ЗИЛ-3906 «Аэролл»
22 апреля в лабораторию нашей кафедры был привезен уникальный снегоболотоход ЗИЛ-3906 «Аэролл» с сохранившимися гаражными номерами.
Аэролл это следующая после ПКЦ-1 («Пневмокатковая цепь») модель, спроектированная в СКБ ЗИЛ совместно с кафедрой К-3 МВТУ им. Н.Э. Баумана и НИИ шинной промышленности (НИИШП), для определения тяговоходовых качеств новой системы движителя. Проектированием узлов и агрегатов, предварительными расчетами механизма поворота, тяговой цепи, несущей конструкции рамы макета и выполнением рабочих чертежей занималось бюро «Подвески» СКБ ЗИЛ. Разработанные узлы и детали, рама корпуса, ведущие барабаны, звездочки, натяжной механизм изготавливались и доводились уже на механическом участке СКБ ЗИЛ.
В движителе используются пневмокатки размером 700x500х150 мм. Оси 13 катков консольно закрепляются с обеих сторон, образуя гусеничную цепь, они могут свободно вращаться вокруг своих осей. Вес машины воспринимается непосредственно корпусом, лежащим на пневмокатках. В конструкции движителя предусматривается низкое давление пневмокатков на грунт, способность корпуса перекатываться по каткам и объемное зацепление грунтозацепами (этими же пневмокатками) с большим расстоянием между ними.
При движении на ровных участках пневмокатки не углубляются в грунт, а прокатываются под днищем, при этом скорость передвижения корпуса машины превышает скорость перемотки ее гусениц в 1,5-2 раза.
При движении по болоту, снегу или рыхлой почве, когда катки закапываются в поверхность, трение между днищем корпуса и опорными пневмокатками становится меньше трения катка о грунт, вращение катков прекращается, они становятся грунтозацепами, как у обычной гусеничной машины. Скорость движения корпуса машины при этом соответствует скорости перематывания гусеничной цепи и уменьшается вдвое по сравнению со скоростью на твердом грунте.
Таким образом, катки либо вращаются, либо нет - в зависимости от величины трения между днищем машины и пневмокатком, между пневмокатком и грунтом. Переход из одного режима в другой происходит автоматически, независимо от водителя, в соответствии с дорожными условиями.
Краткое описание конструкции ПКЦ-1
Рама макета представляет собой сварную конструкцию, включающую продольные и поперечные швеллеры и переднюю часть рамы автомобиля, которая служит для крепления двигателя. Корпус выполнен сварным, герметичным, из стальных листов толщиной 1,5-3,5 мм. Днище корпуса имеет пять отверстий для слива масла при обслуживании агрегатов и слива воды после движения на плаву.
В нишах беговых дорожек корпуса по бортам располагаются два бензобака и четыре воздушных баллона пневмосистемы. Каждая ниша закрывается щитами. На верхних беговых дорожках над заливными горловинами бензобаков выполнены люки с крышками. Для удобства накачки катков каждый борт снабжается выводом пневмосистемы с краном. На верхней и нижней беговой дорожке приварены по три ребра для направления движения катков. Для улучшения работы пневмокатков движителя на нижних беговых дорожках понтонов корпуса установлены направляющие.
Кабина находится в передней части машины. В ней располагается кресло водителя, рычаги управления, педали сцепления и акселератора, а также рычаг блокировки ведущего моста. Лобовое стекло выполнено из органических материалов.
Верхние ветви катков с обеих сторон закрыты крыльями, которые крепятся к корпусу. В передней части на крыльях установлены фары и звуковой сигнал, в задней части - два габаритных фонаря. Грузовое отделение имеет съемный пол. Мотоотсек сверху закрыт дюралюминиевым листом.
На машине установлен серийный двигатель ГАЗ с автоматической коробкой передач, расположенный в задней части машины. Двигатель снабжается системой подогрева для облегчения пуска в зимний период. Сцепление - двухдисковое, сухое. Привод управления сцеплением - гидравлический, осуществляется двумя гидроцилиндрами.
