensas do veículo.

As propriedades operacionais do veículo dependem diretamente de como as bombas e os motores hidráulicos estão interconectados. Claro, a transmissão "flexível" ideal deve consistir em rodas independentes "motor-bomba", mas com um grande número de rodas motrizes do carro, seu design será muito complexo. Portanto, de acordo com o esquema de transmissão hidrostática, uma solução de compromisso foi feita: os motores hidráulicos de acionamento de cada duas rodas de um eixo são conectados em paralelo e conectados a uma bomba, formando uma espécie de módulo de potência. Em tal transmissão, o número de bombas corresponde ao número de eixos do veículo (neste caso, podemos falar de “eixos condicionais”, o que significa que as rodas não têm uma ligação rígida); a ligação entre os eixos convencionais é travada com uma relação de engrenagem ajustável forçadamente, e a ligação entre as rodas de um eixo convencional é diferencial. Mas considerando que os motores hidráulicos são ajustáveis, tal diferencial permite alterar a redistribuição de torque entre as rodas de um eixo convencional. Este esquema se compara favoravelmente tanto com uma transmissão mecânica travada (a comunicação hidrodiferencial não prejudica a controlabilidade da máquina) quanto com uma diferencial (regulando os motores hidráulicos de um eixo convencional, é possível excluir o escorregamento das rodas e aumentar a capacidade de cross-country )

Se a conexão hidráulica das bombas de todos os eixos convencionais for fornecida, então este esquema será idêntico a uma transmissão totalmente diferencial. Quando esta conexão é desconectada, a transmissão fica bloqueada. Se prevermos a possibilidade de controle síncrono de máquinas hidráulicas, isso tornará possível implementar todos os tipos conhecidos de tração nas rodas em um carro - travado, diferencial, controlado individualmente e suas várias combinações. Para um protótipo projetado para pesquisa, esta oportunidade é uma vantagem excepcional e, portanto, também foi incorporada ao design do carro.

A experiência na criação de acionamentos hidrostáticos tornou necessário abordar o projeto de sistemas hidráulicos auxiliares com muito cuidado - filtração, resfriamento, hidroautomática e uma série de outros, sem os quais a transmissão hidrostática não pode funcionar normalmente. Seu projeto foi realizado praticamente do zero, mas ao mesmo tempo foi possível utilizar alguns dos elementos já existentes da transmissão hidrostática do caminhão pesado autopropelido inacabado NAMI-0309.

 

Uma vez que todos os esforços da equipe de engenharia foram direcionados para o desenvolvimento do sistema de tração e controle de roda hidrostática, parecia uma etapa absolutamente lógica usar montagens em série do chassi, controle de direção e freio, sistema elétrico e outros sistemas no projeto de o carro, cujo design foi além do escopo da tarefa. A solução mais conveniente parecia ser a utilização de um chassi serial, que precisava ser modificado para a instalação das unidades de transmissão hidrostática.

Por sugestão de V.P.Solovyov, projetista-chefe do OGK ST AMO ZIL, para a construção de um protótipo, foi utilizado o anfíbio cargueiro-passageiro ZIL-49061 localizado no OGK ST. O chassi do Blue Bird era mais adequado para a implementação de tração individual do que um chassi com um esquema de distribuição de energia em ponte: na transmissão a bordo do ZIL-4906, as rodas são acionadas da caixa de transferência por meio de caixas de engrenagens angulares e de roda individuais conectadas por eixos cardan . Este desenho possibilitou, com modificações mínimas, organizar o acionamento de cada roda a partir de um motor hidráulico rigidamente fixado ao chassi.

Assim, a partir do chassi do ZIL-4906 no protótipo foram usados: um quadro de liga de alumínio; acionamentos finais; eixos cardan de redutores de roda e redutores de roda; rodas com pneus 16.00-20 modelo I-159 e sistema de regulação da pressão dos pneus. Uma série de soluções de design não convencionais do Blue Bird foram herdadas pela Gidrokhod. Entre eles - um arranjo uniforme de eixos ao longo da base, uma barra de torção independente de suspensão de todas as rodas, uma unidade de direção com rodas dianteiras e traseiras direcionadas, um sistema de freio com freios a disco instalado nas unidades de roda.

