ВЕДУЩЕЕ КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE DRIVE WHEEL

Изобретение относится к области тракторного и транспортного машиностроения, в частности к средствам повышения проходимости, устанавливаемым непосредственно на колеса.
Известно ведущее колесо транспортного средства, содержащее ось основного колеса и грунтозацепы, соединенные с механизмом их выдвижения. Механизм выдвижения грунтозацепов выполнен в виде поворотного диска и механизма фиксации грунтозацепов. Грунтозацепы закреплены на ободе через кулисы, а механизм фиксации снабжен стаканом с радиальными вырезами под спицами на одном из его торцов, установленным в поворотном диске на шлицах и подпружиненным относительно него (патент РФ №2021901).
Основными недостатками указанного ведущего колеса транспортного средства являются сложность конструкции и ручной привод механизма выдвижения грунтозацепов.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ведущее колесо транспортного средства, содержащее грунтозацепы и ось основного колеса с шарнирно закрепленным на ней ободом в виде боковой стенки и кольца с отверстиями под грунтозацепы, механизм выдвижения грунтозацепов, снабженных ограничителями (патент РФ №2241607). Положительное качество этого изобретения - использование автоматического привода механизма выдвижения грунтозацепов при движении по рыхлому грунту.
Основным недостатком указанного ведущего колеса транспортного средства является его неработоспособность при движении по плотному скользкому грунту, так как обод имеет меньший диаметр, чем основное колесо, и отсутствие ручного привода механизма выдвижения грунтозацепов.
Техническим результатом изобретения является обеспечение работоспособности устройства при движении как по рыхлому, так и плотному скользкому грунту, а также возможность применения как ручного, так и автоматического привода механизма выдвижения грунтозацепов.
Указанный технический результат достигается тем, что диаметр обода равен диаметру основного колеса. Механизм выдвижения грунтозацепов снабжен автоматическим регулятором и выполнен в виде шарнирно насаженной на ось втулки с закрепленными на ней грунтозацепами, которые имеют криволинейную форму и изготовлены из рессорно-пружинной стали. Причем втулка шарнирно соединена с ободом, а между втулкой и осью установлена управляемая муфта сцепления. Автоматический регулятор содержит первичный преобразователь, который соединен последовательно через блок сравнения с усилителем постоянного тока и электромагнитным выключателем. Электромагнитный выключатель связан с управляемой муфтой сцепления. Блок сравнения снабжен задатчиком. Первичный преобразователь выполнен в виде шарнирно установленного на втулке дополнительного колеса с цилиндрической обечайкой и диска, закрепленного на оси. Диаметр дополнительного колеса равен диаметру основного колеса, а внешний диаметр обечайки - диаметру диска. Возле диска и обечайки размещены индукционные катушки.
Новизну автор и заявитель усматривают в том, что такое решение обеспечивает гарантированное улучшение тягово-сцепных свойств ведущих колес мобильных энергетических средств при работе в тяжелых дорожных условиях путем применения как ручного, так и автоматического привода механизма выдвижения грунтозацепов.
Заявленное решение не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии данного решения критерию «изобретательский уровень».
Данное техническое решение может быть использовано в тракторном, автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении при разработке ведущих колес транспортных средств, что позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию «промышленная применимость».
На фиг.1 и фиг.2 изображены функциональные схемы устройства, соответственно с выключенным и включенным механизмом выдвижения грунтозацепов; на фиг.3 показан разрез по Б-Б на фиг.2; на фиг.4 дана принципиальная схема работы устройства.
Устройство состоит из обода 1, механизма 2 выдвижения грунтозацепов 3 и автоматического регулятора 4. Обод 1 представляет собой кольцо 5 с отверстиями 6 для грунтозацепов 3 и боковую стенку 7. Боковая стенка 7 обода 1 жестко соединена с кольцом 5. Диаметр кольца 5 равен диаметру основного колеса 8 транспортного средства. На внешней поверхности кольца 5 выполнены неровности 9 для лучшего его сцепления с грунтом. Грунтозацепы 3 снабжены ограничителями 10 их перемещения. Механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 выполнен в виде шарнирно насаженной на ось 11 основного колеса 8 втулки 12, на которой закреплены внутренние концы грунтозацепов 3. Боковая стенка 7 обода 1 шарнирно соединена с втулкой 12, а внешние концы грунтозацепов 3 вставлены в отверстия 6 кольца 5. Грунтозацепы 3 имеют криволинейную форму и изготовлены из рессорно-пружинной стали. Между втулкой 12 и осью 11 установлена управляемая муфта 13 сцепления. Основное колесо 8 с осью 11 представляет собой объект управления 14. Первичный преобразователь 15 автоматического регулятора 4 выполнен в виде шарнирно установленного на втулке 12 дополнительного колеса 16 с цилиндрической обечайкой 17 и диска 18, закрепленного на оси 11. Диаметр дополнительного колеса 16 равен диаметру основного колеса 8, а внешний диаметр обечайки 17 - диаметру диска 18. Причем возле диска 18 и обечайки 17 размещены индукционные катушки 19, а на периферии дополнительного колеса 16 выполнены неровности. Первичный преобразователь 15 последовательно через блок сравнения 20 с задатчиком 21, усилитель 22 постоянного тока и электромагнитный выключатель 23 связан с управляемой муфтой 13 сцепления. В качестве блока сравнения 20 с задатчиком 21 можно использовать схему измерительного моста 24, потенциометр 25 которого подключен к выходам индукционных катушек 19, а другой потенциометр 26, связанный с движком 27 - задатчиком 21 соединен с усилителем 22. Электромагнитный выключатель 23 с управляемой муфтой 13 сцепления являются исполнительным органом 28.
