УНИВЕРСАЛЬНОЕ КОЛЕСНОЕ ШАССИ

Техническое решение относится к транспортным средствам для транспортировки и размещения специальных грузов или объектов, и в частности, к их шасси, специально приспособленным для монтажа различного оборудования, в том числе сельскохозяйственного, строительно-геодезического, противопожарного и т.д. Такие транспортные средства предназначены для внесения удобрений, строительных, спасательных и других видов работ, в сложных природно-климатических условиях, в болотистой местности, а также на грунтах с малой несущей способностью.
Широко известны механизированные средства для обработки сельхоз культур удобрениями (см., SU 891003, 1554794 и RU 2137335, 2395188). Все они выполнены прицепными и требуют применения дополнительных тяговых средств для перемещения и функционирования. При этом их шины высокого давления имеют неоптимальные размеры и деформируют поверхность перемещения, что снижает их функциональные возможности.
Существуют самоходные транспортные средства и шасси, приспособленные для монтажа различного вида сельскохозяйственных рабочих органов и орудий.
Самоходное шасси Радиан - 3 с колесной формулой 6×4 изготавливает Минское предприятие ООО «Завод внедорожной техники» (см., сайт http://www.kommuna.ru - Главные новости Воронежа и Воронежской области. Статья от 21.05.2009 Беларусь сегодня). Данный вездеход предназначен для размещения на его грузовой платформе сменного технологического оборудования, которое используется для проведения различных сельскохозяйственных работ на почвах с низкой несущей способностью без разрушения плодородного слоя. Машина комплектуется бензиновым мотором от ВА3-2106, механической ступенчатой трансмиссией, однорычажной подвеской с поперечными рессорами и гидроамортизаторами, гидравлическими дисковыми тормозами и стеклопластиковой кабиной. Снаряженная масса вездехода - 1350 кг, а грузоподъемность - 800 кг. Хотя он имеет достаточно малую массу, его колеса оснащены шинами-оболочками размерностью 1300×530, которые имеют низкую стойкость к проколам и повышенный износ.
Сельхозмашины "Туман-1" и «Туман-2» компании "Пегас-Агро" (см., сайт http://www.tuman-http://agro.ru) предназначены для широкого спектра работ по внесению удобрений. «Туманы» производятся в различных комплектациях: разбрасыватель минеральных удобрений, штанговый опрыскиватель, аэрозольный опрыскиватель и оснащаются шинами низкого давления (в частности 1200×600). Данные шины представляют собой бескамерные шины, усиленные кордом, с рабочим давлением от 0,2 атм. Они позволяют сельхозмашине меньше уплотнять почву, чем при использовании обычных тракторных шин (1500×210) высокого (более 2 атм.) давления и, как следствие, оказывают давление на почву около 0,1 кг/см. «Туман» содержит кабину, установленную на пространственной раме, привод на 4 колеса от двигателя ВАЗ 21083, поворотную переднюю и заднюю оси, а также независимую пневматическую подвеску колес с автоматической поддержкой постоянного агротехнического просвета, при этом специальный комплект может поднять клиренс до 950 мм, что позволяет не повреждать обрабатываемые культуры. Каждое ведущее колесо оснащено планетарным редуктором с передаточным числом 4.3, что, несомненно, снижает нагрузку на трансмиссию и увеличивает ее надежность, однако, приводит к значительному удорожанию конструкции. А всего две ведущие оси из трех не могут обеспечить достаточную проходимость в период распутицы. Две поворотные оси уменьшают радиус разворота, но усложняют конструкцию рулевого управления, что увеличивают массу сельхозмашины. И хотя расход топлива в 3-5 раз меньше чем у трактора, а для повышенной точности обработки используется система спутниковой навигации, сложная и малонадежная конструкция этого самоходного опрыскивателя делает проблематичным ремонт и обслуживание, как в мастерских, так и непосредственно в поле. К тому же комфортная работа на не выровненных полях возможна лишь на скорости не более 25 км/ч. Также для передвижения по дорогам общего пользования требуется установка тракторных колес. А для перегона на дальние расстояния «Туманам» и вовсе требуется перевозка грузовым автомобилем.
