КАЗ — 4540. Транспортно-технологический автомобиль для сельского хозяйства.

Сегодня речь пойдет, по моему мнению, о весьма интересном и не очень распространённом, можно сказать редком сельскохозяйственном грузовике — КАЗ – 4540. И так поехали!
Неотъемлемой частью Продовольственной программы СССР являлось транспортное обеспечение агропромышленного комплекса, в частности, специализированной автомобильной техникой. Среди принимаемых в этой области мер — подготовка к производству на КАЗе — кутаисском автомобильном заводе — самосвального автопоезда, в разработке конструкции которого основное участие принимал Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ).
КАЗ-4540 — Специализированный сельскохозяйственный автопоезд — самосвал-тягач с прицепом, базовая модель категории так называемых транспортно-технологических машин, которые ранее в нашей стране не выпускались. Двигатель для него сконструировали специалисты производственного объединения «Автодизель» в Ярославле, платформу тягача и двухосный прицеп — балашовское ГКБ по тракторным и автомобильным прицепам. НАМИ координировал все работы, он же предложил принципиально новую (на то время) концепцию специализированного автомобиля, которая основывалась на исследованиях и выводах наших ученых, и спроектировал его основные узлы. В 1983 году КАЗ развернул подготовку к его производству, а в 1984 году уже начал поставку этих машин селу.
Перспективный на то время грузовой автомобиль, предназначенный для сельского хозяйства, призван был выполнять не только транспортные функции — перевозить сельскохозяйственные грузы по любым дорогам в любое время года. Он стал и рабочим звеном в технологической цепочке, включающей сбор продукции на поле, ее погрузку, быструю доставку без потерь и выгрузку. Такая машина должна, с одной стороны, быть близкой по проходимости к колесным уборочным (скажем, комбайнам), а с другой — приспособленной к систематической высокопроизводительной работе с прицепом на грунтовых дорогах при разном их состоянии. Еще одно требование — возможность комплектования специализированными кузовами для перевозки различных сельскохозяйственных грузов и устройствами отбора мощности для специального оборудования.
В целях упростить снабжение горючим, так и в интересах его экономии грузовик оснастили дизелем. Исследования, проведенные институтом, показали, что на полноприводном автомобиле грузоподъемностью 5 тонн замена карбюраторного двигателя равным по мощности дизельным позволяет получить экономию топлива 25%, а в тяжелых условиях эксплуатации — до 47%. При этом средние скорости движения с переходом на дизель удается поднять на 3—10%.

По результатам научно-исследовательских работ по повышению проходимости, которые НАМИ вело уже много лет, для автомобиля выбрали конструкцию с колесной формулой 4X4. Чтобы уменьшить воздействие колес на плодородный слои почвы, задались давлением на грунт равным 0,25—0,35 МПа. Кроме того, приняли наибольшую осевую нагрузку на дорогу равной 6 тоннам (для сравнения у ГАЗ—53А — 5,6 тонны) и скомпоновали машину так, чтобы ее масса распределялась поровну между ведущими мостами. В итоге пришли к тому, что ее полная масса (то есть с грузом) составила 12 тони. Доля в ней собственной массы автомобиля зависит от металлоемкости, следовательно, от его компоновки, тех или иных конструктивных решении. Схема с одинаковой загрузкой обоих ведущих мостов позволила получить наименьшую удельную металлоемкость. В таком случае собственная масса машины примерно равна полезной нагрузке, иными словами, грузоподъемности. Отсюда следует, что КАЗ—4540 смог перевозить (а зависимости от типа кузова — самосвальный или бортовой) 5,5—6 тонн груза. Полноприводный автомобиль полной массой 12 тонн, как показали исследования, обладал достаточным тяговым усилием (по сцеплению колес с грунтом), чтобы буксировать по грунтовым дорогам прицеп полной массой 9 тони, а по дорогам с твердым покрытием — 12 тонн.
Одинаковая загрузка переднего и заднего ведущих мостов обусловливала применение односкатных колес с широкопрофильными шинами, и примеру радиальными, размером 14.75/80—20, рассчитанным на внутреннее давление 0,35—0,40 МПа. Шина, специально разработанная с учетом особенностей конструкции КАЗ—4540, обеспечивала избранное давление на грунт, позволяла обойтись без довольно сложной системы централизованного регулирования давления воздуха. А благодаря тому, что эти шины были радиальные расход топлива у грузовика на 12—15% был ниже, чем при таких же по размеру диагональных.
У КАЗ—4540 постоянный привод на все колеса. Машина с постоянным приводом на все колеса и межосевым блокируемым дифференциалом (кстати, такая схема и у КамАЗ—4310, «Урале— 4320») обладает более высокими проходимостью и экономичностью.
В тяжелых дорожных условиях водитель КАЗа мог заблокировать не только межосевой дифференциал, но и задний межколесный. Преимущества такого устройства в повышении проходимости и тяговых свойств машины очевидны.
Транспортно — технологический сельскохозяйственный автомобиль должен подолгу двигаться со скоростью уборочной машины, то ость 2.0—2,5 км/ч. На шоссе же ему придется идти в одном темпе с основным транспортным потоком. В любом случае его максимальная скорость не должна быть ниже предельно допустимой правилами движения — 70 км/ч. Такой широкий диапазон рабочих скоростей был достигнут путем установки восьмиступенчатой трансмиссии с передним делителем, которая создавала нужный диапазон рабочих скоростей и тяговых усилий при малых габаритах и металлоемкости. Любопытная особенность: коробка передач образовывала самостоятельный узел, установленный не в блоке с двигателем, а отдельно. В результате при вынесенном за переднюю ось двигателе и помещенной примерно посередине между ведущими мостами раздаточной коробке удалось получить желаемую (одинаковую) загрузку передних и задних колес.
Достаточно широкий диапазон передаточных чисел трансмиссии означал, отказ от колесных редукторов и понижающей передачи в раздаточной коробке. Выигрыш — упрощение и удешевление конструкции.
В данном автомобиле многое было нетрадиционно. Так, принятые для КАЗ—4540 радиальные широкопрофильные шины, восьмиступенчатая трансмиссия, клиновые разжимные механизмы тормозов, дизельный двигатель, хотя и создают при внедрении определенные производственные проблемы, в целом дают ощутимый экономический эффект.

