Шагающий болотный тягач
WALKING SWAMP TRACTOR

Изобретение относится к шагающим транспортным средствам и может быть использовано для передвижения и выполнения работ, преимущественно в качестве тягача, при транспортировании нагруженных прицепов в условиях неосушенных торфяных болот с древесной растительностью.
Из уровня техники известно внедорожное транспортное средство, содержащее корпус, установленный на оснащенных грунтозацепами шагающих опорах (лыжах), выполненных в виде понтонов, носовая часть которых в режиме их переноса выполнена выше над поверхностью грунта, чем хвостовая, а высота грунтозацепов каждой лыжи выполнена увеличивающейся в направлении ее носовой части (SU 1044542, B62D 57/02, 30.09.1983 г.).
Однако для внедорожного транспортного средства характерны низкие тягово-сцепные свойства из-за относительно небольшой высоты его грунтозацепов, которая ограничена высотой подъема шагающих опор и возможностью их беспрепятственного переноса при погружении транспортного средства в вязкий заболоченный грунт. Вследствие малой высоты грунтозацепов тяговое усилие транспортного средства при его передвижении по слабым заболоченным грунтам оказывается недостаточно высоким.
Также известна ходовая часть шагающего транспортного средства, содержащая среднюю (центральную) и две боковые опорные лыжи, перед передними торцами каждой из которых на передних концах двуплечих рычагов шарнирного параллелограммного механизма, закрепленного на лыже, установлен грунтозацеп, а другой конец каждого из рычагов связан с приводом вертикального перемещения, который выполнен в виде поплавка, установленного на свободном конце указанного механизма, снабженного упором нижнего положения, при этом упор нижнего положения образован скосами на поплавке и соответствующей опорной лыже, взаимно прилегающими друг к другу (SU 1748392, B62D 57/02, 28.07.2020 г.).
Однако для ходовой части шагающего транспортного средства характерно ограниченное ее применение из-за использования поплавка в качестве привода грунтозацепа. Грунтозацепы ходовой части шагающего транспортного средства работоспособны только в условиях чистой воды или сильнообводненных беспнистых болот влажностью свыше 96%, физические свойства грунта которых однородны и близки к свойствам жидкости, при погружении в которую на поплавок будет действовать выталкивающая сила со стороны жидкой фазы грунта.
Другим ограничением использования ходовой части шагающего транспортного средства является несвоевременное опускание грунтозацепов в грунт и несвоевременный их подъем из грунта при управлении поплавками, поскольку движение каждого грунтозацепа в грунте будет продолжаться до тех пор, пока не установится равновесие между силой веса поплавка, выталкивающей силой жидкой фазы грунта, силой веса грунтозацепа, силой сопротивления его вдавливанию в грунт, силой прилипания грунтозацепа к грунту и другими силами. Среди указанных сил только две силы веса постоянны, а остальные силы переменны и зависят от физико-механических свойств грунта. Работа грунтозацепов ходовой части шагающего транспортного средства с их приводом от поплавков неэффективна и непредсказуема на торфяно-болотистых почвах влажностью менее 96% и на разнородных по своим физико-механическим свойствам почвах, особенно с наличием пней и других древесных включений. Несвоевременное опускание грунтозацепов в грунт и несвоевременный их подъем из грунта приводят к неэффективности их работы и снижению тягово-сцепных свойств ходовой части шагающего транспортного средства.
Отсутствие механизма выключения грунтозацепов из работы в тех условиях, где они не нужны, например, на слабодеформируемом грунте, ограничивает использование ходовой части шагающего транспортного средства.
Также известно внедорожное транспортное средство, содержащее корпус, соединенный посредством механизма шагания с параллельно установленными опорными лыжами, снабженными поперечно расположенными грунтозацепами (SU 1121172, B62D 57/02, 30.10.1984 г.). Передний грунтозацеп каждой опорной лыжи установлен перед ее торцом с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и соединен с ней посредством пружины растяжения и двух шарнирных параллелограммов, у которых, по крайней мере, один качающийся рычаг имеет свободный конец, соединенный с корпусом средства гибкой связью. Свободный конец каждого звена шарнирного параллелограмма последовательно через гибкую связь в виде отрезка цепи соединен с силовым цилиндром, шарнирно установленным на корпусе.
Однако для внедорожного транспортного средства характерно наличие больших пиковых нагрузок в приводе механизма шагания, поскольку он приводит в движение не только опорные лыжи с корпусом, но и грунтозацепы. Привод механизма шагания воспринимает дополнительные нагрузки, которые ему передаются от грунтозацепов при их заглублении в грунт и при подъеме из грунта через гибкую связь, силовые цилиндры и корпус. Наличие больших пиковых нагрузок в приводе механизма шагания приводит к поломкам его деталей или к снижению ресурса его работы.
Также для внедорожного транспортного средства характерно чрезмерное задвижение штоков силовых цилиндров и перетягивание гибкого звена, которые возникают при недостаточной их видимости из кабины и бесконтрольном ручном управлении силовыми цилиндрами, что приводит к обрыву гибких звеньев или к остановке работы двигателя.
Также наблюдается несвоевременный подъем грунтозацепов из грунта в верхнее положение пружинами растяжения, находящимися в грунте, из-за нарушения их работы в связи с загрязнением их межвиткового пространства торфом, мелкими пнями, неразложившимися остатками растительности и другими включениями, входящими в состав торфяно-болотистой почвы.
При использовании внедорожного транспортного средства возникают неполный подъем грунтозацепов из грунта и неполное их опускание в грунт при заклинивании пнями и другими древесными включениями находящихся в грунте звеньев шарнирного параллелограмма и элементов гибкой связи, а также из-за чрезмерной длины выдвижения штоков силовых цилиндров и больших провисов гибких звеньев, которые возникают при бесконтрольном ручном управлении силовыми цилиндрами и недостаточной видимости машинистом из кабины элементов привода грунтозацепов. Несвоевременное и неполное опускание грунтозацепов в грунт, а также несвоевременный и неполный их подъем из грунта приводят к их неэффективной работе и снижению тягово-сцепных свойств внедорожного транспортного средства.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является внедорожное транспортное средство, содержащее корпус, соединенный механизмом шагания с параллельно установленными продольно ориентированными относительно корпуса центральной и двумя боковыми опорными лыжами, причем на носовом конце центральной опорной лыжи смонтирован выполненный в виде лопатки внутренний грунтозацеп, соединенный с приводом его опускания и подъема, а на носовых концах боковых опорных лыж установлен соединенный с приводом его опускания и подъема внешний грунтозацеп, выполненный в виде связанных с боковыми опорными лыжами лопаток, которые жестко соединены между собой дополнительной лопаткой и установлены на перемычке П-образной балки, каждая ветвь которой имеет длину не менее шага опорных лыж и шарнирно прикреплена концом к боковой опорной лыже (SU 1556019, B62D 57/02, 28.02.1994 г.).
Одним из неудобств использования внедорожного транспортного средства является сложность и утомительность управления его внешним и внутренним грунтозацепами в соответствии с гидравлической схемой. Так, в процессе движения внедорожного транспортного средства, машинисту необходимо кроме управления педалью сцепления, рулевым колесом, рычагом переключения скоростей и другими органами, дополнительно вручную посредством двух рычагов управлять одновременно двумя золотниками гидрораспределителя, один из которых, например, левый, предназначен для управления внутренним грунтозацепом, а правый - для управления внешним грунтозацепом. При этом машинист должен внимательно следить за положениями грунтозацепов и визуально подбирать моменты для переключения золотников гидрораспределителя.
Также для внедорожного транспортного средства характерно несвоевременное опускание в грунт (раннее или запоздалое опускание) и несвоевременный подъем (ранний или запоздалый подъем) внешнего и внутреннего грунтозацепов вследствие бесконтрольного ручного управления их силовыми приводами и субъективной оценки машинистом момента времени, при котором необходимо производить управление грунтозацепами в условиях недостаточной обзорности элементов управления, а также из-за отсутствия регулировки скорости движения штоков силовых цилиндров, управляемых грунтозацепами.
