Improvement of the Farm Vehicle's Performance Properties

Автомобиль УАЗ-3303 – это легендарный российский внедорожник, который широко используется для перевозки грузов и пассажиров как в городских условиях, так и в сельской местности. Однако его стандартная подвеска не всегда способна обеспечить комфортную поездку и хорошую проходимость на различных типах дорог. Для улучшения ходовых качеств автомобиля и повышения грузоподъемности часто применяют пневматическую подвеску. Пневматическая подвеска – это один из видов подвесок автотранспорта

Основной принцип работы пневмоподвески заключается в использовании воздушных подушек, которые заменяют стандартные пружины. В результате этого можно регулировать высоту автомобиля и жесткость подвески в зависимости от текущих условий езды. Основным компонентом пневматической подвески выделяют пневмоэлемент. Главной функцией пневматического элемента является принятие на себя части нагрузки. Вторым по важности компонентом в комплекте является компрессор, в нем образуется воздушный поток. Этот агрегат с питанием от бортовой электросети, обеспечивает давление в пневмоподвеске

Цели работы:

· Рассмотреть преимущества пневмоподвески, установленной на автомобиле УАЗ-3303

· Рассчитать допустимую нагрузку на пневмоподвеску.

Автомобиль УАЗ-3303 – специальный грузопассажирский, полноприводный, двухосный автомобиль повышенной проходимости (Рис. 1)

Рисунок 1 - Общий вид автомобиля УАЗ-3303

Примечание: по ист. [6]

DOI:10.23649/JAE.2024.43.7.1

Конструкция подвески в данном автомобиле обладает рядом недостатков:

- Жесткость. Жесткая подвеска приводит к тому, что на УАЗ-3303 при переездах по бездорожью водитель и пассажиры чувствуют каждую неровность на дороге.

- Не комфортность. Из-за жесткой подвески УАЗ-3303 не может похвастаться комфортабельностью. Даже при коротких поездках на нем чувствуется усталость и дискомфорт.

- Управляемость. Из-за высокого центра тяжести и жесткости подвески УАЗ-3303 имеет не самую лучшую управляемость на дороге. Повороты и маневры на ней возможны, но требуют определенных навыков и опыта вождения.

- Недостаточная амортизация. Жесткая подвеска не поглощает вибрации и удары, что может привести к повреждению автомобиля и дискомфорту у пассажиров.

Жесткая подвеска не обеспечивает высокий уровень комфорта при движении по городу. Она также ухудшает управляемость на дороге, особенно на поворотах, что может привести к опасным ситуациям для водителя и пассажиров

Основоположником создания пневматической подушки принято считать, американского инженера Вильяма Хамфриза, который запатентовал свою идею в 1901 году

Основные достоинства пневмоподвески

1. Повышение комфорта. Пневматическая подвеска (Рис. 2) способна снизить уровень вибраций и шума, передаваемых от дорожного покрытия к кузову автомобиля. Это особенно важно при движении по проселочным и с плохим покрытием дорогам, где стандартная подвеска может быть неэффективной. Благодаря возможности регулирования жесткости подушек можно достичь оптимального сочетания комфорта и управляемости.

Рисунок 2 - Пневматическая подвеска на автомобиле УАЗ-3303

Примечание: по ист. [15]

DOI:10.23649/JAE.2024.43.7.2

2. Улучшение проходимости. Пневматическая подвеска позволяет изменять клиренс автомобиля, что делает его более проходимым на различных типах дорог. Возможность поднятия кузова автомобиля, позволяет преодолевать препятствия, которые могут быть недоступны для автомобилей с обычной подвеской.

3. Защита от повреждений. Пневмоподвеска позволяет уменьшить вероятность повреждения автомобиля при движении по бездорожью или на проселочных дорогах. Благодаря возможности регулирования клиренса можно избегать контакта с препятствиями, такими как камни или валуны, что помогает предотвратить повреждение кузова и других элементов подвески.

4. Улучшение управляемости. Пневматическая подвеска обладает более точным и плавным реагированием на изменения дорожного покрытия и угла наклона автомобиля во время движения. Это способствует более точному управлению и маневрированию.

5. Увеличение грузоподъемности. Одним из основных достоинств пневмоподвески является возможность регулировки грузоподъемности подушек. Это позволяет увеличить грузоподъемность автомобиля, что особенно полезно при перевозке тяжелых грузов или при использовании УАЗ-3303 в качестве кемпер-автомобиля.

