五軸越野-從美軍重裝托盤運輸系統(PLS)說起

五軸越野車M1074。


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美軍重裝托盤運輸系統(PLS)

在開始之前,有必要跟大家解釋一下什麼是重裝托盤運輸系統(PLS)。PLS是一套基於重型越野卡車的後勤保障裝備系統,該系統於1993年開始服役於美軍,它能提供遠距離戰略機動、近距離戰術保障、作戰單元補給,遂行現代化高機動性作戰裝備的軍需保障任務,為戰鬥裝備輸送各種彈藥補給的重要後勤保障系統。它包括了M1074和M1075型10×10全輪驅動的五軸越野整體自裝卸車,M1076型標準化全掛車,M1077型標準化托盤。


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PLS系統的構成

其中,M1074與M1075的區別在於是否帶有摺疊式隨車吊,用於M1076型全掛車貨物裝卸或者用於M1077所載標準集裝箱內貨物的裝卸。


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帶吊機的M1074型五軸越野車


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不帶吊機的M1075型五軸越野車


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M1076型標準化全掛車

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M1077型標準化托盤

我們文章開始的圖片是一個組合運輸的狀態,不帶吊機的M1075五軸越野車載著M1077型標準化托盤,並牽引車滿載的M1076型全掛車,可謂是全副武裝了。

下面我們就開始介紹這款五軸全輪驅動越野車,以M1074為例。


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M1074 型越野車基本參數

M1074是一款10×10五軸全輪驅動的越野車,從基本的動力性參數上來說還是不錯的,汽車設計上評價一輛車的動力性基本有三個指標:最高車速、最大爬坡度,百公里加速時間。從上面的參數表可知,最高車速可達到91km/h,最大爬坡度可達60%。最大爬坡度的概念我們之前的文章解釋過,有必要再解釋一下,60%的坡度可以理解為在100米的水平距離內爬升60米高,折算成角度大約31°。經常在4S店碰到“專業”銷售員大肆宣揚“這車動力性好,可以爬60°坡“,每當聽到這,內心總會升起一個聲音“臣妾做不到啊”。


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M1074的駕駛室

M1074的駕駛室依然沿用了越野之王M977的兩門兩座的駕駛室,前部的大斜角保證了整車的接近角,發動機置於駕駛室後部,降低了駕駛室的高度,有利於控制整車的高度,可以用C-17和C-5A型運輸機進行戰略轉移運輸。說句題外話,一個國家的定位與作戰範圍的不同,使得一國在武器裝備的研製上就會顯出不同的具體要求。作為美國來講,老子天下第一,世界警察,需要在世界範圍內進行作戰,這就需要我所有地面的武器、裝備能滿足空運的需求,當然也可以通過船舶進行運輸,但時效性就會不足。而我國防禦性作戰的定位就使得我國的裝備,在戰略轉移上特別在意鐵路運輸時是否超限,因為在我國的國界範圍內鐵路運輸要比空運來的更方便。


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M1074的發動機(Detroit Diesel 8V92TA)

M1074早期車型M1074A0採用了Detroit Diesel公司生產的V型8缸兩衝程柴油發動機,排量達到12.1L,最大輸出功率可達500HP,與M977所採用的發動機屬於同一系列。由於1995年以後,該系列發動機逐漸退出市場,後續該車型的發動機更換為卡特彼勒公司生產的Caterpillar C-15型600HP四衝程柴油發動機,排量也達到了15.2L。


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Caterpillar C-15 600HP發動機

由於發動機的更換,變速箱也由最初的美國Allison生產的CLT-755 ATEC型液力自動變速箱(該變速箱有 5個前進擋和1個倒擋)更換為了其公司生產的4500SP系列的6前進擋的液力自動變速箱。分動箱也由Oshkosh 公司生產的55000兩擋分動箱更換為其生產的36000系列兩擋分動箱,其實這等於是對M1074車型的動力系統進行了一次配置升級,其車型號也變為M1074 A1。


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Allison 4500系列液力自動變速箱

以下為小編願與眾位探討的內容,謬誤之處,煩請眾高人指正。

一般對於車軸數大於4的自行式全輪驅動的車輛來說,其技術難度與4軸及以下的車不在一個層次上。由於驅動車軸數的增加,對車輛的懸架,轉向、車橋動力分配等均提出了不同的要求。

