БУКСИРОВЩИК-СНЕГОХОД

Полезная модель касается конструкции устройства для передвижения по снегу путем буксирования лыжника, саночника или их сцепки по руслам застывших рек, озер или лесным тропинкам.
Известно несколько видов буксировщиков-снегоходов, которые используются в качестве средств малой механизации и внедорожных индивидуальных транспортных средств рыбаками, охотниками, спасателями, туристами и т.д. Такие средства должны быть компактными в условиях хранения и транспортировки, комфортными и надежными в условиях эксплуатации, иметь высокую проходимость при номинальной нагрузке и быть удобными для перевозки по дорогам общего пользования в дорожных транспортных средствах (см., например, снегоходы по патентам РФ на полезную модель №36813, 81154, 86569).
Буксировщик по патенту №36813 содержит платформу, на которой закреплены двигатель, гусеничный движитель, складной руль управления и прицепное устройство. Гусеничный движитель содержит ведущую и направляющую звездочки, опорные катки. Двигатель расположен над ведущей звездочкой и соединен с ней трансмиссией. Ведущая звездочка расположена сзади по ходу движения.
Буксировщик по патенту №81154 дополнен узлом натяжения гусеницы, который содержит неподвижную ось, установленную в платформе с возможностью перемещения по ее пазам, и катки-звездочки, вращающиеся относительно осей.
Недостатком конструкции этих буксировщиков является загруженность движителя звездочками и катками, в которые при движении по рыхлому снегу, особенно когда под слоем снега слой воды, набивается мокрая снежная каша - слуз - и замерзает, останавливая движение. Забивание гусеницы можно уменьшить, разгрузив ее внутреннюю часть от катков и роликов и увеличив расстояние между рабочей и холостой ветвями гусеницы. Такая попытка сделана в модели по патенту №86569 (прототип). Этот мотобуксировщик содержит шасси в виде опорно-несущей рамы по типу фермы, на которой закреплены двигатель и гусеничный движитель, а также устройство управления в виде руля и сцепное устройство. В ферме установлены направляющие для ленточной гусеницы движителя, который также содержит ведущую и направляющие звездочки и опорные катки. Каждый опорный каток имеет независимую амортизацию через пружинно-рычажные соединения. Ведущая звездочка ленточной гусеницы расположена сзади по ходу движения и поднята над уровнем поверхности. Натянутая гусеничная лента движителя сбоку имеет вид трапеции. В данной модели увеличено расстояние между холостой и рабочей ветвями гусеницы, но уменьшена опорная поверхность. При такой форме и размерах опорной поверхности гусеницы при движении буксировщика увеличивается давление на снег более чем на 20% и уменьшается навесоспособность буксировщика на 40% против модели по патенту №36813, что ограничивает применимость его при движении по пересеченной местности, хотя и повышает КПД гусеничного движителя при движении по жестким неровным поверхностям. [1]. Кроме того, при такой конструкции в случае увеличения нагрузки задние балансиры смещаются вперед, сглаживая натяжение гусеницы в задней нижней части, что дополнительно уменьшает опорную поверхность.
Задача предлагаемого решения - улучшение ходовых параметров буксировщика, увеличение его навесоспособности и уменьшение габаритов в нерабочем состоянии (в условиях хранения и транспортировки).
Поставленная задача решается следующим образом. Предлагаемый буксировщик содержит платформу, на которой закреплены двигатель, гусеничный движитель, руль с органами управления и сцепное устройство. Движитель включает ведущую звездочку, соединенную трансмиссией с валом двигателя, направляющую звездочку и опорные катки, соединенные подпружиненными рычагами с платформой. В отличие от известных моделей в предлагаемом буксировщике опорные катки выполнены в виде звездочек и смещены против направления движения относительно ведущей и направляющей звездочек. Рычаги, соединяющие катки с платформой, выполнены с возможностью поворота относительно оси крепления, а ведущая звездочка расположена первой по направлению движения.
