МАШИНА
MACHINE

Изобретение относится к тяжелым гусениц-колесным машинам, преимущественно к танкам.
Известны гусениц-колесные самотранспортируемые колесным ходом танки, например, из [1], с.60…67, и гусениц-колесные самотранспортируемые колесным ходом машины, например, из [2], [3], [4], [5] и другие, в которых колесный ход предназначен для транспортирования к месту работы.
Недостатки их в том, что для движения на колесном ходу демонтируют гусеничные ленты [1] или продолжают вращать ведущие звездочки гусениц и перематывать гусеничные ленты [2], [3], [4], [5]. Недостаток еще и в том, что для управления маневрированием на гусеничном ходу используют рычаги, а для управления маневрированием на колесном ходу используют рулевое колесо, что неудобно и загромождает место водителя.
Известна машина, содержащий корпус, двигатель, трансмиссию, гусеницы, управляемые и ведущие колеса на рычажных подвесках с гидроцилиндрами подъема-опускания, например, из [5], которая принята за прототип.
Недостатки ее те же, что у аналогов. Кроме того, для копирования неровностей поверхности дороги 4-мя колесами требуется поднять корпус гидроцилиндрами рычажных подвесок колес на неполный ход поршня в каждом из них и угадать, какую часть хода поршню сохранить для копирования неровностей поверхности дороги 4-мя колесами.
Техническим результатом изобретения являются управление маневрированием машины на гусеничном и колесном ходу только рулевым колесом, каждому углу поворота которого постоянно соответствует свой радиус траектории и на колесном, и на гусеничном ходу, а также автоматическая настройка гидроцилиндров подъема-опускания для копирования колесами неровностей поверхности дороги и выключение перематывания гусениц при этом.
Сущность изобретения:
1. Машина, содержащая корпус, двигатель, трансмиссию, гусеницы, управляемые и ведущие колеса на рычажных подвесках с гидроцилиндрами подъема-опускания, в которой по изобретению ведущие колеса правого и левого бортов связаны кинематически между собой и с двигателем через дифференциал, к водилу которого прикреплены солнечные шестерни правого и левого планетарного редуктора, чье водило связано с тормозом и с ведущей звездочкой гусеницы своего борта, а эпицикл каждого планетарного редуктора связан кинематически через муфту включения-выключения с реверсивным гидравлическим мотором, входные-выходные каналы которого сообщены маслопроводами с входными-выходными каналами регулируемого реверсивного насоса, имеющего возможность работать при противоположных вращениях его вала, связанного кинематически со вторичным валом коробки переключения передач, при этом со звеном регулирования рабочего объема насоса связано кинематически через гидроусилитель рулевое колесо, связанное кинематически и с управляемыми колесами также через гидроусилитель.
2. Машина по п.1, в которой по изобретению поршневые полости гидроцилиндров подъема-опускания сообщены маслопроводами с первым гидроаккумулятором, а штоковые полости гидроцилиндров подъема-опускания сообщены маслопроводами со вторым гидроаккумулятором, и при этом полости гидроцилиндров подъема-опускания сообщены маслопроводами с масляным насосом через двусторонний гидрозамок и гидрораспределитель с отрицательным перекрытием золотника.
Благодаря признакам пп.1 и 2 осуществляют управление маневрированием машины на гусеничном и колесном ходу только рулевым колесом, каждому углу поворота которого постоянно соответствует свой радиус траектории и на колесном, и на гусеничном ходу, а также осуществляют автоматическую настройку гидроцилиндров подъема-опускания для копирования колесами неровностей поверхности дороги и выключение перематывания гусениц при этом.
Устроена машина (далее танк) следующим образом.
На фиг.1 изображен танк, например типа Т-55, Т-55М, в транспортной позиции на колесном ходу, вид сбоку. Пунктиром показано положение грунта, колес и опорных-натяжных катков гусениц при движении на гусеничном ходу. Боевая масса 36 т + колесный ход + добавочный запас топлива, общая масса 40 т, двигатель 620 л. с.[1], с.186, 187.
На фиг.2 - вид сверху.
