Опорно-поворотное устройство двухосного прицепа с переменным наклоном шкворня
SLEWING DEVICE OF A TWO-AXLE TRAILER WITH A VARIABLE INCLINATION OF THE PIVOT

Изобретение относится к автомобильным и тракторным транспортным поездам, а именно к опорно-поворотным  устройствам двухосных прицепов, буксируемых тягачами, оборудованными гидросистемами.
Известно стабилизирующее устройство поворотной тележки  прицепа по патенту РФ № 181371, кл. B62D 63/06, 2018 г., содержащее поворотный круг, верхнее кольцо которого соединено с нижней частью рамы прицепа, а нижнее кольцо закреплено на раме поворотной подрессоренной тележки, опирающейся на ось ходовых колес, при этом верхнее и нижнее кольца поворотного круга связаны между собой подвижным телескопическим соединением, причем во внутреннем пространстве поворотного  круга  установлен рабочий силовой цилиндр, корпус которого закреплен посредством кронштейна  на раме  поворотной тележки, а шток  соединен шарнирно с нижней частью рамы  прицепа,  при этом продольная ось рабочего силового цилиндра совпадает с осью поворота рамы прицепа относительно поворотной тележки и пересекает середину оси ее ходовых колес,  а поршневая полость рабочего силового  цилиндра соединена трубопроводом с штоковой полостью подающего силового цилиндра,  установленного в вертикальной продольной плоскости прицепа, связывающего посредством шарнирных соединений заднюю часть рамы поворотной тележки и верхнее кольцо поворотного круга.
Данное стабилизирующее устройство поворотной тележки  прицепа позволяет при воздействии внешних боковых сил на прицеп стабилизировать прямолинейность хода колес передней поворотной тележки за счет образования силового момента относительно оси (шкворня) взаимного поворота между собой верхнего и нижнего колец поворотного круга.
При этом недостаток описанного стабилизирующего устройства поворотной тележки  прицепа заключается в том, что, силовой стабилизирующий момент, возникающий относительно шкворня, ухудшает условия поворота автопоезда, так как действует при любых углах складывания между прицепными звеньями – передней колесной тележкой и платформой прицепа, вызывая дополнительное сопротивление повороту прицепа.
Наиболее близким к предлагаемому опорно-поворотному устройству двухосного прицепа с переменным наклоном шкворня является Опорно-поворотное устройство прицепа по патенту РФ № 170879, кл. B62D 63/06, 2017 г., содержащее, дышло, соединенное посредством шарнира с рамой подрессоренной передней тележки,  опирающейся на ось  ходовых колес, поворотную платформу,  неподвижно закрепленную на раме  передней тележки, соединенную с рамой  кузова  прицепа  посредством шкворня, установленного вертикально к поворотной платформе, при этом поворотная платформа закреплена на раме передней тележки под наклоном  к раме прицепа в продольной вертикальной плоскости прицепа, а ось шкворня расположена под углом к вертикали,  проходящей через середину оси колес передней тележки,  при этом точка пересечения оси шкворня с горизонтальной плоскостью,  проходящей через ось колес передней тележки, смещена вперед относительно оси ее колес, причем центр вращения поворотной платформы,  расположенный в плоскости контактирования ее с рамой кузова, совпадает с точкой пересечения вертикали, проходящей через середину оси колес передней тележки с осью  шкворня.
Данное опорно-поворотное устройство прицепа способствует стабилизации прямолинейного движения колес передней поворотной тележки за счет возникновения силового стабилизирующего момента относительно оси соединительного шкворня, установленного в продольной вертикальной плоскости прицепа под наклоном.
При этом недостатком описанного опорно-поворотного устройства прицепа является то, что силовой стабилизирующий момент, возникающий относительно наклонного шкворня, и противодействующий боковым отклонениям прицепа при воздействии боковых внешних сил, ухудшает условия движения автопоезда на поворотах, так как препятствует складыванию между собой его звеньев (передней поворотной тележки и рамы прицепа), необходимому для совершения поворота.
Техническая проблема заключается в том, что наличие в кинематической цепи опорно-поворотного устройства прицепа, принятого за прототип, наклонного соединительного шкворня с неизменяемым углом наклона в продольной вертикальной плоскости прицепа, не позволяет уменьшать силовой момент относительно оси шкворня, препятствующий повороту передней колесной тележки относительно рамы прицепа при совершении поворотов автопоездом, снижает эксплуатационные показатели автопоезда и отрицательно влияет на безопасность его движения.
Техническая проблема решается за счет того, что, в отличие от прототипа, тягач снабжен гидросистемой с источником давления гидравлической жидкости и содержит элемент системы рулевого управления, кинематически связанный с золотником трехпозиционного распределителя, при этом тяговый рычаг выполнен заодно с рамой передней колесной тележки, а поворотная платформа выполнена из двух частей - верхней и нижней, соединенных между собой посредством поворотного шкворня, причем верхней частью поворотная платформа соединена через кронштейны и горизонтальную поперечную ось с рамой кузова прицепа, а нижней частью связана через кронштейны и горизонтальную поперечную ось с рамой передней поворотной тележки, при этом нижняя часть поворотной платформы соединена с рамой передней колесной тележки посредством силового цилиндра двухстороннего действия, управляемого трехпозиционным золотниковым распределителем тягача, причем точка крепления штока силового цилиндра к нижней части поворотной платформы смешена вперед по ходу прицепа относительно горизонтальной оси, соединяющей поворотную платформу и раму передней колесной тележки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
- фиг. 1 - схема опорно-поворотного устройства двухосного прицепа с переменным наклоном шкворня прицепа при прямолинейном движении (вид сбоку).
