Когда дорога заканчивается: как устроено шасси повышенной проходимости

Фото: Пресс-служба МАИ / Архив

Тяжёлая машина идёт по размокшей колее. Правое колесо поднимается на бугор, левое проваливается в яму, а установленное на раме оборудование продолжает давить на шасси своим весом. Водителю нужно сохранить движение там, где каждое колесо в отдельности то находит опору, то теряет её. Огромных шин для этого мало: вместе работают подвеска, трансмиссия, конструкция мостов и система регулировки давления.

Посмотрим, как эти решения устроены на специальных колёсных шасси Брянского автомобильного завода. Шасси — основа машины, на которой размещают кабину, двигатель, трансмиссию, ходовую часть и оборудование заказчика. На такую основу можно установить, например, буровой агрегат, который предстоит доставить к месту работы вдали от асфальта. 

Что происходит, когда его колёса встречают препятствие, и как машина передаёт тягу на рыхлый грунт? Обо всём подробно рассказываем в проекте «Как это работает?», реализуемого при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.

Что происходит, когда колесо попадает в яму?

Попробуйте провести по неровному полу тележку с жёстко закреплёнными колёсами. Стоит одному из них налететь на выступ, как толчок почувствует вся тележка. У автомобиля между колёсами и рамой работает подвеска: она позволяет колесу перемещаться вверх и вниз, смягчает удары и помогает шине сохранять контакт с дорогой.

Для машины, которая везёт тяжёлое оборудование по бездорожью, контакт особенно важен. Двигатель может создавать большую тягу, но передать её грунту способно только колесо, у которого есть сцепление. Если оно оторвалось от поверхности или беспомощно вращается в жидкой грязи, мощность двигателя сама по себе не сдвинет машину вперёд.

Среди особенностей специальных шасси Брянский автозавод называет разрезные мосты и независимую торсионную подвеску. При независимой подвеске движение одного колеса не заставляет соседнее точно повторять его путь. Это помогает колёсам по отдельности отрабатывать неровности: одно поднимается на бугор, другое опускается в колею.

Слово «торсионная» описывает упругий элемент подвески. Торсион — металлический стержень, который сопротивляется скручиванию. Когда колесо поднимается, связанный с ним рычаг закручивает стержень. Тот стремится вернуться в прежнее положение и помогает подвеске воспринимать нагрузку. Насколько сильно колесо сможет переместиться, зависит от конструкции и настройки всей ходовой части.

Подвеску нельзя выбирать отдельно от груза. Конструкторы учитывают массу оборудования, его расположение на раме, нагрузки на оси и силы, возникающие при движении и торможении. Если тяжёлую установку разместить неудачно, часть колёс будет нагружена сильнее других. Тогда изменятся и поведение подвески, и сцепление шин с грунтом.

Брянский завод выпускает специальные колёсные шасси в классе грузоподъёмности от 14 до 40 тонн. Конкретную модель выбирают под оборудование и условия его перевозки. Число ведущих колёс важно, но не рассказывает всего о проходимости: имеет значение и то, как распределён вес, насколько колёса могут перемещаться на неровностях и что нахоится под рамой.

Фото: Пресс-служба МАИ / АрхивСоздать карусель

Зачем машине пространство под рамой?

В глубокой колее шины могут ещё цепляться за грунт, а нижние части машины уже упираются в его гребень. Расстояние от нижней точки автомобиля до поверхности называют дорожным просветом. Чем он больше, тем меньше вероятность задеть препятствие днищем или элементами ходовой части.

Но просто поднять всю машину выше — не всегда хорошее решение. Вместе с рамой поднимется и тяжёлое оборудование на ней, а положение этой массы влияет на устойчивость. Инженерам нужно оставить место под нижними узлами и одновременно разместить груз на подходящей высоте. Брянский завод отдельно отмечает низкую монтажную высоту по раме своих специальных шасси.

Решить эту задачу помогает компоновка привода. Завод использует смещённые колёсные редукторы. Редуктор передаёт вращение к колесу и изменяет соотношение скорости вращения и тяги. Смещение в его конструкции позволяет расположить часть элементов привода выше относительно оси колеса. В сочетании с разрезными мостами это помогает увеличить пространство под машиной, не поднимая вслед за ним всю раму.