A altura das longarinas da moldura de alumínio (400 mm) possibilitou a colocação dos gmdromotores e das caixas de câmbio da tração em seu interior, o que proporcionou ao carro uma distância ao solo não inferior à do chassi original, e o tornou possível proteger os elementos do acionamento hidrostático de danos ao dirigir off-road e superar obstáculos.

Durante 2000-2001. por esforços conjuntos de NAMI-Service e OGK ST AMO ZIL, a documentação de design para o carro foi preparada.

A construção de um protótipo começou em meados de 2001 na OGK ST AMO ZIL. Uma carroceria de fibra de vidro, um motor com uma caixa de câmbio e uma caixa de transferência e uma propulsão foram removidos do carro ZIL-49061. A instalação das máquinas hidráulicas no chassi só foi iniciada em 2002, portanto, inicialmente, algumas soluções de layout foram elaboradas "no local" - diretamente na moldura usando modelos de madeira das máquinas hidráulicas selecionadas em tamanho real.

Para a fabricação dos elementos da transmissão hidrostática (dutos, equipamentos hidráulicos), uma das empresas líderes na indústria aeroespacial - NPO im. S.A. Lavochkin. Lá também foi feita a instalação de todo o sistema hidráulico no chassi do carro entregue pela ZIL. Além desse empreendimento, alguns dispositivos hidráulicos (blocos de válvulas), bem como caixas de engrenagens de bombas e motores hidráulicos foram fabricados na planta de projeto experimental do NAMI.

No início de 2003, a montagem do carro foi concluída. O primeiro teste do carro, ocorrido em 20 de janeiro de 2003, foi um sucesso, e já em março de 2003 o carro circulava com sua própria força pelo território da fábrica.

SB participou da concepção e construção do carro da "NAMI-Service". Shukhman (supervisor do projeto), E.I. Prochko (designer-chefe do projeto), V.I. Soloviev G.G. Ankinovich, V.E. Malyarevich, A. S. Pereladov, A. A. Eydman de OGK ST AMO ZIL - V.P. Soloviev, V.M. Roldugin (testador principal), A.N. Ryleev, A.V. Losev, V.O. Nifontov, V.A. Leão Kosta, Yu.A. Kotov, V.N. Nesterenko, A.G. Sviridonov, V.N. Anosh kin, G.I. Mazurin, V.D. Komarov, V.G. Polosin, O. G. Lazarev BC Bazhenov.

Ao projetar a máquina na ZIL, a designação interna da planta ZIL-49061 GOT (GOT - transmissão hidrostática) foi usada para ela. No entanto, o mesmo índice do chassi básico foi adicionado ao nome proposto e, sob a designação "Hydrohod-49061", o carro foi posteriormente certificado.

Descrição da construção

O "Gidrokhod-49061", que recebeu o nome oficial de "Veículo multifuncional especial com transmissão hidrostática", é um veículo com tração nas quatro rodas de três eixos com massa total de 12 toneladas e eixos uniformemente espaçados ao longo da base. Este arranjo fornece uma distribuição uniforme do peso do veículo ao longo dos eixos, o que afeta favoravelmente a transitabilidade do veículo ao dirigir em solos com fraca capacidade de carga. Na parte frontal do chassi, uma cabine de três lugares totalmente metálica do carro ZIL-4331 está instalada em um chassi auxiliar. Atrás dele está o compartimento do motor, que abriga o motor e o acionamento da bomba, radiadores para o óleo hidráulico e sistema de refrigeração do ar de admissão e baterias de armazenamento. Na parte dianteira do compartimento do motor, diretamente atrás da cabine, uma caixa de entrada de ar está instalada, que aloja o radiador do líquido de arrefecimento do motor com um bloco de ventiladores elétricos e o tanque de expansão do sistema de arrefecimento do motor. Para acesso às unidades, há escotilhas no teto do compartimento do motor.