Из-за отсутствия регулировки скорости движения штоков силовых цилиндров, управляемых грунтозацепами, происходит рассогласование времени, которое требуется для подъема и опускания опорных лыж со временем, которое требуется для подъема и опускания грунтозацепов. Время подъема и опускания опорных лыж определяется скоростью поступательного движения внедорожного транспортного средства, а время подъема и опускания грунтозацепов силовыми цилиндрами определяется скоростью движения их штоков, которая зависит от производительности гидронасоса и размеров силовых цилиндров.
Несвоевременность управления грунтозацепами обусловлена также отсутствием критерия, которым необходимо руководствоваться машинисту с целью определения оптимальных моментов для своевременного переключения золотников управления силовыми цилиндрами подъема и опускания грунтозацепов.
При запоздалом подъеме грунтозацепа и при раннем его опускании происходит пропахивание им грунта («бульдозерный эффект»), увеличение силы сопротивления передвижению опоры и снижение тягово-сцепных свойств внедорожного транспортного средства.
При раннем подъеме грунтозацепа он перестает удерживать опорную лыжу относительно грунта, и она начинает пробуксовывать. Тоже происходит и при запоздалом опускании грунтозацепа. Опорная лыжа не успевает надежно заякориться в грунте, в результате чего происходит ее пробуксовывание, которое приводит к снижению поступательной скорости движения внедорожного транспортного средства, а также к снижению его тягово-сцепных свойств.
Таким образом, несвоевременный подъем или опускание грунтозацепов приводит к снижению эффективности их работы и снижению тягово-сцепных внедорожного транспортного средства. А поскольку одним из критериев проходимости машины являются ее тягово-сцепные свойства, то в результате их снижения также снижается и проходимость внедорожного транспортного средства.
Техническими проблемами, на решение которых направлено изобретение, является упрощение управления внешним и внутренним грунтозацепами шагающего болотного тягача за счет автоматизации процесса управления, а также обеспечение своевременного автоматического поочередного опускания грунтозацепов в грунт и их подъема из грунта на каждом шаге опорных лыж.
Техническим результатом является упрощение управления внешним и внутренним грунтозацепами шагающего болотного тягача за счет автоматизации процесса управления, уменьшение буксования опорных лыж и повышение поступательной скорости движения шагающего болотного тягача, повышение его тягово-сцепных свойств и проходимости при передвижении по неосушенному болоту, снижение утомляемости машиниста во время работы и высвобождение его рук для управления рулевым колесом, рычагом переключения скоростей и другими органами.
Поставленные проблемы и технический результат достигаются тем, что шагающий болотный тягач содержит корпус, установленные на нем кабину и силовую установку, оснащенную гидравлической системой и электрической системой с источником постоянного тока, подвижно соединенные с корпусом и параллельно установленные среднюю опору и боковые левую и правую опоры, выполненные в виде понтонов, хвостовые части каждой из которых со стороны палубы снабжены продольными задними направляющими прямолинейной формы, две из которых установлены на средней опоре, левая и правая, и по одной установлены на боковых опорах, каждая из которых состоит из двух жестко соединенных между собой верхней и нижней балок, на которые оперт корпус посредством помещенных в них задних катков, каждый из которых установлен в подшипниках на оси, закрепленной в нижней части двух щек каждого П-образного кронштейна, жестко прикрепленного к корпусу своей средней частью, при этом между щек пропущена верхняя балка каждой задней направляющей, а носовые части каждой опоры снабжены продольно расположенными замкнутыми передними направляющими овальной формы, две из которых, левая и правая, установлены на средней опоре и по одной установлено на боковых опорах, каждая из которых по средней линии имеет длину a, равную длине хода центра задних катков по задним направляющим, и состоит из четырех ручьев, параллельных между собой верхнего и нижнего ручьев, выполненных в форме удлиненных прямоугольников одинаковой длины a-2R, центры которых отстоят друг от друга по высоте на расстоянии 2R, и жестко соединенных с ними переднего и заднего ручьев, каждый из которых выполнен в виде полукольца со средним радиусом R, в которые помещены передние катки корпуса, установленные на концах двух соосно расположенных приводных валов, левом и правом, оснащенных приводом их перемещения от силовой установки, каждый из которых установлен на корпусе в двух подшипниковых опорах, левой и правой, причем левый вал расположен между передней направляющей левой опоры и левой передней направляющей средней опоры, а правый вал установлен между правой передней направляющей средней опоры и передней направляющей правой опоры, при этом носовые части боковых опор шарнирно соединены между собой поворотным в вертикальной плоскости от пары силовых цилиндров внешним грунтозацепом П-образной формы, на перемычке которого установлена лопатка, а в носовой части средней опоры установлен подвижный в вертикальном направлении и выполненный в виде лопатки внутренний грунтозацеп, соединенный через шарнирные звенья с приводом его перемещения от другой пары силовых цилиндров, в кабине установлен двухзолотниковый трехпозиционный гидрораспределитель управления двумя парами силовых цилиндров, состоящий из левого золотника управления парой силовых цилиндров внутреннего грунтозацепа, и правого золотника управления парой силовых цилиндров внешнего грунтозацепа, при этом каждый золотник гидрораспределителя выполнен с электромагнитным управлением двух его позиций от двух электромагнитных катушек, левой и правой, и двух электромагнитов, левого и правого, с фиксированным положением в средней (нейтральной) позиции центрирующими пружинами, на входе и на выходе каждой пары силовых цилиндров последовательно им установлено по одному регулятору потока с обратным клапаном, регулирующими скорость движения штоков силовых цилиндров на выходе независимо от направления потока рабочей жидкости, которая не должна быть меньше величины 2VL/πR при длине хода каждого штока L и скорости движения шагающего болотного тягача V, к каждой подшипниковой опоре правого приводного вала поперечно прикреплена с возможностью перемещения в поперечном направлении пара концевых выключателей управления электромагнитами золотников, причем один из концевых выключателей в каждой паре установлен над цевочной звездочкой на одной с ней вертикали, а второй установлен под ней симметрично ее оси, при этом кулачки концевых выключателей левой пары направлены влево, а кулачки концевых выключателей правой пары направлены вправо, на правой передней направляющей средней опоры в плоскости движения кулачков концевых выключателей левой пары установлены две лыжи, каждая из которых выполнена в виде четверти плоского кольца со средним радиусом R и возможностью поворота относительно его центра, при этом лыжа, взаимодействующая с верхним концевым выключателем левой пары, установлена в ее передней верхней части и расположена в виде второй четверти кольца, правый край рабочего участка которой ограничен вертикалью, проходящей через стык переднего ручья с верхним и нижним ручьями, а вторая лыжа, взаимодействующая с нижним концевым выключателем той же пары, установлена в задней нижней части правой передней направляющей средней опоры симметрично ее центру, на передней направляющей правой опоры параллельно первой паре лыж в плоскости движения кулачков концевых выключателей правой пары установлены две лыжи, каждая из которых выполнена в виде четверти плоского кольца со средним радиусом R и возможностью поворота относительно его центра, при этом лыжа, взаимодействующая с верхним концевым выключателем правой пары, установлена в ее передней верхней части и расположена в виде второй четверти кольца, правый край рабочего участка которой ограничен вертикалью, проходящей через стык переднего ручья с верхним и нижним ручьями, а вторая лыжа, взаимодействующая с нижним концевым выключателем той же пары, установлена в задней нижней части передней направляющей правой опоры симметрично ее центру, при этом последовательно источнику постоянного тока подключен предохранитель и двухпозиционный переключатель включения концевых выключателей, параллельно источнику постоянного тока подключены четыре ветви электрических цепей, каждая из которых включает в себя последовательно соединенные между собой один из четырех концевых выключателей с одной из четырех электромагнитных катушек управления одним из электромагнитов одного из золотников, а параллельно каждому концевому выключателю подсоединена кнопка ручного переключения соответствующего золотника в соответствующую позицию.