На фиг.3 изображена гидравлическая схема соединения маслопроводами гидравлических аппаратов подъема-опускания корпуса танка и опорных-натяжных катков гусениц.
На фиг.4 изображена схема устройства для маневрирования танком на гусеничном и колесном ходу.
Условные обозначения на фиг.1, 2, 3 и 4:
1 - бронекорпус танка (далее корпус),
2 - управляемое колесо с арочной авиационной шиной 950×350, рабочее давление 0,52 МПа, стояночная нагрузка 4,8 т, максимально допустимая нагрузка 15,3 т, взлетная скорость 160 км/ч, [6], с.149, таблица 6.17 (далее колесо),
3 - ведущее колесо с арочной авиашиной 1450×520, рабочее давление 0,55 МПа, стояночная нагрузка 14,3 т, максимально допустимая нагрузка 38,8 т, взлетная скорость 220 км/ч, [6], с.149, табл.6.17 (далее колесо),
4 - цепь привода колеса 3 (далее цепь),
5 - ведомая звездочка привода колеса 3 (далее звездочка),
6 - ведущая звездочка привода колеса 3 (далее звездочка)
7 - гусеница танка (далее гусеница),
8 - гусеничная лента (далее лента),
9 - ведущая звездочка гусеницы 7 (далее звездочка),
10 - опорный каток гусеницы 7 (далее каток),
11 - опорный-натяжной каток гусеницы 7 (далее каток),
12 - мост колес 2 с рулевой трапецией (далее мост),
13 - балка-ось колес 3 (далее ось),
14 - параллелограммная подвеска моста 12 со сферическими шарнирами рычагов (далее подвеска),
15 - рычажная подвеска моста 13, каждый рычаг которой прикреплен к оси 13 неподвижно, а с корпусом 1 соединен цилиндрическим шарниром (далее подвеска),
16 - гидроцилиндр подъема-опускания корпуса 1, а также подъема-опускания колес 2 (далее цилиндр),
17 - гидроцилиндр подъема-опускания корпуса 1, а также подъема-опускания колес 3 (далее цилиндр),
18 - гидроцилиндр подъема-опускания катка 11, поршневая полость цилиндра с сапуном, (далее цилиндр),
19 - с винтовым натяжником гибкая растяжка между рычагами подвески 14 (далее растяжка),
20 - маслопровод на фиг.3 (далее маслопровод),
21 - емкость для масла (далее бак),
22 - шестереночный насос с приводом от вала двигателя танка (далее насос),
23 - предохранительный клапан (далее клапан),
24 - масляный фильтр с редукционным клапаном (далее фильтр),
25 - гидрораспределитель с отрицательным перекрытием золотника (далее распределитель),
26 - двусторонний гидрозамок (далее замок),
27 - дроссель с обратным клапаном (далее замедлитель),
28 - первый гидроаккумулятор (далее аккумулятор),
29 - второй гидроаккумулятор (далее аккумулятор),
30 - двигатель с муфтой сцепления, (далее двигатель),
31 - коробка переключения передач (далее КПП),
32 - раздаточная коробка, соединенная ведущей шестерней со вторичным валом КПП 31 (далее раздатчик),
33 - ведомая шестерня раздатчика 32 с устройством перемещения по валу, на котором сидит (далее шестерня),
34 - ведущий мост танка (далее мост),
35 - муфта, соединяющая раздатчик 32 с главной передачей моста 34 (далее муфта),
36 - ведущая шестерня главной передачи моста 34 (далее шестерня),
37 - ведомая шестерня главной передачи моста 34 (далее шестерня),
38 - дифференциал моста 34 (далее дифференциал),
39 - солнечная шестерня дифференциала 38 (далее шестерня),
40 - полуось привода звездочки 6 шестерней 39 (далее полуось),
41 - водило дифференциала 38 (далее водило),
42 - планетарный редуктор привода звездочки 9 (далее редуктор),
43 - солнечная шестерня редуктора 42 (далее шестерня),
44 - полая полуось привода звездочки 9 редуктором 42 (далее полуось),
45 - водило редуктора 42 с сателлитами, соединенное с полуосью 44 (далее водило),
46 - с внутренними зубьями эпицикл-обечайка редуктора 42 и с наружными зубьями кинематической связи правого и левого редукторов 42 между собой (далее эпицикл),
