К началу 70-х годов прошлого столетия исход битв за урожай оказался под угрозой: у агропрома СССР не было грузовика, способного эффективно выполнять транспортные операции.
Надо сказать, что в те годы автомобильная техника, созданная для нужд агропрома на базе широко известных грузовиков ЗИЛ-130 и ГАЗ-53, не отвечала целому ряду требований, главными из которых являются высокая проходимость, сопоставимая с проходимостью колесных уборочных машин, приспособленность к систематической высокопроизводительной работе в составе автопоездов на грунтовых дорогах и в полевых условиях, возможность комплектования специализированными кузовами для перевозки различных сельскохозяйственных грузов и устройствами отбора мощности, а также и обеспечение высокой сохранности грузов при доставке их потребителю. При этом вся остальная техника для выполнения разнообразных сельскохозяйственных операций у агро-прома имелась, проблемы возникались только с транспортировочной частью. Тракторные поезда были слишком медленными и заменить грузовики не могли. Словом, колхозы и совхозы остро нуждались в новом грузовике.
Новый конь борозды не портит
Помимо прочего новый автомобиль должен был иметь тяговые качества, позволяющие работать с прицепом, полезная нагрузка которого равна грузоподъемности самого автомобиля, и при этом оказывать возможно минимальное уплотняющее и разрушающее воздействие на мягких грунтах и на полевых участках с различными аг-рофонами. Дело в том, что в результате работы колесной сельскохозяйственной техники глубина уплотнения почвы достигает 0.3 — 0.6 м. Печально то, что наиболее сильно уплотняется верхний, самый плодородный слой почвы. Одновременно с уплотнением почвы происходит интенсивное разрушение ее структуры под влиянием буксования колес. Как раз совокупность действия этих факторов и приводит к снижению плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур. Да, не даром в старину не только лошадь, впряженная в плуг, шла неподкованной, но и идущий за ней пахарь был босым…
Автопроездом — по бездорожью
Проведенные исследования показали, что одним из наиболее эффективных может оказаться автопоезд на базе трехосного полноприводного тягача, в конструкции которого учтены конкретные требования. Полезная масса груза, перевозимого новым автомобилем, должна составлять 5 т, что отражало устойчивую тенденцию к росту грузоподъемности автомобилей, используемых в сельском хозяйстве. Например, если в 1975 году она составляла 3.6 т, то к 1980-му повысилась до 5.14 т. Для уменьшения воздействия на плодородный слой почвы давление шин на грунт, как правило, не должно превышать 0.08 — 0.175 МПа. Добиться этого можно было за счет разумного компромисса между грузоподъемностью, размещением осей по базе и распределением нагрузки на колеса.
Оптимальное распределение массы по осям не только снизило давление колес на почву, но также позволило достичь минимальных потерь мощности в шинах и наилучшей проходимости автомобиля по деформируемым грунтам. Поскольку автомобили сельскохозяйственного назначения, как правило, около половины общего пробега выполняют без нагрузки, то по условию минимального сопротивления движению и наибольшей тяги на деформируемых поверхностях наивыгоднейшая нагрузка на передний мост грузовика типа 6×6 находится в пределах 32 — 38% массы. При разработке автомобиля ЗИЛ-132 Р были приняты меры, чтобы максимальные нагрузки на его передние колеса (при работе с грузом и без него) располагались возможно ближе к указанным величинам. Благодаря рациональной компоновке автомобиля статическая нагрузка на передние колеса изменялась в границах от 27 до 42% общей массы, т. е. расположена практически симметрично относительно наивыгоднейших ее значений.
Обретение лица
Самобытный дизайн и необычная конструкция сделали новый автомобиль не. только привлекательным, но и легко узнаваемым в транспортном потоке. Изюминка машины заключалась в том, что на ней были применены механизм смены кузовов, обеспечивающий автоматическое совмещение продольных осей шасси и устанавливаемого кузова, а также система крепления сменных кузовов на раме замкового типа, допускающая индивидуальное открытие и закрытие замков. Это позволило расширить функциональные возможности грузовика за счет установки разнообразного оборудования на одно и то же шасси. Так, если модификацию ЗИЛ-132 Р оборудовали бортовой платформой, то на ЗИЛ-132 РС устанавливали седельно-сцепное устройство, разбрасыватель минеральных удобрений и самосвальный кузов. В последнем случае внедорожник мог работать в составе автопоезда, имея на буксире самосвальный прицеп Э1 ГКБ-819 А. Самосвальные кузова тягача и прицепа оснащали механизмом боковой разгрузки, осуществлявшейся с помощью гидравлических цилиндров. Объем самосвального кузова тягача без надставных бортов превышал 6.5 м3.