Также в шагающем болотном тягаче левый концевой выключатель и правый концевой выключатель автоматического управления левым золотником повернуты своими кулачками навстречу друг другу и установлены поперечно с возможностью перемещения в поперечном направлении на щеках кронштейна крепления заднего катка, помещенного в правую заднюю направляющую средней опоры и расположены на одной с ним вертикали, а левый концевой выключатель и правый концевой выключатель автоматического управления правым золотником повернуты своими кулачками навстречу друг другу и установлены поперечно с возможностью перемещения в поперечном направлении на щеках кронштейна крепления заднего катка, помещенного в заднюю направляющую правой опоры и расположены на одной с ним вертикали, причем напротив концевых выключателей управления левым золотником на боковых поверхностях верхней балки правой задней направляющей средней опоры на расстоянии a/2-R от ее центра и на расстоянии a-2R друг от друга установлены левая и правая лыжи одинаковой длины R с возможностью их перемещения вдоль верхней балки, при этом левая лыжа взаимодействует с левым концевым выключателем управления левым электромагнитом левого золотника, а правая лыжа взаимодействует с правым концевым выключателем управления правым электромагнитом левого золотника, при этом на боковых поверхностях верхней балки задней направляющей правой опоры параллельно лыжам правой задней направляющей средней опоры установлены левая и правая лыжи, взаимодействующие соответственно с левым и правым концевыми выключателями управления левым и правым электромагнитами правого золотника, а параллельно источнику постоянного тока подключены четыре ветви электрической цепи, каждая из которых включает в себя последовательно соединенные между собой один из концевых выключателей с одним из реле времени с задержкой включения и с одной из электромагнитных катушек управления одним из электромагнитов одного из золотников, а параллельно каждой цепи управления каждой электромагнитной катушкой подсоединена кнопка ручного переключения соответствующего золотника в соответствующую позицию, при этом каждое реле времени настроено на задержку времени включения в диапазоне времени от a/2V до 2a/V.
Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен шагающий болотный тягач, вид сверху (кабина не показана); на фиг. 2 - то же, вид сбоку (левая опора не показана); на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1 (поперечный разрез по правой передней направляющей средней опоры и по передней направляющей правой опоры); на фиг. 4 - вид Б на фиг. 1 (вид на правую переднюю направляющую средней опоры и на переднюю направляющую боковой опоры); на фиг. 5 - сечение по В-В на фиг. 1, вариант 1 (поперечный разрез по правой задней направляющей средней опоры и по задней направляющей правой опоры); на фиг. 6 - разрез по Г-Г на фиг. 5, вариант 1 (разрез по кронштейнам крепления задних катков, помещенных в правую заднюю направляющую средней опоры и в заднюю направляющую правой опоры); на фиг. 7 - гидравлическая схема управления силовыми цилиндрами грунтозацепов от одного насоса; на фиг. 8 - гидравлическая схема управления силовыми цилиндрами грунтозацепов от двух насосов; на фиг. 9 - электрическая схема управления золотниками гидрораспределителя, вариант 1; на фиг. 10 - сечение по В-В на фиг. 1, вариант 2; на фиг. 11 - разрез по Д-Д на фиг. 10; на фиг. 12 - электрическая схема управления золотниками гидрораспределителя, вариант 2; на фиг. 13 (а, б, в, г, д) - схема взаимодействия концевых выключателей с лыжами в работе в различных положениях, вариант 1; на фиг. 14 (а, б) - схема взаимодействия концевых выключателей с лыжами в работе в положениях I-II, вариант 2; на фиг. 15 (а, б) - тоже в положениях III-IV, вариант 2.
Шагающий болотный тягач содержит корпус 1, подвижно соединенный со средней опорой 2 и боковыми опорами, правой 3 и левой 4 (фиг. 1, 2). Средняя опора 2 имеет форму удлиненного шестиугольника (фиг. 1), а боковые опоры 3, 4 имеют форму удлиненных прямоугольников. Все опоры 2-4 установлены параллельно друг другу и выполнены в виде понтонов, причем средняя опора 2 смещена на 180° относительно боковых опор 3 и 4.
Носовые части боковых опор 3, 4 соединены между собой установленным в шарнирах 5 внешним грунтозацепом 6, связанным с парой силовых цилиндров 7. Внешний грунтозацеп 6 имеет П-образную форму (фиг. 1). Его средняя часть выполнена в виде лопатки и вынесена вперед относительно носовых торцов боковых опор 3 и 4, причем длина этого выноса должна быть не менее длины шага опор.
Перед торцом носовой части средней опоры 2 установлен подвижный в вертикальном направлении внутренний грунтозацеп 8 (фиг. 2), соединенный через шарнирные звенья 9 с парой силовых цилиндров 10.
Носовые части каждой опоры 2-4 снабжены параллельно установленными в продольном направлении замкнутыми передними направляющими овальной формы, причем на правой 3 и левой 4 опорах установлено по одной передней направляющей, соответственно 11 и 12, а на средней опоре 2 установлены две передние направляющие, правая 13 и левая 14. Каждая передняя направляющая 11-14 имеет длину я и состоит из четырех частей: из двух прямых параллельных ручьев, верхнего и нижнего длиной a-2R, отстоящих друг от друга по высоте на расстоянии 2R, и жестко соединенных с ними передним и задним ручьями, выполненными в виде полуколец радиусом R (фиг. 2).
В каждую переднюю направляющую 11-14 помещено по одному переднему катку 15-18, оснащенных приводом их перемещения. Так, в переднюю направляющую 11 правой опоры 3 помещен передний каток 15, в переднюю направляющую 12 левой опоры 4 помещен передний каток 16, в правую переднюю направляющую 13 средней опоры 2 помещен передний каток 17, а в левую переднюю направляющую 18 средней опоры 2 помещен передний каток 18 (фиг. 1). При этом передние катки 15 и 17 смонтированы на концах правого приводного вала 19, который поперечно установлен на корпусе 1 в двух подшипниковых опорах, правой 20 и левой 21 (фиг. 1, 3). Передние катки 16 и 18 смонтированы на концах левого приводного вала 22, который установлен на корпусе 1 в двух других подшипниковых опорах, правой 23 и левой 24, соосно правому приводному валу 19 (фиг. 1). На правый приводной вал 19 посажены цевочные звездочки 25 и 26 (фиг. 3, 4), а на левый приводной вал 22 посажены цевочные звездочки 27 и 28 (фиг. 1). Цевочные звездочки 25 и 26 входят в зацепление с цевками 29 и 30, установленными в один ряд посередине передних направляющих 11 и 13 (фиг. 1, 3), а цевочные звездочки 27 и 28 входят в зацепление с цевками 31 и 32, установленными в один ряд посередине передних направляющих 14 и 12 (фиг. 1). Правая и левая опоры 3, 4 в хвостовой части жестко соединены между собой поперечно расположенной балкой 33, установленной над палубой средней опоры 2 (фиг. 1). Хвостовые части каждой из опор 2-4 со стороны палубы оснащены параллельно расположенными в продольном направлении прямолинейными задними направляющими 34-37, причем на правой и левой опорах 3 и 4 установлено по одной задней направляющей 34 и 35, а на средней опоре 2 установлены две задние направляющие, правая 36 и левая 37. Каждая задняя направляющая 34-37 состоит из двух продольных балок, верхней и нижней, жестко соединенных между собой (фиг. 1). На каждую заднюю направляющую 34-37 оперт корпус 1 посредством одного из задних катков 38-41, в нее помещенного. Каждый задний каток 38-41 установлен в подшипниках на оси, закрепленной в щеках каждого кронштейна 42-45 П-образной формы, который своей средней частью жестко прикреплен к корпусу 1, а между его щек пропущена каждая верхняя балка каждой задней направляющей 34-37 (фиг. 1, 5). При длине каждой передней направляющей 11-14, равной a и равной длине хода каждого заднего катка 38-41 при его перемещении по каждой задней направляющей 34-37, длина последней должна быть равна сумме а+d+2s, где d - диаметр реборды заднего катка, s - зазор между ребордой заднего катка в его крайнем переднем или крайнем заднем положениях и соответствующим краем задней направляющей 34-37 (фиг. 1, 6).