На грунтовой дороге разница заметна: вместо того чтобы упереться нижними деталями в гребень колеи и сгребать перед собой землю, машина может пройти над ним. Такое сгребание иногда называют «бульдозерным эффектом». При этом дорожный просвет не означает, что шасси преодолеет препятствие любой высоты. Важны форма колеи, положение колёс, масса оборудования и скорость движения.

Как вращение двигателя доходит до грунта?

Двигатель создаёт вращение, но до колёс ему ещё нужно добраться. Крутящий момент проходит через коробку передач, раздаточную коробку и элементы привода. Дальше многое решает поверхность под шинами. Если колёса стоят на плотном грунте, им легче передать усилие машине. Если одно оказалось на скользком участке, оно может начать вращаться почти на месте.

Здесь вступает в работу дифференциал — механизм, который позволяет колёсам вращаться с разной скоростью. На повороте это необходимо: внешнее колесо проходит больший путь, чем внутреннее. На скользком грунте разница скоростей может обернуться пробуксовкой. Чтобы машина продолжала двигаться в сложных условиях, на специальных шасси применяют блокировки дифференциалов.

Блокировка меняет работу трансмиссии так, чтобы потерявшее сцепление колесо не забирало возможность двигаться у остальных. Водителю важно знать, когда пользоваться этим режимом. На покрытии с хорошим сцеплением колёсам по-прежнему нужно свободно проходить разный путь на повороте; неверно включённая блокировка создаёт лишнюю нагрузку на детали привода. Правила её применения зависят от конкретной машины и указаны в руководстве по эксплуатации.

Есть и способ изменить само взаимодействие шины с грунтом. Брянский завод устанавливает централизованную систему регулировки давления в колёсах. Водитель может подобрать давление для покрытия, по которому предстоит ехать. На мягком грунте снижение давления в допустимых пределах увеличивает площадь контакта шины с поверхностью. Колесо меньше погружается в неё и получает больше возможностей передать тягу.

Для твёрдой дороги и движения с высокой скоростью нужны другие настройки. Шина с неподходящим давлением меняет форму, нагревается и изнашивается иначе, чем рассчитано для выбранного режима. Поэтому систему используют с учётом нагрузки, скорости и рекомендаций для конкретных шин и шасси.

В колее все эти решения действуют одновременно. Подвеска позволяет колёсам следовать рельефу. Редукторы участвуют в передаче момента и помогают оставить пространство под машиной. Блокировки меняют работу трансмиссии, когда сцепление колёс различается. Давление в шинах влияет на контакт с грунтом. Водитель выбирает режимы и маршрут, понимая возможности загруженного шасси.

Почему шасси проверяют ещё до выезда из цеха?

Работа над проходимостью начинается задолго до испытаний на грунтовой дороге. Конструктор рассчитывает компоновку машины и нагрузки на её узлы. Технолог решает, как изготовить детали и в каком порядке их собрать. На производстве заготовки сваривают, обрабатывают и соединяют в агрегаты, а затем проверяют размеры и работу механизмов.

Например, детали редуктора должны точно подходить друг к другу. Недостаточно сделать каждую из них «примерно по чертежу»: небольшие ошибки в размерах и положении сопрягаемых частей могут сказаться на работе всего узла. Поэтому проверка начинается с отдельных деталей и сборок.

На Брянском автозаводе есть заготовительно-сварочные, механо-сборочные и другие участки. На механосборке предприятия работают с деталями трансмиссии, проводят стендовую обкатку коробок передач без нагрузки и проверяют рукава высокого давления. Стенд позволяет запустить и оценить отдельный агрегат ещё до его работы в составе шасси. Если неполадка обнаружится здесь, искать её среди множества уже установленных узлов не придётся.

Затем проверяют собранную машину. На ходу механизмы начинают влиять друг на друга: подвеска перемещается под нагрузкой, колёса попадают на разные поверхности, трансмиссия передаёт усилие через несколько узлов. Высокое оборудование на раме тоже меняет поведение шасси по сравнению с пустой машиной. Испытания помогают увидеть, как инженерные расчёты воплотились в готовой конструкции. Брянский завод включает испытания в свой производственный цикл.