Для охлаждения двигателя забор воздуха производится в верхней части; поток воздуха проходит через радиаторы и выбрасывается в боковые окна в корпусе машины (установлен радиатор автомобиля ЗИЛ-135Л и два масляных радиатора для охлаждения масла гидромеханической передачи (ГМП)). Система питания двигателя состоит из двух баков по 150 л. Распределительный кран позволяет поочередно осуществлять питание двигателя из левого и правого бака.
В качестве ведущего применен задний мост гусеничного транспортера. Управление приводом тормозов осуществляется двумя рычагами. При торможении отстающего борта звездочки забегающего борта начинают вращаться с большей скоростью вследствие работы дифференциального механизма ведущего моста; происходит поворот ЗИЛа в сторону заторможенного борта.
Ведущие звездочки крепятся к фланцам барабана. Барабаны звездочек изготовлены из трубы диаметром около 300 мм с приваренными к ней фланцами и имеют две точки опоры: с краю (с помощью конических подшипников) и в центре - при помощи шпонки и регулировочного червяка ступицы гусеничного транспортера к полуоси ведущего моста. Положение ведущего барабана регулируется по ведомым звездочкам при помощи червяка, вращением которого добивается совмещение положения ведущих и ведомых звездочек по бортам.
Ведомые звездочки крепятся к кронштейну натяжного механизма (состоит из гайки и винта с упорной резьбой).
В качестве тяговой цепи используется втулочно-роликовая цепь с усилием разрыва 16 т. На двух цепях по каждому борту крепятся 13 пневмокатков, свободно вращающихся на осях. Накачка пневмокатка осуществляется через вентиль, впаянный к фланцам оси катка.
Модернизация ПКЦ-1
В результате проведенных испытаний макета вездехода с движителем в виде пневмокатковой цепи были сделаны следующие выводы:
1. Отличительной особенностью пневмокаткового движителя является объемное взаимодействие пневмокатков с грунтом. Со снижением прочности грунтового покрытия катки погружаются в него, увеличивается площадь контакта пневмокатка с грунтом и, следовательно, уменьшается удельное давление машины на грунт . Сцепление принимает объемный характер. С погружением пневмокатков в топкий грунт начинают действовать гидростатические силы выталкивания, а работа движителя несколько напоминает работу гребного колесно-лопастного движителя. Следует отметить, что переход движителя с колесного вида движения на гусеничный осуществляется автоматически по мере изменения характера грунтового покрытия.
2. Поскольку с увеличением давления воздуха в пневмокатках тяга на крюке машины значительно возрастает, то целесообразным является поддержание высокого давления в катках при движении по всем видам грунтов, с грузом или без него. Необходимости регулирования давления путем спуска или подкачки воздуха не наблюдалось.
3. С изменением характера грунтового покрытия (уменьшение твердости) улучшаются ходовые качества машины (плавность хода, уверенность движения, устойчивость на прямолинейном курсе, маневренность).
Машина с движителем в виде пневмокатковой цепи может быть с успехом применена в любое время года как транспортное средство в условиях труднопроходимой местности и бездорожья.
Отрицательной особенностью является наличие галопирования при движении по всем грунтам, кроме топких и разжиженных (ил, вода).
Объем работ, проведенных с Аэроллом
Несмотря на все годы, проведенные под открытым небом на заводе, двигатель сохранился достаточно неплохо, при разборке обнаружилась всего лишь пара заклинивших цилиндров. Путем не сложных манипуляций были извлечены поршни из цилиндров и поправлены запавшие кольца. Это доказывает, что сохранился оригинальный двигатель, который был восстановлен (пришлось заменить всю электрику).
Далее была проведена зачистка кузова и гусениц, снятых под покраску. Чтобы демонтировать гусеницы пришлось поднять и поставить машину на специально изготовленные козлы. Вдобавок, гусеницы были расцеплены и раскатаны, после чего все катки были сняты с цепей. Катки были восстановлены, накачаны и в начале сентября обе цепи были установлены на места. Сам аппарат был загрунтован и окрашен в родной цвет.
