ГУСЕНИЧНЫЙ БЛОК И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННАЯ МАШИНА
CRAWLER-TRACK UNIT AND FOREST MACHINE

Представленное изобретение относится к модульному гусеничному блоку для лесохозяйственной машины, при этом данный гусеничный блок содержит
гусеничную раму,
трубчатую ось, прикрепленную к гусеничной раме, для поддержания гусеничной рамы в поворотном подшипнике, относящемся к лесохозяйственной машине,
гусеничное полотно, выполненное в виде циркулирующей ленты для распределения поверхностного давления гусеничного блока,
по меньшей мере одно ведущее колесо, установленное в подшипниках в гусеничной раме на внутренней стороне ленты гусеничного полотна, для вращения и поддержания гусеничного полотна,
по меньшей мере одно натяжное колесо, установленное в подшипниках в гусеничной раме на внутренней стороне ленты гусеничного полотна, для поддержания гусеничного полотна,
опорные средства, расположенные в гусеничной раме, на внутренней стороне ленты гусеничного полотна, для поддержания части спирали, которая расположена у земли, причем данные опорные средства выполнены с возможностью приходить в соответствие с формой поверхности земли для того, чтобы равномерно распределять поверхностное давление гусеничного блока, и
ведущий вал, установленный в подшипниках в гусеничной раме соосно с трубчатой осью для того, чтобы передавать мощность от лесохозяйственной машины в гусеничный блок, и поворачивать гусеничный блок к поворотному подшипнику, относящемуся к раме лесохозяйственной машины.
Изобретение также относится к лесохозяйственной машине.
Машины, используемые при механической лесозаготовке, неизбежно являются причиной определенной нагрузки на поверхность почвы в лесу, землю и на разреженные участки, также на корневые системы деревьев, оставшихся расти. Обычно проблема уменьшается в случае лесохозяйственной машины, которой не требуется переносить груз в дополнение к своей собственной массе, как делает форвардер. Другими словами, обычно имеется существенная разница поверхностного давления, прикладываемого указанными машинами к земле. Поверхностное давление, прикладываемое к земле указанными машинами, на самом деле начали снижать с помощью различных известных решений, например, за счет использования вместо общепринятой оси, так называемого набора осей качающейся тележки, на которых имеется четыре колеса, вместо общепринятой оси, которые способны распределять поверхностное давление по более широкой площади по поверхности земли. Поверхностное давление уменьшается за счет использования, например, гусеничной ленты, изготовленной из стали или резины, производимой и разработанной с целью и движущейся вокруг колес качающейся тележки. Из уровня техники также известны стальные гусеничные ленты с резиновым покрытием и другие конструкции на основе вышеупомянутых материалов.
С точки зрения лесозаготовки, замерзание земли зимой также оказывает большое воздействие на повреждение земли, вызываемое механической лесозаготовкой. На замерзшей земле лесозаготовка обычно может осуществляться с использованием лесного трактора, оборудованного традиционной конструкцией шасси, без существенного повреждения земли. Но если зима мягкая, земля может не замерзнуть должным образом, так что лесной трактор, оборудованный колесами, будет оставлять после себя глубокие борозды, которые лицо, ответственное за лесозаготовки, возможно летом должно будет устранять. Вследствие этого, от лесных тракторов и лесохозяйственных машин в общем требуется все более и более маленькое поверхностное давление, которое уменьшает создание повреждений земли, возникающих при лесозаготовках, происходящих в мягкие зимы. В дополнение к повреждению земли, проблема может просто состоять в том, что способность лесохозяйственной машины двигаться вперед является недостаточной, когда поверхностное давление, прикладываемое к земле, становится слишком большим, так что лесохозяйственная машина частично проваливается в землю или застревает на месте.
Как известно, поверхностное давление может быть уменьшено посредством различных конструкций тележки, подлежащей установке, применительно к качающейся тележке, и в этом случае, с точки зрения принципа работы, подходящими являются специальные гусеничные блоки, хотя в данных решениях могут быть обнаружены очевидные дефекты и/или проблемы. Например, в случае стальной гусеничной ленты, установленной применительно к качающейся тележке, передача мощности от ведущих колес тележки происходит на основе трения, а не на основе фиксации за счет формы между зубчатым венцом на гусеничной ленте и специальным ведущим колесом, как в большинстве фактических гусеничных блоков и транспортных средств на гусеничном ходу. Это означает, что указанную стальную гусеничную ленту необходимо достаточно туго натягивать, если хочется избежать опасности проскальзывания ленты. Тогда данное натяжение необязательно вызывает напряжение качающейся тележки, и особенно конструкций корпуса тележки и ступиц колес, и тем не менее в то же время не в состоянии обеспечивать надежную и определенную передачу мощности между пневматическими шинами и тележкой. Подобная конструкция тележки также подвержена проникновению между тележкой и колесами кусков дерева и, например, плотно сжатого снега, что может вызывать еще большие напряжения, особенно в конструкциях корпуса качающейся тележки и ступицах колес. Также известны аналогичные тележки в виде различных составных конструкций, например, резиновые/стальные составные конструкции.