На правой передней направляющей 13 в продольной вертикальной плоскости симметрично ее центру установлены две лыжи 46 (фиг. 3) и 47 (фиг. 4). Лыжа 46 установлена в верхней передней части направляющей 13 и расположена в виде второй четверти кольца (от угла π/2 до угла π), правый край рабочего участка которой ограничен вертикальной линией, проходящий через стык переднего ручья направляющей 13 с ее верхним и нижним ручьями. Лыжа 47 установлена в нижней задней части направляющей 13 и расположена в виде четвертой четверти кольца (от угла 3π/2 до угла 2π), левый край рабочего участка которой ограничен вертикальной линией, проходящий через стык заднего ручья направляющей 13 с ее верхним и нижним ручьями (фиг. 4). Каждая лыжа 46, 47 выполнена из листовой стали в виде четверти плоского кольца со средним радиусом R и загнутыми концами (с заходной частью) и установлена на жестко прикрепленном к направляющей 13 основании, копирующем по форме лыжу 46 и лыжу 47, с возможностью перемещения вдоль него в пазах его крепежных отверстий. К левой подшипниковой опоре 21 правого приводного вала 19 параллельно его оси и на одной с ним вертикали с помощью Г-образного кронштейна прикреплен расположенный над цевочной звездочкой 26 концевой выключатель 48, повернутый своим кулачком к взаимодействующей с ним лыже 46 (фиг. 3). Симметрично концевому выключателю 48 относительно оси приводного вала к левой подшипниковой опоре 21 идентично прикреплен под цевочной звездочкой 26 концевой выключатель 49, взаимодействующий с лыжей 47. Концевые выключатели 48, 49 установлены с возможностью перемещения вдоль своей оси в пазах крепежных отверстий Г-образных кронштейнов. На передней направляющей 11 правой опоры 3 параллельно лыжам 47 и 48 и идентично им установлены лыжи 50 и 51 (фиг. 4). Напротив концевых выключателей 48 и 49 идентично им к правой подшипниковой опоре 20 сверху прикреплен концевой выключатель 52, взаимодействующий с лыжей 50 (фиг. 3), а снизу прикреплен концевой выключатель 53, взаимодействующий с лыжей 51 (фиг. 4).
Концевые выключатели 48 и 49 (фиг. 3, 4) предназначены для автоматического переключения левого золотника 54 с электромагнитным управлением (фиг. 7), управляющего внутренним грунтозацепом 8 (фиг. 2), а концевые выключатели 52 и 53 (фиг. 3) предназначены для автоматического переключения правого золотника 55 с электромагнитным управлением (фиг. 7), управляющего внешним грунтозацепом 6 (фиг. 1, 2). Золотники 54 и 55 помещены в один корпус двухзолотникового гидрораспределителя, который установлен в кабине шагающего болотного тягача. Каждый золотник 54 и 55 имеет три позиции: левую, правую и среднюю (нейтральную). Золотники 54 и 55 соединены с силовыми цилиндрами 7 и 10 с помощью трубопроводов по однонасосной гидравлической схеме, включающей в себя гидронасос 56, приводимый во вращение от силовой установки (фиг. 7). Между левым золотником 54 и левой парой силовых цилиндров 10, как со стороны их поршневых полостей, так и со стороны штоковых полостей установлены левый и правый регуляторы потока 57 и 58, в корпус каждого из которых встроен обратный клапан. Между правым золотником 55 и правой парой силовых цилиндров 7 со стороны их поршневых и штоковых полостей установлены левый и правый регуляторы потока 59 и 60, в корпус каждого из которых также встроен обратный клапан (фиг. 7). Регуляторы потока 59 и 60 предназначены для регулирования скорости движения штоков силовых цилиндров 7, 10 на их выходе независимо от направления потока рабочей жидкости, которая не должна быть меньше величины 2VL/πR при длине хода каждого штока L и скорости движения шагающего болотного тягача К В сливной линии установлен фильтр 61. В состав гидросхемы входит гидробак 62 и предохранительный (переливной) клапан 63, установленный параллельно гидронасосу 56.
В силовой установке шагающего болотного тягача имеется два гидронасоса, один из которых не задействован. Предпочтительно подсоединение золотников 54 и 55 управления внешним и внутренним грунтозацепами к двух парам силовых цилиндров 7 и 10 по двухнасосной гидравлической схеме, включающей в себя два гидронасоса, левый 64 и правый 65, приводимые во вращение от одной силовой установки (фиг. 8). Двухнасосная схема, в отличие от схемы с одним насосом, дополнительно включает в себя два фильтра, левый 66 и правый 67 вместо одного фильтра 61, а также два предохранительных клапана, левый 68 и правый 69, вместо одного предохранительного клапана 63.
Концевые выключатели 48, 49, 52, 53 входят в состав электрической схемы, которая подключена к бортовой сети постоянного тока напряжением 24 В (фиг. 9). Она состоит из последовательно подсоединенных к источнику питания предохранителя 70 и двухпозиционного переключателя 71, а также параллельно соединенных с источником питания четырех ветвей цепи, каждая из которых включает в себя последовательно соединенные между собой один из концевых выключателей 48, 49, 52, 53 с одной из электромагнитных катушек 72-75, а также параллельно подсоединенную к каждому концевому выключателю 48, 49, 52, 53 одну из кнопок 76-79.
Так, первая ветвь включает в себя концевой выключатель 48, правую электромагнитную катушку 72 левого золотника 54 и кнопку 76, вторая ветвь включает концевой выключатель 49, левую электромагнитную катушку 73 левого золотника 54 и кнопку 77, третья ветвь включает концевой выключатель 52, правую электромагнитную катушку 74 правого золотника 55 и кнопку 78, четвертая ветвь включает концевой выключатель 53, левую электромагнитную катушку 75 правого золотника 55 и кнопку 79.
Концевые выключатели 48, 49, 52 и 53 соединены с электромагнитными катушками 72-75 управления золотниками 54, 55 посредством кабелей, проходящих по корпусу 1. Кнопки 76-79 и переключатель 71 смонтированы в пульте управления 80, установленном в кабине. Переключатель 71 в выключенном положении ограничивает возможность подачи напряжения на катушки 72-75 управления золотниками 54, 55 при срабатывании концевых выключателей 48, 49, 52, 53 или при нажатии кнопок 76-79.
В соответствии с конструкцией шагающего болотного тягача по второму варианту вместо лыж 46, 47, 50, 51 и концевых выключателей 48, 49, 52 и 53 на щеках одного из кронштейнов его корпуса 1, например кронштейна 44, установлены своими кулачками навстречу друг другу (навстречу верхней балке задней направляющей 36) и с возможностью перемещения вдоль своей оси в пазах крепежных отверстий два концевых выключателя управления левым золотником 54, левый концевой выключатель 81 и правый концевой выключатель 82. А на щеках кронштейна 42 установлены идентично первым левый 83 и правый 84 концевые выключатели управления правым золотником 55 (фиг. 10). Причем на боковых поверхностях верхней балки задней направляющей 36 на уровне концевых выключателей 81, 82 установлены с возможностью перемещения вдоль нее в пазах крепежных отверстий две лыжи, левая 85 и правая 86, каждая из которых имеет длину R (фиг. 11). Они установлены на расстоянии α/2R друг от друга и на расстоянии a/2-R от середины задней направляющей 36. Левая лыжа 85 установлена на задней направляющей 36 впереди правой лыжи 86 и контактирует с левым концевым выключателем 81, а правая лыжа 86 контактирует с правым концевым выключателем 82. А на боковых поверхностях верхней балки задней направляющей 34 на уровне левого 83 и правого 84 концевых выключателей установлены параллельно лыжам 85, 86 и идентично им две такие же лыжи, левая 87 и правая 88. Левая лыжа 87 контактирует с левым концевым выключателем 83, а правая лыжа 88 контактирует с правым концевым выключателем 84 (фиг. 11).
По второму варианту конструкции золотниками 54, 55 управляют концевые выключатели 81-84, входящие в состав электрической схемы, которая подключена к бортовой сети постоянного тока напряжением 24В (фиг. 12). Она состоит из последовательно подсоединенных к источнику питания предохранителя 70 и двухпозиционного переключателя 71, а также параллельно соединенных с источником питания четырех ветвей электрической цепи. Каждая ветвь включает в себя последовательно соединенные между собой один из концевых выключателей 81-84 с одним из реле времени 89-92 и с одной из электромагнитных катушек 72-75, а также одну из кнопок 76-79, параллельно подсоединенную к каждой цепи управления каждой электромагнитной катушкой 72-75. Так же, как и при первом варианте конструкции, переключатель 71 в выключенном положении ограничивает возможность подачи напряжения на катушки 72-75 управления золотниками 54, 55 при срабатывании концевых выключателей 81-84 или при нажатии кнопок 76-79.