47 - шестерня с муфтой включения-выключения сцепления ее с валом, на котором сидит (далее шестерня),
48 - коническая шестерня кинематической связи редукторов 42 между собой (далее шестерня),
49 - ленточный тормоз со шкивом, сидящим на полуоси 44 (далее тормоз),
50 - реверсивный гидравлический аксиально-плунжерный мотор типа 210.32.11 [7], с.33 (далее мотор),
51 - маслопровод на фиг.4 (далее маслопровод),
52 - регулируемый реверсивный аксиально-плунжерный насос, имеющий возможность работать при противоположных вращениях его вала, типа 207.32.11.02 [7], с.47, рис.3.12, имеющий звено-палец [7], с.46, рис.3.10, позиция 7, поворота наклонного блока (далее насос),
53 - реверсивный насос подпитки, например МНШ-46У [8], с.20 (далее насос),
54 - блок обратных клапанов (далее клапан-блок),
55 - блок предохранительных и регулирующих гидроаппаратов в объемном гидроприводе мотора 50 с насосом 52, включающий предохранительные, редукционные и обратные клапаны, гидрораспределитель с гидравлическим управлением, масляный фильтр, радиатор и емкость для масла, (далее блок),
56 - двусторонний гидравлический замок на входных каналах мотора 50 (далее замок),
57 - рулевое колесо (далее руль),
58 - червячное колесо рулевого устройства (далее червяк),
59 - зубчатый сектор, находящийся в зацеплении с червяком 58 (далее сектор),
60 - зубчатый сектор, соединенный твердо с сектором 59 (далее сектор),
61 - зубчатый сектор, соединенный твердо с секторами 59 и 60 (далее сектор),
62 - гидроцилиндр, соединенный зубчатой рейкой на одном из штоков с сектором 59 (далее цилиндр),
63 - гидрораспределитель с отрицательным перекрытием золотника, с центрирующими пружинами и реактивными камерами "чувства дороги" [9], с.217, сообщенный с цилиндром 62, (далее распределитель),
64 - звенья связи одного из штоков цилиндра 62 со звеном регулирования насоса 52 (далее звенья),
65 - стабилизатор, связанный кинематически со звеньями 64, (далее стабилизатор),
66 - емкость для масла гидроусилителя руля 57 (далее бак),
67 - шестереночный насос (далее насос),
68 - предохранительный клапан (далее клапан),
69 - масляный фильтр с редукционным клапаном (далее фильтр),
70 - зубчатая рейка привода поворота колес 2 (далее рейка),
71 - шестерня привода поворота колес 2 (далее шестерня),
72 - телескопический карданный вал (кардан),
73 - зубчатая рейка привода рулевой трапеции (далее рейка).
К передней стенке корпуса 1 (фиг.1 и 2) сферическими шарнирами присоединены рычаги параллелограмма подвески 14 моста 12 управляемых колес 2 и цилиндры 16. От боковых смещений рычаги удерживают гибкие растяжки 19. К задней стенке корпуса двумя цилиндрическими шарнирами присоединены подвеска 15 оси 13 колес 3 и цилиндры 17. Оси цилиндрических шарниров совпадают с осями звездочек 9 гусениц 7. Катки 10 и 11 охвачены лентой 8. Оси катков 11 соединены шарнирно с цилиндрами 18.
Одноименные полости цилиндров 16 и 17 (фиг.3) попарно сообщены между собой маслопроводами 20. Поршневые полости этих цилиндров через замедлители 27 сообщены маслопроводами 20 между собой, с аккумулятором 28, со штоковыми полостями цилиндров 18 и через еще один замедлитель 27, замок 26, распределитель 25 с насосом 22. Штоковые полости цилиндров 16 и 17 сообщены маслопроводами 20 между собой, с аккумулятором 29 и через замок 26, распределитель 25 - с насосом 22. Этот насос всасывающим маслопроводом сообщен с баком 21, а напорным маслопроводом сообщен с распределителем 25 и через клапан 23, фильтр 24 сообщен с баком 21.