Устройство снабжено блоком 29 питания, а также переключателем 30 режима работы. Переключатель 30 служит для выбора режима работы механизма 2 выдвижения грунтозацепов 3: в положении А он установлен на автоматическую работу устройства, в положении Р - на ручное управление, В - механизм выключен.
Сигнальная лампа 31 необходима для информации о том, что механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 функционирует.
На внешние концы грунтозацепов 3 могут быть установлены наконечники различных конструкций, например, в виде клина, набора заостренных стержней или поверхностей с закрепленными на них шипами. Обод 1 подпружинен относительно оси 11, так как грунтозацепы 3 имеют криволинейную форму и изготовлены из рессорно-пружинной стали. Наружная часть дополнительного колеса 16 также может быть подпружинена путем вставки между ней и осью 11 упругого элемента.
Устройство работает следующим образом.
При движении транспортного средства по плотному грунту или дорогах с твердым покрытием колесо 8 взаимодействует с опорной поверхностью практически без проскальзывания, хотя частота вращения ведущего основного колеса 8 всегда превышает частоту вращения ведомых - дополнительного колеса 16 и обода 1. При этом нет необходимости переводить переключатель 30 на ручное управление. В режиме автоматической работы устройства механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 также будет выключен, так как разница в частотах вращения основного колеса 8 и дополнительного колеса 16 незначительна, а значит, на выходах индукционных катушек 19 возникает разница в напряжениях, не превышающая допустимую в соответствии с настройкой задатчика 21 положением движка 27. При этом напряжение на выходе измерительного моста 24 отсутствует, а электромагнитный выключатель 23 размыкает электрическую цепь с управляемой электромагнитной муфтой 13, сигнальная лампа 31 не горит. В результате муфта 13 размыкает кинематическую связь между втулкой 12 и осью 11. В связи с тем, что диаметр кольца 5 равен диаметру основного колеса 8 транспортного средства, а на внешней поверхности кольца 5 выполнены неровности 9, обод 1 с втулкой 12 свободно вращается на оси 11 под воздействием грунта. Грунтозацепы 3 при этом вдвинуты вовнутрь кольца 5 под воздействием остаточной силы упругости, так как они выполнены из рессорно-пружинной стали. Ведущее колесо транспортного средства работает как обычное, то есть не оборудованное механизмом выдвижения грунтозацепов.
При кратковременном движении транспортного средства по рыхлому или плотному скользкому грунту можно включить переключатель 30 в позицию Р-на ручное управление. Тем самым подается напряжение на управляемую электромагнитную муфту 13, а сигнальная лампа 31 загорается. В результате муфта 13 замыкает кинематическую связь между втулкой 12 и осью 11. В связи с пробуксовыванием основного колеса 8 относительно грунта, обод 1 под воздействием грунта, преодолевая силы упругости грунтозацепов 3, проворачивается относительно втулки 12. Криволинейная форма грунтозацепов 3 обеспечивает их выдвижение из кольца 5. Грунтозацепы 3 взаимодействуют с грунтом и создают одновременно за счет реакции грунта продольную силу, которая реализуется в тягу. В результате улучшаются тягово-сцепные свойства ведущего колеса транспортного средства.
Если включить переключатель 30 в позицию А, то есть на автоматическое управление механизмом 2 выдвижения грунтозацепов 3, то при движении транспортного средства по рыхлому и плотному скользкому грунту происходит пробуксовка основного колеса 8, то есть его частота вращения превышает частоту вращения дополнительного колеса 16. Это вызывает на выходе индукционных катушек 19 разницу в напряжениях. Если эта разница в напряжениях превысит допустимую, на которую настроен задатчик 21 при помощи движка 27, то возникает напряжение на выходе измерительного моста 24. Электромагнитный выключатель 23 замыкает электрическую цепь с управляемой электромагнитной муфтой 13, сигнальная лампа 31 включается. В результате муфта 13 замыкает кинематическую связь между втулкой 12 и осью 11. Механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 автоматически включен в работу. Как только разница в частотах вращения основного колеса 8 и дополнительного колеса станет меньше допустимой, напряжения на выходе измерительного моста 24 не будет. Электромагнитный выключатель 23 размыкает электрическую цепь с управляемой электромагнитной муфтой 13, сигнальная лампа 31 выключается. Механизм 2 выдвижения грунтозацепов 3 автоматически выключен из работы, втулка 12 под воздействием остаточных сил упругости грунтозацепов 3 проворачивается относительно кольца 5. Грунтозацепы 3 при этом вдвигаются вовнутрь кольца 5.
Использование предлагаемого устройства позволяет улучшить тягово-сцепные свойства ведущих колес мобильных энергетических средств при работе в тяжелых дорожных условиях путем применения как ручного, так и автоматического привода механизма выдвижения грунтозацепов.