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卡车变速器工作原理(太脱拉卡车的历史)

导读
新中国建立后,我国曾从苏联、东欧国家大量进口汽车,以支援国家建设。在当时我国购买的汽车中,“太脱拉”凭借独树一帜的越野技术,被广泛用于工程建设、石油、水利、电力、
2023-03-15T11:23:42

新中国建立后,我国曾从苏联、东欧国家大量进口汽车,以支援国家建设。在当时我国购买的汽车中,“太脱拉”凭借独树一帜的越野技术,被广泛用于工程建设、石油、水利、电力、地矿、林业等领域,同时也成为世界重型卡车的杰出产品之一。

一、历史背景

太脱拉汽车公司位于捷克共和国捷克科普日夫尼采市。公司成立于1850年,至今已经150年,其中生产汽车的历史已经超过100年,在许多领域取得举世瞩目的成就。

【生产马车起家】 成立之初,太脱拉公司并不叫“太脱拉”,而是叫Ignatz Schustala&Comp,产品以制造马车为主,后来生产铁路运输车辆。到1897年,开始生产内燃汽车,由于有生产铁路车辆的基础,该公司很快就在汽车生产上取得了实际成果。


“总统”牌轿车,形状酷似马车

在1897年举办的维也纳展会上,该公司展出了生产的第一辆汽车,这辆德语称为“总统”的轿车,乍一看就是一辆马车,只不过装上了汽油发动机,不过这辆车是东欧诸国第一辆汽车。不过,由于企业产能低,“总统”轿车最后仅交付了9辆。后来,该公司对“总统”牌进行了完善,搭载了一台排量2714CC的发动机,最高时速达40公里,在当时已经不错了,该车最终生产了22辆。


TL2型卡车

1898年,欧洲商用车业务开始起步,该公司又抓住这一机遇,开始发展商用车。到一战前,该公司生产了TL2型、TL4型两款卡车,在战争中得到运营,虽然战后不久就宣告停产,但该公司依靠汽车赚取了第一桶金,为持续发展打下了基础。

【创建著名品牌】 一战结束后,欧洲经济遭到重创,危机也不可避免的波及到该公司。为了生存,该公司进行了大改组,领导层进行了调整,明确了新的发展战略,决心在汽车领域大干一场。


塔特拉山脉

1918年,该公司在斯洛伐克和波兰边境的塔特拉山脉测试新车型期间,于是大家用这座高山对公司进行了新命名,“TATRA”这个响亮的名字便由此诞生。在我国“TATRA”曾被译为“塔特拉”“泰拖拉”“太脱拉”等,目前多使用“太脱拉”。更名后的太脱拉公司造车一发不可收拾,推出的几款产品奠定了它的经典。到2019年,太脱拉公司汽车已经走过了100年的历程,期间虽历经坎坷,也成就辉煌。

【凸显发展特色】 1923年,太脱拉公司推出太脱拉11型轿车,这辆轿车采用设计师汉斯.莱德温卡主持设计的中央脊管式车架、摆动半轴和排气量1.0升风冷四冲程双缸发动机。


太脱拉11型轿车


太脱拉11型轿车,中央脊管车架和半轴清晰可见

太脱拉11型轿车因非常适合当时欧洲的道路条件而受到欢迎,投产后连续生产了4年,1927年停产。太脱拉11型轿车的研发生产,使太脱拉公司找到了自己的风格,开始走上特立独行的造车之路,此后研发的车型,包括轿车和卡车,大部分使用风冷发动机、中央脊管式车架、摆动半轴等,这也成为太脱拉的一大特色。


太脱拉77型

1933年,太脱拉公司又推出太脱拉77型轿车,这是世界第一款依照空气动力学设计的量产车型,外观与德国后来推出的“国民汽车”甲壳虫十分相似。这辆车采用的是V8风冷发动机。继太脱拉77之后,1936年太脱拉公司又推出了太脱拉97型轿车,使用油耗更低的风冷四缸汽油机。

在1931年1月举行的德国柏林汽车展上,刚上台11天的希特勒,对太脱拉公司展出的风冷发动机轿车产生了浓厚兴趣,因为这与他构想的“国民轿车”十分吻合。按照希特勒的设想,“国民轿车”售价不能超过1000马克,投产后可以实现德国“家家有车”的目标。据史料记载,希特勒邀请时任太脱拉公司首席设计师汉斯.莱德温卡进行了交谈。希特勒告诉汉斯.莱德温卡,为应对经济危机,德国开始修建遍布全国的高速公路网,同时考虑生产德国工人买得起的“国民汽车”,而在他设想中,“国民轿车”应该采用风冷发动机。