Вал двигателя 30 (фиг.4) через муфту сцепления, КПП 31, раздатчик 32, муфту 35 соединен с шестерней 36 моста 34 и через шестерню 37, прикрепленную к водилу 41, соединен с дифференциалом 38, шестерня 39 которого посредством полуоси 40 соединена со звездочкой 6, связанной цепью 4 со звездочкой 5 колеса 3. К водилу 41 прикреплены шестерни 43 правого и левого редуктор 42. Шестерня 43 находится в зацеплении с сателлитами водила 45 редуктора 42. Водило 45 посредством полуоси 44 соединено со шкивом тормоза 49, звездочкой 9 гусеницы 7 и находится в кинематической связи с эпициклом 46 через свои сателлиты, которые находятся в зацеплении с внутренними зубьями эпицикла. Его наружные зубья на обечайке эпицикла находятся в зацеплении с шестерней 47, соединяемую-разъединяемую с валом, на котором сидит муфтой, управляемой с места водителя. Шестерни 47 и 48 соединяют кинематически редукторы 42 между собой и с валом мотора 50, который через замок 56 и маслопроводы 51 сообщен с насосом 52, вал которого соединен с валом шестерни 33 раздатчика 32. С другой стороны к валу шестерни 33 соединен вал насоса 53. Этот насос через блок 54 обратных клапанов сообщен с блоком 55 гидроаппаратов подпитки, регулирования и предохранения объемного гидропривода.
Руль 57 связан валом с червяком 58, который находится в зацеплении с зубьями сектора 59, установлен в подшипниках с возможностью перемещения вдоль своей оси и соединен с золотником распределителя 63. Управляющие каналы этого распределителя сообщены маслопроводами с цилиндром 62, один из штоков которого соединен с зубчатой рейкой 70, находящейся в зацеплении с сектором 59, а другим штоком соединен шарнирно со звеньями 64, связывающие его и со звеном регулирования насоса 50, и со стабилизатором 65. Этот стабилизатор содержит стержень с частично сжатой гайками пружиной между двух дисков с отверстием для стержня и цилиндрическую обечайку с торцевыми буртиками для упора в них дисков под нажатием пружины. Обечайка стабилизатора соединена шарнирно с корпусом 1. К секторам 59 и 60 прикреплен сектор 61, с зубьями которого находится в зацеплении шестерня 71, соединенная карданом 72 с другой шестерней 71, связанной зубчатым зацеплением с рейкой 73 привода поворота колес 2 рулевой трапецией моста 12. Входной канал распределителя 63 сообщен напорным маслопроводом с насосом 67, выходной канал которого сообщен сливным маслопроводом через фильтр 69 с баком 66. Клапан 68 сообщен с напорным и со сливным маслопроводами. Колеса 2 и 3 оснащены тормозами с пневматическим приводом. Колеса и навески выполнены с возможностью быстрого демонтажа.
Работу по транспортировке танка из парка в назначенный пункт осуществляют следующим образом.
Пусть требуется доставить танк из парка в назначенный пункт. Для этого заводят двигатель 30, распределителем 25 включают подачу масла насосом 22 из бака 21 по маслопроводам 20 через замок 26 и обратные клапаны замедлителей 27 в аккумулятор 28, поршневые полости цилиндров 16 и 17, штоковые полости цилиндров 18 вплоть до полного хода поршней всех перечисленных цилиндров. При этом из штоковых полостей цилиндров 16 и 17 масло выдавливают через открытый клапан второго выходного канала замка 26 через распределитель 25, фильтр 24 и его редукционный клапан в бак 21. Этим танк переводят в транспортную позицию на колесном ходу (фиг.1). Затем шестерню 33 выводят из зацепления с ведущей шестерней раздатчика 32 (если она находилась в зацеплении), одновременно муфтами разъединяют связь шестерен 47 с валом, на котором они сидят, и включают первую передачу КПП 31. Этим подводят вращающий момент от двигателя к мосту 34. Шестернями 36 и 37 вращают дифференциал 38, его шестерни 39, полуоси 40, звездочки 6 и 5, колеса 3. Далее посредством КПП 31 включают более высокие скорости в зависимости от условий. Гусеничные ленты 8 при этом не перематывают, так как свободно сидящие на валах шестерни 47 не препятствуют легкому вращению эпициклов 46. Поэтому к водилам 45 редукторов 42 подводят недостаточный вращающий момент для перематывания полотен 8 гусениц 7.