Конструкция автомобилей ЗИЛ-132 Р и ЗИЛ-132 РС отражала самые передовые на тот момент тенденции автомобилестроения и несла в себе огромный опыт, накопленный в ОГК «ЗИЛ» при создании колесных машин высокой проходимости, обеспечивающих решение оборонных задач и поисково-эвакуационных мероприятий, связанных с приземлением спускаемых аппаратов космических кораблей.
Карбюраторный монстр
Семейство автомобилей сельскохозяйственного назначения изначально предполагалось оснащать дизелями ЗИЛ-645 мощностью 185 л. с. или 210-сильным КамАЗ-740. Однако к моменту изготовления опытного образца автомобиля ЗИЛ-132 Р и на его базе ЗИЛ-132 РС упомянутые моторы еще не были освоены в производстве, и вместо них в начальный период допускалась установка карбюраторного двигателя ЗИЛ-130, оборудованного транзисторной системой зажигания и форсированного до 165 л. с.
Несмотря на оригинальность проектных решений, заложенных в автомобиле, в его конструкции нашло применение немалое число узлов и агрегатов серийного производства. Кроме двигателя, к ним относились сцепление, коробка передач, карданные валы, элементы рулевого управления, амортизаторы, двери кабины (от КамАЗ-5320), колеса и шины, приборы управления, наружная светотехника и т. д. Понятно, что тем самым обеспечивались упрощение конструкции, а также снижение стоимости эксплуатации.
Родовые отличия
Конструктивно ЗИЛ-132 Р представлял собой трехосное полноприводное шасси с равномерным размещением (2100 + 2100 мм) осей по базе. Силовой агрегат со сцеплением и коробкой передач был расположен между первой и второй осями, а кабина — перед двигателем.
Повышение проходимости и подвижности автомобиля в условиях бездорожья достигалось благодаря новаторскому подходу при проектировании многих систем и агрегатов. Прежде всего это относилось к трансмиссии, которая была выполнена по так называемой Н-образной схеме, т. е. с бортовой раздачей потока мощности. Это означало, что двигатель с помощью сцепления, коробки передач, центрального карданного вала, раздаточной коробки и четы-рех продольно расположенных (бортовых) карданных валов передает крутящий момент на бортовые редукторы второй Ри третьей осей. При этом усилие от бортовых редукторов второй оси посредством двух продольных карданных валов передается к бортовым редукторам передних колес. Для привода колес служат поперечные карданные передачи, соединяющие бортовые и колесные редукторы. Таким образом, колеса каждого борта имеют жесткую (бездифференциальную) кинематическую связь между собой.
Сухое двухдисковое сцепление снабжалось гидравлическим приводом, а механическая пятиступенчатая, полностью синхронизированная коробка передач -дистанционным управлением. В свою очередь цилиндрический дифференциал межбортовой раздаточной коробки с двумя ступенями наделили механизмом блокировки. Бортовые одноступенчатые редукторы имели конические шестерни со спиральными зубьями, а колесные редукторы — цилиндрические прямозубые шестерни. На коробку передач ЗИЛ-132 РС монтировался механизм отбора мощности с гидронасосом для привода самосвального кузова или оборудования для внесения удобрений. Раздаточная коробка также оборудовалась валом синхронного отбора мощности.
Двигатель и силовая передача с общим диапазоном передаточных чисел трансмиссии 200.7 обеспечивали автомобилю широкий диапазон рабочих скоростей (от 2 до 70 км/ч), позволяющий ему, с одной стороны, производительно работать на дорогах (без прицепа и в составе автопоезда), а с другой — синхронно двигаться с агроубороч-ной техникой на низких рабочих скоростях.
Удельная мощность одиночного автомобиля полной массой 12 т составляла 10 кВт/т, у автопоезда полной массой 20 т -6.05 кВт/т.
Комфорт для колхозников
Высокие плавность хода и скорость движения по дорогам с различным покрытием и по пересеченной местности были достигнуты благодаря независимой торсионной подвеске. Каждое колесо было подвешено на двух поперечных вильчатых рычагах и снабжено телескопическим амортизатором двухстороннего действия. Торсионные валы, выполняющие роль упругих элементов, располагались продольно с внешней стороны рамы автомобиля.
