Поворотная колесная опора

Техническое решение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к ходовой части почвообрабатывающих агрегатов, таких как сеялка - культиватор.
Из уровня техники известно решение, представляющее собой сельскохозяйственную машину, содержащую самоустанавливающуюся колесную опору. Узел колесной опоры включает рычаг, изгибающийся вокруг стороны колеса и поддерживающий его короткий вал, который, в свою очередь, поддерживает ступицу колеса. Патент на изобретение № RU 2488261, МПК A01B 69/00; B62D 5/06, опубликован 27.07.2013.
Общими признаками заявляемого решения и известного аналога являются:
- колесо;
- рычаг;
- вал колеса, закрепленный в проушине рычага.
Отличительными признаками заявляемого решения являются:
- на валу закреплен диск;
- колесо размещено на валу, установленном в подшипниковую опору, закрепленную в проушине рычага, и закреплено к диску;
- рычаг выполнен содержащим изогнутые пластины, скрепленные ребрами жесткости между собой;
- изогнутые пластины рычага скреплены ребрами жесткости посредством сварки;
- подшипниковая опора, выполненная в виде самоустанавливающегося подшипника, установленного во фланцевый корпус;
- вал и диск выполнены в виде цельнолитой заготовки с механической обработкой;
- между диском и валом установлены ребра жесткости.
Недостатком данного технического решения является исполнение рычага в виде изгибающегося вокруг колеса профиля. Такая конструкция не обладает жесткостью, достаточной для эксплуатации колесной опоры культиватора, где на рычаг приходятся большие нагрузки. Не имеющий ребер жесткости, такой рычаг обладает низким сопротивлением изгибающему моменту, возникающему в процессе нагрузок. Кроме того, не раскрыто соединение короткого вала колеса с рычагом. Здесь также важно учитывать необходимость в установке подшипниковой опоры, предназначенной для компенсации угловых перекосов при установке вала, чтобы избежать поломку конструкции в процессе эксплуатации из-за неравномерного распределения напряжений.
Известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой самоустанавливающуюся колесную опору, содержащую рычаг, выполненный в виде вилки, и колесо, закрепленное на оси, установленной в проушинах вилки и соединенной с ней через подшипниковые опоры. Для закрепления колеса ось снабжена жестко закрепленным на ней диском с отверстиями по периферии для соединительных болтов. Патент РФ на полезную модель №173945, МПК B60B 33/00; A01C 7/00, опубликован 21.09.2017.
Общими признаками заявляемого решения и известного аналога являются:
- колесо;
- рычаг;
- вал колеса, закрепленный в проушине рычага;
- колесо размещено на валу, установленном в подшипниковую опору, закрепленную в проушине рычага, и закреплено к диску;
- подшипниковая опора выполнена в виде самоустанавливающегося подшипника, установленного во фланцевый корпус;
- вал закреплен с диском;
- между диском и валом установлены ребра жесткости;
- вал и диск выполнены в виде цельнолитой заготовки с механической обработкой.
Отличительными признаками заявляемого решения являются:
- рычаг выполнен содержащим изогнутые пластины, скрепленные ребрами жесткости между собой;
- изогнутые пластины рычага скреплены ребрами жесткости посредством сварки.
В известном техническом решении, вилка, выполняющая функции рычага, представляет собой П-образный кронштейн из двух вертикальных прямых пластин, установленных на каждой стороне колеса, сверху закрепленных горизонтальной планкой. Такое исполнение рычага способствует тому, что нагрузки в большей степени будут приходиться на узел крепления вала с проушинами рычага, что может привести к быстрому износу всей конструкции, кроме того, форма таких пластин не предусматривает их упрочнение ребрами жесткости.
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в увеличении жесткости поворотной колесной опоры за счет того, что рычаг, выполнен содержащим изогнутые пластины, скрепленные ребрами жесткости между собой, обеспечивая этим снижение внутренних напряжений, возникающих в процессе эксплуатации заявленного устройства и сопротивление деформациям.
Технический результат достигается тем, что поворотная колесная опора содержит рычаг, вал, установленный в подшипниковую опору, закрепленную в проушине рычага, диск, закрепленный на валу, и колесо, размещенное на валу и закрепленное к диску. При этом рычаг выполнен содержащим изогнутые пластины, скрепленные ребрами жесткости между собой.
Рычаг, выполненный содержащим изогнутые пластины, скрепленные ребрами жесткости между собой, образует так называемую «сотовую» трубу. Такая конструкция обеспечивает колесную опору достаточной жесткостью, как за счет самих ребер жесткости, так и за счет изогнутых пластин, форма которых сама по себе способствует восприятию на себя части внешних нагрузок, являясь при этом достаточно легкой за счет образованной ячеистой структуры, что также важно, поскольку излишний вес рычага может привести к увеличению нагрузки на узел его крепления к валу колеса.
