Дополнительная опорная ось
ADDITIONAL SUPPORT AXLE

Изобретение относится к сельскохозяйственным машинно-тракторным агрегатам, а именно к устанавливаемым дополнительным устройствам для распределения собственной нагрузки трактора с передней оси на дополнительно установленную опорную ось с пневматическими колесами (движитель) и заднюю ось трактора – в целях равномерного распределения собственной нагрузки трактора по всем осям, что обеспечивает повышение агротехнической проходимости трактора путем снижения негативного воздействия движителей трактора на почву.
Известно устройство для распределения собственной нагрузки с передней оси колесного трактора на дополнительно установленный движитель между передними и задними колесами трактора, имеющими цилиндроприжимной механизм, закрепленный на раме трактора (патент РФ №2480343, МПК В60В 11/02, В60В 39/00, В62D 61/12, опубл. 27.04.2013 г., бюл. №12).
Недостатком данной конструкции является расположение дополнительной оси между основными осями трактора, вследствие чего она воспринимает достаточные нагрузки, приводящие к поломкам, поэтому конструкция имеет значительный вес и не выполняет своего назначения. Кроме того, данное устройство, разгружая передний неведущий мост, делает трактор не управляемым.
Прототипом предлагаемого изобретения является конструкция дополнительной оси, устанавливаемая спереди трактора и представляющая собой П-образную жесткую сварную раму, состоящую из продольного и поперечного брусьев, которая шарнирно закреплена на остове трактора. На раме с помощью вилок установлены два колеса. Подъем и опускание конструкции осуществляется с помощью гидроцилиндров, закрепленных одним концом на остове трактора, а другим - на поперечном брусе рамы. Гидроцилиндры запитаны в общую гидросистему трактора таким образом, что они позволяют при заданном усилии на крюке выдерживать нагрузку на дополнительной оси, обеспечивающую равнозначную нагрузку по осям (Русинов А.В. Улучшение агротехнической проходимости энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов путем оптимизации параметров ходовой системы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Саратов, СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2001, 150 с.).
Недостатком данного устройства является неравномерное распределение массы трактора по осям в процессе его движения по неровной поверхности поля, вызванное жестким креплением колес на вилке и раме дополнительной оси без возможности вертикального перемещения.
Технической задачей изобретения является повышение агротехнической проходимости трактора путем снижения негативного воздействия движителей трактора на почву за счет равномерного распределения собственной нагрузки колесного трактора по всем осям в процессе движения по неровной поверхности поля путем установки пневматического колеса (движитель) на дополнительной опорной оси с помощью подпружиненной вилки, обеспечивающей вертикальное перемещения колеса при заданной нагрузке и движение по неровной поверхности.
Поставленная задача решается тем, что шарнирно закрепленная на остове трактора дополнительная опорная ось, установленная спереди трактора и представляющая собой П-образную жесткую сварную раму, состоящую из продольного и поперечного брусьев, и установленные на вилках два колеса и гидроцилиндры запитаны в общую гидросистему трактора и позволяют при заданном усилии на крюке выдерживать нагрузку на дополнительной опорной оси, которая обеспечивает равнозначную нагрузку по осям. При этом конструкция дополнительной опорной оси крепится на серийную навеску трактора с помощью основной рамы, имеющей проушины. Кроме того, к основной раме шарнирно крепятся два продольных бруса по краям и один продольный брус в центре, имеющие шарнирное и жесткое соединение с поперечным брусом, внизу которого шарнирно установлены две пары продольных балок с закрепленной ступицей для установки пневматического колеса и двух пружинных амортизаторов, при этом пружинный амортизатор, состоящий из гидравлического амортизатора и цилиндрической витой пружины, установленной поверх гидравлического амортизатора, крепится цилиндром гидравлического амортизатора на продольной балке и имеет крепление (тарелку) для установки цилиндрической пружины, причем шток гидравлического амортизатора шарнирно закреплен на продольном брусе и имеет второе крепление для цилиндрической пружины.
Техническим результатом является создание подпружиненной вилки крепления пневматического колеса к дополнительной опорной оси, способного воспринимать дополнительную нагрузку от передней оси трактора при равномерном распределении собственной нагрузки колесного трактора по осям движущегося по неровной поверхности поля.
На фиг. 1 изображен трактор с установленной дополнительной опорной осью с двумя колесными движителями, на фиг. 2 изображена схема конструкции дополнительной опорной оси с двумя пневматическими колесами.
