УСТРОЙСТВО ПОВЫШЕНИЯ СИЛЫ СЦЕПЛЕНИЯ НА ВЕДУЩИХ КОЛЕСАХ АВТОПОЕЗДА

Полезная модель относится к области безрельсовых транспортных средств и может быть использована в конструкциях многозвенных автотракторных поездов для эксплуатации на дорогах с низким коэффициентом сцепления.
Известен автопоезд, содержащий тягач и активный прицеп с механическим приводом колес от тягача, дышло, связанное с опорно-поворотным устройством, и механизм передачи мощности от тягача к прицепу в виде одноступенчатого редуктора. Задний ведущий мост тягача соединен карданным валом через редуктор с осью моста прицепа, причем редуктор установлен на ведущем мосту прицепа, пульт управления редуктором - на борту прицепа, а карданный вал связан с дышлом шарнирной подвеской [1].
Недостатком данной конструкции является ее сложность и снижение КПД трансмиссии в целом из-за увеличения числа агрегатов, принимающих участие в передаче крутящего момента.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является автопоезд, состоящий из автомобиля-тягача и прицепа, связанных с помощью тягового крюка и сцепной петли дышла прицепа. Автомобиль-тягач снабжен гидроусилителем рулевого привода, включающего в себя гидронасос, гидрораспределитель и гидроцилиндр управления рулевых колес. На дышле прицепа в продольной оси его симметрии неподвижно размещена цилиндрическая втулка, внутри которой подвижно в продольной ее плоскости беззазорно установлен и подпружинен также относительно нее пружиной сжатия корпус другого гидроцилиндра, снабженный на своем торце сцепной петлей, поршень со штоком которого жестко соединен с дышлом прицепа. Надпоршневая полость корпуса указанного гидроцилиндра с помощью трубопроводов подключена к
маслопроводам гидроусилителя управления рулевыми колесами автомобиля-тягача [2].
Недостатком данной конструкции является буксование тягача на дорогах с низким коэффициентом сцепления φ, так как сила сопротивления качению Pf превышает силу сцепления Рφ движителя с дорогой (1)
(1)
где f- коэффициент сопротивления качению;
φ - коэффициент сцепления;
2
g - ускорение свободного падения, м/с;
а
m - полная масса автомобиля, кг;
φ
m - сцепная масса автомобиля, кг.
φ
Технический результат направлен на повышение силы сцепления Рφ движителя с дорогой путем увеличения сцепной массы m и как следствие увеличение максимально возможной для реализации силы тяги на ведущих колесах автопоезда.
Технический результат достигается тем, что в устройстве повышения силы сцепления на ведущих колесах автопоезда, содержащем тяговый крюк и сцепную петлю дышла прицепа, соединяющих автомобиль-тягач и прицеп, при этом тяговый крюк и сцепная петля дышла прицепа дополнительно соединены жесткой сцепкой, прицеп и тягач соединены тросом, закрепленным одним концом на сцепной петле дышла прицепа, а другим концом на дополнительном тяговом крюке, кроме того, трос имеет промежуточную опору с роликом и механизмом натяжения.
Отличительными признаками от прототипа является то, что тяговый крюк и сцепная петля дышла прицепа дополнительно соединены жесткой сцепкой, прицеп и тягач соединены тросом, закрепленным одним концом на сцепной петле дышла прицепа, а другим концом на дополнительном тяговом крюке, кроме того, трос имеет промежуточную опору с роликом и механизмом натяжения.
Сопоставительный анализ заявляемого решения и выбранного в качестве
прототипа показывает, что предлагаемый автопоезд с устройством повышения силы сцепления для реализации большей силы тяги на ведущих колесах позволяет при движении по дорогам с низким коэффициентом сцепления увеличить сцепную массу, что увеличит силу сцепления, которая является максимально возможной, для реализации силы тяги на ведущих колесах.