Перед началом движения шагающего болотного тягача и началом работы грунтозацепов 6, 8 из-за неточности сборки корректируют положение лыж 46, 47, 50 и 51 и концевых выключателей 48, 49, 52 и 53 по первому варианту конструкции, а также лыж 85-88 и концевых выключателей 81-84 по второму варианту конструкции, передвигая их в пазах своих крепежных отверстий в нужное положение. Также регуляторами потока 57-60 устанавливают необходимую скорость движения штоков силовых цилиндров 7, 10.
Работа грунтозацепов 6 и 8 шагающего болотного тягача в автоматическом режиме происходит в процессе его передвижения передним ходом следующим образом. Включают в работу силовую установку шагающего болотного тягача при выключенной скорости (на холостом ходу). При этом начинают работать его гидравлическая и электрическая системы: вращаются генератор, вырабатывающий электрический ток, и гидронасос 56 при однонасосной гидросхеме (фиг. 7) или два гидронасоса 64, 65 при двухнасосной гидросхеме (фиг. 8). Гидронасос 56 или два гидронасоса 64, 65 создают давление рабочей жидкости в гидравлической системе. При отсутствии управляющего сигнала во время вращении гидронасоса 56 золотники 54, 55 находятся в среднем положении. Рабочая жидкость движется от гидронасоса 56 к золотникам 54, 55 по напорным линиям «Р», но возвращается на слив в гидробак 62 по сливным линиям «Т» через фильтр 61. При возрастании давления в напорной линии рабочая жидкость направляется на слив в гидробак 62 через открывающийся предохранительный клапан 63 (фиг. 7). При отсутствии управляющего сигнала во время вращении гидронасосов 64, 65 золотники 54, 55 также находятся в среднем положении. Рабочая жидкость движется от гидронасосов 64, 65 к золотникам 54, 55 по напорным линиям «Р», но возвращается на слив в гидробак 62 по сливным линиям «Т» через фильтры 66 и 67. При возрастании давления в напорной линии рабочая жидкость направляется на слив в гидробак 62 через открывающиеся предохранительные клапаны 68, 69 (фиг. 8).
Управление внутренним грунтозацепом 8 при переключении левого золотника 54 происходит следующим образом. Когда левый золотник 54 с помощью электромагнита, получившего соответствующий сигнал, переключается в положение «вправо», рабочая жидкость по линии «РА» движется в прямом направлении без регулировки через обратный клапан левого регулятора потока 57 к силовым гидроцилиндрам 10 в их поршневую полость. Рабочая жидкость возвращается из их штоковой полости по сливной линии «ВТ» через правый регулятор потока 58 на слив в гидробак 62. Происходит выдвижение штоков силовых гидроцилиндров 10, поворот шарнирных звеньев 9 против часовой стрелки и опускание внутреннего грунтозацепа 8 в его крайнее нижнее положение, при этом правый регулятор потока 58, установленный на выходе рабочей жидкости из силовых гидроцилиндров 10, обеспечивает регулировку потока рабочей жидкости и скорости движения их штоков. Когда левый золотник 54 с помощью электромагнита, получившего соответствующий сигнал, переключается в положение «влево», рабочая жидкость по линии «РВ» через обратный клапан правого регулятора потока 58 движется без регулировки к силовым гидроцилиндрам 10 в их штоковую полость. Рабочая жидкость возвращается из их поршневой полости по сливной линии «АТ» через левый регулятор потока 57 на слив в гидробак 62. Происходит задвижение штоков силовых гидроцилиндров 10, поворот шарнирных звеньев 9 по часовой стрелке и подъем внутреннего грунтозацепа 8 в его крайнее верхнее положение, при этом левый регулятор потока 57, установленный на выходе рабочей жидкости из силовых гидроцилиндров 10, обеспечивает регулировку потока рабочей жидкости и скорости движения их штоков. При отсутствии управляющего сигнала центрирующие пружины возвращают золотник 54 в среднее положение.
Управление внешним грунтозацепом 6 при переключении правого золотника происходит аналогичным образом. Когда правый золотник 55 с помощью электромагнита, получившего соответствующий сигнал, переключается в положение «вправо», жидкость по линии «РА» движется в прямом направлении без регулировки через обратный клапан левого регулятора потока 59 к силовым гидроцилиндрам 7 управления внешним грунтозацепом 6 в их поршневую полость. Рабочая жидкость возвращается из их штоковой полости по сливной линии «ВТ» через правый регулятор потока 60 на слив в гидробак 62. При выдвижении штоков пары силовых цилиндров 7 происходит поворот внешнего грунтозацепа 6 относительно осей шарниров 5 против часовой стрелки и его опускание в крайнее нижнее положение, при этом правый регулятор потока 60, установленный на выходе жидкости из силовых цилиндров 7, обеспечивает регулировку потока жидкости и скорости движения их штоков. Когда правый золотник 55 с помощью электромагнита, получившего соответствующий сигнал, переключается в положение «влево», рабочая жидкость движется по линии РВ через обратный клапан правого регулятора потока 60 без регулировки к силовым цилиндрам 7 в их штоковую полость. Рабочая жидкость возвращается из их поршневой полости по сливной линии «АТ» через левый регулятор потока 59 на слив в гидробак 62 через фильтр 61.
При задвижении штоков пары силовых цилиндров 7 происходит поворот внешнего грунтозацепа 6 относительно осей шарниров 5 по часовой стрелке и его подъем в крайнее верхнее положение, при этом регулятор потока 59, установленный на выходе рабочей жидкости из силовых гидроцилиндров 7, обеспечивает регулировку потока жидкости и скорости движения их штоков. При отсутствии управляющего сигнала центрирующие пружины возвращают золотник 55 в среднее положение.
Перед началом движения, когда оба грунтозацепа 6 и 8 находятся, например, в поднятом положении, опоры 2-4 с помощью привода от силовой установки переводят в среднее положении, при котором передние катки 15-18 корпуса 1 располагаются примерно посередине передних направляющих 11-14, а задние катки 38-41 корпуса 1 посередине задних направляющих 34-37. В среднем положении средняя опора 2 стоит на опорной поверхности грунта, а боковые опоры 3, 4 подняты (фиг. 13а), либо наоборот, боковые опоры 3, 4 опираются на грунт, а средняя опора 2 находится в поднятом положении. При одинаковой длине опор 2-4 машинист визуально определяет среднее положение по передним торцам боковых опор 3, 4, которые выстраиваются примерно в одну линию с передним торцом средней опоры 2, либо по задним торцам боковых опор 3, 4, которые выстраиваются в одну линию с задним торцом средней опоры 2. В этом положении концевые выключатели 48, 49, 52 и 53 не контактируют с лыжами 46, 47, 50 и 51 и находятся в выключенном (разомкнутом) положении. Электрические сигналы от концевых выключателей 48, 49, 52 и 53 на электромагнитные катушки 72-75 золотников 54, 55 не поступают (фиг. 9). Центрирующие пружины удерживают золотники 54, 55 в среднем положении, а силовые цилиндры 7, 10 удерживают грунтозацепы 6, 8 в неподвижном состоянии. Если средняя опора 2 в среднем положении стоит на опорной поверхности грунта, а боковые опоры 3,4 подняты, то внешний грунтозацеп 6 должен быть поднят, а внутренний 8 опущен. При этом штоки силовых цилиндров 7 должны быть задвинуты, а штоки силовых цилиндров 10 выдвинуты. Если средняя опора 2 в среднем положении поднята, а боковые опоры 3, 4 опираются на грунт, то наоборот, внешний грунтозацеп 6 должен быть опущен, а внутренний 8 поднят.При этом штоки силовых цилиндров 7 должны быть выдвинуты, а штоки силовых цилиндров 10 задвинуты.
