Сборное звено гусеничной цепи
TRACK CHAIN ASSEMBLY LINK

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к шасси транспортно-технологических гусеничных машин, а именно к гусеницам для них.
Известны и подробно изучены гусеничные цепи шасси мобильных гусеничных машин (гусеничных тракторов, вездеходов, танков и др.), например, см. Барский И.Б. Конструирование и расчет тракторов. - М.: Машиностроение, 1980. 335 с., Гусеничные транспортеры-тягачи/ Под ред. В.Ф. Платонова. - М.: Машиностроение, 1978, 352 с., Конструкция и расчет танков и БМПУ/ Под общ. ред. В.А. Чобитка. - М.: Военное издательство, 1984. 376 с.
Устройства для соединения звеньев в цепь можно видеть на примере снегоболотоходов ГАЗ (Заволжский завод гусеничных тягачей) (см. Снегоболотоход гусеничный ГАЗ 34039 «Руководство по эксплуатации 34039-0000012 РЭ», издание третье, 2006), стр.64-67. Здесь используются пальцы для соединения звеньев через проушины с открытым или закрыты резино-металлическим шарниром (ОШ или РМШ).
Такие соединения траков представляют собой соединения с последовательными шарнирами.
Звенья (траки) применяются как неразборные, например, в гусенице снегоболотохода ГАЗ 34039, так и разборные.
Известны гусеничные цепи трактора Т-100 ГП (Челябинский тракторный завод), см. Барский И.Б. Конструирование и расчет тракторов. - М.: Машиностроение, 1980, 335 с., где башмаки, контактирующие с дорожной поверхностью и подвергающиеся большим нагрузкам и износу, крепятся с помощью болтов к тяговой цепи. Таким образом, звено гусеницы состоит из элемента тяговой цепи и башмака.
Известна «Накладка гусеничного звена» (заявка 2013114249/11 от 11.09.2012, конвенционный приоритет: 13.09.2011, ЕР 11007448). Накладка гусеничного звена имеет опорную поверхность, снабженную, по меньшей мере, одним грунтозацепом, простирающимся в боковом направлении опорной поверхности, по меньшей мере, один плоский участок предоставлен рядом с, по меньшей мере, одним грунтозацепным участком в боковом направлении опорной поверхности. На центральном участке накладки выполнено углубление относительно поверхности боковых участков, при этом боковые стенки углубления в продольном направлении образуют грунтозацепы. Цепь для цепной передачи имеет накладки гусеничного звена, которые установлены на элементах цепи. Достигается увеличение сцепления грунтозацепного профиля накладки при движении.
Известно «Звено гусеничной ленты с увеличенным ресурсом для гусеничной системы» (заявка 2015152140 от 07.05.2014, дата регистрации 25.09.2018, конвенционный приоритет: 07.05.2013 US 61/820,551). Звено гусеничной ленты содержит основание с прикрепленными к нему одним или несколькими гребнями и износостойкой пластины. Износостойкая пластина прикреплена к основанию с возможностью ее замены, предпочтительно посредством крепежных элементов, таких как болты.
Известно техническое решение применения половинчатых траков на гусеничных цепях танков Красной Армии предвоенных и военных лет (1940-1943 гг.) (см. http://tank-t-34.blo...0/09/34-76.html).
В книге «Тяжелый танк ИС-3, ИС-3М» представлены рисунки (фотографии) и описание мелкозвенчатых гусениц цевочного зацепления с половинчатыми стальными гребневыми и безгребневыми траками, собранными в цепь так, что их проушины соединены с помощью пальцев с проушинами целых траков (последовательные шарниры), длина которых равна ширине гусеницы. Гусеница ИС-3 шириной 650 мм собиралась из 86 траков, примерно половина из которых могли быть длиной около 320 мм (http://ru.wikipedia.org/wiki/ИС-3).
Известно техническое решение сборки гусениц разной ширины для сельхозтракторов из одинаковых элементов для изменения удельной нагрузки на почву. В отраслевой лаборатории вездеходных машин Горьковского политехнического института в период 1976 по 1978 гг. были разработаны, изготовлены и исследованы пневмогусеничные движители для тракторов Т-54С и Т-150. Пневматическая гусеница может состоять по ширине из двух, трех и четырех пневмоэлементов, что обеспечивает получение гусеницы шириной соответственно 200, 300 и 400 мм. Набор по ширине гусеницы из двух и трех пневмоэлементов обусловлен требованиями агротехники (см. стр.102-103 в кн. А.П. Куляшов, В.Е. Колотилин «Экологичность движителей транспортно-технологических машин», М.: Машиностроение, 1993, 286 с.).