Компания «Икар Плюс» (см., сайт http://www.icar-plus.ru) выпускает сельхозмашины («Рубин-04», «РОСА-05», «Ботаник» и «Варяг») предназначенные для химической прополки, внесения удобрений и средств зашиты растений, различными вариантами навесного оборудования. Все модели в качестве движителя используют колеса с шинами низкого давления (0,1-0,5 атм) и оснащены спутниковыми навигаторами.
В основе узлов трансмиссии, подвески и ходовой части самоходного опрыскивателя «Рубин-04 применены детали машин семейства ВАЗ. Простая конструкция рамы, рычагов и штанг химсистемы позволяют производить ремонт в поле на месте поломки. Но отсутствие кабины требует применения шлема для защиты органов дыхания оператора от воздействия ядохимикатов.
Самоходный опрыскиватель «РОСА-05» идентичен средству, представленному в патенте RU 72631 (см. ниже).
Самоходный разбрасыватель «Ботаник» оснащен кабиной от ВИС-2347 и двигателем ЗМЗ 406. Он имеет двухрычажную независимую подвеску каждого колеса, а амортизационная стойка выполнена с применением пневмобаллона и патрона передней стойки ВАЗ 2110, при этом давление в пневмобаллоне регулируется от 0,5 до 3 атм. в зависимости от загруженности машины. В трансмиссии применены бортовые редуктора с передаточным отношением 3,9. Хотя его колеса оснащены резино-кордовой оболочкой с облегченной покрышкой размером 1325×480R24, применение в них с камеры и невысокий протектор ухудшают характеристики данного движителя. А массивные сварные рычаги из стали толщиной 3 мм и рама из стальных труб (⌀133 мм) с пространственными шпангоутами толщиной 4 мм значительно увеличивают массу «Ботаника».
На самоходном разбрасывателе «Варяг» применены передние ведущие мосты трактора МТ3-82. Мост имеет «П» образную форму и обеспечивает большой дорожный просвет. Кожухи полуосей колесных редукторов соединены с рукавами моста телескопически и могут вместе с колесами перемещаться относительно рукавов моста при изменении колеи машины. Главная передача имеет самоблокирующийся дифференциал. Подвеска машины - зависимая, пружинная на продольных рычагах. Раздаточная коробка имеет понижающую передачу и принудительно подключаемый передний мост. На валу привода заднего моста установлен тормозной механизм колодочного типа, обеспечивающий удержание машины на уклоне. Движитель представляет собой колесный диск с установленными широкопрофильными шинами сверхнизкого давления с развитым грунтозацепами. Рисунок ее протектора обеспечивает высокую агрофильность и пратофильность (не разрушает почвенный и растительный покров). Тонкостенная резино-кордная оболочка шины 1300×700 мм выдерживает нагрузки до 1200 кг при давлении 0,4 атм, а при давлении 0,1-0,15 атм - 540 кг. Шина обеспечивает равномерное распределение нагрузки по пятну контакта. Однако все преимущества от применения такого движителя сводят к минимуму тяжелые ведущие мосты от трактора.

3
2
2
Универсальная транспортно-технологическая сельхозмашина по RU 21187 содержит двигатель и полноприводное четырехколесное шасси на пневматических шинах. Отношение массы каждой шины к ее условному объему, определяемому выражением V=3,14BH(d+H), составляет 30-80 кг/м, где V - условный объем шины, м, В - ширина профиля шины, м, H - высота профиля шины, м, d - посадочный диаметр шины, м, при внутреннем давление воздуха в ее бескамерных шинах равном 0,06-0,7 кгс/см. Это позволяет ей перемещаться, не повреждая посевы. Однако, оснащение ее устройством для крепления и привода навесных, полунавесных и прицепных сельхозорудий нецелесообразно из-за малого сцепного веса данной сельхозмашины. А размещение цистерны над задней осью при среднемоторной компоновке нерационально, т.к. приводит к неравномерному распределению нагрузки по осям, и, следовательно, снижает проходимость. В тоже время такая компоновка не позволяет оснастить эту сельхозмашину полноразмерным кузовом с откидывающимися бортами, что ухудшает ее функциональность.