На фиг.1 показано предлагаемое устройство повышения силы сцепления на ведущих колесах автопоезда, на фиг.2 схема сил действующих в устройстве повышения силы сцепления. Устройство повышения силы сцепления на ведущих колесах автопоезда (фиг.1) содержит тяговый крюк 1 и сцепную петлю дышла 2 прицепа 3, соединяющих автомобиль-тягач 4 и прицеп 3, при этом тяговый крюк 1 и сцепная петля дышла 2 прицепа 3 дополнительно соединены жесткой сцепкой 5, прицеп 3 и тягач 4 соединены тросом 6, закрепленным одним концом на сцепной петле дышла 2 прицепа 3, а другим концом на дополнительном тяговом крюке 7, кроме того, трос 6 имеет промежуточную опору 8 с роликом 9 и механизмом натяжения 10.
Устройство повышения силы сцепления на ведущих колесах автопоезда работает следующим образом.
1
2
При движении автопоезда тяговое усилие, создаваемое на ведущих колесах тягача 4, передается на прицеп 3 через жесткую сцепку 5. При движении по дорогам с низким коэффициентом сцепления механизмом натяжения 10 выбираются зазоры между тросом 6 и деталями, входящими с ним в контакт, сцепной петлей дышла 2, роликом 9 и дополнительным тяговом крюком 7, и появляются зазоры между жесткой сцепкой 5 сцепной петлей дышла 2 и тяговым крюком 1. В результате указанных изменений сила тяги на ведущих колесах тягача 4 X и Х передается на прицеп 3 не через жесткую сцепку 5, а через трос 6. При этом в тросе 6 к напряжению, созданному механизмом натяжения 10, добавляется сила Т, возникшая из-за передачи тягового усилия с тягача 4 на прицеп 3. Сила Т и ее влияние показано на схеме сил, действующих в устройстве повышения силы
п
1
2
сцепления (фиг.2). Так как проекция силы Т на ось Х это сила Х, равная сумме сил X+Х, то есть тяговому усилию, передаваемому с тягача 4 на прицеп 3,
п
1
2
X=X+X (2)
п
п
а проекция силы Т на ось Y это сила Y равная произведению Х на tgα,
п
п
Y=Xtgα (3)
2
1
п
то согласно схеме сил, действующих в устройстве повышения силы сцепления (фиг.2), дополнительная нагрузка на заднюю ось Y численно равна сумме сил Y+Y
2
1
п
Y=Y+Y (4)
1
п
1
и противоположна силам Y и Y по направлению, причем Y согласно схеме сил действующих в устройстве повышения силы сцепления (фиг.2), определяется по следующей зависимости
1
п
Y=Tsinβ=Xsinβ/cosα (5)
1
п
2
Если тягач полноприводный, то перераспределение нагрузки Y с передней оси на заднюю не вызовет изменения сцепной массы в отличие от неполноприводного тягача, но перераспределение нагрузки Y с прицепа на заднюю ось тягача вызовет увеличение сцепной массы независимо от его колесной формулы. В результате дополнительная нагрузка на заднюю ось Y согласно (3, 4, 5) определяется по формуле
2
п
п
п
Y=Xsinβ/cosα+Xtgα=X(sinβ+sinα)/cosα (6)
Организация рабочего процесса с предлагаемым устройством приводит к перераспределению нагрузки между тягачом и прицепом и, как следствие, к увеличению сцепной массы автопоезда, что особенно важно для эксплуатации на дорогах с низким коэффициентом сцепления с прицепом без ведущих колес, в качестве прицепа может выступать буксируемая техника, например самолет.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
6
1. Пат.93057790 Российская Федерация, МПК B62D 63/08, В62D 53/02, В62D 59/04. Автопоезд [Текст]/Маренинов И.А.; заявитель и патентообладатель Товарищество с ограниченной ответственностью «Гранит». - №93057790/11; заявл. 27.12.1993; опубл. 20.05.1996.: ил.
7
2. Пат.2264943 Российская Федерация, МПК B62D 53/00. Автопоезд [Текст]/Сливинский Е.В., Суденков А.Н., Курасов А.В.; заявитель и патентообладатель Елецкий государственный университет им. И.А.Бунина. - №2004110856/11; заявл. 08.04.04; опубл. 27.11.05.: ил.