Дополнительная опорная ось крепится спереди на серийную навеску трактора, в связи с этим в ее конструкции предусмотрена основная рама 1, которая выполнена из профильной трубы квадратного сечения, соединенной посредством сварки. С тыльной стороны основной рамы приварены проушины 2 для подсоединения к навеске трактора. В нижней части основной рамы 1 спереди крепятся три пары проушин, в которых с помощью шарнирных соединений 3 по краям крепятся два продольных бруса 4 и в центре крепится центральный продольный брус. В свою очередь два крайних продольных бруса 4 другим концом с помощью шарнирного соединения 5 крепятся к поперечному брусу 6, в центре которого жестко крепится центральный продольный брус. В нижней части поперечного бруса 6 установлено две пары проушин 7, к которым верхним концом шарнирно крепятся две пары продольных балок 8. К нижнему концу продольной балки 8 крепятся ступица,  служащая для установки пневматического колеса 9, и два пружинных амортизатора 10. Пружинный амортизатор представляет собой гидравлический амортизатор, цилиндр которого крепится на продольной балке 8 и имеющий крепление (тарелку) для установки цилиндрической пружины. Шток гидравлического амортизатора посредством шарнирного крепления 11 закреплен на продольном брусе 4. На штоке гидравлического амортизатора установлено второе крепление для цилиндрической пружины.
Для подъема и опускания конструкции дополнительной опорной оси, а также изменения величины распределения собственной нагрузки колесного трактора по осям в конструкции предусмотрен гидроцилиндр 12. Гидроцилиндр 12 цилиндром с помощью шарнирного соединения крепится к основной раме 1, а шток гидроцилиндра шарнирно закреплен на поперечном брусе 6. Гидроцилиндр 12 запитан в общую гидросистему трактора.
Устройство работает следующим образом.
При выезде трактора на несущую поверхность (поле) производится опускание передней системы навески трактора, к которой с помощью проушин 2 присоединена основная рама 1 дополнительной опорной оси. Затем в зависимости от условия эксплуатации (крюковое усилие, создаваемое почвообрабатывающим орудием) оператор трактора через рычаг управления гидрораспределителем, расположенным в кабине трактора, эластичные гидрошланги подачи гидрожидкости подает давление рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра 12. Шток гидроцилиндра выдвигается, и за счет его шарнирного крепления на поперечном брусе 6 происходит поворот по часовой стрелке поперечного бруса с двумя продольными брусьями 4 относительно их шарнирного крепления 3 на основной раме 1 и шарнирного крепления 5 на поперечном брусе 6. В нижней части поперечного бруса 6 с помощью проушин 7 и шарнирного соединения крепятся продольные балки 8 с установленными пневматическими колесами 9, и в результате поворота поперечного бруса происходит поворот продольных балок вместе с колесами относительно точки их крепления на поперечном брусе. Установленный амортизатор 10, состоящий из пружинного элемента, соединенный шарнирным соединением 11 с продольным брусом 4 и с продольной балкой 8, препятствует повороту продольной балки с усилием, равным усилию сжатия двух цилиндрических пружин, тем самым передавая усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра 12, на пневматические колеса 9. Сжатие пружин выполняется до тех пор, пока не прекратится подача рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 12. Так как колеса дополнительной оси расположены спереди трактора на некотором расстоянии, то они, являясь дополнительной точкой опоры, способны частично снять нагрузку с передней оси и равномерно перераспределить собственную нагрузку трактора по трем осям (задней, передней и дополнительной). Далее трактор движется по полю, и при встрече с неровностями, например, в виде ямы подпружиненная продольная балка вместе с пневматическим колесом за счет возвратного действия пружины стремится повернуть его против часовой стрелки относительно проушин 7 шарнирного крепления (переместить колесо вниз), что обеспечивает постоянное прижатие колеса к поверхности с заданным усилием, необходимым для равнозначного распределения собственной нагрузке трактора по осям. Аналогично происходит и при наезде пневматического колеса на бугор.
Использование данного изобретения позволяет равномерно распределять собственную нагрузку трактора по всем осям в зависимости от крюкового усилия, обусловленного типом производимой операции и наличием почвообрабатывающего орудия, что позволит снизить удельные давления в пятне контакта колеса с почвой, повысить тягово-сцепные свойства трактора при выполнении работ и уменьшить техногенное воздействие движителей на обрабатываемую почву.