“甲壳虫”概念车Type 60型

1935年,初代“甲壳虫”概念车Type 60型问世,该车安装了22马力的风冷直列4缸发动机,其中风冷散热部分设计与太脱拉公司的产品如出一辙。因涉及专利问题,战后大众公司和太脱拉公司还闹上了法庭,最后以大众公司赔偿100万马克才算了事,不过战后欧洲汽车的发展机遇,还是被德国夺走了。


太脱拉T13型卡车


太脱拉T26型

在发展轿车的同时,太脱拉公司在卡车方面抓得也很紧。1923年,推出了载重1吨的太脱拉T13型卡车后,又陆续投产了太脱拉T23、T24、T26、T72等车型,至二战爆发前夕,推出了著名的太脱拉T9系列卡车,这些车型都搭载风冷发动机,其中T9系列使用的是风冷4缸发动机。


太脱拉T9系列

据史料记载,太脱拉T9系列有两种型号,即T92型和T93型, 其中T93型增加了一个驱动轴,是6×6驱动形式,后来还换装了新的4缸风冷汽油发动机,越野性能非常出色。

【沦入纳粹铁蹄】 1938年慕尼黑协定签定后,纳粹德国入侵捷克,太脱拉公司被德军接管,为德军制造了6年的军用车辆。


太脱拉T81型卡车

最初,太脱拉公司为德军生产太脱拉T81型卡车,该车是太脱拉T92型的改进款,采用6×4驱动,装一台12.5升水冷V8柴油机,载重6.5吨,最高时速65公里。随着战争进程的不断延长,1943年10月,太脱拉公司开始生产T81型卡车的改进型,也就是著名的太脱拉T111型,采用V910型V12风冷柴油机。


德军装备的太脱拉T111型,此车驾驶室是木制的

二战期间,太脱拉T111型经多次改进,性能不断提高。该车最初载重6.5吨。1944年4月,太脱拉公司对该车悬架进行了改进加强,载重提升到8吨。后来又经改良,T111型载重量达到10.3吨,但最高行车时速始终未突破65公里。这一时期的太脱拉T111型有一个特点,就是采用木制驾驶室,原因是战争期间钢材奇缺,后来才逐步用钢材替换,二战结束后才用上了全金属驾驶室。太脱拉T111型从1943年投产到1962年被太脱拉T138型取代,生产时间长达20年,总产量34000辆。


采用金属驾驶室的太脱拉T111型

在太脱拉公司发展历史中,太脱拉T111型无疑是重要的一环,但该车在战争结束后也给该公司带来厄运。二战结束后,在清算纳粹罪行时,太脱拉公司被指为纳粹的战争机器,罪证之一就是太脱拉T111型。法院认定汉斯.莱德温卡犯有与纳粹党合作的叛国罪。1946年,汉斯.莱德温卡被判处六年徒刑,直到1951年才被释放。汉斯莱德温卡被释放后,太脱拉公司邀请他回去继续工作,并给予总经理职位,但被他拒绝了。此后,他申请退休,1967年在德国去世。

1946年,捷克斯洛伐克社会主义共和国将太脱拉公司收归国有,揭开了太脱拉汽车发展的又一篇章。

二、主要车型

太脱拉诞生百年,型号很多,每个型号又有不同的变形车,在这里我们仅说说国人熟悉的型号。这几种型号基本覆盖了太脱拉公司的不同时期。

【太脱拉T111型】 前面提到二战期间,太脱拉公司为德军制造了六年卡车,其中最成功的车型是太脱拉T111型卡车。二战结束后,太脱拉T111型虽是战争产物,但仍继续生产,仍采用6×6驱动,但风冷发动机功率由210马力降为180马力。太脱拉T111型生产一直持续到1962年,累计生产了34000辆。上世纪五十年代初,我国在选择高原型卡车时,两辆太脱拉T111型卡车曾应邀在中国青海、西藏等地测试,随后大量进入我国。

二战后,太脱拉T111型开始在民用领域得到应用

在采石场作业的T111型,其两个前轮高高翘起,“内八字”特征明显


在中国测试的太脱拉T111型

在这里需要提一下,太脱拉T111型还有两种改进型也曾来到中国,这就是太脱拉T141型牵引车和太脱拉T128型军用车。我们先说说太脱拉T141型牵引车。

二战结束后,战后重建对大功率牵引车需求十分旺盛,太脱拉公司顺势而为,在太脱拉T111型基础上,设计出了太脱拉T141型牵引车。

太脱拉T141型牵引车,此车未挂载拖车


拖运大型货物

太脱拉T141型外观与太脱拉T111型相似,不过采用双排驾驶室,内部空间较大。T141型有两款不同车型,T141型和T141B型,其中T141型能牵引总重100吨的拖车,T141B型可以牵引总重50吨的拖车。T141型问世后很多国家都有进口,我国也曾使用,用于铁路等重大工程建设。


