УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ГРУЗОВ

Предполагаемая полезная модель относится к безрельсовому транспорту и может быть использована в автотракторной промышленности, медицинской технике, строительной индустрии и др. областях при создании транспортных средств для преодоления бездорожья, лестничных маршей строящихся и эксплуатируемых зданий.
Известно Кресло-коляска для инвалидов (а.с. СССР №1711881 А1 A61G 5/06 1992), содержащая раму и связанные с ней самоустанавливающееся и приводные колеса.
Это устройство отличается большим количеством деталей и комплектующих изделий, повышенными требованиями к условиям обслуживания и эксплуатации и ограниченной областью применения.
Наиболее близким известным техническим решением по своей сущности и достигаемому результату является Устройство для перевозки грузов (патент России №2006410 кл B62D 63/02 С1, 1994 - прототип), содержащее раму и связанные с ней самоустанавливающиеся и ведущие управляемые колеса с индивидуальными двигателями и индивидуальными системами управления.
Недостатками устройств этого типа являются:
1. малая надежность, обусловленная большим количеством деталей и комплектующих изделий и сложностью конструкции;
2. повышенные требования к условиям эксплуатации и обслуживания;
3. низкая проходимость при преодолении препятствий движению.
Задачами предполагаемой полезной модели являются:
1. высокая проходимость при движении;
2. надежность работы в широком диапазоне почвенно-климатических условий без повышенных требований к качеству эксплуатации и обслуживания, а также
3. стабилизация первоначального положения груза при движении.
Поставленные задачи достигаются тем, что:
2
1. ведущие колеса установлены на коленчатых осях, соединенных с дифференциалом, размещенным в корпусе на раме, который кинематически связан с ними и с ведущими колесами; исполнение дифференциала может быть двух видов: с цилиндрическими (а.с. СССР №236172 кл. 47h, 13 МПК F16h 1969) или коническими (а.с. СССР №393883 М кл В60К 17/16 1980) сателлитами;
2. самоустанавливающиеся колеса для преодоления препятствий, сравнимых по размерам с их диаметрами, выполнены с возможностью полугусеничного хода (Тяговые характеристики сельскохозяйственных тракторов. Альбом - справочник. М. Россельхозиздат.1979. стр.186.);
3. привод с ведущими колесами для повышения маневренности в стесненных условиях выполнен отдельным блоком, шарнирно соединен с рамой и снабжен механизмом поворота его вокруг вертикальной оси;
4. рама, для перемещения по наклонным поверхностям, например лестничным маршам, грузов с противопоказаниями отклонений от первоначального положения, соединена разъемными шарнирами с платформой, снабженной механизмом стабилизации этой платформы в горизонтальной плоскости, состоящим из подъемника с приводом и включателя этого привода в работу при отклонении платформы от горизонтали;
5. самоустанавливающиеся колеса снабжены рулевым управлением.
Преимущества предложенного устройства состоят в том, что оно в отличие от прототипа:
1. обладает высокой проходимостью, это обеспечивается перекатыванием ведущих колес по поверхности до препятствия, а при встрече с непреодолимым препятствием поворотом коленчатых осей до упора и переноса ведущих колес за препятствие;
2. отличается высокой надежностью работы, обусловленной силовой схемой, компактностью конструкции привода, небольшим количеством деталей и комплектующих изделий, обработанностью технологии изготовления основных деталей и сборки их в области автотракторостроения;
3. отсутствием повышенных требований к условиям эксплуатации и обслуживания, что практически проверено на многолетнем опыте эксплуатации аналогичных изделий в конструкциях автотракторной техники;
4. уменьшением затрат при изготовлении, эксплуатации и обслуживании ввиду высокой степени унификации и стандартизации деталей и их элементов; а также
5. значительным расширением области применения устройства и многовариантностью его конструктивного исполнения.
Устройство для перевозки грузов может быть реализовано в виде:
1. автотракторной техники с рычажным и рулевым управлением;
- в первом случае в приводе следует применить дифференциал с цилиндрическими сателлитами на центральном водиле и управляющие тормозные барабаны;
- во втором - дифференциал с коническими сателлитами на центральном водиле, а самоустанавливающиеся колеса снабдить рулевым управлением;
2. самоходного кресла для преодоления лестничных маршей людьми с ограниченными возможностями с управлением от переносного пульта;
- в этом случае применить блок привода с механизмом его поворота и стабилизируемую платформу;
3. транспортного средства, обеспечивающего механизированную доставку грузов со склада на рабочие места на любом этаже строящихся, заселяемых жильцами, ремонтируемых и эксплуатируемых зданий; и
4. планетоходов, преодолевающих бездорожье.
ОПИСАНИЕ К ЧЕРТЕЖАМ
На Фиг.1 - Устройство для перевозки грузов, виды сбоку и сверху. 1 - рама. 2 - самоустанавливающееся колесо. 3, 4 - ведущие колеса. 5, 6 -коленчатые оси. 7 - корпус привода.