Перед началом движения на пульте 80 включают переключатель 71, при этом предохранитель 70 защищает кабельные линии от механических повреждений. Ручным нажатием одной из кнопок 76-79 подают напряжение на соответствующую электромагнитную катушку 72-75 управления одним из золотников 54, 55 и переводят один из грунтозацепов 6 или 8 в требуемое исходное положение вверх или вниз. Если боковые опоры 3, 4 подняты, а средняя опора 2 опирается на грунт, то нажатием кнопки 78 подают напряжение на правую электромагнитную катушку 74 правого золотника 55, переключая его влево. Тем самым поднимают внешний грунтозацеп 6, а нажатием кнопки 77 подают напряжение на левую электромагнитную катушку 73 левого золотника 54, переключая его вправо, тем самым опускают внутренний грунтозацеп 8 (заглубляют в грунт). Если боковые опоры 3, 4 опираются на грунт, а средняя опора 2 поднята, то нажатием кнопки 79 подают напряжение на левую электромагнитную катушку 75 правого золотника 55, переключая его вправо. Тем самым опускают внешний грунтозацеп 6, а нажатием кнопки 76 подают напряжение на правую электромагнитную катушку 72 левого золотника 54, переключая его влево, тем самым поднимают внутренний грунтозацеп 8. После перевода грунтозацепов 6, 8 в требуемое исходное положение и снятия усилия с кнопок 76-79, последние отключаются и размыкают свои цепи.
Движение шагающего болотного тягача происходит в результате вращения его приводных валов 19 и 22 от силовой установки. При вращении валов 19, 21 вращаются установленные на них цевочные звездочки 25, 28, которые за счет зубчатого зацепления с цевками 29-32 опор 2-4 перекатываются по стоящей на грунте опоре 2 или по неподвижным опорам 3, 4, перемещая при этом корпус 1. В тоже время цевочные звездочки 25, 28 за счет зубчатого зацепления с цевками 29-32 опор 2-4 своими зубьями передвигают относительно корпуса 1 переносимые опоры 3, 4 или переносимую опору 2. Поскольку привод на среднюю опору 2 смещен на 180° по отношению к приводу на боковые опоры 3, 4, то при вращении валов 19, 21 и работе цевочного зацепления происходит поочередное движение средней опоры 2 и боковых опор 3, 4. При этом корпус 1 на своих передних катках 15-18 и задних катках 38-41 движется как по рельсам по передним направляющим 11-14 и задним направляющим 34-37 поочередно подстилаемых под ним опор 2-4. При движении средней опоры 2 вместе с ней движется внутренний грунтозацеп 8, а при движении боковых опор 3, 4 вместе с ними движется внешний грунтозацеп 6 и балка 33.
При движении шагающего болотного тягача происходит работа концевых выключателей 48, 49, 52 и 53 в автоматическом режиме. При этом включенный переключатель 71 обеспечивает подачу напряжения на электромагнитные катушки 72-75 управления золотниками 54, 55. Подача напряжения на одну из электромагнитных катушек 72-75 происходит при срабатывания последовательно соединенного с ней соответствующего концевого выключателя 48, 49, 52, 53, который включается автоматически при наезде на него соответствующей лыжей 46, 47, 50, 51 в процессе работы привода.
Рассмотрим характерные положения опор 2-4 шагающего болотного тягача в процессе его движения, соответствующие полному циклу его движения (фиг. 13), а также положения передних катков 15-18 на передних направляющих 11-14 в указанных положениях и работу грунтозацепов 6, 8 в автоматическом режиме.
Предположим, что шагающий болотный тягач начал свое движение из среднего положения при опущенной средней опоре 2, поднятых боковых опорах 3, 4, поднятом внешнем грунтозацепе 6 и опущенном в грунт на глубину h внутреннем грунтозацепе 8 (фиг. 2, 13а). Из среднего положения шагающий болотный тягач переехал вперед в такое положение, при котором центры передних катков 17, 18 доехали до переднего края верхних ручьев передних направляющих 13, 14 неподвижной средней опоры 2, а передние направляющие 11, 12 боковых опор 3, 4 проехали по передним каткам 15, 16 своими нижними ручьями до их заднего края (фиг. 13б). Такое положение соответствует началу опускания на грунт боковых опор 3, 4, началу опускания внешнего грунтозацепа 6, а также началу подъема внутреннего грунтозацепа 8. В рассматриваемом положении лыжа 46 вступает в контакт с концевым выключателем 48, нажимает на него и включает его. Одновременно с этим, лыжа 51 вступает в контакт с концевым выключателем 53 и также включает его (фиг. 13б). В свою очередь, от концевого выключателя 48 поступает электрический сигнал правой электромагнитной катушке 72 левого золотника 54 (фиг. 9). Электромагнит правой электромагнитной катушки 72 переключает (толкает) левый золотник 54 влево, при этом происходит задвижение штоков силовых цилиндров 10 и начинается своевременный подъем внутреннего грунтозацепа 8. В это же самое время от концевого выключателя 53 поступает электрический сигнал на левую электромагнитную катушку 75 правого золотника 55. Электромагнит левой электромагнитной катушки 75 переключает правый золотник 55 вправо, при этом происходит выдвижение штоков силовых цилиндров 7 и начинается своевременное опускание внешнего грунтозацепа 6.
При дальнейшем движении шагающего болотного тягача центры передних катков 15, 16 из предыдущего положения перемещаются на середину задних ручьев передних направляющих 11, 12, а центры передних катков 17, 18 перемещаются на середину передних ручьев передних направляющих 13, 14 (фиг. 13в). Такое положение соответствует завершению опускания на грунт боковых опор 3, 4. При этом происходит завершение опускания внешнего грунтозацепа 6 и завершение подъема внутреннего грунтозацепа 8. В рассматриваемом положении лыжа 46 выходит из контакта с концевым выключателем 48 и выключает его, а лыжа 51 выходит из контакта с концевым выключателем 53 и также выключает его. В свою очередь подача электрического сигнала правой электромагнитной катушке 72 левого золотника 54 от концевого выключателя 48 прекращается. Также прекращается подача электрического сигнала левой электромагнитной катушке 75 правого золотника 55 от концевого выключателя 53. При отсутствии электрических сигналов и управляющих усилий центрирующие пружины переключают оба золотника 54, 55 в среднее положение. При этом прекращается задвижение штоков силовых цилиндров 10 и своевременно прекращается подъем внутреннего грунтозацепа 8. Также прекращается выдвижение штоков силовых цилиндров 7 и своевременно прекращается опускание внешнего грунтозацепа 6. Регуляторы потока 57-60 обеспечивают на выходе силовых цилиндров 7, 10 необходимую скорость движения их штоков (не менее 2VL/πR), при которой за время нахождения концевых выключателей 48, 53 в контакте с лыжами 46, 51 при заданной скорости движения шагающего болотного тягача V полностью поднимается внутренний грунтозацеп 8 за время подъема средней опоры 2 и полностью опускается внешний грунтозацеп 6 за время опускания боковых опор 3, 4.
При последующем движении шагающего болотного тягача его опоры 3, 4 меняются местами с опорой 2. Средняя опора 2 поднимается относительно грунта и перемещается вперед, а полностью поднятый грунтозацеп 8 при движении не касается грунта и не создает «бульдозерный эффект». Правая опора 3, а также жестко соединенная с ней левая опора 4, стоят неподвижно на поверхности грунта с полностью опущенным грунтозацепом 6, который надежно удерживает шагающий болотный тягач от пробуксовки. В процессе движения средняя опора 2 и поднятый внутренний грунтозацеп 8 перемещаются вперед на передних 17, 18 и задних 40, 41 катках, а корпус 1 перемещается вперед по боковым опорам 3, 4 на передних катках 15, 16 и задних катках 38, 39.
При дальнейшем движении центры передних катков 17, 18 перемещаются на задний край нижних ручьев передних направляющих 13, 14 средней опоры 2, а центры передних катков 15, 16 перемещаются на передний край верхних ручьев передних направляющих 11, 12. Такое положение соответствует началу опускания на грунт средней опоры 2, началу опускания внутреннего грунтозацепа 8 и началу подъема внешнего грунтозацепа 6 (фиг. 13г). В этом положении лыжа 47 вступает в контакт с концевым выключателем 49 и включает его в работу, а лыжа 50 начинает взаимодействовать с концевым выключателем 52 и тоже включает его в работу. В свою очередь от концевого выключатель 49 поступает электрический сигнал левой электромагнитной катушке 73 левого золотника 54. Магнит левой электромагнитной катушки 73 переключает левый золотник 54 вправо, при этом начинается выдвижение штоков силовых цилиндров 10, а также начинается своевременное опускание внутреннего грунтозацепа 8. В это же самое время от концевого выключателя 52 поступает электрический сигнал правой электромагнитной катушке 74 правого золотника 55. Электромагнит правой электромагнитной катушки 74 переключает правый золотник 55 влево, при этом начинается задвижение штоков силовых цилиндров 7 и своевременный подъем внешнего грунтозацепа 6.