懸架

對於M1074來說,車橋全部採用了整體式車橋,懸架也就是非獨立懸架,其車橋佈置形式為前二後三,也既分動箱前有兩個車橋、分動箱後有三個車橋。對於整體式車橋的非獨立懸架來講,幾組車橋的懸架應當或近似平衡懸架,才能保證車輛在通過崎嶇越野路面時,全部輪子都能有效附著地面,不會造成軸荷轉移而超過單橋極限載荷。如此,M1074的前雙橋採用了與M977相同的平衡懸架(不瞭解的同學點擊:越野之王-美軍重型高機動戰術卡車M977【多圖】)。在後期的升級版本中,M1074將前雙橋更換為了獨立懸架。


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M1074升級版的獨立懸架雙前橋

M1074的後三橋的平衡懸架則採用了一種組合式的懸架,特點是第3橋採用了美國韓瑞森的單擺臂式的空氣懸架,第4、5橋則採用了與前雙橋類似的懸架結構。


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第3軸的單擺臂空氣懸架

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第4、5軸的平衡懸架

嚴格意義上說,4、5軸的懸架算是平衡懸架,但3、4、5軸的懸架組合起來不完全是平衡懸架,在一般的路面上,3軸空氣懸架根據其感載閥對懸架高度進行控制,勉強還能維持三軸載荷的平衡,但在完全越野路面情況下,路面起伏較大,三軸空氣懸架的響應能力恐不能滿足要求,有可能會造成3軸把4、5軸支起的極端情況,造成3軸短時負荷嚴重超載,有可能對車橋及懸架造成致命傷害,但此類情況發生幾率較小。應當說,此種組合方式以最小的經濟成本(懸架基本都是鋼結構件,皮實耐用)取得了較高的可靠性和基本滿足使用需求兩個方面的要求,比單純為提高某一性能而採用其他如油氣懸架(油氣懸架成本高、可靠性也很難做到很高)等要好。這說明,對車輛這種機電液一體、綜合性的產品,某單一特性的極端優勢並不一定是整體的優勢,只有局部優勢融合到整體中去才是真正的具有整體意義的優勢。

車橋

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M1074的後三橋

1-第5橋,2-第4橋,3-第3橋

我們知道車輛的驅動力來自於發動機的輸出扭矩,經過各級減速裝置放大用以驅動車輛,該驅動力的限值則在於路面附著係數和車輛對路面的垂直載荷,因此,對於發動機扭矩分配到各驅動軸應根據其設計的最大軸荷來定,以發揮出最大的驅動力。對於M1074這樣的多軸驅動的車輛來說,來自發動機與變速箱的扭矩,經分動箱進行前後分扭輸出後,向後輸出到三個橋,從上面三個橋的圖片上,我們可以判定動力是由3、4、5橋依次傳遞的。而前面我們說到該三個橋的懸架近似一組平衡懸架,那麼我們可以近似認為三個橋的軸荷相等,那麼對於三個橋所應當分得的扭矩之比應為1:1:1。那麼對於貫通橋第3橋和第4橋,其每個橋的前後分扭比應當為1:2和1:1。如此,則此車的每一橋都是不一樣的,這實際上增加了後勤維護保養的難度的。驅動軸數越多,此種問題也會越突出,我想,這也可能是俄羅斯研製混合動力多軸車的原因之一吧(不瞭解的同學點擊:驚爆!俄羅斯公佈新能源洲際導彈運輸車?)。因為如果採用電機直驅車橋或採用輪邊電機,都會將動力系統的傳遞鏈縮短,甚至可以將驅動單元打包成一個單一的模塊,剩下的對多軸車來講就是排列組合了。

轉向

對於多軸車輛來說,尤其是非轉向軸數(這裡指驅動軸,非驅動軸不再考慮之內)至多不超過兩個,否則因轉向引起的輪胎磨損是不能接受的。M1074就採用了一、二、五軸轉向,非轉向驅動軸數為2。M1074採用的是機械傳動液壓助力的轉向方式,帶應急轉向功能,即當車輛行駛時,發動機突然遭遇故障停機,液壓油泵停止工作,液壓助力消失,此時單靠人力是很難進行轉向使車輛靠邊停車的。應急轉向的功能就在於此,它由置於分動箱上的油泵提供液壓動力來源,因為只要車輛還在慣性行駛的情況下,分動箱就能夠運轉提供給油泵動力,該動力油經轉向應急閥進入車輛正常行駛時的液壓助力管路為轉向提供助力,以使駕駛員能夠安全靠邊停車。


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M1074液壓助力轉向系統示意圖(帶應急轉向)

下面來幾張轉向實物照片,請各位體會。


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一橋轉向的方向機(車架內側)

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二橋轉向的方向機

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五橋轉向的方向機

下面請再欣賞一組大圖。


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