Двигатель расположен в передней части платформы и снабжен защитным капотом, а в задней части платформы смонтирован багажник.
Кроме того, движитель может быть дополнен съемными подпружиненными скользящими склизами в виде лыж, соединяющими катки между собой. Также в движителе могут быть установлены дополнительные катки или балансиры.
Сцепное устройство буксировщика соединено с волокушей, которая выполнена с возможностью размещения в ней буксировщика-снегохода в нерабочем сложенном состоянии.
Введение новых конструктивных элементов позволяет улучшить ходовые параметры буксировщика и эксплуатационные показатели.
Смещение опорных катков назад относительно ведущей и направляющей звездочек и реализация переднеприводной схемы обеспечит увеличение и постоянство опорной поверхности и увеличение навесоспособности за счет смещения центра тяжести буксировщика вперед относительно центра опорной поверхности.
Введение подпружиненных рычагов, на которых закреплены катки-звездочки, обеспечивает мягкость движения по пересеченной местности.
Введение подпружиненных склиз, соединяющих катки, обеспечивает равномерность распределения нагрузки на опорную поверхность и повышение КПД гусеничного движителя при движении по пересеченной местности.
Выполнение склиз съемными, а рычагов поворотными позволяет трансформировать движитель в удобное для хранения положение.
Дополнение буксировщика волокушей специальной формы позволяет разместить в ней трансформируемый буксировщик, что удобно для хранения и перевозки его на транспортном средстве.
Предлагаемое техническое решение поясняется рисунками, где показаны:
фиг.1 - вид буксировщика-снегохода сбоку в рабочем положении,
фиг.2 - вид буксировщика-снегохода в сложенном положении.
Предлагаемый буксировщик-снегоход (фиг.1) содержит платформу 1, на которой закреплен двигатель 2 и гусеничный движитель. Двигатель 2 закрыт защитным капотом 3. Гусеничный движитель состоит из гусеницы 4, ведущей звездочки 5, соединенной с валом двигателя трансмиссией, направляющей звездочки 6, опорных катков 7 и 8, которые выполнены в виде звездочек и выступы которых взаимодействуют с цепью гусеницы. Оси ведущей 5 и направляющей 6 звездочек неподвижно соединены с платформой 1. Опорные катки 7 и 8 соединены соответственно с ведущей звездочкой 5 и направляющей звездочкой 6 подпружиненными рычагами 9. Подпружиненные рычаги 9 обеспечивают мягкость движения по пересеченной местности. Рычаги 9 выполнены с возможностью поворота относительно оси крепления. При повороте рычагов к центру движителя (фиг.2) катки смещаются навстречу друг другу и поджимаются к верхней части гусеницы, что обеспечивает уменьшение размера буксировщика в нерабочем состоянии. В таком виде буксировщик удобнее хранить или перевозить на транспортном средстве.
Ведущая, направляющая звездочки и опорные катки расположены таким образом, что натянутая гусеница образует форму, напоминающую параллелограмм. Для этого катки смещены назад по ходу движения, что позволило увеличить опорную поверхность гусеницы. При таком расположении катков для обеспечения охвата ведущего колеса гусеницей не менее 120 градусов ведущая звездочка 5 расположена первой по ходу движения, т.о. в движителе реализована переднеприводная схема. Кроме того, предлагаемая схема расположения и крепления катков позволяет стабилизировать размер опорной поверхности при движении по любой местности.
На ходовой части гусеницы опорные катки-звездочки могут быть соединены подпружиненные скользящие склизы 10 в виде лыж, которые выполнены съемными. Склизы устанавливают при движении по снегу, а при движении по жесткой неровной поверхности склизы убирают. Также в движителе предусмотрена возможность установки дополнительных катков или балансиров.
На платформе 1 закреплено сцепное устройство 11 с возможностью соединения его с санями-волокушами 12, с лыжником и др. грузом. Волокуша 12 выполнена в виде поддона с возможностью размещения на ней буксировщика в сложенном нерабочем положении.