Em conexão com a aplicação do layout "motor atrás da cabine", não havia necessidade de um capô dianteiro de caminhões ZIL de série, portanto, uma cauda original foi instalada na frente da cabine, sob a qual os reservatórios de caixa de direção e freio hidráulico foram localizados. A plumagem de fibra de vidro reforçada estilisticamente com muito sucesso se aproximou do cockpit serial (designer AN Ryleev, na época chefe do bureau de design de Kuzov da OGK ST AMO ZIL, que trabalhou no design do Blue Bird), graças ao qual o carro recebeu uma aparência reconhecível original.

Inicialmente, o carro era equipado com um motor a gasolina de oito cilindros em forma de V com um volume de trabalho de 7,68 litros de um carro de passeio ZIL-4104, reduzido para uma potência máxima de 252 cv. a 4000 rpm. No entanto, destinado a um carro executivo de alta velocidade, esse motor não era adequado para um veículo off-road de 12 toneladas. Já no decurso dos testes preliminares do "Hydrokhod" ficou claro que a escolha da unidade motriz não teve êxito - o motor sobreaquecia constantemente, frequentemente avaria e distinguia-se pelo consumo excessivo de combustível. Problemas no motor podem interferir nos testes posteriores do carro, o que levantou a questão de substituir a unidade de potência antes da equipe de design.

No verão de 2004, no ano seguinte após a construção do carro, um motor diesel da famosa marca americana "Detroit Diesel" foi instalado no carro - uma unidade de seis cilindros em linha com um volume de trabalho de 7,6 litros e uma capacidade de 250 cv, equipada com um turboalimentador com intercooler de ar de admissão.

Porém, devido ao acionamento da bomba ter sido projetado para funcionar com motor a gasolina, cuja faixa de rotação era o dobro de um motor a diesel, foi necessário instalar um redutor elevador - um multiplicador no acionamento da bomba.

Juntamente com a substituição do motor em V por um em linha, dois silenciosos localizados verticalmente na parede frontal da carroceria foram substituídos por um localizado horizontalmente no teto do compartimento do motor no lado estibordo do carro.

A necessidade de desconectar a transmissão do motor quando aquece, assim como em caso de acidente, exigiu o uso de um acoplamento no acionamento da bomba. Seu papel é desempenhado por uma embreagem de dois discos de um carro KAMAZ, para cuja instalação um cárter original era feito de liga de alumínio. Uma nova carcaça de embreagem foi usada para o motor diesel. A embreagem é equipada com acionamento eletropneumático a partir de uma chave localizada na cabine do motorista.

Na parte central do quadro, acima do eixo médio, está instalada uma estação de bombeamento, composta por uma caixa de engrenagens de distribuição correspondente, à qual estão acopladas três bombas - duas na frente e uma na traseira. A caixa de engrenagens da bomba é acionada por um eixo cardan do eixo de saída do multiplicador.

As bombas reversíveis variáveis ​​"Rexroth" A4VG125 do tipo êmbolo axial com um deslocamento máximo de ± 125 cm³ são conectadas aos motores hidráulicos dos eixos convencionais correspondentes por dutos principais de aço inoxidável. Para compensar os desalinhamentos, mangueiras de cabo de borracha-metal de alta pressão são incluídas nas tubulações. Todos os sistemas auxiliares da transmissão hidrostática (filtração, resfriamento, hidroautomática, etc.) são comuns a todos os circuitos hidráulicos.

O fluido de trabalho é fornecido às bombas a partir do tanque hidráulico localizado acima da estação de bombeamento. Um tanque hidráulico de alumínio soldado foi usado no carro Gidrokhod, que foi anteriormente fabricado para o caminhão pesado NAMI-0309. O tanque hidráulico está equipado com um sistema de pressurização com ar proveniente do sistema pneumático do veículo (pressão nominal 0,05 MPa), o que facilita a passagem do fluido de trabalho através de elementos filtrantes com alto grau de purificação, visto que quanto menor a finura de filtração , maior será a resistência hidráulica do filtro. Uma unidade de filtro com uma classificação de filtração de 25 mícrons está instalada no lado direito do tanque hidráulico. Além disso, cada bomba possui um filtro de 16 µm.