Многоцелевое транспортное средство RU 72631 на шинах сверхнизкого давления, характеризуется кабиной, ходовой частью с шинами сверхнизкого давления большого диаметра, размещенными на раме. Безусловно, независимая рычажная подвеска колес, наличие у кабины двух дверей, открывающихся по ходу движения, большая площадь ее остекления, размещение за кабиной защитного кожуха двигателя, который визуально воспринимается как один из элементов кабины и размещение спереди кабины капота, повышает эргономику, однако размещение грязезащитных щитков только над передними колесами, сводит на нет все эти удобства, т.к. при движении происходит чрезмерное загрязнение кабины. К тому же двухосная ходовая часть и кабина в виде цельноформованного монокока, установленная на раме между осями не позволяют разместить дополнительное оборудование.
То же относится и к многоцелевому транспортному средству на шинах сверхнизкого давления с опрыскивателем по RU 72632. Хотя оно более функционально из-за удлиненной рамы, состоящей из основной рамы и полурамы одноосного полуприцепа, которые образуют единую жесткую трехосную конструкцию, при этом средняя и задняя оси максимально приближены друг к другу и достаточно далеко удалены от передней оси. Размещение баков цилиндрической формы между средней и задней осями вдоль продольной оси, размещение слева и справа от баков по одной складывающейся штанге опрыскивателя, закрепление задней складывающейся штанги опрыскивателя на наклонных держателях и наличие системы тросов, которые дополнительно поддерживают в рабочем положении левую и правую штанги опрыскивателя позволяет равномернее распределить нагрузку и повысить функциональность.
Аналогично выполнено и многоцелевое транспортное средство на шинах сверхнизкого давления с разбрасывателем по RU 72633 размещенным между средней и задней осями.
По иному выполнена кабина трехосного самоходного транспортного средства специального назначения модульной конструкции (см., BY 3855). Оно содержит несущую раму, силовой агрегат, трансмиссию, ходовую часть с колесами на шинах-оболочках сверхнизкого давления, кабину и установленное на раме специальное оборудование. Его рама также выполнена составной и содержит модули несущей рамы и полурамы, которые связаны разъемным соединением или сцепным устройством в единую конструкцию. При этом, на несущей раме, установлены силовой агрегат, трансмиссия, кабина и две оси с колесами, а на полураме, установлено специальное оборудование (опрыскиватель штанговый, разбрасыватель центробежный, заправочная станция, аварийный источник питания, а также платформа или кузов и одна ось с колесами.
Для всех четырех вышеприведенных транспортных средств (RU 72631, 72632, 72633 и BY 3855) характерно выполнение шин сверхнизкого давления в форме замкнутого тора без протектора, с четко выраженным плоским пятном контакта с опорной поверхностью. Это ограничивает область их применения, снижает проходимость и устойчивость движителя к проколам.
На создание колесного транспортного средства с опрыскивателем большой длины, расположенным на значительной высоте для обработки различных растений, направлено решение по RU 77585. Оно содержит раму с расположенной на ней кабиной и бак для опрыскивающей жидкости. Сзади кабины установлена клетка, в которой размещен бак, на клетке установлены секции опрыскивателя со штангами, при этом упомянутая клетка соединена с рамой стремянками. Хотя это транспортное средство и оснащено трансформируемым опрыскивателем большой длины, отвечающим требованиям фермеров, его шины высокого давления неоптимальных размеров сильно деформируют поверхность перемещения, что снижает функциональные возможности.
Машина для разбрасывания гранулированных удобрений (см. RU 120320) содержит шасси, кузов и центробежный разбрасыватель. При этом для сохранения от повреждения колесным движителем почвенно-растительного покрова обрабатываемых полей в весенне-осенний период ее шасси снабжено колесами с бескамерными шинами сверхнизкого давления. Однако само по себе оснащение машины таким движителем, без учета массовых ее параметров не может обеспечить приемлемое (малое) давление на грунт, а это снижает ее функциональные возможности. К тому же использование кузова от легкового автомобиля повышенной проходимости, в котором под площадку для установки центробежного разбрасывателя переоборудованы задние пассажирские места, нецелесообразно, т.к. кузов в данном случае не является силовым несущим элементом данной машины, а, следовательно, в нем нет силовых элементов, к которым можно надежно прикрепить вышеуказанный разбрасыватель.