Известны технические решения сборных звеньев металлических звенных гусениц с параллельными шарнирами: открытым шарниром (ОШ), или резино-металлическим шарниром (РМШ), устанавливаемых на танках Т-64, Т-72 ВА, Т-80, Т-90 (https://odetievbrony.ru/viewtopic.php?id=143).
Каждое звено гусеницы состоит из ряда элементов, насаженных последовательно на пальцы межзвенных шарниров: башмаков, образующих своей внутренней поверхностью, обращенной внутрь гусеничного обвода, беговые дорожки опорных катков, а с наружной поверхности снабженных грунтозацепами; гребней, размещенных между двумя башмаками, и соединительных скоб, соединяющих каждую пару пальцев последовательного набора элементов.
Это техническое решение наиболее соответствует предлагаемому устройству.
Однако в описанном выше техническом решении каждое звено (трак) собирается из нескольких элементов (частей), объединенных пальцами межзвенных шарниров, но не соединенных между собой. При этом все элементы трака не взаимозаменяемы, каждый элемент (башмак, гребень, скоба) занимает в траке свое мести и выполняет свою функцию. Все нагрузки, вертикальные, продольные и поперечные, возникающие на каждом элементе (части) звена (трака) гусеницы, например, при накатывание на трак опорного катка, передаются на соединительные пальцы, что негативно сказывается на их техническом состоянии и снижает их ресурс.
В предлагаемом техническом решении устройство сборного звена гусеничной цепи (трака) существенно отличается от описанного выше.
Технический результат - создание типоразмерного ряда гусеничных цепей, обладающих повышенным ресурсом и обеспечивающих опорную проходимость гусеничных транспортеров различных классов (например, от сверхлегкого до тяжелого) при минимальных материальных и технологических затратах и без потери функциональных качеств гусеничной цепи.
b
n
Технический результат достигается тем, что сборное звено гусеничной цепи, содержащее башмаки и гребни, содержит заданное число n базовых башмаков, соединенных жестко между собой, размер  базового башмака определяется среднестатистической удельной нагрузкой на поверхность пути гусеничного транспортера сверх легкого класса, число  базовых башмаков в звене кратно отношению нагрузок на поверхность пути гусеничных транспортеров одного типоразмерного ряда, на кромках базового башмака гусеничной цепи параллельно ее продольной оси расположены Г-образные уступы с отверстиями.
Под функциональными качествами понимаем:
1) необходимую и достаточную площадь опорной поверхности гусеницы, контактирующей с несущей средой,
2) сборку звеньев в гусеничную цепь с помощью последовательных или параллельных соединений (пальцев) с ОШ или РМШ,
3) надежную реализацию одного из известных типов зацепления ведущего колеса движителя (звездочки) с гусеничным звеном (цепью),
4) создание необходимого количества беговых дорожек для качения опорных катков гусеничного движителя, с равномерным распределением нагрузки по всей площади звена (трака),
5) обеспечение возможности установки необходимого количества гребней на любом звене (траке), как и установки крыльев, обрезиненных беговых подушек, асфальтоходных башмаков.
6) обеспечение возможности установки накладных пластин (башмаков).
Исходным условием создания типоразмерного ряда гусеничной цепи является выбор геометрических размеров (площади опорной поверхности) базового башмака.
G
L/B
q
G/(L*2b)
q
b
n=
Полагаем, например, что базовый башмак сборного звена гусеничной цепи представляет собой звено (трак) гусеничной цепи гусеничного транспортера сверх легкого класса. При заданной массе машины нагрузка на опорную поверхность гусеничного движителя составит , а отношение длины опорной поверхности гусениц к ширине колеи машины - . По условиям эксплуатации машины (климатическим, ландшафтным и грунтовым) выбирается допустимое среднестатистическое давление под гусеницами . Из отношения = находим ширину гусеничной цепи гусеничного транспортера сверх легкого класса, т.е. длину базового башмака сборного звена гусеничной цепи, т.к. количество идентичных базовых башмаков в траке 1. Прочие геометрические размеры базового башмака выбираются из конструктивных соображений.
q
n
G
G
G
G
L
L
L
L
b
1
2:
1;
2
Для гусеничных цепей транспортеров легкого, среднего и тяжелого классов с целью сохранения под опорной поверхностью гусеницы среднестатистического давления , необходимо применять сборные траки с , равным, например, 2, 3 и т.д. соответственно, т.е. пропорционально отношению весовых нагрузок на опорную поверхность : =2; =3 и т.д. При ином отношении нагрузок, например, с учетом отношения длин опорных поверхностей гусеницы (: :  ) рассчитывается соответствующая величина  базового башмака. Варианты размещения гребней, количество беговых дорожек опорных катков, вид зацепления ведущего колеса с гусеничной цепью выбираются из конструктивных соображений.