O fluido de trabalho da transmissão hidrostática são óleos minerais hidráulicos como MGE-10A, AMG-10, VMGZ, etc. com uma vida útil de até 2.000 horas de trabalho.

As bombas principais são alimentadas com óleo sob baixa pressão - a chamada "pressão de carga", que é fornecida pelas bombas de carga embutidas nas carcaças das bombas principais. As bombas de make-up de todos os circuitos são interligadas por uma linha comum, na qual é mantida uma pressão constante de 2,2 MPa.
Na transmissão hidrostática do veículo "Hydrokhod" são utilizados motores hidráulicos variáveis ​​"Rexroth" A6VM160 do tipo pistão axial com bloco inclinado. O volume de trabalho dos motores hidráulicos pode variar de 36,16 a 160 cm³.

Para coordenar as frequências de rotação dos motores hidráulicos e rodas (levando em consideração o uso das caixas de câmbio final e de roda do chassi básico do ZIL-4906 no acionamento de cada roda), foram desenvolvidas caixas de câmbio correspondentes, equipadas com uma embreagem para desconectar os motores hidráulicos do uma tração nas rodas com tração eletropneumática remota. Isso permite reduzir a resistência ao movimento do veículo ao rebocá-lo e desligar a tração de uma das rodas em caso de falha. Caixas de engrenagens correspondentes são instaladas nas longarinas da estrutura e motores hidráulicos são fixados nas caixas de engrenagens. Cada caixa de engrenagens do motor hidráulico é conectada à sua caixa de engrenagens final por meio de um eixo cardan, e a caixa de engrenagens final, por sua vez, é conectada por um eixo cardan a uma caixa de engrenagens da roda.

A direção do chassi básico do ZIL-4906 com eixos dianteiros e traseiros é equipado com um impulsionador hidráulico e um mecanismo para retardar o giro das rodas traseiras - as rodas traseiras giram apenas depois de virar as rodas dianteiras em um ângulo de mais de 5 °. Graças a este design, a estabilidade é aumentada quando o veículo está se movendo em linha reta em alta velocidade e nas curvas no solo, o veículo de três eixos faz apenas quatro esteiras, o que reduz a resistência à direção.

 

O sistema de freios do chassi básico com freios a disco de transmissão montados nos eixos de transmissão dos comandos finais e um comando hidráulico atua como um sistema de freio de trabalho. O freio de estacionamento pneumático atua nos freios das rodas dianteiras e traseiras. Além disso, quando o carro está em movimento, o papel do sistema de freio pode ser desempenhado pela própria transmissão hidrostática - aumentando a relação de marcha ao desacelerar.

O protótipo utiliza dois sistemas elétricos autônomos com tensão de 12 e 24 V. Isso se deve ao fato de os dispositivos de controle e sinalização luminosa dos carros seriais ZIL utilizados no automóvel, bem como o sistema elétrico do motor, serem projetados para uma tensão de 12 V e o sistema de controle eletro-proporcional para máquinas hidráulicas - para uma tensão de 24 B. Cada sistema elétrico tem seu próprio gerador e bateria.

Uma carroceria especialmente modificada do ônibus rotacional NEFAZ-4211 da Fábrica de Automóveis Neftekamsk é instalada no chassi do veículo "Gidrokhod", que é mais adequado para colocar equipamentos durante pesquisas científicas. A carroceria possui uma porta giratória a estibordo, está equipada com uma escada giratória e elevável, quatro bancos e uma bancada de trabalho. O invólucro da estação elevatória e do tanque hidráulico é montado no interior do corpo, para o qual existem escotilhas superior e lateral, além de uma porta com janela que fornece ao operador controle sobre as leituras dos manômetros instalados em frente do tanque hidráulico. No piso da carroceria há uma portinhola para acesso aos motores hidráulicos do acionamento das rodas intermediárias e traseiras. Para a comunicação entre a carroceria e a cabine, há um interfone.