Для поворота вправо (влево) вращают руль 57 вправо (влево). Этим червяк 58 упирают в зубья сектора 59 и смещают его вдоль оси назад (вперед) вместе с золотником распределителя 63, которым направляют поток масла от насоса 66 в полость цилиндра 62 со стороны зубчатой рейки на штоке (со стороны штока соединенного со звеньями 64), а из другой его полости масло выдавливают через распределитель 63 и фильтр 69 в бак 66. Цилиндром 64 поворачивают секторы 59, 60 и 61 по часовой стрелке (против часовой стрелки) и смещают червяк 58 вместе с золотником распределителя 63 вперед (назад) до восстановления их исходной позиции. При этом цилиндром 62 дополнительно сжимают пружину стабилизатора 65, сектором 61 поворачивают шестерни 71 с карданом 72 против часовой стрелки (по часовой стрелке), а рейку 73 влево (вправо), колеса 2 вправо (влево). Для выхода из поворота руль 57 не удерживают в повернутой позиции. Поэтому пружиной стабилизатора 65 и стабилизирующим моментом колес 2 возвращают их и поршень цилиндра 62 в исходное положение прямолинейного движения, перекачивая масло между его полостями через зазоры отрицательного перекрытия золотника в распределителе 63.
Пусть танк передвигают по дороге с неровной поверхностью. При наезде, например, передних колес 2 на ухаб, поршнями цилиндров 16 выдавливают масло через замедлитель 27 в аккумулятор 28, так как инерционность корпуса 1 больше инерционности аккумулятора 28. Поэтому переднюю часть корпуса 1 приподнимают на меньшую величину, чем высота ухаба. При этом в штоковые полости всасывают масло через обратный клапан замка 26. После переезда ухаба аккумулятор 28 через обратный клапан замедлителя 27 возвращает масло в поршневые полости цилиндров 16. При этом масло из штоковых полостей цилиндров 16 поступает в аккумулятор 29, так как направление в бак 21 закрыто замком 26. В дальнейшем на ухабах не выше первого масло в штоковые полости цилиндров 16 и 17 поступает из аккумулятора 29 и затем возвращается в него же. При более высоких ухабах, чем наибольший из предыдущих, масло в штоковые полости цилиндров 16 и 17 поступает из аккумулятора 29 и дополнительно через обратный клапан замка 26, накапливаясь постепенно в аккумуляторе 29, который тем самым "запоминает" наибольшую высоту ухабов. В дальнейшем масло перекачивают частично между одноименными полостями цилиндров 16 и 17, а частично между цилиндрами и аккумуляторами. При этом замедлителями 27 тормозят высокочастотные гармоники колебания корпуса 1, создавая более комфортные условия для экипажа на повышенных скоростях движения.
По нашим вычислениям максимальная скорость такого танка на асфальтобетонном шоссе и на зимней обледенелой дороге 160 км/ч, на укатанной грунтовой (полевой) дороге - 100 км/ч, на снежной укатанной дороге и на местности с плотной дерниной и по залежи - 80 км/ч.
