научная статья по теме ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОФИЛЬНЫХ ТРУБ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СИСТЕМ КАРКАСНО-ПАНЕЛЬНОЙ СХЕМЫ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОФИЛЬНЫХ ТРУБ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СИСТЕМ КАРКАСНО-ПАНЕЛЬНОЙ СХЕМЫ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ»

УДК 629.331

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОФИЛЬНЫХ ТРУБ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СИСТЕМ КАРКАСНО-ПАНЕЛЬНОЙ СХЕМЫ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ

© Дзоценидзе Тенгизи Джемалиевич1, д-р техн. наук, проф., e-mail: dtengiz@yandex.ru; Загарин Денис Александрович2, канд. техн. наук; Козловская Мария Андреевна1, канд. техн. наук

1 ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева». Россия, Москва

2 ФГУП «НАМИ». Россия, Москва Статья поступила 19.03.2014 г.

Профильные стальные трубы квадратного сечения, имея меньшую массу и расход материала, отличаются прочностью, сравнимой со сплошным стальным прутком такого же сечения. Для расширения использования профильных труб открываются новые возможности при создании пространственных систем каркасно-панельной схемы тракторов и автомобилей. В связи с наметившейся тенденцией широкого внедрения в конструкции кузовов и кабин полимерных и композитных материалов, проблема разработки и производства пространственных систем каркасно-панельной схемы вновь стала актуальной. Приведены конкретные примеры модернизации серийной продукции и новых разработок автомобилей и тракторов. Для тракторов ВТ-155Д и ВТ-200 (Волгоградского тракторного завода) была создана новая верхняя надстройка, позволяющая унифицировать модификации. Была разработана концепция нового художественного облика серийной и перспективной продукции Харьковского тракторного завода с полностью унифицированной двухместной кабиной каркасно-панельной конструкции. Среди созданных и доведенных до серийного производства - каркасно-панельная кабина малогабаритных транспортных средств БИаП (ОАО «Автоспецоборудование», г. Великий Новгород). С помощью установки несущего силового каркаса из стальных труб на шасси серийного грузового автомобиля был создан опытный образец школьного автобуса, отвечающего требованиям безопасности. Принцип применения профильных стальных труб для несущей системы кабины был заложен в концепцию полноприводного грузового автомобиля сельскохозяйственного назначения. Использование пространственных систем каркасно-панельной схемы кузовов и кабин тракторов и автомобилей на современном этапе (при выпуске до 100 тыс. кабин в год) обеспечит следующие преимущества: меньшая масса при одинаковых габаритных размерах; относительная дешевизна обеспечения коррозионной стойкости; возможность быстрой модернизации и изменения дизайна; возможность производства различных модификаций при незначительных капиталовложениях; меньшая себестоимость изделия; низкий уровень энергоемкости при производстве.

Ключевые слова: профильные стальные трубы; кабина автомобиля; верхняя надстройка трактора; каркасно-панельная конструкция; модульный принцип проектирования.

В последнее время все большую популярность приобретают стальные трубы квадратного сечения, которые при меньшей массе и расходе материала характеризуются прочностью, сравнимой с прочностью сплошного стального прутка такого же сечения.

Трубная отрасль, занимая важное место в структуре металлургической промышленности страны, продолжает наращивать свой производственный потенциал. На 3-й общероссийской конференции «Стальные трубы: производство и региональный сбыт-2013» [1] было отмечено, что отечественные производители труб сохраняют курс на повышение конкурентоспособности своей продукции, обновление оборудования, совершенствование технологии производства, расширение сортамента выпускаемой продукции, сертификации ее по международным стандартам. Общий объем потребления стальных труб в нашей стране растет динамично, а это создает производителям возможности для увеличения объемов выпуска и более полного

использования имеющихся мощностей. В то же время в самых разных регионах страны появляется большое количество новых производителей трубной продукции, что серьезно усиливает конкуренцию в отдельных сегментах рынка.

Сегодня для расширения использования профильных труб открываются новые возможности при создании пространственных систем каркас-но-панельной схемы тракторов и автомобилей. Раньше такого рода конструкции применялись в виде кузовов первых легковых автомобилей и кабин грузовых автомобилей. Технология производства каркасно-панельных кабин для грузовых автомобилей в нашей стране применялась до середины 1960-х годов при изготовлении автомобилей ГАЗ-51, УралЗИС-355, МАЗ-200 и КрАЗ-214. Так же, как и в конструкции кузовов первых автомобилей, в конструкции кабин этих машин применялся деревянный каркас, обшитый металлическими листами. В массовом производстве более востребованными оказались цельнометал-

лические сварные конструкции из листового проката. Но каркасно-панельные системы еще долго будут применяться в производстве кузовов автобусов и грузовых автомобилей типа «фургон». В связи с наметившейся тенденцией широкого использования для изготовления конструкций кузовов и кабин полимерных и композитных материалов проблема разработки и производства пространственных систем каркасно-панельной схемы вновь стала актуальной теперь уже на новом этапе технологического развития.