Рассматриваемое движение шагающего болотного тягача завершается в положении, при котором центры передних катков 17, 18 переместились на середину задних ручьев передних направляющих 13, 14, а центры передних катков 15, 16 - на середины передних ручьев передних направляющих 11, 12, что соответствует завершению опускания на грунт средней опоры 3. В рассматриваемом положении также завершаются опускание на грунт внутреннего грунтозацепа 8 и подъем из грунта внешнего грунтозацепа 6 (фиг. 13д). В таком положении лыжа 47 выходит из контакта с концевым выключателем 49 и выключает его из работы, а лыжа 50 выходит из контакта с концевым выключателем 52 и выключает его из работы. При этом подача электрического сигнала левой электромагнитной катушке 73 левого золотника 54 от концевого выключателя 49 прекращается. Также прекращается подача электрического сигнала правой электромагнитной катушке 74 правого золотника 55 от концевого выключателя 52. При отсутствии электрических сигналов и управляющих усилий центрирующие пружины переключают золотники 54, 55 в среднее положение. При этом своевременно прекращается выдвижение штоков силовых цилиндров 10 и опускание внутреннего грунтозацепа 8, а также задвижение штоков силовых цилиндров 7 и подъем внешнего грунтозацепа 6. Регуляторы потока 57-60 обеспечивают на выходе силовых цилиндров 7, 10 необходимую скорость движения их штоков (не менее 2VL/πR), при которой за время работы концевых выключателей 49, 52 в контакте с лыжами 47, 50 полностью поднимается внешний грунтозацеп 6 и полностью опускается внутренний грунтозацеп 6.
При дальнейшем передвижении шагающего болотного тягача цикл поочередного перемещения средней 2 и боковых 3, 4 опор и автоматического управления подъемом и опусканием грунтозацепов 6, 8 по первому варианту конструкции повторяется.
Рассмотрим работу грунтозацепов 6, 8 шагающего болотного тягача в автоматическом режиме по второму варианту конструкции при его движении в тех же характерных положениях, которые были рассмотрены выше по первому варианту конструкции.
В среднем (исходном) положении опор 2-4 концевые выключатели 81-84 не контактируют с лыжами 85-88 и находятся в выключенном положении (фиг. 11). Концевые выключатели 81-84 не подают электрические сигналы на электромагнитные катушки 72-75 левого и правого золотников 54 и 55 (фиг. 12). А золотники 54, 55 удерживаются своими центрирующими пружинами в среднем положении и не направляют поток рабочей жидкости от насоса 56 (при однонасосной гидросхеме) или от насосов 64 и 65 (при двухнасосной гидросхеме) к силовым цилиндрам 7 и 10 (фиг. 7, 8). Движение шагающего болотного тягача начинают аналогично тому, как это описано в первом варианте конструкции, при включенном переключателе 71 после перевода грунтозацепов 6, 8 в требуемое исходное положение при использовании кнопок 76-79.
При движении шагающего болотного тягача происходит работа грунтозацепов 6, 8 в автоматическом режиме. При этом включенный переключатель 71 обеспечивает подачу напряжения на электромагнитные катушки 72-75 управления золотниками 54, 55. Подача напряжения на одну из электромагнитных катушек 72-75 происходит при срабатывания последовательно соединенного с ней соответствующего концевого выключателя 81-84, который включается автоматически при наезде на него соответствующей лыжей 85-88 в процессе работы привода.
Предположим, что шагающий болотный тягач начал свое движение из среднего положения (фиг. 11) при поднятых боковых опорах 3, 4. Переехав из исходного положения в положении I задние катки 40 и 41 по задним направляющим 36 и 37 средней опоры 2 проезжают расстояние a/2-R. Боковые опоры 3 и 4 за это же время проезжают своими задними направляющими 34 и 35 по задним каткам 38 и 39 такое же расстояние a/2-R (фиг. 14а). В рассматриваемом положении лыжа 85 вступает в контакт с концевым выключателем 81 и включает его. Он подает сигнал правой электромагнитной катушке 72, магнит которой переключает левый золотник 54 влево. При этом начинается подъем внутреннего грунтозацепа 8. В тоже время лыжа 88 включает концевой выключатель 84, который подает электрический сигнал левой электромагнитной катушке 75, магнит которой переключает правый золотник 55 вправо. При этом начинается опускание внешнего грунтозацепа 6.
В положении II задние катки 40 и 41 от своего предыдущего места нахождения проезжают путь R и доезжают до своих крайних передних положений по задним направляющим 36 и 37 средней опоры 2, а задние катки 38 и 39 проезжают тот же путь R и доезжают до своих крайних задних положений по задним направляющим 34, 35 боковых опор 3, 4. Концевой выключатель 81 съезжает с лыжи 85 и выключается, а концевой выключатель 84 съезжает с лыжи 88 и также выключается (фиг. 14б). При этом прекращается подача электрических сигналов золотникам 54 и 55 от концевых выключателей 81 и 84, а золотники 54, 55 прекращают подачу рабочей жидкости силовым цилиндрам 7 и 10. Таким образом, своевременно завершается опускание внешнего грунтозацепа 6 и подъем внутреннего грунтозацепа 8, поскольку золотники 54 и 55 под действием центрирующих пружин переключаются в среднее положение. Регуляторы потока 57-60 обеспечивают необходимую скорость движения штоков силовых цилиндров 7 и 10, при которой внешний грунтозацеп 6 полностью опустился, а внутренний грунтозацеп 8 полностью поднялся за время работы концевых выключателей 81 и 84 в контакте с лыжами 85 и 88. После выключения концевых выключателей 81 и 84 в рассматриваемом положении срабатывают реле времени 89 и 92 задержки их включения (фиг. 12). Поэтому при обратном движении задних катков 38, 40 относительно задних направляющих 34, 36 и концевых выключателей 81, 84 по лыжам 85, 88 не происходит подачи электрических сигналов электромагнитным катушкам 72, 75 золотников 54 и 55 на изменение положения грунтозацепов 6 и 8. Реле времени 89 и 92 прекращают блокировку концевых выключателей 81, 84 после того, как они вместе с кронштейнами 42, 44 и задними катками 38, 40 проедут путь как минимум, a/2 до середины задних направляющих 34, 36, включая расстояние R, равное длине лыж 85, 88, то есть путь a/2-R после проезда лыжи, а как максимум путь 3a/2 до той же середины задней направляющей, но на обратном ходе, не доехав расстояние a/2-R до нового контакта с лыжами 85, 88 в новом цикле движения.
В положении III задние катки 40, 41 не доезжают по задним направляющим 36 и 37 средней опоры 2 до своих крайних положений расстояние R, а задние катки 38 и 39 не доезжают на такое же расстояние R до своих крайних положений относительно задних направляющих 34 и 35. В этом положении вступают в работу концевые выключатели 82 и 83 (фиг. 15а). Лыжа 86 включает в работу концевой выключатель 82, а лыжа 87 включает в работу концевой выключатель 83. Концевой выключатель 82 при своем включении подает электрический сигнал левой электромагнитной катушке 73, магнит которой переключает левый золотник 54 вправо. При этом золотник 54 направляет поток рабочей жидкости в поршневую полость силового цилиндра 10, в результате чего начинается опускание внутреннего грунтозацепа 8. Одновременно начинается подъем внешнего грунтозацепа 6, так как концевой выключатель 83 при своем включении подает электрический сигнал правой электромагнитной катушке 74, магнит которой переключает правый золотник 55 влево. При этом золотник 55 направляет поток рабочей жидкости к силовому цилиндру 7 в его штоковую полость. В результате начинается подъем внешнего грунтозацепа 6.