На Фиг.2 - Устройство в движении, в момент преодоления препятствия в виде ступеньки лестничного марша при подъеме, то же при спуске вниз. 1, 4, 6, 7 - см.Фиг.1.
На Фиг.3 - кинематическая схема привода ведущих колес с цилиндрическими сателлитами на центральном водиле дифференциала. 3…7 - см. Фиг.1. 8, 9 - шестерни главной передачи. 10 - центральное водило. 11 - подшипник корпуса. 12, 13 - водило. 14…17 - солнечные шестерни. 18, 19 - коронные шестерни. 20…23 - цилиндрические сателлиты. 24, 25 - тормозные барабаны. 26…31 - шестерни. 32, 33 - фиксаторы. 38, 39 - кожухи. 40 - ось.
На Фиг.4 - конструктивная схема Фиг.3 (не показана симметричная часть привода). 5…38, 40 - см. Фиг.3.
На Фиг.5 -разрез Б-Б на Фиг.4. 9, 10, 20, 21 - см. Фиг.3.
На Фиг.6 - разрез А-А на Фиг.4 инафиг.9. 16, 18, 22 - см. Фиг.3.
На Фиг.7 - разрез В-В на Фиг.4 и на Фиг.9. 5 - коленчатая ось. 7 - корпус привода. 26 - шестерня. 34 - шток. 35 - пружина цилиндрическая. 36 - пружина кольцевая. 37 - отверстие.
На Фиг.8 - кинематическая схема привода ведущих колес с коническими сателлитами на центральном водиле дифференциала. 3…13, 16…19, 22, 23, 26…33, 38, 39, 40 - см. Фиг.3. 14, 15 - солнечные шестерни. 20 - конический сателлит.
На Фиг.9 - конструктивная схема Фиг.8 (не показана симметричная часть привода). 5…38, 40 - см. Фиг.8.
На Фиг.10 - самоустанавливающееся колесо с полугусеничным ходом. Общий вид. 1, 2 - см. Фиг.1. 41 - лента-гусеница. 42 - каток натяжной. 43 - кронштейн поворотный.
На Фиг.11 - разрез А-А на Фиг.10. 1, 2, 41, 42, 43 - см. Фиг.10.
На Фиг.12 - блок привода с ведущими колесами. Общий вид. 1 - рама. 44 - блок привода. 45 - механизм поворота.
На Фиг.13 - общий вид стабилизируемой платформы на устройстве для перевозки грузов. 1 - рама. 46 - платформа. 47 - подъемник. 48, 49 - разъемные шарниры. 50 - включатель подъемника. 51 - подвижный контакт. 52 - гибкая связь. 53, 54 - неподвижные контакты.
Устройство для перевозки грузов включает в себя (Фиг.1) раму 1, самоустанавливающиеся 2 и ведущие 3 и 4 колеса с коленчатыми осями 5 и 6 и усиленный для восприятия нагрузок сжатия корпус 7 привода, в котором расположены главная передача и кинематически связанный с ведущими колесами и коленчатыми осями дифференциал.
Привод (Фиг.3) включает шестерни 8 и 9 главной передачи, центральное водило 10, опирающееся на подшипники 11 корпуса, общие для планетарных рядов, имеющих водила 12 и 13, солнечные шестерни 14…17, коронные шестерни 18 и 19, сателлиты 20…23, установленные на осях водил 10, 12 и 13.
Сателлиты 20 и 21 двух планетарных рядов на части длины зубьев, свободной от зацепления с солнечными шестернями 14 и 15 своего планетарного ряда, находятся попарно в зацеплении друг с другом.
Тормозные барабаны 24 и 25, обеспечивающие управление поворотами устройства, связаны с звеньями 12, 14 и соответственно 13, 15, первые из которых несут на себе сателлиты 22 и 23, находящиеся в зацеплении с шестернями 16, 18 и соответственно 17, 19. Солнечные шестерни 16 и 17 через посредство шестерен 26…31 передает вращение колесам 3 и 4, а коронные шестерни 18 и 19 через жесткую связь осуществляют поворот коленчатых осей 5 и 6.
При повороте осей фиксаторы 32 и 33 предотвращают вращение колес 3 и 4. Каждый из фиксаторов включает (Фиг.7) шток 34, размещенный в коленчатой оси 5 и соответственно 6, подпружиненный цилиндрической пружиной 35, упирающийся одним концом в кольцевую пружину 36, закрепленную на неподвижных деталях корпуса 7, и отверстие 37 в шестерне 26 и соответственно 27.
Коленчатые оси с сопряженными с ними деталями размещены в кожухах 38 и 39.
Привод (Фиг.8) аналогичен вышеописанному. Отличается тем, что шестерни 14, 15 и сателлиты 20 конические. Первые непосредственно связаны с водилами 12 и 13 и зацепляются между собой через посредство только сателлитов 20. Тормозные барабаны отсутствуют.