- фиг. 2 - то же, при повороте рамы прицепа относительно передней колесной тележки на 90° (вид с боку).
Опорно-поворотное устройство двухосного прицепа с переменным наклоном шкворня, содержит (фиг. 1, 2) тяговый рычаг 1, выполненный заодно с рамой 2 передней колесной тележки, и соединенный передней частью шарнирно с тягачом 3, снабженным гидросистемой с источником давления 4 гидравлической жидкости, поворотную платформу, выполненную из двух частей верхней 5 и нижней 6, соединенных между собой соединительным шкворнем 7. При этом поворотная платформа установлена под наклоном в продольной вертикальной плоскости, а ось шкворня 7 образует угол α с вертикалью,  проходящей через середину оси 8 ходовых колес передней колесной тележки, причем точка пересечения оси шкворня 7 с поверхностью движения прицепа смещена вперед относительно оси 8 колес передней колесной тележки. Нижняя часть 6 поворотной платформы соединена с рамой 2 передней колесной тележки посредством кронштейнов 9 и горизонтальной оси 10, а верхняя часть 5 поворотной платформы соединена посредством кронштейнов 11 и горизонтальной поперечной оси 12 с рамой 13 кузова прицепа, причем горизонтальная ось 12, соединяющая раму 13 прицепа и верхнюю часть 5 поворотной платформы, расположена в вертикальной поперечной плоскости, проходящей через ось 8 колес передней тележки. Нижняя часть 6 поворотной платформы связана с рамой 2 передней колесной тележки посредством силового цилиндра14 двухстороннего действия, при этом точка крепления штока силового цилиндра 14 к нижней части 6 поворотной платформы смешена вперед по ходу прицепа относительно горизонтальной оси 10, соединяющей нижнюю часть 6 поворотной платформы и раму 2 передней колесной тележки. Штоковая 15 и поршневая 16 полости силового цилиндра 14 соединены гидромагистралями 17 с трехпозиционным золотниковым распределителем 18, установленным на тягаче 3.  Золотник распределителя 18 кинематически связан с элементом 19 системы рулевого управления тягача 3 (например, с зубчатой рейкой, находящейся в зацеплении с сектором рулевого колеса тягача) и с источником 4 давления рабочей жидкости, снабженным редукционным клапаном 20. В золотнике трехпозиционного распределителя 18 выполнены каналы, соединяющие в первой и третьей позициях полость 15 силового цилиндра 14 с источником давления 4, а полость 16 со сливом, а во второй позиции  полость 16 с источником давления, а полость 15 со сливом.
Опорно-поворотное устройство двухосного прицепа с переменным наклоном шкворня работает следующим образом.
Тяговый рычаг 1 прицепа передней частью шарнирно присоединяется к тягачу 3 (фиг. 1).  При движении транспортного поезда по прямой золотник распределителя 18 находится во второй позиции и соединяет штоковую полость 15 силового цилиндра 14 со сливом, а поршневую полость 16 с источником давления рабочей жидкости 20. Шток  силового цилиндра 14 выдвинут из корпуса силового цилиндра в крайнее верхнее положение, а поворотная платформа расположена наклонно в продольной вертикальной плоскости относительно рамы 2 передней колесной тележки и рамы 13 кузова прицепа, при этом шкворень 7, соединяющий верхнюю и нижнюю части 5 и 6 поворотной платформы, расположен под углом α к вертикали.
При боковых отклонениях передней колесной тележки от прямолинейной траектории (вилянии), вызванных внешними боковыми силами из-за неровностей поверхности дорожного полотна, поперечного наклона дороги, порывов ветра и  др., в результате наклона шкворня 7 поворотной платформы, относительно его оси возникает силовой стабилизирующий момент, способствующий возврату тягового рычага 1 и колес передней колесной тележки в положение, соответствующее  прямолинейному движению тягача 3.
При воздействии водителя тягача на рулевое колесо на повороте (фиг. 2) транспортного поезда (например, вправо) элемент рулевого управления 19 смещает золотник распределителя 18 в первую позицию, соединяя при этом штоковую полость 15 с источником давления рабочей жидкости, а поршневую полость 16 со сливом. При этом шток силового цилиндра 14 перемещается вниз и поворачивает поворотную платформу на оси 10 в горизонтальное положение. При этом соединительный шкворень 7 устанавливается в вертикальное положение, в результате чего силовой момент от веса прицепа относительно шкворня 7, действующий на тяговый рычаг 1 уменьшается, что способствует снижению сопротивления повороту передней колесной тележки относительно рамы 13 прицепа.
При выходе транспортного поезда из поворота на участке установки управляемых колес тягача в положение прямолинейного движения полость 15 гидроцилиндра 14 снова соединяется со сливом, а полость 16 соединяется с источником давления 4. Возникающий на стадии выхода из поворота, силовой стабилизирующий момент относительно шкворня 7 способствует выравниванию прицепа в положение прямолинейного хода.
Технический результат заключается в том, что уменьшение угла  наклона шкворня поворотной платформы  на фазах входа транспортного поезда в поворот и выполнении поворота позволяет уменьшить силовой  момент, действующий на тяговый рычаг относительно оси шкворня, что способствует снижению сопротивления повороту. В конечной фазе выхода из поворота автотракторного поезда, происходящей при установке управляемых колес тягача в положение прямолинейного движения и установке шкворня под наклоном на угол α к вертикали, возникающий силовой момент относительно оси шкворня способствует установке тягового рычага относительно рамы прицепа в положение прямолинейного хода, что в свою очередь способствует облегчению условий выполнения поворота и улучшает управляемость транспортного поезда с двухосным прицепом.