太脱拉T128型

太脱拉T128型也是太脱拉T111型的改进型,当时捷克斯洛伐克军队要求太脱拉公司研发一种机动性比太脱拉T111型更强的越野卡车,于是T128型便应运而生。这种车和太脱拉T111型区别不大,但轴距较短,生产数量较少,我国虽有进口,但数量不多。

【太脱拉T138型】 继太脱拉T111型和T128型之后,太脱拉T137和T138便诞生了,这两款车同样是沿袭着前几代太脱拉车型的基本结构,太脱拉T137型是后单桥结构,而太脱拉T138型是后并装双联驱动桥结构。我国进口的主要是太脱拉T138型。

太脱拉T138型

越野性能超强

太脱拉T138型1959年投产,采用全新的、外观非常圆润的驾驶室,采用T928型V列8缸气冷柴油机,排量11.762升,180匹马力,为利于散热采用铝制缸头和铸铁缸体,最高时速72公里/小时,最大载重量12吨,并可拖一15吨拖车。该车安装了液压助力转向系统、气助力离合器及换挡机构,操作更加轻便,油耗更低,经济性更好。


4×2驱动型

8×8军用型,注意其车轮

太脱拉T138型的变形车也很多。至1872年停产,太脱拉T138型系列总产量45900辆。我国曾进口过一定数量的太脱拉T138型,笔者上世纪80年代初在中原油田工作时,太脱拉T111型、T138型、T148型、T815型都接触过,但太脱拉T111型、T138型都是石油工人从其他油田带来的老型号。

【T148型】 1972年,太脱拉公司新一代产品T148型正式投产,与太脱拉T138型相比,太脱拉T148型的底盘采用了新的设计理念,对中央脊管式车架进行了加强,使其具备更高的抗扭性和强度,还加装了轴间差速器,通过性极其强悍。此外,太脱拉公司还紧跟世界卡车制造潮流,采用先进的模块化生产,并提出在车辆整个使用过程中最多大修一次的目标,而且可满足捷克斯洛伐克出台的新排放政策以及噪音标准。

在油田作业的太脱拉T148型,车后火苗是油田伴生气燃烧,并非车辆着火


太脱拉T148型外观与T138型相似,仅车头前脸有细微区别。车体全长7.24米,宽2.5米,高2.645米,载重量15吨,采用T2-928E型风冷柴油机,最大功率212马力,变速器为手动5速,最高时速71公里。采用全钢双门驾驶室,对严寒地带尤为适应。

至1982年12月停产,太脱拉T148型总产量达113647辆,其中63700辆销往全球43个国家,最大的买家是苏联,我国进口量也很大,主要用于油田、矿山、水利水电等路况恶劣的重点工程建设。1979年该型号进行了最后一次技术升级,共发展了45种款型,其中军用变型款发动机可使用多种燃料。

【太脱拉T815型】 出现于1980年,主要用于取代太脱拉T138型、T148型等型号,是太脱拉系列中最为经典的车型,也是国人最熟悉的。据统计,仅从1985年至1997年间,我国就进口了11500辆。这型车的改进型至今仍在生产。


太脱拉T815型,此车为T815-1型

太脱拉T815型外观由以往的传统长头型转换成平头型,采用宽大的挡风玻璃、有棱有角的钢制进气格栅和保险杠、玻璃灯罩可变光的大灯等,驾驶室内设计融入人机工程学,标配了气囊座椅,给予驾驶员便捷和舒适的驾驶体验。


8×8军用型


12×12军用型

太脱拉T815型采用极端越野的重载工况设计理念,模块化生产为其灵活改装成多种变型车,如集装箱牵引车、重型运输车、大件运输车和武器系统运输车等创造了条件。T815型有4×4、6×6、8×8、10×8、10×10、12×8和等多种驱动形式。发动机有V8、V10、V12三种结构,其中采用V8结构的是T3d-928型柴油机、采用V10结构的是T3d-929型柴油机、采用V12结构的是T3d-930型柴油机,功率范围在310-590马力之间,我国进口的多使用V列10缸T3d-929-16型柴油机。此外,T815型还有气冷、水冷发动机可供选择。该车对中央脊管式车架、摆动半轴和内部差动连接等也进行了改进,对齿轮传动机构进行了重新设计,使之更加耐用,新的内八字摆动半轴可适应更恶劣的路况,同时还能为车辆提供较高的载重吨位,达到真正的极限越野。