В положении IV центры задних катков 40 и 41 перемещаются в крайнее заднее положение по отношению к задним направляющим 36 и 37 средней опоры 2, а задние катки 38 и 39 перемещаются в крайнее переднее положение относительно задних направляющих 35, 36 боковых опор 3, 4. В этом положении концевой выключатель 82 съезжает с лыжи 86 и выключается, а концевой выключатель 83 съезжает с лыжи 87 и тоже выключается (фиг. 15б). При этом прекращается подача электрических сигналов от концевых выключателей 82, 83 к электромагнитным катушкам 73, 74 золотников 54 и 55. Центрирующие пружины возвращают золотники 54 и 55 в среднее положение. Прекращается подача рабочей жидкости от золотников 54 и 55 к силовым цилиндрам 7 и 10, завершается опускание внутреннего грунтозацепа 8 и подъем внешнего грунтозацепа 6. Регуляторы потока 57-60 обеспечивают необходимую скорость движения штоков силовых цилиндров 7 и 10, при которой внешний грунтозацеп 6 полностью поднялся, а внутренний грунтозацеп 8 полностью опустился за время работы концевых выключателей 82 и 83 в контакте с лыжами 86 и 87.
После выключения концевых выключателей 82, 83 в рассматриваемом положении срабатывают реле времени 90, 91 задержки их включения, поэтому при обратном движении концевых выключателей 82, 83 по лыжам 86, 87 не происходит подачи электрического сигнала электромагнитным катушкам 73, 74 золотников 54 и 55 на изменение положения грунтозацепов 6 и 8. Реле времени 90, 91 прекращает блокировку концевых выключателей 82 и 83 после того, как они вместе с задними катками 38, 40 проедут путь как минимум a/2 до середины задней направляющей, включая расстояние R, равное длине лыж 86, 87, а как максимум путь 3a/2 до той же середины задней направляющей, но на обратном ходе. Таким образом, реле времени должно быть настроено на время в диапазоне от a/2V до 3a/2V, где V - средняя скорость движения шагающего болотного тягача.
Время после проезда лыж 85-88 концевыми выключателями 81-84 и включением реле времени 89-92 с одной стороны, и время после включения реле времени 89-92 и новом контакте концевых выключателей 81-84 с лыжами 85-88 на обратном ходе, составляет величину (a/2-R)/V. Это запас по времени у реле времени 89-92, который остается даже при его настройке по крайним значениям указанного выше диапазона.
Например, при средней рабочей скорости движения шагающего болотного тягача по неосушенному болоту 500 м/ч и длине хода задних катков по задней направляющей я, равной 1 м и равной длине передней направляющей, реле времени должно быть настроено на время задержки включения в диапазоне от a/2V до 3a/2V, то есть от 0,001 до 0,003 ч или от 3,6 до 10,8 с. При настройке реле времени на любое время в рассчитанном диапазоне, всегда будет своевременно срабатывать реле времени на отключение соответствующей ветви цепи с установленном в ней концевым выключателем, и всегда своевременно оно будет включаться в работу при новом контакте с лыжей в новом цикле движения. При радиусе R=0,15 м и настройке реле времени даже по крайним значениям указанного выше диапазона запас по времени (a/2-R)/V для срабатывания реле времени составит 0,0007 ч или 2,52 с.
При движении по слабодеформируемому грунту нет необходимости в использовании грунтозацепов. Для движения шагающего болотного тягача с выключенными из работы грунтозацепами перед началом движения при среднем положении опор 2-4 кнопками 76-79 ручного управления золотниками 54 и 55 поднимают грунтозацепы 6, 8 вверх. Затем выключают переключатель 71, тем самым выключают из работы электрическую систему автоматического управления, при этом силовые цилиндры 7, 10 удерживают грунтозацепы 6, 8 в поднятом положении.
Таким образом, автоматическое управление внешним и внутренним грунтозацепами с помощью золотников с электромагнитным управлением и концевых выключателей, контактирующих с лыжами, значительно упрощает управление шагающим болотным тягачом и снижает утомляемость машиниста, как в первом, так и во втором вариантах конструкции. Машинисту во время работы не требуется следить за передвижением грунтозацепов и производить переключение двух золотников гидрораспределителя вручную на каждом шаге в условиях ограниченной обзорности.
Кроме того, автоматическое управление в обоих вариантах конструкции обеспечивает своевременное поочередное опускании внешнего и внутреннего грунтозацепов при их заглублении в грунт и подъеме из грунта на каждом шаге опор, что приводит к повышение тягово-сцепных свойств и проходимости шагающего болотного тягача при его передвижении по неосушенному болоту.
Установка гидрораспределителя с электромагнитным управлением двух золотников вместо гидрораспределителя с ручным управлением, как в первом, так и во втором вариантах конструкций, обеспечивает возможность автоматического управления двумя парами силовых цилиндров, которые в свою очередь управляют двумя грунтозацепами.
Установка регуляторов потока с обратными клапанами, регулирующими на выходе силовых цилиндров скорость движения их штоков, которая не должна быть меньше величины 2V/πR при длине хода каждого штока L, и скорости движения шагающего болотного тягача V, обеспечивает для обоих вариантов конструкции своевременное и полное заглубление грунтозацепов в грунт и подъем их из грунта на полную высоту за время нахождения концевых выключателей в контакте с лыжами.
Регулирование потока рабочей жидкости на выходе силовых цилиндров, кроме плавного и устойчивого движения их штоков и стабильной скорости движения внутреннего и внешнего грунтозацепов, обеспечивает отвод в гидробак тепла рабочей жидкости, нагретой на гидравлическом сопротивлении, где накопленное тепло рассеивается.
Установка концевых выключателей по первому варианту конструкции на одной вертикали, проходящей через центр приводного вала, а также через центры установленных на нем подшипниковых опор, цевочных звездочек и передних катков, обеспечивает движение концевых выключателей по траектории, параллельной траектории движения центров передних катков корпуса. Исполнение лыж по форме в виде четверти кольца радиусом R, обеспечивает повторение ими формы половины передних и половины задних ручьев передних направляющих опор с такими же радиусами R. Установка одних лыж на передних направляющих в положении, при котором правый край их рабочих участков совпадает с вертикалью, проходящей через стык переднего ручья с верхним и нижним ручьями передних направляющих, а других лыж симметрично центру передних направляющих, обеспечивает движение концевых выключателей по лыжам по траекториям, параллельным движению передних катков по передним и задним ручьям передних направляющих. При такой взаимной установке концевых выключателей и лыж при их взаимодействии друг с другом опускание и подъем грунтозацепов будет своевременным, так как положения центров передних катков корпуса на передних краях верхних ручьев и на задних краях нижних ручьев передних направляющих совпадают с началом контакта концевых выключателей с лыжами, а положения центров передних катков корпуса на серединах передних и задних ручьев передних направляющих совпадают с окончанием контакта концевых выключателей с лыжами.
Установка концевых выключателей на щеках кронштейнов над задними катками на одной с ними вертикали обеспечивает параллельность траектории движения кулачков концевых выключателей и траектории движения центра задних катков. Установка лыж, взаимодействующих с концевыми выключателями, на верхних балках задних направляющих обеспечивает параллельность лыж и задних направляющих, по которым движутся задние катки. Установка лыж длиной R на расстоянии a/2-R от центра задних направляющих и a-2R друг от друга обеспечивают возможность включения и выключения концевых выключателей при контакте с ними в такие моменты, которые совпадают с положениями центров задних катков на задних направляющих либо на расстоянии R от своего крайнего положения, либо в крайних положениях. Поэтому при такой взаимной установке концевых выключателей и взаимодействующих с ними лыж опускание и подъем грунтозацепов будет своевременным и оптимальным.
Преимущество первого варианта конструкции шагающего болотного тягача по сравнению со вторым вариантом заключается в более простой электрической схеме, так как во втором варианте в схеме дополнительно установлены четыре реле времени. Преимущество второго варианта по отношению к первому заключается в более простой конструкции лыж за счет их прямолинейной формы и меньшем износе кулачков концевых выключателей.
При участии авторов разработан прототип шагающего болотного тягача, опытно-промышленный образец которого с ручным управлением грунтозацепов изготовлен в ЗАО «Тверской экспериментально-механический завод» и успешно прошел испытания на болотах Тверской области.