Проходимость зависит и от состояния машины после начала эксплуатации. Давление в шинах меняется, детали изнашиваются, узлы требуют осмотра и обслуживания. Если шасси переоборудуют, необходимо вновь учитывать массу и расположение установленной техники. Поэтому вместе с выпуском машин заводу нужны сервис и поставка запасных частей.

В перечне таких частей — раздаточные коробки, редукторы мостов и колёс, элементы подвески, подвода воздуха к шинам и тормозной системы. Для механика это знакомые места поиска причины, если машина стала вести себя иначе. Он проверяет не отвлечённую «проходимость», а давление, состояние конкретного механизма и то, как работает узел под нагрузкой.

Где ещё применяются эти инженерные решения?

Опыт разработки специальных шасси может пригодиться и гражданским машинам, которым предстоит перевозить грузы в сложных дорожных условиях. Генеральный директор АО «Романов» Дмитрий Гречухин, рассказывая ТАСС о гражданских грузовиках марки БАЗ, объяснял: «В основе нового гражданского автомобиля БАЗ лежат инженерные решения, которые применялись при создании военных тягачей и шасси на Брянском автомобильном заводе».

Это не означает, что подвеску с одной машины целиком перенесли на другую. У описанных специальных шасси Брянского завода она торсионная, а у гражданского грузовика, о котором говорил Дмитрий Гречухин, — пружинная. Оба упругих элемента позволяют колесу перемещаться относительно рамы, но работают по-разному: торсион скручивается, пружина сжимается. Конструкцию выбирают и настраивают под задачи конкретной машины. Связь между проектами — в накопленном инженерном опыте, который можно использовать при создании новой техники.

Кто создаёт такие машины и где этому учиться?

За словами «шасси повышенной проходимости» скрывается работа людей с разными специальностями. Инженер-конструктор рассчитывает раму, подвеску и размещение агрегатов. Технолог продумывает изготовление деталей и сборку узлов. Рабочие обрабатывают металл и собирают механизмы, специалисты по качеству проверяют результат. Позже к работе подключаются водители и механики: от того, как машина эксплуатируется и обслуживается, тоже зависит её способность выполнять задачу.

Познакомиться с производством можно ещё в школе. Осенью 2024 года Брянский автозавод пригласил на экскурсию учеников брянской школы № 42. Им показали цеха и сборку специальных шасси. После такой экскурсии вопросы из учебника физики приобретают вполне конкретный вид: почему шина теряет сцепление, зачем колесу позволять двигаться независимо от соседнего, куда уходит усилие двигателя при пробуксовке?

Фото: Пресс-служба МАИ / АрхивСоздать карусель

Тем, кому интересно изготовление и обслуживание техники, стоит посмотреть программы среднего профессионального образования. В приёме на 2026 год Политехнический колледж Брянского государственного технического университета указывал направления «Технология машиностроения» и «Монтаж, техническое обслуживание, эксплуатация и ремонт промышленного оборудования». Они дают возможность изучать производственные процессы, станки и работу с техническими узлами. Для проектирования подвески или трансмиссии потребуется дальнейшая инженерная подготовка и практика.

На самом Брянском автозаводе с 2018 года работает учебный центр. Предприятие описывает программы профессионального и дополнительного обучения для работников и специалистов, в том числе связанные с эксплуатацией и обслуживанием шасси. А на странице вакансий можно посмотреть, какие рабочие специальности востребованы на производстве и какие требования предъявляют к кандидатам.

Выбрать направление помогает собственный интерес. Если хочется понять, почему машина сохраняет устойчивость с тяжёлой установкой на раме, близки расчёты и конструирование. Если интересно, как сложный механизм сделать точно и повторить результат в серии, — технология машиностроения. Если нравится находить причину неисправности и возвращать технику в работу, — обслуживание и ремонт.

На дороге эти занятия встречаются в одном движении колеса. Оно опускается в колею, подвеска следует за ним, трансмиссия подводит усилие, а шина пытается зацепиться за грунт. Пока машина медленно выбирается вперёд, каждый из этих узлов выполняет работу, которую когда-то рассчитали, изготовили и проверили люди.