С другой стороны, использование пневматической шины, которая является дорогой по стоимости изготовления, усложненной по конструкции и подверженной прокалыванию, в связи с этим является сомнительным внутри конструкций тележек, описанных выше, вследствие чего пневматические шины преимущественно могут заменяться какой-либо более простой, более дешевой и более долговечной конструкцией. В дополнение, особенно в перемещающих грузы лесохозяйственных машинах, таких как форвардеры, воздушное давление в указанных пневматических шинах должно устанавливаться очень высоким, например, 4-6 бар, вследствие способности выдерживать нагрузку и технической долговечности шины, так что на практике гибкость шин является уже очень слабой, и в связи с этим использование пневматических шин в данном варианте применения является сомнительным. Кроме того, проблема конструкции, объединяющей качающуюся тележку, оборудованную, например, пневматическими шинами, и гусеничную ленту, движущуюся вокруг пар колес, состоит в том, что качающаяся тележка не распределяет поверхностное давление, воздействующее на землю, на достаточно большую площадь поверхности. Другими словами, поверхностное давление является более высоким точно под колесами пар колес, причем площадь между ними подвергается более легкой нагрузке и, таким образом, более низкому поверхностному давлению.
Финский патент FI 121991 известен из уровня техники и раскрывает модульный гусеничный блок, который может использоваться в существующих лесохозяйственных машинах вместо наборов колес тележки для того, чтобы уменьшить поверхностное давление. Данный гусеничный блок прикреплен к лесохозяйственной машине применительно к ступице колеса таким образом, что вал, выходящий из шестерен привода/дифференциала, вращает ведущее колесо гусеничного блока. В данном гусеничном блоке используют три колеса гусеницы, которые образуют треугольную бесконечно циркулирующую гусеничную ленту. Однако, у земли имеются более маленькие опорные колеса, но они не приходят в соответствие с землей. Ведущее колесо гусеничного блока также расположено coосно с ведущим валом. Для того, чтобы ведущее колесо достигало достаточного сцепления, ведущее колесо должно быть покрыто гусеничной лентой поверх достаточно большой площади. Вследствие того, что гусеничный блок поворачивается в своем центре к шасси лесохозяйственной машины, гусеничный блок должен быть высоким. При приведении в действие, высота гусеничного блока является причиной его тенденции к вертикальному подъему при пересечении препятствий. Это означает, что поворачивающее движение гусеничного блока очень ограничено, ослаблено или даже не допускается. В свою очередь, твердый гусеничный блок является очень жестким на земле и не может приходить в соответствие с неровностями в земле. В дополнение к вышеупомянутым проблемам, конструкция имеет проблему, что вследствие геометрии ленты гусеничной ленты, она имеет невыгодные углы установки и отставания, что уменьшает способность лесохозяйственной машины продвигаться по трудной земле, особенно по глубокому снегу, или по глубокой мягкой земле, а также при столкновении с неожиданными препятствиями с крутыми краями, такими как камни или пни деревьев.
Изобретение предназначено для создания гусеничного блока с более хорошими свойствами относительно земли, чем гусеничные блоки уровня техники, посредством чего может быть уменьшено поверхностное давление, воздействующее на землю, обеспечивая в то же самое время лесохозяйственной машине, использующей гусеничный блок, возможность более быстрого движения по земле несмотря на местные неровности. Намерением также является создание гусеничного блока, который может устанавливаться в существующих лесохозяйственных машинах, оборудованных наборами колес тележки. Изобретение также предназначено для создания лесохозяйственной машины с более хорошими касающимися земли свойствами, чем лесохозяйственные машины уровня техники, посредством которой поверхностное давление, воздействующее на землю, может быть существенно уменьшено, в то время, как обеспечивается возможность более быстрого передвижения машины несмотря на местные неровности в земле.