Маневренные качества автомобиля обеспечивались оригинальной схемой рулевого управления. Вданном случае изменение направления движения осуществлялось поворотом передних и задних управляемых колес. Система привода — гидравлическая без жесткой связи между передней и задней управляемыми осями. Поворот передних колес производился механическим рулевым приводом с гидроусилителем, а поворот задних -гидравлическим следящим приводом. Для улучшения курсовой устойчивости при движении по шоссейным дорогам с повышенной скоростью задние управляемые колеса начинали поворот с опозданием на 5 — 7° относительно поворота передних колес от среднего положения. Это практически обеспечивало управление автомобилем при движении по шоссе только передними колесами. Для того чтобы поворот передних и задних управляемых колес на максимальные углы (для внутренних колес — 20°, наружных — 17°) заканчивался одновременно, скорость поворота задних управляемых колес больше, чем у передних. Такая схема управления имеет перед традиционной очевидные преимущества. Радиус поворота автомобиля по оси переднего внешнего колеса не превышал 8.3 м. Поворотыуправляемых колес на относительно небольшие углы давали возможность увеличить ширину, а вместе с ней и жесткость несущей рамы. Кроме того, при движении внедорожника по криволинейной траектории на деформируемых грунтах существенно снижается сопротивление движению ввиду того, что задние управляемые колеса движутся по колее, проложенной передними.
На мягких лапах
На автомобиле ЗИЛ-132 РС устанавливались шестислойные очень эластичные шины 16.00-20 диаметром около 1400 мм, что в сочетании с независимой подвеской обеспечивало до-‘ рожный просвет от 480 до 590 мм. Автомобиль оборудовался централизованной системой регулирования давления воздуха в шинах, позволяющей изменять в зависимости от условий движения его величину от 0.25 до 0.03 МПа. Давление регулировалось с места водителя, а установленные на машине два клапана управления давлением обеспечивали быстрое снижение давления воздуха в шинах от 0.25 до 0.1 МПа в течение двух минут. Этот показатель в 3 — 5 раз был меньше времени снижения давления у других типов отечественных автомобилей высокой проходимости. Снижение давления на мягких грунтах до 0.07 — 0.15 МПа резко уменьшало разрушающее воздействие на почву, которое было у ЗИЛ-132 РС ниже уровня воздействия колесной сельскохозяйственной техники. Снижение давления в шинах до 0.05 МПа обеспечивало движение автомобиля по переувлажненной луговине и глубокому снегу, что особенно важно при вывозе урожая в межсезонную распутицу и при внесении минеральных удобрений. Оптимизация давления воздуха в шинах, в зависимости от условий движения, дополнительно на 60 — 90% увеличивала тяговые качества, а также проходимость автомобиля, снижая одновременно сопротивление движению и расход топлива. Дополнительное преимущество давала возможность движения автомобиля при единичных проколах и отсутствии возимого запасного колеса.
Небольшая масса снаряженного автомобиля (около 6.5 т) достигалась благодаря широкому применению конструкционно различных материалов: алюминиевых сплавов — для сварной лонжеронной рамы, корпусов раздаточной коробки и бортовых редукторов и стеклопластика — для кабины (кроме дверей), топливных баков и оперения.
Баки двойного действия
Интересно, что топливные баки емкостью по 150 л, расположенные между второй и третьей осями, одновременно выполняли роль брызговиков. Однако прочность баков во время движения по пересеченной местности оставляла желать лучшего. Появлявшиеся трещины приводили к утечке бензина. Решение проблемы нашли в установке 170-литровых стальных бензобаков от серийных автомобилей.
Еще одна особенность грузовика ЗИЛ-132 Р заключалась в использовании в качестве рабочих дисковых вентилируемых тормозных механизмов открытого типа с двухконтурным гидравлическим приводом. Любопытно, что они устанавливались не в ступицах колес, как обычно, а на бортовых редукторах передних и задних управляемых колес. Эффект не заставил себя ждать. Величина непрдрессоренных масс снизилась, конструкция привода упростилась, колесный редуктор с большим передаточным числом удалось вписать в довольно ограниченный объем, увеличилось и пространство для размещения элементов подвески. Помимо всего рабочие тормоза задних бортовых редукторов были совмещены со стояночными механизмами, которые работали от пневмопружинного привода и могли в случае необходимости использоваться в качестве запасных. Но самое главное, на шестиколесном грузовике благодаря жесткой кинематической связи колес каждого борта удалось обойтись четырьмя тормозными механизмами. Кстати говоря, дисковые тормоза в конструкции отечественных грузовиков, да и то малотоннажных, появились лишь спустя два десятилетия.