Создание новых тракторов и автомобилей, ориентированных на использование достижений металлургической промышленности - актуальная проблема, обусловленная еще и тем, что сегодня производство тракторов и специализированной автомобильной техники не предполагает больших капиталовложений. Однако разработка и создание современных кабин отечественных грузовых автомобилей или верхней надстройки тракторов - нерешенная задача из-за отсутствия свободных финансовых ресурсов на перевооружение или создание новых мощностей, существенных рисков по окупаемости инвестиций в связи с ограниченным спросом на продукцию, а также недостаточной компетенции при проведении комплексных НИ-ОКР. Отечественные производители используют морально и физически устаревшие кабины, производимые к тому же на изношенном оборудовании, а для частичного решения проблемы ищут поставщиков кабин первой комплектации за рубежом.

Поскольку кабина или верхняя надстройка, как правило, привязана к бренду и является одним из определяющих факторов внешнего облика машины, то эстетическая составляющая конкурентоспособности и конструктивные материалы, подобранные на этапе разработки, часто имеют решающее значение. Кроме того, кабина определяет уровень комфортабельности, а эргономические показатели напрямую влияют на производительность и эффективность труда водителей. В связи с этим современные разработки, как правило, по лицензионным соглашениям не продаются, и их производство для других брендов не поощряется. Верхняя надстройка тракторов различается по конструкции, причем каркасно-панельная конструкция кабин востребована и производится [2].

Использование профильных труб при создании несущих пространственных систем каркасно-панельной схемы во многом облегчает решение указанных проблем и для реализации в производстве не требует коренной модернизации существующих мощностей.

С 2004 г. при участии авторов были созданы несколько конструкций с применением профильных труб и построены опытные образцы тракторов и автомобилей, некоторые из них доведены до серийного производства. Речь идет, в первую очередь, о сравнительно небольших или средних (для массового производства) объемах (до 100 тыс. единиц техники в год), когда частая модернизация кабин или верхней надстройки, значительное изменение дизайна проблематичны. Этого недостатка лишена конструкция кар-касно-панельной несущей системы с навесными полимерными или композитными панелями. Стоимость оснастки для производства полимерных панелей кузова и его каркаса значительно ниже, чем штамповой оснастки, поэтому можно чаще производить модернизацию и изменение дизайна.

Новые разработки велись с учетом отечественного и зарубежного опыта [2-4]. Особо хотелось бы отметить кабины каркасно-панельной конструкции малогабаритных транспортных средств с широкими функциональными возможностями (МТС), которые в настоящее время выпускаются ОАО «Автоспецоборудование» под торговой маркой БИаП (рис. 1) [5-14]. На рис. 2 показан опытный образец трехосного автомобиля НАМИ-3333 с кабиной каркасно-панельной конструкции.

При разработке машин этого класса были проведены комплексные исследования, в том числе по отработке конструкций несущих силовых каркасов, навесных панелей внешней формы и интерьера, деталей крепежа. Как и предполагалось, каркасно-панельные кабины относительно легко можно трансформировать под новые дизайнерские решения с применением, например, бампера и ряда навесных полимерных деталей другой формы. Каркас относительно легко перестраивается, что позволяет применить другое лобовое стекло и т.п. Проведенные исследования [15] показали (рис. 3 и 4), что использование профильных труб прямоугольного сечения позволяет легко оптимизировать пространственную систему по требованиям безопасности. Полигонные испытания показали, что принятые решения эффективны, а реализация пространственных систем каркасно-панельной схемы обеспечивает быстрый запуск их в производство без значительных капиталовложений.

Применение каркасно-панельной, блочно-модульной конструкции несущей системы кар-касно-панельной схемы позволяет (при наличии нескольких, максимально унифицированных кар-

Рис. 2. Опытный образец трехосного автомобиля НАМИ-3333 б - вид сбоку; в - вид сверху

касов и панелей внешней формы) на общей платформе иметь большее количество модификаций автомобилей различного дизайна и потребительских качеств. Наряду с этим возможно изготовление различных модулей, с помощью которых при необходимости можно изменять тип кузова не только в процессе производства автомобиля, но и при его эксплуатации.

Каркасно-панельная конструкция позволит создавать различные варианты кабин по вместимости, наличию спальных мест, хозяйственных блоков и т.п.

Результаты исследований показали, что масса кабины каркасно-панельной схемы в 1,2 раза

Рис. 4. Сечения каркаса кабины МТС

Рис. 8. Трубчатый несущий каркас кабины грузового автомобиля (эскиз выполнен А.К.Пономаревым)

меньше по сравнению с цельнометаллической кабиной, затраты на разработку и освоение производства

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком