ГУСЕНИЧНЫЙ ТРАКТОР
TRACK-TYPE TRACTOR

Изобретение относится к области тракторостроения, преимущественно к сельскохозяйственным гусеничным тракторам.
Известны гусеничные тракторы, содержащие остов, силовую установку и расположенные побортно ходовые тележки с гусеничными лентами, опорными катками, направляющими задними и передними колесами (RU 2033363, 1995 г. и RU 2009933, 1994 г.). Из-за привода ходовых тележек от общего ведущего моста силовой установки через установленные на оси моста неопорные ведущие звездочки в этих аналогах используются громоздкие системы выравнивания нагрузок.
Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является гусеничный трактор (RU 2303549, 2007 г.), в котором единый задний ведущий мост заменен двумя раздельными конечными передачами и который содержит остов, имеющий раму, внешнее строение и моторно-трансмиссионную установку с расположенными побортно левой и правой коническо-цилиндрическими конечными передачами, а также две бортовые ходовые тележки, имеющие гусеничную ленту, опорные катки, переднее направляющее колесо и заднее опорно-ведущее колесо, установленное на оси редуктора конечной передачи. В свою очередь, каждый редуктор закреплен на остове с помощью упругой подвески и шарнирного четырехзвенника, замкнутого на остове по месту расположения заднего опорно-ведущего колеса, для выравнивания нагрузок по опорным плоскостям ходовых тележек и подрессоривания заднего колеса. Такое решение эффективно, однако конструктивное исполнение системы подвески с учетом реальных нагрузок на элементы четырехзвенника достаточно сложно и многодельно, т.к. количество деталей значительно. Упрощению этой системы препятствует последовательность соединения базовых узлов и агрегатов, взаимодействующих при помощи шарнирного четырехзвенника. Конструктивная зависимость ходовой тележки от остова из-за размещения заднего опорно-ведущего колеса на редукторе, закрепленном на остове, не только усложняет систему подвески, но и служит причиной взаимного перемещения опорной тележки с катками и заднего колеса относительно друг друга, приводящего к изменению длины параметра гусеничного обвода и, как следствие, к возникновению дополнительных динамических нагрузок.
Все это снижает эксплуатационную надежность и комфортность работы трактора.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении эксплуатационной надежности гусеничного трактора и уровня комфортности его работы.
Технический результат, получаемый от реализации изобретения, заключается в упрощении системы передачи горизонтальных сил и компенсации вертикальных динамических нагрузок, действующих при работе трактора в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Для достижения технического результата в гусеничном тракторе, содержащем остов, имеющий раму, внешнее строение и моторно-трансмиссионную установку с расположенными побортно редукторами левой и правой конечных передач, а также две бортовые ходовые тележки, имеющие гусеничную ленту, опорные катки, переднее направляющее колесо и заднее опорно-ведущее колесо, установленное на оси редуктора конечной передачи, в соответствии с изобретением каждая ходовая тележка конструктивно автономна от остова и снабжена продольной балкой, несущей опорные катки, с одним концом которой жестко связана ось переднего колеса, выполненного опорным, при этом на противоположном конце балки жестко закреплен бортовой редуктор конечной передачи с задним опорно-ведущим колесом, а сама балка взаимосвязана с рамой остова посредством центрального соединения и периферийных упругих подвесок, выполненных в виде угольника с вертикальной упругой полкой, закрепленной на раме остова, и горизонтальной полкой, закрепленной на балке тележки, причем одна из полок угольника имеет шарнирное крепление, а другая - жесткое.
Центральное соединение выполнено в виде одноплечего рычага, шарнирно закрепленного своими концами на раме остова и балке тележки, или в виде горизонтальной рессоры, жестко закрепленной на раме остова и балке тележки.
В частных случаях дополнительные отличия заключаются в выполнении:
- периферийных упругих подвесок из плоской, изогнутой под определенным углом, ленты, с одного конца свернутой не менее чем однократно так, что ее параллельные плоскости, расположенные с зазором, образуют упругую вертикальную полку угольника;
- угольника с вертикальной упругой полкой в виде набора не менее чем из двух параллельных пластин с прокладками между ними и горизонтальной полкой, прикрепленной к ней.
К тому же гусеничная лента ходовой тележки, выполненная металлической, например мелкозвенчатой, или эластичной резиноармированной, снабжена поддерживающим катком и гидроцилиндром натяжения гусеницы, воздействующим на рычаг поддерживающего катка, которым он шарнирно закреплен на балке тележки.
Жесткая компоновочная схема ходовых тележек, конструктивно автономная от узлов и систем остова, в частности от моторно-трансмиссионной установки, и система упругих элементов и рычагов, обеспечивающая необходимую кинематическую и силовую связь тележек и остова, позволили реализовать принцип послойного (независимого), а не последовательного, как в прототипе, соединения трех основных структурных групп компоновки трактора - двух ходовых тележек с установленными на них узлами и агрегатами, включая гусеничную ленту, и остова с моторно-трансмиссионной установкой, при котором рычаги обеспечивают передачу горизонтальных сил, в т.ч. момент поворота, а упругие элементы - вертикальных, чем достигается простая и надежная подвеска остова, поддерживающая стабильной оптимальную для уравновешивания нагрузок удаленность заднего опорно-ведущего колеса от центра тяжести машины. В результате повышаются комфортные условия работы как оператора, так и механизмов трактора при неровностях пути, например при его движении поперек борозд, даже с навесной системой, прикрепленной к остову.