Данная цель может достигаться посредством модульного гусеничного блока для лесохозяйственной машины, при этом данный гусеничный блок содержит гусеничную раму, трубчатый вал, прикрепленный к гусеничной раме для поддержания гусеничной рамы на поворотном подшипнике, относящемся к лесохозяйственной машине, гусеничное полотно, выполненное в виде циркулирующей ленты для распределения поверхностного давления, и по меньшей мере одно ведущее колесо и по меньшей мере одно натяжное колесо, установленные в подшипниках в гусеничной раме внутри ленты гусеничного полотна, для того, чтобы вращать и поддерживать гусеничное полотно. В дополнение, гусеничный блок содержит опорные средства, расположенные в гусеничной раме внутри ленты гусеничного полотна, для поддержания участка ленты у земли, причем данные опорные средства выполнены с возможностью приведения в соответствие с формой земной поверхности для того, чтобы равномерно распределять поверхностное давление гусеничного блока, и ведущий вал, установленный в гусеничной раме в подшипниках соосно относительно трубчатого вала, для того, чтобы передавать мощность от лесохозяйственной машины в гусеничный блок и поворачивать гусеничный блок к поворотному подшипнику, относящемуся к шасси лесохозяйственной машины. Гусеничный блок дополнительно содержит вал, установленный в подшипниках в гусеничной раме, для поворота ведущего колеса к гусеничной раме на расстоянии от ведущего вала, и средство передачи мощности, расположенное между валом и ведущим валом, для передачи мощности от ведущего вала на ведущее колесо.
Конструкция гусеничного блока согласно изобретению, в которой приведение в действие гусеничного блока происходит от лесохозяйственной машины с помощью ведущего вала, установленного в подшипниках внутри трубчатого вала, ведущее колесо расположено на валу, отдельном от ведущего вала, а средство передачи мощности гусеничного блока расположено между ведущим колесом и ведущим валом, предоставляет нижнюю конструкцию гусеничного блока, свойства относительно земли которой являются более хорошими, чем свойства гусеничных блоков согласно уровню техники. Ведущее колесо, установленное в подшипниках отдельно от ведущего вала, позволяет ведущему колесу иметь большой угол покрытия для гусеничного полотна, без необходимости в высокой конструкции для гусеничного блока, которая является причиной большого угла покрытия в общепринятых конструкциях, в которых ведущее колесо расположено на ведущем валу. В то же самое время, работа средства передачи мощности гусеничного блока обеспечивает передачу мощности от двигателя лесохозяйственной машины непосредственно на гусеничное полотно, таким образом, чтобы за счет использования гусеничного блока согласно изобретению могла быть сохранена линия мощности существующей лесохозяйственной машины, с заменой только корпуса тележки и ступиц колес качающейся тележки согласно уровню техники. С помощью опорных средств может быть уменьшено поверхностное давление гусеничного блока, так как опорные средства приходят в соответствие с землей. Лесохозяйственные машины, оборудованные колесами тележки согласно уровню техники, могут быть модернизированы гусеничным блоком согласно изобретению.
В связи с этим термин модульность гусеничного блока относится к тому факту, что с его помощью можно заменить наборы колес тележки в существующей лесохозяйственной машине гусеничным блоком, без изменений в лесохозяйственной машине. Таким образом, согласно рабочим условиям может использоваться лесохозяйственная машина, оборудованная либо набором колес тележки и/или гусеничным блоком. Также можно заменить, например, корпус самой задней качающейся тележки и колеса 8-колесного форвардера, например, корпус под грузовым пространством, гусеничным блоком согласно изобретению, даже несмотря на то, что под передней частью шасси машины все еще используется общепринятый набор осей качающейся тележки, оборудованной колесами.
Гусеничное полотно предпочтительно выполнено с возможностью ленты вокруг гусеничной рамы. Тогда общая ширина лесохозяйственной машины останется, как раньше, в то же время достигая тем не менее наибольшей возможной площади поверхности для гусеничного полотна.
В качестве альтернативы, в гусеничном блоке под грузовым пространством может использоваться гусеничное полотно, которое поддерживается колесами и опорными средствами, доставленными снаружи из-за пределов гусеничной рамы. Таким образом, между гусеничным полотном и центральной частью грузового пространства получается дополнительное пространство.
Ведущий вал и трубчатый вал предпочтительно установлены в подшипниках симметрично в середине гусеничной рамы. Симметричный поворот гусеничного блока к лесохозяйственной машине обеспечивает хорошие характеристики управляемости в обоих направлениях. Это является важным свойством, так как существенная часть рабочего времени лесохозяйственной машины занята реверсивным движением.
Ведущее колесо предпочтительно расположено в гусеничной раме в направлении движения гусеничного блока перед или после опорных средств таким образом, чтобы угол установки гусеничного полотна при передвижении в направлении передвижения гусеничного блока, составлял 20-70°, предпочтительно 30-50°. Тогда гусеничный блок будет легко забираться поверх камней и других препятствий, а способность гусеничного блока продвигаться тогда будет более хорошей, чем у гусеничных блоков согласно уровню техники.
Гусеничная рама предпочтительно содержит верхнюю поверхность, которая выполнена с возможностью образования конструкции, которая поднимается к центру гусеничной рамы в обоих направлениях передвижения. Подобная конструкция, которая, если смотреть со стороны гусеничного блока, называется остроконечная крыша, обеспечивает возможность свободного вращения гусеничного блока вокруг поворотного подшипника, не касаясь грузового пространства.
