Как арочные шины на МАЗ-501 проверяли
Принятие данного решения основывалось на результатах проведенных в 1957 г. институтом конструктивных и экспериментальных исследований, которые показали значительное повышение проходимости серийных автомобилей ГАЗ-51 и ЗИЛ-150 с колесной формулой 4х2 при использовании грунтовых арочных шин.
Для этого на базе лесовозного тягача МАЗ-501 (4х4) с минимальными переделками КБ грузовых автомобилей и автомобилей высокой проходимости был создан макетный образец автомобиля с грунтовыми арочными шинами. В связи с использованием грунтовых арочных шин размерности 1170х700 мм на переднем и заднем мостах в конструкцию МАЗ-501 были внесены изменения. Из-за установки на передний мост широких арочных шин вместо относительно узких шин 12,00-20 изменили оперение автомобиля, введя широкие крылья с брызговиками и усиленный широкий передний буфер, одновременно являющийся передней опорой крыльев. Измененное оперение позволяло установить на данный автомобиль арочные шины размерности 1170х700 мм.
Тормозные цилиндры переднего ведущего моста сместили на 10 мм к центру автомобиля и на 37 мм вперед, чтобы дать возможность проходить гайкам болтов зажимного диска обода арочной шины. Трубчатую поперечную рулевую тягу заменили усиленной, изготовленной из прутка. Замена потребовалась в связи с перемещением средней плоскости колеса с арочной шиной дополнительно на 210 мм в сторону от шкворня. Для установки колес с арочными шинами со сдвоенными дисками увеличили длину шпилек колес на 10 мм. Для удобства получения желаемой общей массы автомобиля и распределения веса по осям коник и держатель запасных колес были заменены металлической балластной платформой.
Максимальная нагрузка на задний мост макетного образца была назначена из условия наибольшей допустимой грузоподъемности арочных шин размерности 1140х700 мм – 3000 кг каждая, и по результатам контрольного взвешивания составила 6000 кг. Максимальная нагрузка на переднюю ось автомобиля была назначена из условия работоспособности ведущего переднего моста МАЗ-501 – 4000 кг без груза и 4450 кг при номинальной нагрузке тягача. Исходя из указанных нагрузок было признано целесообразным ограничить нагрузку на переднюю ось величиной 4150 кг, что и было обеспечено соответствующей загрузкой автомобиля балластом. Таким образом, испытываемый макетный образец автомобиля типа 4х4 в полностью снаряженном состоянии с балластом и тремя человеками в кабине имел следующие весовые показатели:
- общая масса, кг – 10 150;
- нагрузка на передний мост, кг – 4150 (41%);
- нагрузка на задний мост, кг – 6000 (59%).
В соответствии с полученными осевыми нагрузками номинальное давление воздуха в шинах установили равным 1,4 кг/cм2.
Вследствие изменений, внесенных в конструкцию тягача МАЗ-501, размеры макетного образца несколько изменились по сравнению с серийным автомобилем. Габаритная длина увеличилась на 85 мм до 6785 мм; габаритная ширина – с 2650 до 3160 мм; передняя колея – с 1950 до 2370 мм; задняя колея – с 1920 до 1945 мм.
Установка арочных шин размера 1140х700 мм повлекла за собой снижение дорожного просвета под задним мостом на 30 мм при номинальном давлении воздуха в шинах. Просвет под передним мостом практически не изменился. Снижение просвета объяснялось большей радиальной деформацией арочных шин по сравнению с обычными тороидными шинами размера 12.00-20”.
В связи с установкой на передний ведущий мост грунтовых арочных шин при одновременном осуществлении поворота обычным рулевым механизмом автомобильного типа, требующем для поворота определенного зазора между управляемым колесом и рамой, возникла необходимость в увеличении передней колеи автомобиля на 420 мм. В результате этого габаритная ширина автомобиля увеличилась на 510 мм по переднему буферу. Вследствие большой габаритной ширины автомобиля разъезд со встречным транспортом на шассе шириной менее 7–8 м стал небезопасным.
Первый этап его испытаний состоялся в зимний период, в январе–марте 1958 г. Целью испытаний являлось определение особенностей автомобиля типа 4х4 на грунтовых арочных шинах в части конструкции шасси и работы на снегу, а также на зимних дорогах. Их проводил сектор испытания машин высокой проходимости НАМИ.
Увеличение передней колеи макетного образца автомобиля привело к несовпадению колеи его передних и задних колес на 425 мм (на 0,61 ширины шины), что снижало его тяговые качества и проходимость. Поэтому возможности данного макетного образца в части тяги и проходимости при работе на грунтах и на снегу, когда образуется колея, не могут считаться предельными для данного веса и размера шин. Автомобиль на горизонтальном поле, покрытом снегом толщиной 0,400,45 м с настом, способным выдержать тяжесть человека, развивал тяговое усилие на крюке в среднем 3100 кг при измерении самопишущим динамометром «Амслер». Величина тягового усилия при изменении давления в шинах в пределах 0,61,4 кг/cм2, равным образом, как и при включении блокировки межосевого дифференциала, практически не изменялась.
На снежной целине глубиной до 0,7 м макетный автомобиль мог буксировать автомобиль ЗИЛ-151 с нагрузкой 2,5 т при работающем двигателе. При этом наблюдалось нагребание валиков снега передним и особенно задним мостами, что, естественно, затрудняло движение автомобиля. В тех же условиях, но при глубине снежного покрова до 0,75 м, устойчивое движение автомобиля стало невозможно. Это происходило потому, что сцепления шин со снегом становилось недостаточно для преодоления повышенного сопротивления движению нагребаемых валиков снега и соскальзывания нагребаемого задним мостом снега вбок, где он засыпал колею перед задними колесами, что создавало дополнительное сопротивление движению.
Из-за большой ширины колеи движение макетного образца по зимним расчищенным дорогам оказалось крайне затруднено, так как колеса упирались в валы уплотненного снега, образовавшиеся после чистки дороги. В результате повышенного и неодинакового сопротивления движению передних колес автомобиль становился практически неуправляемым и обычно терял проходимость, зарывшись в отвал снега.
Из-за большей ширины передней колеи макетного образца по сравнению с базовым автомобилем расстояние от оси шкворня до средней плоскости колеса (по грунту) увеличилось на 210 мм и составило 295 мм против 85 мм, что отрицательно сказалось на легкости управления автомобилем. Усилие на рулевом колесе, необходимое для управления макетным автомобилем, выросло до недопустимой величины, особенно при движении по грунтовым дорогам и маневрировании на малых скоростях. При попадании одного колеса в глубокий снег водитель не мог повернуть руль для выезда на дорогу. Приходилось останавливаться, а затем выезжать задним ходом. В результате перегрузки рулевого управления оборвались шпильки крепления рулевого механизма.
Проведенные испытания показали: установка арочных шин на переднюю ось полноприводного грузового автомобиля, рассчитанного на стандартные колеса, недопустима. Для реализации преимуществ арочных шин возможность их применения должна быть предусмотрена при разработке конструкции автомобиля.