Опрыскиватель, по RU 108920 содержащий несущую платформу, на которой смонтирована несущая штанга с подающими трубопроводами, на которых установлены форсунки, отличающийся тем, что штанга выполнена как минимум из двух частей, состыкованных предохранительным шарниром, причем ось предохранительного шарнира наклонена вперед по ходу движения платформы под углом 3-80° относительно перпендикуляра к плоскости движения платформы, части штанги подпружинены относительно друг друга для придания прямолинейности.
Из RU 120840 известен разбрасыватель гранулированных минеральных удобрений, установленный на раму транспортного средства. Он снабжен силовым кондуктором, охватывающим конический бункер и жестко закрепленным на раме транспортного средства и выполненным в виде пространственного опорного каркаса. Рассеивающий диск разбрасывателя выполнен в виде тарелки из нержавеющей стали, при этом вал привода тарелки и разрыхлителя минеральных удобрений выполнен гибким и размещен в защитном корпусе с возможностью вращения от вала отбора мощности транспортного средства.
Штанговый опрыскиватель для обработки полевых культур по RU 120852, установлен на ту же раму транспортного средства, что и в RU 120840. При этом привод ведущих колес транспортного средства выполнен по следующей схеме: передача крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к ведущим колесам осуществлена через коробку передач, совмещенную с дифференциалом, и далее для привода левых и правых ведущих колес - на два промежуточных вала с закрепленными по концам каждого вала шарнирами равных угловых скоростей и неравных угловых скоростей, передающих вращение на бортовые цепные передачи, причем ведомые звездочки бортовых цепных передач закреплены на осях ведущих колес, которые подвешены на продольных рычагах, закрепленных на поперечных осях, а управляемые колеса навешены на поперечных рычагах со стойками Мак-Ферсона, при этом во всех опорных колесах установлены шины низкого давления. Такая схема привода усложняет конструкцию, т.к. цепная передача требует регулярного обслуживания и частой регулировки, что в итоге снижает эффективность применения данного опрыскивателя.
2
Опрыскиватель по UA 60936 содержит раму, рабочее оборудование и ходовую часть. Он оснащен силовым агрегатом, кабиной и ходовой частью с шинами сверхнизкого давления с рабочим давлением равным 0,001-1,0 кг/см. При этом рабочее оборудование имеет возможность отсоединения от ходовой части, а силовой агрегат размещен за кабиной, расположенной в передней части опрыскивателя. Хотя его кабина имеет большую площадь остекления, отсутствие щитков над колесами приводит к быстрому ее загрязнению, что ухудшает эргономику и снижает производительность.
Существуют самоходные транспортные средства и шасси, оснащенные различным строительно-геодезическим, противопожарным и другим специальным оборудованием.
Так автовышка по RU 19035, содержит шасси с опорной рамой, ходовыми колесами, кабиной и опорами, на котором размещен шарнирно-рычажный механизм подъема с установленной на нем кабиной-салоном.
Самоходная буровая установка по RU 23174, содержит транспортную базу, платформу, мачту, гидроцилиндр механизма подачи, кронблок с роликами, подвижный вращатель с сальником, трубодержатель. При этом установка снабжена лебедкой с тросом и ведущей штангой.
Автомобиль пожарный аэродромный по RU 39496, содержит трехосное шасси автомобиля с надрамником, на котором закреплен посредством упругих опор пожарный модуль, состоящий из теплоизолированной цистерны для воды со встроенным пенным баком, переднего и заднего отсеков со шторными дверями, насосную установку, установленную в заднем отсеке. Он дополнительно оснащен установкой тушения пожара на самолетах с автономным гидравлическим приводом и легкосъемной установкой покрытия пеной взлетно-посадочной полосы.
Автомобиль-самосвал с краном-манипулятором по RU 80406, содержит базовое шасси, закрепленный на его раме надрамник с установленными на нем кузовом-платформой, опрокидываемым при помощи автономного подъемника, и краном-манипулятором, расположенным на передней части надрамника между кабиной и кузовом-платформой.
Специализированный грузовой автомобиль для дорожных, ремонтно-строительных и коммунальных работ по RU 91550, выполнен на шасси грузового автомобиля с двухрядной кабиной и установленным на его раме краном-манипулятором и кузовом с боковыми и задним откидными бортами. Кран-манипулятор установлен между кабиной шасси и бортовым кузовом.