Управление осуществляется с помощью поворотного руля 13, который в нерабочем положении разворачивается и укладывается поверх буксировщика. На руле смонтированы органы управления буксировщиком. Руль в сложенном положении не выходит за пределы гусеницы, а в рабочем положении его длина комфортна для управления из волокуши.
В задней части платформы смонтирован багажник 14.
Подобное конструктивное решение ходовой части позволило увеличить расстояние между холостой и рабочей ветвями гусеницы, а также убрать из внутреннего пространства лишние звездочки и катки, что снизило забивание гусеницы слузом и улучшило проходимость буксировщика. Увеличение просвета между рабочей и холостой ветвью гусеницы в предлагаемой конструкции не снижает опорной поверхности движителя за счет особого расположения звездочек относительно друг друга, что также повышает проходимость буксировщика.
При движении по жесткой пересеченной местности проходимость дополнительно увеличилась за счет подпружиненных рычагов направляющих катков, которые позволяют увеличить сцепление с грунтом и обеспечивают равномерность распределения нагрузки на опорную поверхность. Увеличилась также навесоспособность и проходимость буксировщика при движении по рыхлому грунту (снегу) за счет смещения центра тяжести буксировщика вперед относительно центра опорной поверхности. При загрузке багажника буксировщика, который расположен в задней части платформы, управляемость буксировщика облегчается.
Предлагаемая конструкция буксировщика обеспечивает увеличение тяги на 20% при увеличении сопротивления движению за счет сжатия пружин опорных катков движителя и смещения центра тяжести буксировщика вперед.
Выполнение рычагов опорных роликов поворотными позволяет уменьшить размер ходовой части в нерабочем положении по длине на 15%, до размера платформы, и по высоте на 13%, что создает дополнительные удобства для перевозки буксировщика и хранения
Ниже приведены данные сравнительного расчета центров тяжести аналогов - буксировщиков по патенту №36813, №86569 и предлагаемого буксировщика. Во всех случаях система отсчета координат взята от переднего края гусеницы и основания гусеницы, Х и Y координаты плоской модели, Pi соответствующие массы.
Координаты центра тяжести для всех моделей определяются по формулам:
,
где:
Р1 - вес движителя;
Х1 - координата центра тяжести движителя,
Р2 - вес платформы;
Х2 - координата центра тяжести платформы,
Р3 - вес двигателя;
Х3 - координата центра тяжести двигателя;
Р4 - вес багажника;
Х4 - координата центра тяжести багажника;
Р5 - вес руля;
Х5 - координата центра тяжести руля.
Тогда координаты буксировщика по патенту №36813 будут:
Х<sub>Ц.Т.</sub>=0,81 (м)
Y<sub>Ц.Т.</sub>=0,39 (м)
для буксировщика по патенту №86569:.
X<sub>Ц.Т.</sub>=0,81 (м)
Y<sub>Ц.Т.</sub>=0,39 (м)
для предлагаемого буксировщика,
Х<sub>Ц.Т.</sub>=0,63 (м)
Y<sub>Ц.Т.</sub>=0,35 (м)
Расчет силы тяги, произведенный для указанных моделей, показывает уменьшение тяги в первом случае в 1,3 раза, во втором случае в 1,7 раза в третьем увеличение в 1,2 раза.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет улучшить ходовые параметры буксировщика, повысить его проходимость и навесоспособность при движении по любой пересеченной местности. Кроме того, предлагаемый буксировщик может трансформироваться, что позволяет уменьшить его габариты и сделать более удобным при хранении и транспортировке.
Список литературы:
1. М.И.Шаров. Магистерская диссертация «Исследование способов повышения эффективности работы гусеничного движителя». Волгоград, 2000, 79 с.
2. С.П.Баженов. «Основы теории гусеничных машин». Липецк. 2006, 253 с.