我国油田使用的太脱拉815型底盘工程车

太脱拉T815-2型我国曾生产,注意上车踏板位置

我国进口的太脱拉T815型系列车型虽然较多,但主要是太脱拉T815-1型和T815-2型,其中T815-2型还进行了国产。这两种型号的区别很简单,太脱拉T815-1型前桥位置靠后,蹬车踏板在前。而太脱拉T815-2型为获得更好的越野性能,将前桥位置设置得更靠前,这样可提升车辆的接近角,从而提升整车的通过性。

【其他型号】 除上述几种型号外,太脱拉近年来也推出了不少新型号,参见下图,具体性能不再一一详述。

太脱拉T163型

太脱拉T162型

太脱拉T158

总之,太脱拉公司凭借旗下卡车的优异越野性能享誉全球,但这家历史悠久的卡车厂家没有放弃自身的努力,而是不断推陈出新,为这个世界提供新的产品,展示了太脱拉历久弥新、与时俱进的面貌。

三、独门绝技

太脱拉卡车有别于其他品牌的地方,就是它具有卓越的全地形通过能力,不论是高山、陡坡,还是岩石、沟坎,它都如履平地,轻松通过。一般越野车能克服30°坡路已经很强悍了,但太脱拉很多车型在重载条件下也能爬上42°的陡坡。究其原因,还得从太脱拉卡车的三大“独门绝技”,也就是风冷发动机、中央脊管式车架、摆动半轴谈起。

【风冷引擎】 使用风冷发动机是太脱拉系列汽车的一贯风格。所谓风冷发动机,也就是不使用冷却水的发动机,也称气冷发动机。这种发动机的最大优势,就是能适应极端气候和地域环境,即便是零下四十摄氏度也能正常启动,不必担心发动机被冻住。


T928的V列8缸柴油机

这一特点在国防领域非常重要,很多国家大量进口太脱拉系列车型都是出于军事目的。但太脱拉系列车型在经济建设领域,尤其是高原地区交通运输也具有浓郁的现实意义。

【脊管车架】 也就是前面提到它采用的中央脊骨式车架,这绝对是太脱拉卡车的独创。

太脱拉卡车传动系统是非常复杂的,讲起原理枯燥无味,但不讲我又觉得少点什么,在这里我尽量用通俗的语言表述。接触过太脱拉系列车型的网友可能注意到,在太脱拉卡车的底部,看不到常规传动系统,只能看到一根粗粗的大管子纵贯车体前后,这根管子前端与发动机和变速器相连,左右两端伸出若干个独立安装“小爪子”,也就是摆动半轴。这根“管子”就是中央脊梁式车架,它把传动轴、差速机构以及很多电子元件和传感器都封闭其中,不仅保护传动系统的各项传感器和元件,而且车身强度和刚度非常好,提高了车辆的通过能力、增强了整车的抗扭转能力。此外,中央脊梁式车架的存在,也使整车重心较低,即使在不平坦的场地上,车身也可保持相对平稳的姿态。


中央脊骨式车架

据史料记载,中央脊管式车架是汉斯·莱德温卡设计的。1921年,曾在奥地利斯泰尔公司工作汉斯·莱德温卡,带着不被斯太尔公司看好的中央脊管式车架来到太脱拉公司。1923年推出了T11型轿车,1933年推出77型轿车,后被安装到了T26型卡车上,目前依旧应用在太脱拉系列各车型上,期间虽有不同改进,但基本原理始终没变。

中央脊骨式车架也有不足之处,就是结构复杂,制造装配难度很大,一旦出现问题,处理起来也十分棘手。

【摆动半轴】 见过太脱拉系列车型的网友都知道,太脱拉系列车型在空载时,车轮是呈“内八字”大外倾角姿态,只有外侧轮胎胎肩接触地面,这是因为太脱拉车型采用摆动半轴车桥的原因。


摆动半轴

太脱拉采用的摆动半轴,也就是前文所提中央脊管式车架两侧伸出的“小爪子”。摆动半轴以脊管为中心分左右两部分,又叫左、右摆动半轴,均独立连接在中央脊骨梁上,因此全部车轮都是驱动轮。