Пусть на маршруте движения имеется участок пути с неблагоприятными для колесного хода условиями. Для движения по такому участку корпус 1 танка распределителем 25 опускают на гусеницы 7, колеса 2 и 3 поднимают вверх, катки 11 переводят в рабочее положение. Одновременно шестерню 33 вводят в зацепление с ведущей шестерней раздатчика 32, шестерни 47 соединяют муфтами с валами, на которых они сидят, и включают первую передачу КПП 31. Этим двигателем 30 вращают шестерни раздатчика 32, насосы 52 и 53, шестерни 36 и 37 моста 34, водило 41 дифференциала 38 и прикрепленные к дифференциалу шестерни 43 правого и левого редукторов 42. Пусть руль 57 находится в средней позиции, которой соответствует одинаковое давление пружины стабилизатора 65 на оба буртика его обечайки и нулевой рабочий объем насоса 52. В такой позиции насосом 52 масло не качают, мотор 50 заторможен замком 56 и его валом через шестерни 48 и 47 удерживают эпициклы 46 правого и левого редукторов 42 от вращения. Поэтому шестернями 43 редукторов 42 вращают их сателлиты, которые обкатывают по неподвижным эпициклам 46 и вращают тем самым оба водила 41 и обе звездочки 7 с одинаковой частотой. Танк передвигают прямолинейно.
Для поворота вправо (влево) поворачивают руль 57 вправо (влево) и через гидроусилитель и звенья 64 выводят насос 52 из положения нулевого рабочего объема, а пружину стабилизатора 65 дополнительно сжимают. Масло подают к мотору 50 через замок 56 и вращают его вал влево (вправо). Поэтому эпицикл 46 правого (левого) редуктора 42 вращают против вращения (по вращению) шестерни 43 и уменьшают (увеличивают) частоту вращения водила 41 этого редуктора и звездочки 9 правой гусеницы 7. Одновременно эпицикл 46 левого (правого) редуктора 42 вращают по направлению вращения (против направления вращения) шестерни 43 и увеличивают (уменьшают) частоту вращения водила 41 этого редуктора и звездочки 9 левой гусеницы 7. Танк поворачивают вправо (влево), сохраняя величину модуля его скорости. Чем больше поворачивают руль 57, тем меньше радиус траектории поворота. Чтобы выйти из поворота на прямолинейное движение руль 57 не удерживают в повернутой позиции. Стабилизатором 65 возвращают поршень цилиндра 62 в исходную позицию и этим перекачивают масло между полостями цилиндра 62 через распределитель 63 (через зазоры отрицательного перекрытия его золотника), секторами 59 и 60, червяком 58 возвращают руль 57 в исходную позицию прямолинейного движения. Танк снова передвигают прямолинейно. Поднятые колеса 2 также поворачивают в сторону вращения руля 57, но это не создает каких-либо неудобств.
По прибытии к месту назначения колеса с подвесками демонтируют.
Итак, танк по изобретению транспортируют на колесах к месту доставки по дорогам и местности с благоприятными условиями для колесного хода на скоростях: по шоссе - до 180 км/ч, по укатанной грунтовой (полевой) дороге - до 125 км/ч, по местности с плотной дерниной, по залежи, по снежной укатанной дороге - до 90 км/ч, а по участкам маршрута с неблагоприятными условиями для колесного хода - на гусеничном ходу, что позволяет сократить время в пути, уменьшить расход топлива и увеличить пропускную способность дорог. Существенные признаки изобретения применимы и для другой тяжелой мобильной техники.
Источники информации
1. Танки мира. / Составитель Р. Исмагилов. - Смоленск, Русич, 2002. - 224 с.
2. GB 253,880. An Automftically Operating Device for Raising the Wheels off Vehicle. 25.05.1926. 3 page.
3. DE 19519670 Al B62D 55/04,26.10.1995. Описание изобретения. 6 с.
4. SU 527331 B62D 55/10,15.03.1978. Бюл. №10. Описание изобретения "Самоходное транспортное средство". 20.02.1978, 4 с.
5. UA 83374 C2, B62D 55/04, 10.07.2008. Бюл. №13, 2008 р. Опис до патенту на винахiд "Самохiд", 3 с.
6. Александров В.Г., Базанов Б.И. Справочник по авиационным материалам и технологии их применения. - М.: Транспорт, 1979.-263 с.
7. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник - М.: Машиностроение, 1983. - 301 с.
8. Гидравлическое оборудование для тракторов, сельскохозяйственных и дорожных машин. Трактороэкспорт. Внешторгиздат. Изд. №334136. 1981. 53 с.
9. Автомобиль: Основы конструкции: "Учебник для вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство" / Н.Н.Вишняков и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 304 с.