Em direção à automação

O sistema de controle originalmente utilizado no "Hydrokhod" possibilitava dirigir o carro em modo semiautomático - o motorista controlava a velocidade do movimento por meio do pedal do acelerador e da alavanca servo (joystick), que determina a marcha total relação da transmissão. O joystick forneceu a escolha da direção do movimento do veículo com uma mudança contínua na relação de transmissão. Dependendo da posição do joystick, o bloqueio do sistema eletro-proporcional determinava a ação necessária, que era executada pelos atuadores (controlando os solenóides das máquinas hidráulicas). Ao controlar a transmissão a partir do joystick da máquina hidráulica, todos os três circuitos GOT funcionaram sincronizadamente. Assim, durante o período de rodagem e testes preliminares do carro (2003-2004.

O primeiro passo nessa direção foi dado em 2005, quando estavam sendo preparados testes complexos do carro, que envolviam a comparação do desempenho do carro com direção variável e desregulada. Um painel de controle manual separado para todas as máquinas hidráulicas foi instalado na cabine, com a ajuda do qual o operador simulou a operação do sistema de controle de transmissão flexível de acordo com vários algoritmos. Ao mesmo tempo, a capacidade de controlar o carro pelo joystick foi mantida.

Esse sistema de controle possibilitou a realização de uma importante etapa da pesquisa, mas tinha uma desvantagem significativa - a unidade de controle não podia ser reprogramada para introduzir os algoritmos de controle desenvolvidos. Isso não permitiu mais pesquisas sobre o desenvolvimento de vários algoritmos de controle "flexível". Nesse sentido, optou-se por modernizar a transmissão hidrostática e criar um novo sistema de controle, levando em consideração a experiência operacional do anterior. Em 2008, foi realizada uma modernização em grande escala do carro, cujo principal objetivo era a transição para o controle automático. Para isso, foram montados componentes adicionais do sistema de controle, alguns dos dispositivos de controle manual existentes (algumas válvulas) foram substituídos por novos, com controle eletrônico.

O sistema de controle é um complexo de dois sistemas de controle autônomos que fornecem controle manual e automático do veículo com a capacidade de inserir os algoritmos de controle desenvolvidos. O controle manual foi mantido para que o carro pudesse se mover por conta própria durante a reprogramação do sistema de controle automático e, além disso, a duplicação das funções de controle aumentava a confiabilidade do carro.

O primeiro sistema de controle autônomo fornecendo controle manual de um carro é um complexo eletrônico criado pela Rexroth para seus acionamentos hidráulicos volumétricos. Ao contrário do sistema de controle anterior, ele tem a capacidade de controlar bombas e motores hidráulicos separadamente usando os joysticks apropriados. Para o controle síncrono de todos os circuitos hidráulicos durante o período de depuração do sistema, o joystick utilizado anteriormente é mantido.

 

O segundo sistema, o sistema de controle automático, é baseado nos componentes da National Instruments (EUA), que se tornou famosa pelo desenvolvimento de sistemas de controle facilmente reprogramáveis ​​(reconfiguráveis) para complexos técnicos complexos. Este sistema já fornece entrada de algoritmos de controle para sua verificação experimental.

Esse sistema de controle de dois níveis complexo foi adotado para Gidrokhod apenas para o período de depuração e teste. Em última análise, o sistema de controle usará apenas uma unidade de microprocessador com software especial que permite o controle “flexível” da tração das rodas.

Em 2009-2010 Os testes do sistema foram realizados com controle automático da transmissão hidrostática de acordo com os algoritmos estabelecidos. A depuração deste sistema continua.

fonte: R.G. Danilov, M.A. Malkin "CARROS PARA OFF-ROAD." GYDROKHOD-49061 "" Equipamento e Armamento 10/2011