Данная машина, как уже отмечалось, эксплуатировалась с прицепом и преимущественно в полевых условиях, в также же шоссе, где не должна была создавать помех в транспортном потоке. Для выполнения этого условия и достижения названной максимальной скорости автопоезду полной массой 24 тонны (в составе КАЗ—4540 с прицепом) необходима была мощность 160 л. с./118 кВт. При движении в полевых условиях, как показывали расчеты, ее достаточно и для привода (через механизм отборе мощности) специального оборудования.
Двигателем был избран V-образный шестицилиндровый дизель, унифицированный по важнейшим деталям с мотором КамАЗ. Вообще автомобиль по многим узлам и деталям унифицирован с другими моделями: по рулевому управлению — с МАЗ—5336, ведомому и нажимному дискам сцепления, как и по другим узлам и деталям, в частности по элементам подвески колес, — с КамАЗом. Итог: упрощение ремонта и сокращение номенклатуры запчастей.
Автомобиль существенно был легче в управлении, чем используемые в то время на селе, благодаря гидроусилителю руля, эффективным синхронизаторам в трансмиссии, спроектированному в соответствии с последними требованиями эргономики рабочему месту водителя. Кабина комплектовалась отопителем, в ней было предусмотрено место для радиоприемника, ультракоротковолновой радиостанции, кондиционера.
В целях упростить обслуживания двигателя и его систем кабину сделали откидной с гидравлическим подъемником. Благодаря тому, что коробка передач была отделена от двигателя, легче стал ее демонтаж и ремонт, а также замена диска сцепления. В целом автомобиль, его узлы и агрегаты были рассчитаны на высокий ресурс — не менее 200 тысяч километров до капительного ремонта в типичных для села условиях.
Но это еще не все. Водители, работающие на полноприводных автомобилях, подчас жаловались на ускоренный износ шарнира равных угловых скоростей. В интересах повышения долговечности у КАЗ—4540 его сделали увеличенного размере и иной конструкции: шарнир — не шариковый, а дисковый. По конструкции он проще, технологичнее и надежнее.

Для перспективной на то время модели сельскохозяйственного автомобиля был создан цельнометаллический самосвальный кузов. Его основание и борта снабжались уплотнителями, а для перевозки легковесных, объемных грузов платформа комплектовалась надставными бортами, которые вдвое увеличивали полезный объем кузова. Двухосный прицеп ГКБ—8535 был унифицирован с самосвалом-тягачом по кузову, ходовой части, гидроподъемному механизму и другим узлам. Погрузочная высота платформ тягача и прицепа составляла 1350—1400 мм.
Существенно были упрощены загрузка и разгрузка автомобиля. Его модификация с самосвальным, опрокидывающимся на две стороны кузовом снабжалась системой полуавтоматического запирания и автоматического отпирания бортов. Такое решение облегчало работу водителя, ускоряло разгрузку и делало ее более безопасной.

Были проведены обширные дорожные и стендовые испытания опытных образцов. В ходе доводки конструкции было изготовлено пять партий машин — в общей сложности 20 опытных автомобилей. Их суммарный пробег на эксплуатационных испытаниях составил около 1,6 миллиона километров: новые грузовики работали в колхозах и совхозах на вывозке свеклы, зеленой массы, на доставке органических и минеральных удобрений, пакетированной соломы, стройматериалов Автомобили прошли межведомственные испытания и был рекомендован к производству.