Были прочищены радиаторы, которых у Аэролла целых три (система охлаждения, охлаждение масла, охлаждение гидропривода).
Водяной насос зашприцевали свежей смазкой после переборки и, после всех доводок и выставления зажигания, двигатель был установлен на импровизированный стенд и был проведен пробный запуск, оказавшийся успешным! После 40 лет, проведенных на улице, после замены незначительного количества запчастей, он заработал!
Сразу после этого двигатель бережно перевезли и установили на аппарат, так же были возвращены на места кожух с вентилятором от радиаторов и выхлопные трубы. Так же были окрашены клапанные крышки и воздушный фильтр.
Внутри Аэролла были сняты лишние, ни к чему не подключенные, трубопроводы, установлена на место отремонтированная рулевая колонка. Аппарат был подготовлен к прокладке новой проводки.
Была вырезана и настелена фанера на пол салона и борта, завершен монтаж системы охлаждения, гидравлики и электроники, произведен первый пробный запуск двигателя непосредственно на аппарате.
Итак, что нового с Аэроллом на сегодня?
Во-первых:
• Пол и борта застелены толстой фанерой с целью повышения жесткости бортов и опоры, также на переднюю часть корпуса были прикреплены листы рифленого алюминия. Пол у аппарата теперь сборный и съемный.
• Была отреставрирована приборная панель с небольшими доработками в виде прикуривателя и аварийной сигнализации (кнопка и лампочка позднее будут установлены в пустые гнезда) .
• Работа с электрикой:
настройка работы поворотников и аварийной сигнализации, в том числе сделан подрулевой переключатель поворотников.
• Была покрашена и установлена на место задняя секция аппарата, также она была оборудована новыми задними фонарями (раньше они были просто круглые и красные, а теперь еще и с поворотниками). Для удобства техобслуживания откидная крышка была оборудована телескопическим упором. Вдобавок, была смонтирована вся гидросистема (за сеткой виден гидробак, а за неимением штатного пришлось приспособить на его место переделанный топливный бак автомобиля ВАЗ-2110).
• Установлена кабина, она была очищена, выровнена, покрашена и обрела стёкла.
Во-вторых:
После монтажа и проверки, были залиты все необходимые технические жидкости, после устранения протечек в гидросистеме и системе охлаждения. Был произведен пробный запуск, при котором проверялась только работа двигателя.
Двигатель не сразу, но запустился и после регулировки прекрасно работал при следующих пусках. Этот же пуск выявил проблемы с гидросистемой, впрочем, учитывая всю ее сложность, это простительно. После проверки выяснилось, что в насосе залипли почти все пластинки, после чистки и переборки он был установлен на место и в первой же попытке успешно поднял давление в гидросистеме. Хотя по началу оно было выше допустимого, но как только заполнился главный контур оно стабилизировалось и после короткого разбирательства в управлении гидросистемой были прокручены гусеницы. К сожалению, внезапно обнаружилась проблема с системой охлаждения вызвавшая попадание воды в систему смазки двигателя с выбросом эмульсии через сопун, которая в итоге была успешно устранена.
Насчет электрики. Кроме задних поворотников в целях обеспечения безопасности окружающих на мероприятиях было решено дополнительно оборудовать машину передними и боковыми поворотниками, так же как и любой болотоход он получил на крыше фару, и был восстановлен "дворник". И еще, как и любая спецтехника оборудован оранжевым проблесковым маячком.
В завершении статьи следует упомянуть о трансмиссии: она гидравлическая и она дала течь, которая предположительно вызвана закручиванием колечка в компенсаторе перемещений, и хотя оно и позволяет утечке происходить лишь внутрь корпуса, за счет миниатюрного отверстия в одной из деталей масло может выходить из корпуса. Это неполадка также была устранена.
Сергей Пасечник.