Боевое крещение
Испытания и опытная эксплуатация автомобиля ЗИЛ-132 Р и его модернизированного варианта ЗИЛ-132 РС подтвердили расчетные данные. Средние технические скорости на асфальтобетонном шоссе достигали 42 — 45 км/ч, на булыжном шоссе — 30 -35 км/ч, на грунтовых дорогах различного вида и состояния — 25 — 30 км/ч, на сильно разбитых дорогах — 20 — 24 км/ч. Среди серийных грузовиков ЗИЛ-132 Р попросту не было равных. Более того, показатели проходимости у машины были столь высокими, что она свободно конкурировала, а во многих случаях и превосходила гусеничные тракторы, использовавшиеся на селе. Машина легко преодолевала 30-градусный подъем, полутораметровые броды и канавы, уверенно двигалась по 25-градусному косогору, влажной луговине и неглубоким болотам. Например, при минимальном давлении воздуха в шинах, с заблокированным дифференциалом и полностью выбранным дорожным просветом «сто тридцать второй» без прицепа преодолевал залитый водой и перекопанный на глубину одного метра участок грунтового бездорожья. Грузовик полностью устраивал сельских тружеников. Опытная эксплуатация автомобиля в условиях агропромышленного производства показала, что он прекрасно приспособлен для работы в едином транспортно-технологическом комплексе с различными агропромышленными агрегатами (тракторами, комбайнами и т. п.), отлично справляется с перевозкой самых разнообразных насыпных и навалочных грузов, выполняет функции разбрасывателя минеральных удобрений и даже способен обслуживать экскаваторные забои. Не вызывали сомнений тягово-ди-намические характеристики машины при ее использовании как одиночного автомобиля, так и в составе прицепного и седельного автопоездов.
Несостоявшийся наследник
Дальнейшее совершенствование автомобиля ЗИЛ-132 РС виделось в увеличении грузоподъемности, полезного объема и повышении топливной экономичности. Первое, что решили сделать, — заменить прожорливый бензиновый мотор его дизельным аналогом. Использование 210-сильного дизеля КамАЗ-740 давало снижение расхода топлива на 30 — 35% и увеличивало энергетические возможности машины. К тому же силовая установка располагалась под кабиной, а сцепление в блоке с коробкой передач для улучшения развесовки размещалось в районе второй оси. Между собой упомянутые агрегаты соединялись карданной передачей. Расстояние между осями увеличили до 2200 мм, что вместе с фактом отсутствия моторного отсека за кабиной, как у предшественника, позволилоувеличить длину самосвального кузова до 5200 мм.
При этом его полезный объем без надставных бортов возрос до 9 м3. Грузоподъемность достигла 7.5 т, что стало результатом применения мощной несущейрамы и более эффективной двухторсионной подвески каждого колеса. Наследник, получивший обозначение ЗИЛ-132 РМ, и смотрелся гораздо более эстетично. В ходе работ по этому образцу была разработана конструкторская документация и выполнен посадочный макет кабины. Однако планы дирекции ЗИЛа в отношении сельскохозяйственного автомобиля изменились и к 1980 году работы по данной машине был и свернуты. К тому же вто время уже проходили испытания сельскохозяйственные транспортно-технологические автомобили Урал-5557 и КАЗ-4540, которые впоследствии выпускались серийно.
Спустя три десятилетия после того, как появился сельскохозяйственный грузовой автомобиль ЗИЛ-132 Р (ЗИЛ-132 РС), многие его характеристики, такие, как проходимость, подвижность и плавность хода в условиях бездорожья, тормозные качества, а также щадящее воздействие на плодородный слой почвы остаются непревзойденными до сих пор. Например, технические данные последнего варианта грузовика ЗИЛ-132 РМ практически полностью перекрывали аналогичные показатели ныне находящегося в серии автомобиля Урал-5557. Однако опыт создания на столичном автозаводе грузовика для отечественного агропрома очень пригодился при проектировании и изготовлении нового поколения машин поисково-эвакуационного комплекса 490, которые и в настоящее время верой и правдой служат в ВВС России.