Крепление пластин рычага ребрами жесткости посредством сварки способствует увеличению его прочности.
Вал колеса с диском, установленный в подшипниковую опору, закрепленную в проушине рычага, необходим для эксплуатации колесной опоры по назначению.
Подшипниковая опора, выполненная в виде самоустанавливающегося подшипника, установленного во фланцевый корпус, способствует компенсации угловых перекосов, возникающих при установке вала в проушине рычага, что исключает риск неравномерного распределения напряжений в самом валу и узлах его креплений.
Для понимания заявленного решения под самоустанавливающимся подшипником понимают подшипник, конструкция которого допускает угловое смещение при его установке и эксплуатации.
Выполнение вала и диска в виде неразъемной конструкции, которое может достигаться их жестким креплением или их изготовлением в виде цельнолитой заготовки с механической обработкой, способствует их надежной эксплуатации и увеличению жесткости конструкции в целом. Для этих же целей предусмотрены ребра жесткости между диском и валом.
Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых условно представлен один из возможных вариантов исполнения поворотной колесной опоры.
На фиг. 1 представлена поворотная колесная опора.
На фиг. 2 представлен вид поперечного сечения рычага поворотной колесной опоры.
На фиг. 3 представлены вал с диском.
На фиг. 1-3 изображена поворотная колесная опора (1), содержащая:
- колесо (2);
- вал (3) с диском (4), содержащие ребра (5) жесткости между ними;
- подшипниковая опора (6);
- рычаг (7), содержащий изогнутые пластины (8) и ребра (9) жесткости.
Далее со ссылками на фигуры описана конструкция поворотной колесной опоры (1).
Поворотная колесная опора (1) содержит колесо (2), выполненное, преимущественно, с шириной не менее 16 дюймов, размещенное на валу (3). На одном конце вала (3) размещен диск (4), при этом между валом (3) и диском (4) могут быть установлены ребра (5) жесткости. Другой конец вала (3) установлен в подшипниковую опору (6), выполненную, например, в виде самоустанавливающегося подшипника, установленного во фланцевый корпус. Подшипниковая опора (6) закреплена в проушину рычага (7).
Рычаг (7) содержит изогнутые пластины (8), скрепленные ребрами (9) жесткости между ними, образуя при этом конструкцию, наподобие «сотовой» трубы, являющейся стойкой колесной опоры (1). Изогнутые пластины (8) могут быть скреплены ребрами (9) жесткости посредством сварки. Рычаг (7), представленный на фигуре, может также называться «полувилкой».
Вал (3) с диском (4) представляет собой полуось колеса (2), при этом вал (3) и диск (4) могут быть жестко закреплены друг с другом, либо являться цельнолитой заготовкой с механической обработкой.
В отверстиях диска (4) могут быть заранее запрессованы болты для соединения диска (4) вала (3) с диском колеса (2).
Вся конструкция поворотной колесной опоры (1), а также отдельные ее элементы могут быть изготовлены любым из известных способов.
Один из предпочтительных вариантов использования заявленной поворотной колесной опоры (1) продемонстрирован далее на примере.
К диску (4) вала (3) закрепляют диск колеса (2). На конце вала (3) устанавливают подшипниковую опору (6) и закрепляют ее в проушине рычага (7).
Рычаг (7), преимущественно, устанавливается в обойме, закрепленной посредством параллелограммной подвески к раме сеялки - культиватора или другого почвообрабатывающего агрегата.
В процессе эксплуатации подобного агрегата, на колесную опору (1), в частности на рычаг (7), действуют внешние нагрузки. Внутренние напряжения, возникающие вследствие этого, снижаются за счет ребер (9) жесткости, закрепленных между изогнутыми пластинами (8), с которыми выполнен рычаг (7) заявленной колесной опоры (1).
В конструкции из представленного примера может быть установлено колесо (2) любой ширины. При этом замена колеса (2) достаточно проста и не требует снятия вала (3).
Представленные фигуры, описание конструкции и использования поворотной колесной опоры не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы. В зависимости от назначения, поворотная колесная опора может быть изготовлена разных размеров, цветов и конфигураций.
Поворотная колесная опора характеризуется увеличенной жесткостью, обеспечивающей высокое сопротивление рычага деформации, вследствие возникающих в процессе эксплуатации нагрузок, за счет его выполнения с изогнутыми пластинами, скрепленными ребрами жесткости между собой, не перегружающего при этом узлы его крепления с валом за счет своей легкости.