Базовый башмак сборного звена гусеничной цепи представляет собой, например, штампованно-сварную стальную конструкцию, или, например, стальную отливку, снабженную по обеим сторонам, перпендикулярным к продольной оси гусеничной цепи, проушинами (отверстиями) для соединения звеньев в цепь с помощью пальцев одним из известных способов, на кромках базового башмака гусеничной цепи параллельно ее продольной оси расположены Г-образные уступы с отверстиями, обеспечивающие присоединение еще одного базового башмака гусеничной цепи, например, с помощью болтов, что позволит удвоить ширину гусеничной цепи, далее может быть присоединен следующий базовый башмак гусеничной цепи, к нему - еще один и так далее для получения сборного звена гусеничной цепи необходимой длины. Базовый башмак снабжен беговой дорожкой на своей внутренней (обращенной внутрь гусеничного обвода) поверхности, и грунтозацепами на наружной поверхности. Каждый базовый башмак снабжен также отверстиями для установки и крепления гребней, например с помощью болтового соединения. Эти же отверстия и крепеж могут быть использованы для установки обрезиненных подушек беговых дорожек опорных катков и асфальтоходных башмаков. На базовом башмаке выполнены окна для зацепления с ведущим колесом.
Г-образные уступы с отверстиями, расположенные на боковых кромках, параллельных продольной оси гусеничной цепи, используются также для крепления крыльев звена (трака) или, при необходимости, других уширительных элементов или накладок.
Суть технического предложения поясняется фигурами:
Фиг. 1 Базовый башмак: а) вид со стороны беговой дорожки опорного катка; б) вид со стороны грунтозацепов
n
Фиг. 2 Сборное звено гусеничной цепи (=3): а) вид со стороны беговой дорожки опорного катка; б) вид со стороны грунтозацепов
n
Фиг. 3 Сборное звено сверх легкого гусеничного транспортера (=1): а) вид со стороны беговой дорожки опорного катка; б) вид со стороны грунтозацепов
n
Фиг. 4 Сборное звено гусеничной цепи среднего гусеничного транспортера (=3) с гребнями и крыльями в сборе: а) два гребня, закрепленных болтами соединения базовых башмаков; б) один гребень, установленный по средней оси базового башмака
n
Фиг. 5 Гусеничная цепь сверх легкого гусеничного транспортера (=1): а) вид со стороны беговой дорожки опорного катка; б) вид со стороны грунтозацепов
n
Фиг. 6 Сборные звенья гусеничной цепи среднего гусеничного транспортера (=2), соединенные рядными шарнирами: а) вид со стороны беговой дорожки опорного катка; б) вид со стороны грунтозацепов
Фиг. 7 Накладные башмаки на сборные звенья гусеничной цепи: а) упруго-деформируемый башмак; б) стальной башмак с развитым грунтозацепом
Фиг. 8 Реализация гребневого (а) и зубчатого (б) зацепления ведущего колеса гусеничного движителя в гусенице со сборными звеньями гусеничной цепи, соединенными последовательными шарнирами
n
Фиг. 9 Сборные звенья гусеничной цепи легкого гусеничного транспортера (=2), соединенные параллельными шарнирами: а) вид со стороны грунтозацепов; б) вид со стороны беговой дорожки опорных катков
Фиг. 10 Реализация цевочного зацепления ведущего колеса гусеничного движителя в гусенице со сборными звеньями гусеничной цепи, соединенными параллельными шарнирами.
b
o
o
На фиг. 1 показан базовый башмак 1 сборного звена гусеничной цепи расчетной ширины , на боковых сторонах которого, параллельных продольной оси гусеничной цепи выполнены Г-образные уступы 2 с отверстиями 3. На средней оси  базового башмака также выполнены отверстия 4, а по обеим сторонам от нее расположены гнезда 5 для зацепления с зубьями ведущего колеса гусеницы. Кроме того, на сторонах базового башмака, перпендикулярных продольной оси  гусеницы, имеются проушины 6, например, последовательного соединения башмаков с помощью гусеничных пальцев, плоскость башмака, обращенная внутрь гусеничного обвода, образует беговую дорожку 7 для опорных катков гусеничного движителя, а на внешней поверхности башмака, обращенной к опорной основанию, имеются грунтозацепы 8.