Возможность полугусеничного хода (Фиг.10) самоустанавливающихся колес 2 обеспечивается с помощью лент-гусениц 41 и натяжных катков 42, закрепленных на поворотных кронштейнах 43.
Положение (Фиг.12) блока 44 привода, шарнирно связанного с рамой 1, определяется с помощью механизма поворота 45.
Стабилизация положения (Фиг.13) платформы 46 производится с помощью подъемника 47, разъемных шарниров 48 и 49 и включателя 50 подъемника в работу. Управление осуществляется контактом 51, подвешенным на гибкой связи 52, который взаимодействует с контактами 53 и 54 включения на подъем и соответственно опускание груза при отклонении платформы от горизонтального положения.
Устройство для перевозки грузов работает следующим образом.
Крутящий момент (см. Фиг.3) через шестерни 8 и 9 передается центральному водилу 10.
При равенстве моментов сопротивления на солнечных шестернях 16 и 17, а следовательно, и на шестернях 14 и 15, подводимая к водилу 10 мощность делится дифференциалом на два равных потока и передается последующими кинематическими звеньями к исполнительным механизмам:
коленчатым осям 5 и 6 и ведущим колесам 3 и 4.
При отсутствии непреодолимых препятствий движению коленчатые оси 5 и 6 остаются практически неподвижными, а ведущие колеса 3 и 4 вращаются, т.к. усилие перекатывания колес значительно меньше усилий, необходимых для подъема над ними части груза, приходящейся на эти колеса, т.е. поворота коленчатых осей 5 и 6, связанных с коронными шестернями 18 и 19.
Если притормозить барабан 24, т.е. уменьшить величину угловой скорости шестерни 14, водила 12, шестерни 16 и колеса 3, то центральное водило 10, увлекая за собой сателлиты 20 и 21, заставит сателлиты 20, сцепленные с приторможенной шестерней 14, вращаться в ту же сторону, что и водило 10. При этом сателлиты 21 получат от сателлитов 20 вращение, обратное по направлению вращению водила 10, и сообщат ускоренное вращение солнечной шестерне 15,водилу 13, сателлитам 23, солнечной шестерне 17 и ведущему колесу 4.
3а счет разности скоростей ведущий 3 и 4 колес устройство будет совершать поворот в сторону приторможенного барабана 24.
Аналогично, ввиду полной симметрии привода, при затормаживании барабана 25 поворот будет совершаться в его сторону.
При встрече колесами 3 и 4 непреодолимого препятствия движению, например лестничного марша (см. Фиг.2), ведущие колеса затормаживаются и останавливают вращение солнечных шестерен 16 и 17. Водила 12 и 13 продолжают вращение и сателлиты 22 и 23, перекатываясь по неподвижным шестерням 16 и 17, проворачивают коронные шестерни 18 и 19 и коленчатые оси 5 и 6 с ведущими, теперь уже заклиненными фиксаторами 32 и 33, колесами 3 и 4. После поворота на 360° коленчатых осей 5 и 6 фиксация шестерен 26 и 27 прекращается, они начинают вращаться и ведущие колеса 3 и 4 за препятствием продолжают перекатываться по поверхности.
Срабатывание любого из фиксаторов 32 и 33 происходит при повороте коленчатой оси из первоначального положения (см. Фиг.7) при входе штока 34, поджатого пружиной 36, в отверстие 37, прекращение фиксации - при возвращении штока 34 в исходное положение под действием пружины 35.
При появлении на пути движения препятствия в виде ступеньки вниз лестничного марша колеса 3 и 4 теряют опору, передняя часть устройства садится на усиленный корпус 7, коленчатые оси 5 и 6 поворачиваются под действием веса, фиксаторы 32 и 33 заклинивают вращение солнечных шестерен 16 и 17, сателлиты 22 и 23, увлекаемые водилами 12 и 13, продолжают поворачивать коронные шестерни 18 и 19 и коленчатые оси 5 и 6. После полного оборота коленчатых осей 5 и 6 фиксация шестерен 26 и 27 прекращается, а ведущие колеса 3 и 4 за пределами препятствия продолжают перекатываться по опорной поверхности.
При замене дифференциала с цилиндрическими сателлитами на центральном водиле на аналогичный (см. Фиг.8) с коническими сателлитами результаты работы привода не изменятся, т.к. не изменится работа кинематических звеньев от шестерен 14 и 15 до ведущих колес 3 и 4.
При отсутствии управляющих тормозных барабанов возникает необходимость в установке механизма рулевого управления на самоустанавливающихся колесах или на блоке привода.
В этом случае при повороте устройства ведущие колеса катятся по поверхности с разными скоростями. Соответственно с разными частотами вращаются солнечные шестерни, обеспечивая как и при прямолинейном движении устройства передачу крутящего момента по кратчайшему пути к каждому колесу.