Выполнение обоих колес - переднего и заднего - опорными также способствует улучшению ходовых и тяговых характеристик трактора.
На представленных чертежах:
фиг.1 - общий вид гусеничного трактора, схема компоновки основных базовых узлов и агрегатов (пример);
фиг.2 - пример выполнения сборной периферийной подвески;
фиг.3, 4 - примеры выполнения центрального соединения.
Сущность изобретения поясняется на конкретном примере исполнения трактора с эластичной гусеницей.
Остов 1 трактора содержит моторно-трансмиссионную установку 2 с механизмами поворота, которая с помощью карданных валов 3 передает вращение к расположенным побортно левой и правой конечным передачам 4, выполненным, например, в виде коническо-цилиндрических редукторов, как в конкретном примере. Возможно исполнение редукторов и другим известным образом.
На рамах 5 тележек 6 смонтированы опорные катки 7, установленные жестко или балансирно, и передние опорные направляющие колеса 8, оси которых жестко закреплены на переднем конце балок 5, что позволяет сделать их надежно опорными. На противоположных концах балок 5 жестко закреплены редукторы соответствующих борту конечных передач 4 с задними опорными ведущими колесами 9 трактора, установленными на их осях.
Для натяжения гусеничной ленты 10 тележки 6 предусмотрен поддерживающий каток 11, который установлен на рычаге 12 и вместе с гидроцилиндром натяжения 13 входит в состав тележки и опирается на ее балку.
Тележки 6 соединяются с остовом 1 посредством упругой системы, включающей в себя центральное соединение балки 5 и рамы 14 остова, выполненное в виде двухшарнирного рычага 15 (фиг.1 и 3), чем обеспечиваются их свободные вертикальные перемещения относительно друг друга и передача горизонтальных тяговых сил и момента поворота; а также две периферийные упругие подвески 16 и 17, которые придают упругость вертикальным перемещениям тележек и также участвуют в передаче горизонтальных тяговых сил.
Подвески 16 и 17 представляют собой угольники с вертикальными многослойными упругими полками 18 и одинарными горизонтальными полками 19. Полками 18 подвески крепятся на раме 14 остова жестко, а горизонтальными полками 19 на балке 5 - шарнирно, как в приведенном конкретном примере (или наоборот жестко на балке 5 и шарнирно на раме 14), и имеют возможность незначительных горизонтальных перемещений шарниров, задаваемых рычагом 15 центрального соединения и покачиваниями тележек вокруг его шарниров.
Подвески могут быть выполнены из полосы пружинной рессорной стали, изогнутой под определенным углом, и вертикальные полки 18 в них выполнены многослойными путем сворачивания полосы, как минимум однократно. В вариантном, сборном, исполнении подвесок (фиг.2) полка 18 образована набором не менее чем двух параллельных пластин с прокладками между ними, а горизонтальная полка 19 присоединена к полке 18 механически.
Размеры полосы, такие как ширина и толщина, и габариты подвесок выбираются в зависимости от требуемых служебных параметров системы подвески.
Изгибающий момент, действующий на вертикальные полки 18, возникает от вертикальных сил, приложенных к шарнирам рычага 15. Он остается примерно одинаковым на параллельно размещенных деформируемых пластинах полок 18, т.к. плечо действия силы практически остается постоянным, вызывая примерно одинаковые напряжения в материале, а это значит, что полки 18 служат вертикальными листовыми рессорами и следует ожидать наибольших деформаций, т.е. наименьшую жесткость подвески по аналогии с брусом равного сопротивления, известного из курса «сопротивления материалов» и являющимся основой проектирования листовых рессор.
В отдельных случаях с целью сокращения числа шарниров как узлов, подверженных естественному износу, целесообразно в качестве центрального соединения использовать горизонтальную рессору (фиг.4), жестко закрепленную своими концами на раме 14 остова и балке 5 тележки. Она способна воспринимать некоторую часть вертикальных нагрузок, но главное ее назначение передавать горизонтальные нагрузки, например силу тяги, момент поворота и др., которые действуют практически в ее плоскости.
В целом работу предлагаемой системы подвески можно представить образно с известной степенью достоверности как механику движения лыжника под уклон по не совсем ровной поверхности: действие полусогнутых пружинящих ног лыжника аналогично действию центрального соединения между остовом и тележкой, а работа мышц ног при этом иллюстрирует работу периферийных упругих подвесок 16 и 17. При этом неровности пути не передаются на корпус лыжника (по аналогии: в изобретении - не передаются на корпус трактора). Рассмотренное качество системы весьма ценно для гусеничных тракторов, т.к. позволяет осуществить полную подвеску остова при опускании опорно-ведущего колеса на почву.
Если навесная система трактора установлена на остове, то через рычаг 15 или горизонтальную рессору передается сила тяги на крюке трактора через корпус на ходовые тележки. Если же навесная система прикреплена к ходовым тележкам, то рычаг 15 (горизонтальная рессора) не нагружается силой тяги.
Известно, что сила тяги трактора, являясь внешней силой, стремится опрокинуть трактор назад, т.е. сместить реакцию поверхности пути, которая также является внешней силой, и создать дополнительную нагрузку на заднем опорном колесе. Поэтому очень важно, чтобы заднее опорное колесо располагалось на стабильно оптимальном расстоянии от центра тяжести трактора. Эта задача решена изобретением за счет выполнения системы подвески основных структурных групп трактора с эффектом самоустановки в процессе работы.
В вариантном исполнении гусеничные ленты трактора могут быть выполнены металлическими, например мелкозвенчатыми.