Передвижной пожарный модуль по RU 121167, содержит установленные на автомобильный прицеп средства пожаротушения, соединенные пожарными рукавами и трубопроводами подачи воды и пенообразователя, мотопомпу, емкость для пенообразователя, емкость для воды, пожарные рукава, стационарную пожарную установку и ранцевое устройство пожаротушения. Модуль выполнен прицепным и может буксироваться легким мотовездеходом (квадроциклом).
Грузовой автомобиль повышенной проходимости по RU 122620, содержит полноприводное шасси для перевозки грузов и людей в различных дорожных условиях с капотной двухрядной семиместной кабиной. Он может быть оснащен бортовой платформой, телескопической автовышкой для проведения работ на линиях электропередачи и связи или платформой со специальной надстройкой для аварийно-ремонтных или буровых работ.
Платформа с краном-манипулятором по RU 2352479 размещена на шасси грузового автомобиля. Она содержит основание, на котором расположены пол и борта платформы, упомянутый кран-манипулятор установлен на полу платформы у переднего борта и смещен к боковому борту платформы.
Все эти колесные шасси, оснащенные различными видами специального оборудования, предназначены, в первую очередь, для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием или легком бездорожье. В силу своих конструктивных особенностей, они не могут обеспечить передвижение в сложных природно-климатических условиях, в болотистой местности, а также на грунтах с малой несущей способностью, что ограничивает их функциональные возможности. Поэтому, несмотря на многочисленные приведенные технические решения, нет универсального колесного шасси на шинах сверхнизкого давления с простой, надежной кабиной и расширенными функциональными возможностями специального оборудования.
2
Известна транспортно-технологическая машина по RU 108403 типа «пневмоход». Она содержит раму, установленную на шинах сверхнизкого давления, функционирующих, в том числе, при давлении от 0,05 до 0,2 кгс/см, кабину, двигатель, трансмиссию и специальное оборудование. Снабжение транспортно-технологической машины гидросистемой, включающей гидронасос, кинематически соединенный с двигателем внутреннего сгорания, гидрораспределитель, гидробак и соединительные трубопроводы и использование ее для привода, гидромолота, манипулятора, опрыскивателя, разбрасывателя или буровой установки, ограничивает универсальность, т.к. выбор ограничен только оборудованием, имеющим гидравлический привод, к тому же не обеспечено надежное его крепление и не проработана конструкция кабины оператора-водителя.
Задача - расширить универсальность колесного шасси на шинах сверхнизкого давления.
Расширение универсальности колесного шасси на шинах сверхнизкого давления обеспечено выбором рабочего внутреннего давления шин, материала кабины и рациональным креплением специального оборудования.
Для этого в универсальном колесном шасси, содержащем раму, силовой агрегат, трансмиссию, колеса с шинами сверхнизкого давления, кабину и специальное оборудование, рабочее внутреннее давление шин составляет 3÷90 кПа, кабина выполнена из полимерного композиционного материала, и рама оснащена кронштейнами крепления специального оборудования, которое размещено по существу над задней осью (осями).
То, что рабочее внутреннее давление шин составляет 3÷90 кПа, кабина выполнена из полимерного композиционного материала, и рама оснащена кронштейнами крепления специального оборудования, которое размещено по существу над задней осью (осями), в универсальном колесном шасси, содержащем раму, силовой агрегат, трансмиссию, колеса с шинами сверхнизкого давления, кабину и специальное оборудование, позволило достичь технического результата, а именно расширить универсальность колесного шасси на шинах сверхнизкого давления.
Выбор материала кабины обусловлен тем, что конструкции из полимерного композиционного материала, например трехслойные полимерные композиционные конструкции, состоящие из двух внешних слоев и внутреннего слоя - наполнителя, обладают большой жесткостью, при сравнительно малой толщине наружной и внутренней панелей из стеклопластика, что при создании транспортных средств позволяет упростить конструкцию кабины при обеспечении надежности, что расширяет универсальность колесного шасси.
Тому же способствует оснащение универсального колесного шасси дополнительной присоединяемой задней осью (осями), и соединение ее с раздаточной коробкой трансмиссии или выполнение ее ведомой. Присоединяемая задняя ось (оси) позволяет повысить общую грузоподъемность колесного шасси при сохранении нагрузки на каждую ось в пределах допустимой. При этом допускаемая нагрузка на ось составляет 1600 кг, а предельно нагрузка в экстремальных случаях нагружения (например, вывешивание шасси на средней оси) допускается равной 2500 кг.