n
На фиг. 2 показано сборное звено гусеничной цепи, включающее три базовых башмака 1 (=3), скрепленных болтами 9. При этом Г-образные уступы 2 входят друг в друга так, что образуют ровную беговую дорожку 7 для опорных катков гусеничного движителя, проушина 6 одного базового башмака становится продолжением проушины другого. С помощью болтов 9, входящих в отверстия 3 Г-образных уступов 2, базовые башмаки прочно соединяются друг с другом, образуя единый корпус сборного звена гусеничной цепи
n
На фиг. 3 показано гусеничное звено (трак) сверх легкого гусеничного транспортера (=1), включающее один базовый башмак 1, к которому с помощью отверстий 3 и болтов 9 присоединены крылья 10 (уширители), а с помощью отверстий 4 и болтов 11 закреплены гребни 12.
n
На фиг. 4 показано сборное звено гусеничной цепи среднего гусеничного транспортера (=3) с гребнями 12, крыльями 10 и пальцами 13 последовательных шарниров в сборе, причем на фиг. 4, а) показана установка двух гребней, закрепленных с помощью болтов 9, соединяющих базовые башмаки 1, которые образуют три беговые дорожки 7 опорных катков, а на фиг. 4, б) гребень закреплен на средней оси центрального башмака болтами 11, образуя две беговые дорожки 7.
n
n
На фиг. 5 показана гусеничная цепь сверх легкого гусеничного транспортера (=1) с гребнями 12, крыльями 10 и пальцами 13 последовательных (рядных) шарниров в сборе, причем гребни 12 установлены по средней оси траков с помощью болтов 11, входящих в отверстия 4 на средней оси базового башмака, а на фиг. 6 показана гусеничная цепь легкого гусеничного транспортера в сборе (=2), где также гребни 12 установлены по средней оси траков, но закреплены они с помощью болтов 9, соединяющих базовые башмаки 1.
На фиг. 7 показано, что с помощью тех же болтовых соединений, например болтов 9, входящих в отверстия 3 - на сборных гусеничных звеньях могут быть установлены накладные башмаки: упруго-деформируемые (вариант а), или стальные с развитыми грунтозацепами, (вариант б).
На фиг. 8 показано, что предлагаемое устройство позволяет реализовать любой известный вид зацепления ведущего колеса с гусеничной цепью, состоящей из сборных звеньев гусеничной цепи, например гребневое (вариант а), когда ведущее колесо 15 взаимодействует с гребнями 12, или зубчатое (вариант б), когда ведущее колесо 15 взаимодействует с гнездами 5.
Из описания вариантов гусеничных цепей, составленных из сборных звеньев, видно, что базовый башмак сборного звена представляет собой универсальный элемент, позволяющий собрать гусеничные цепи разной ширины и построить типоразмерный ряд гусеничных цепей гусеничных транспортеров разной весовой категории - от сверхлегкого до тяжелого. При этом могут быть реализованы разные варианты соединения сборных звеньев в цепь, что подтверждает пригодность предлагаемого технического решения для реализации любых известных соединений гусеничной цепи, выбора любых вариантов конструкции опорных катков (организации необходимого количества беговых дорожек катков, размещения на гусеничной цепи других необходимых устройств (гребней, крыльев-уширителей, накладных башмаков и пр.), а также реализации известных способов зацепления гусеничной цепи с ведущим колесом.
b
На фиг. 9 показано устройство гусеничной цепи со звеньями, собранными из базовых башмаков 1 заданной ширины , но соединенными известными и широко применяемыми параллельными шарнирами, включающими проушины 6, пальцы 13 и серьги 14. При этом, как было показано выше (см. фиг. 2, фиг. 4), базовые башмаки 1 соединены в звенья гусеничной цепи с помощью болтов 9, входящих в отверстия 3 Г-образных уступов 2, со стороны беговой дорожки 7 гусеницы установлены гребни 12, а на сторонах каждого звена, параллельных продольной оси гусеницы - крылья 10.
Отличительной особенностью гусеничной цепи с параллельными шарнирами является возможность реализации цевочного зацепления ведущего колеса 15 за скобы 14, что показано на фиг. 10.
Таким образом, устройство сборного звена гусеничной цепи из базовых башмаков заданных размеров позволяет реализовать сборку гусеничной цепи с параллельными шарнирами и применить ее на гусеничных машинах всего типоразмерного ряда.
Очевидно, что изготовление одного и того же базового башмака для всего типоразмерного ряда гусеничных цепей, составленных из сборных звеньев гусеничной цепи, вместо изготовления индивидуальных траков для транспортеров каждой весовой категории технически целесообразно и экономически выгодно.
Кроме того, жесткое соединение базовых башмаков в сборном звене гусеничной цепи посредством Г-образных выступов и, например, болтового крепежа обеспечивает работу звена как сплошной пластины или балки, воспринимающей, прежде всего, изгибающие напряжения, вызванные набегающим опорным катком, что позволяет разгрузить гусеничные пальцы, снизить возникающие в них напряжения, а значит - повысить надежность гусеничной цепи.