车轮紧贴地面

以6×6车型为例,前桥左、右摆动半轴通过扭力杆和筒式减震器与中央脊骨相连,中、后桥左、右摆动半轴通过钢板弹簧与中央脊骨相连,使得左右半轴本身就是一根超长行程的悬挂摆臂,无论车辆处于何种角度,车轮一般都会紧贴地面。行驶中,以脊管为中心点,每个车轮根据道路路面状况独立上下摆动以调整上下运动姿态,实现全轮独立悬架,如同一只蜘蛛的六条腿在运动,在通过台阶、壕沟、扭曲路面时得心应手。由于左右半轴没有在同一条直线上,受上方悬挂的推力,轻载时半轴角度基本处于下止点,也就有了我们看到的内八字。只有装载一定货物,给悬挂施加压力,半轴就会恢复水平状态。


这是一辆太脱拉815型后部,注意看车轮

这种驱动形式的优点非常突出,即便只有一个车轮着地,也有驱动力。尤其在越野和泥泞路面及雨雪天道路易滑的情况下,还可有效防止车辆打滑。

四、享誉中国

凭借独特的性能,太脱拉卡车是国际上非常受欢迎的车型,除我国、苏联及苏东集团各成员国外,以色列、印度、澳大利亚、美国和欧洲诸国也有数量不等的进口。由于太脱拉车系越野超强的特性,很多国家将太脱拉卡车改装为军用特种车辆,如印度军方将太脱拉T815型作为多型地对地、岸对舰、地对空导弹的底盘。


印度反舰导弹采用太脱拉815型底盘

太脱拉与我国很有渊源,上世纪50年代我国就开始进口太脱拉系列产品,这一过程持续到现在,期间国内有关厂家先后对太脱拉T111型、T136型、T148型卡车进行了仿制,进入上世纪80年代后还与太脱拉公司合作生产T815系列产品。

谈到太脱拉系列产品仿制工作,不能不提长征汽车制造厂。该厂前身是隶属北京市公安局的新都机械厂,始建于1950年。1971年搬迁至邢台市,更名为长征汽车制造厂。

1958年10月,长征汽车制造厂以太脱拉T111型为原型,仿制出第一辆XD250型5吨越野汽车,这种车搭载12V气冷发动机,采用典型的太脱拉底盘结构,后又仿制成XD160型重型卡车。在当年中国汽车行业“缺重少轻”的情况下,这两个车型有效承担起了重型设备的运输、牵引任务。据记载,这两型车在军用、民用都有,不过产量很少。


CZ160型

1973年,长征汽车制造厂在仿制太脱拉T138型的基础上,生产了CZ160型国产重型卡车。CZ160型基本结构与原装T138型相同,只是为方便制造,驾驶室工艺有所简化,采用直线型设计,显得方方正正、有角有棱,而其它方面都是直接仿造,在技术及结构上与原型接近或持平。


CZ161型

上世纪70年代,我国进口了太脱拉 T148型卡车及相关资料,随后长征汽车制造厂以T148型为蓝本,生产出CZ161型重型卡车,由于有相关技术资料做依托,制造工艺有所提高,整车显得圆润精致,颇有几分“太脱拉范”。CZ160型、CZ161型的生产一直持续到1985年,两种卡车共生产了1300余辆。


上世纪90年代长征汽车制造厂

进入上世纪80年代,随着中国和东欧社会主义国家关系的全面改善。据史料记载,1983年中国汽车工业总公司与捷克斯洛伐克太脱拉公司经过协商,达成向中方转让太脱拉T815型制造技术的协议,以SKD方式(半散装件),由河北长征汽车制造厂组装太脱拉T815型及二类底盘。1985年中方开始与太脱拉公司合作生产太脱拉T815型“长征太脱拉”。1987年取得 T815型底盘制造技术,开始国产化生产。1992年完成“七五”技术改造,达到了年产太脱拉T815型底盘1000辆的能力。

但总的来讲,长征汽车制造厂发展并不顺利,有多种原因影响,发展跌宕起伏,隶属关系几经变更,陷入困境。2001年,长征汽车厂破产退场。但“长征太脱拉”以其独特的结构,一直是水利工程、矿山油田、重工企业所钟爱的车型。后来该厂又重启。2018年,在东风集团支持下,长征汽车与太脱拉公司签订协议,引进太脱拉公司新技术,2019年推出国六版4×4、6×6、8×8长征太脱拉越野重卡。2019年10月又推出凤凰C5牵引车。新车型除具备太脱拉卡车的所有特色外,各方面性能有了全面提升,彰显了新长征的品质和实力。(本文图片均来自网络)

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