Перед тем как приступить к установке пневматической подвески на УАЗ-3303, необходимо произвести расчет необходимой грузоподъемности подушки. Это поможет определить правильный выбор комплектующих и обеспечит безопасность и эффективность работы системы. Для расчета грузоподъемности подушки необходимо учесть следующие параметры:

1. Масса автомобиля – общая масса автомобиля в готовом к работе состоянии, включая пассажиров и грузы.

2. Распределение массы – необходимо определить, каким образом масса распределена по осям автомобиля. Обычно, передняя ось нагружена больше, чем задняя.

3. Грузоподъемность подушки – каждая пневматическая подушка имеет свою грузоподъемность, которую необходимо учитывать при выборе комплектующих.

4. Коэффициент запаса – для безопасности рекомендуется использовать коэффициент запаса при расчете грузоподъемности подушки. Он обычно составляет 1,5-2.

Расчет грузоподъемности подушки является важным шагом при установке пневмоподвески на УАЗ-3303. Определение массы автомобиля, распределения массы и использование коэффициента запаса позволяют выбрать правильную подушку, которая обеспечит комфортную езду и безопасность в эксплуатации

Грузоподъемность пневмоподвески является одним из важных параметров при установке на УАЗ-3303. Расчет этого параметра необходим для определения максимально допустимой нагрузки, которую может выдержать подушка.

Расчет нагрузки на переднюю ось:

Fп.о= Ма* Nп* kз

где: Ма – снаряженная масса автомобиля, 1845 кг;

Nп – доля нагрузки на переднюю ось, 60-70%;

kз – коэффициент запаса, 1,5-2.

Fп.о= 1845* 0,65* 1,5=1798 кг

Расчет нагрузки на заднюю ось:

Fз.о= Ма* Nз* kз

где: Ма – масса автомобиля, 1720 кг;

Nз – доля нагрузки на заднюю ось, 30-40%;

kз – коэффициент запаса, 1,5-2.

Fз.о= 1845* 0,35* 1,5=967 кг

Определение грузоподъемности подушки:

Гп= Fп.о + Fз.о

где: Fп.о – нагрузка на переднюю ось;

Fз.о – нагрузка на заднюю ось.

Гп= 1798 + 967=2765 кг

Полученные результаты позволят выбрать подходящую по грузоподъемности пневматическую подушку для установки на УАЗ-3303. Важно помнить, что неправильный выбор комплектующих может привести к нестабильности автомобиля или повреждению системы подвески. Результаты расчетов позволят выбрать подходящую пневматическую подвеску для УАЗ-3303, а установка этой системы повысит комфорт и управляемость автомобиля при перевозке грузов и пассажиров. Однако следует помнить, что пневмоподвеска не является универсальным решением и может потребовать дополнительной настройки для достижения оптимальных результатов.

В качестве примера рассматривался фермерский автомобиль для перевозки зерна массой 1200 кг, что составляет примерно 1,5 м3, объем кузова позволяет производить такие перевозки. Расчет грузоподъемности пневматической подвески выполнялся согласно методике, указанной выше. Распределение масс в ненагруженном автомобиле составило: 65% на переднюю ось и 35% на заднюю. Распределение перевозимого груза по осям составляет 30% на переднюю ось и 70% на заднюю. 

Результаты расчетов:

нагрузка на переднюю ось составила:

Fп.о= (1845* 0,65+1200*0,3)* 1,5=2339 кг

нагрузка на заднюю ось составила:

Fз.о= (1845* 0,35+1200*0,7)* 1,5=2229 кг

Общая грузоподъемность пневматических подушек

Гп= 2339 + 2229 = 4568 кг

Результат проведенных расчетов позволяет сделать вывод, что для оснащения автомобиля потребуется 4 пневматических подушки грузоподъемностью 1150 кг.

Результаты расчетов показывают, что правильная установка пневмоподвески на УАЗ-3303 может значительно повысить комфорт поездок, проходимость автомобиля и его грузоподъемность. Однако, чтобы получить все преимущества от этой модернизации, необходимо соблюдать рекомендации по использованию и обслуживанию пневматической подвески. Регулярная проверка состояния, правильная настройка давления в подушках и своевременный ремонт помогут сохранить работоспособность пневмоподвески на протяжении длительного времени.