Для того же служит соединение специального оборудования с валом отбора мощности раздаточной коробки трансмиссии или с автономным двигателем или с электродвигателем или с гидромотором, в зависимости от модели и конструкции устанавливаемого оборудования, а также требований потребителя.
Установка в качестве специального оборудования на кронштейны рамы шасси сельхозоборудования, например, опрыскивателя или разбрасывателя, а также строительно-геодезического оборудования, например, автовышки-подъемника или манипулятора или буровой установки, а также противопожарного оборудования, например, кольцевого распылителя или установки комбинированного тушения пожаров, или модуля порошкового пожаротушения, а также грузовой платформы, также расширяет универсальность колесного шасси на шинах сверхнизкого давления.
Изображено на:
Фиг.1 - Универсальное колесное шасси с опрыскивателем;
Фиг.2 - Универсальное колесное шасси с опрыскивателем (вид сзади);
Фиг.3 - Универсальное колесное шасси с разбрасывателем;
Фиг.4 - Универсальное колесное шасси с автовышкой-подъемником;
Фиг.5 - Универсальное колесное шасси с манипулятором;
Фиг.6 - Универсальное колесное шасси с буровой установкой;
Фиг.7 - Универсальное колесное шасси с кольцевым распылителем;
Фиг.8 - Универсальное колесное шасси с установкой комбинированного тушения пожаров;
Фиг.9 - Универсальное колесное шасси с модулем порошкового пожаротушения;
Фиг.10 - Универсальное колесное шасси с кузовом;
Фиг.11 - Универсальное колесное шасси.
Универсальное колесное шасси, содержит раму 1 (Фиг.1), силовой агрегат 2, трансмиссию 3, подвеску 4 колес 5 с шинами 6 сверхнизкого давления, кабину 7 и специальное оборудование 8. Кабина 7 выполнена из полимерного композиционного материала, а рама 1 оснащена кронштейнами 9 крепления специального оборудования 8, которое размещено по существу над задней осью 10.1 (осями), при этом рабочее внутреннее давление шин 6 составляет 3÷90 кПа. Шасси оснащено дополнительной присоединяемой задней осью 10.2, причем она соединена с раздаточной коробкой 11 трансмиссии 3 или выполнена ведомой. Специальное оборудование 8 соединено с валом 12 отбора мощности раздаточной коробки 11 трансмиссии 3 или с автономным двигателем или с электродвигателем или с гидромотором (см. поз. 13). В качестве специального оборудования 8 на кронштейны 9 установлен опрыскиватель 14 (Фиг. 2) или разбрасыватель 15 (Фиг. 3) или автовышка-подъемник 16 (Фиг. 4) или манипулятор 17 (Фиг. 5) или буровая установка 18 (Фиг. 6) или кольцевой распылитель 19 (Фиг. 7) или установка 20 (Фиг. 8) комбинированного тушения пожаров или модуль порошкового пожаротушения 21 (Фиг. 9) или грузовая платформа 22 (Фиг. 10). На Фиг. 11 представлено универсальное колесное шасси с разной длиной базы и количеством осей.
Универсальное колесное шасси функционирует так.
Управление универсальным колесным шасси осуществляет механик-водитель из кабины 7 выполненной из полимерного композиционного материала, воздействуя на, колеса 5 с шинами 6 сверхнизкого давления и специальное оборудование 8. Оно закреплено на раме 1 оснащенной кронштейнами 9 и приводится валом 12 отбора мощности раздаточной коробки 11 трансмиссии 3 или автономным двигателем или электродвигателем или гидромотором (см. поз. 13). Дополнительная присоединяемая задняя ось 10.2 значительно увеличивает грузоподъемность, причем, в зависимости от условий эксплуатации, она соединена с раздаточной коробкой 11 трансмиссии 3 или выполнена ведомой. Для внесения удобрений, строительных, спасательных и других видов работ, в сложных природно-климатических условиях, в болотистой местности, а также на грунтах с малой несущей способностью на шасси устанавливается соответствующий тип специального оборудования.