Ведущее колесо и натяжное колесо предпочтительно являются симметричными с обеих сторон относительно центральной точки гусеничной рамы. Симметричная конструкция облегчает изготовление гусеничной рамы и создает хорошие движущие свойства в обоих направлениях, как при движении вперед, так и при обратном движении.
Предпочтительно ведущее колесо расположено под наиболее острым углом ленты гусеничного полотна. С наиболее острым углом гусеничное полотно будет закрывать большую часть ведущего колеса для того, чтобы создавать максимальную тягу.
Гусеничное полотно предпочтительно выполнено с возможностью создания по меньшей мере 120°-покрытия ведущего колеса. Другими словами, гусеничное полотно движется вокруг ведущего колеса, закрывая сектор, равный по меньшей мере 120° ведущего колеса. Таким образом, можно обеспечить достаточное фрикционное соединение или соединение с фиксацией за счет формы между гусеничным полотном или зубцами и ребрами его привода, и ведущим колесом. Контакт ведущего колеса и гусеничного полотна может быть выполнен несколькими различными, известными сами по себе путями, либо таким образом, чтобы ведущее колесо проникало через наружную поверхность гусеничного полотна (имеются отверстия, продолжающиеся через гусеничное полотно в местоположениях зубцов ведущего колеса), либо таким образом, чтобы на внутренней окружности гусеничного полотна располагался зубчатый венец, от которого ведущее колесо передает мощность гусеничному полотну без прокалывания наружной поверхности гусеничного полотна.
Предпочтительно опорные средства гибко прикреплены к нижней поверхности гусеничной рамы. Тогда они могут изгибаться по одному независимо друг от друга.
Высота гусеничного блока может составлять 25-60%, предпочтительно 30-45% длины гусеничного блока. За счет подобной геометрии гусеничного блока может быть предотвращена или ограничена тенденция гусеничного блока вертикально подниматься при пересечении препятствий и находясь под тяговым напряжением.
Средство передачи мощности гусеничного блока предпочтительно является механическим. Механическое средство передачи мощности в гусеничном блоке предоставляет возможность использования модульности гусеничного блока в существующих лесохозяйственных машинах вместо набора колес тележки посредством передачи мощности от ведущего вала гусеничного блока на ведущее колесо.
Предпочтительно в лесохозяйственной машине средство передачи лесохозяйственной машины и средство передачи гусеничного блока выполнены с возможностью передачи мощности от двигателя каждому ведущему колесу гусеничного блока. Таким образом, ведущее колесо может быть на стороне ведущего вала гусеничного блока без использования, например, гидростатического или электрического двигателя ступицы, использующего гнущиеся и гибкие проводники.
Согласно одному варианту осуществления гусеничного блока средством передачи является средство зубчатого зацепления. Преимуществом средства зубчатого зацепления может считаться более длительный срок службы и обычно меньшая потребность в техническом обслуживании чем, например, у средства ременного привода.
Согласно второму варианту осуществления гусеничного блока средством передачи является средство цепного привода. В качестве конструкции цепь представляет собой решение с экономичными инвестиционным затратами, а также альтернативное, которое является относительно свободным от технического обслуживания.
Согласно третьему варианту осуществления гусеничного блока средство передачи содержит по меньшей мере один ведущий вал и угловой редуктор. Независимо от более подробной конструкции линии механической мощности, за счет использования линии механической мощности можно использовать существующие линия мощности и, например, устройства блокировки дифференциала в машине. Таким образом, при необходимости, для передвижения машины по земле от одной гусеничной рамы и его колес или от гусеничного блока, в зависимости от размеров передачи может передаваться мощность большой величины, возможно вся тяговая мощность машины. Данное свойство имеет особое значение на земле и в дорожных ситуациях, в которых сцепление с дорогой может иметь только один или два, например, четыре гусеничных блока лесохозяйственной машины.
Согласно четвертому варианту осуществления гусеничного блока средством передачи является средство ременного привода. В качестве конструкции ремень является экономичным по инвестиционным затратами и достаточно простым в качестве объекта технического обслуживания.
Согласно одному варианту осуществления опорные средства содержат по меньшей мере два вспомогательных колеса гусеницы, по меньшей мере некоторые из которых шарнирно прикреплены к гусеничной раме посредством рычага. С помощью вспомогательных колес гусеницы, гусеничное полотно может направляться в такое круговое движение, в котором углы установки и отставания гусеничного блока остаются большими. Подвеска с помощью рычагов обеспечивает каждому вспомогательному колесу гусеницы возможность двигаться независимо согласно неровностям земли, уменьшая таким образом поверхностное давление, вызываемое гусеничным блоком. Изгибание обеспечивает возможность приведения опорных средств в соответствие с формами поверхности земли таким образом, чтобы поверхностное давление оставалось равномерным. В дополнение, подвеска, исполненная таким образом, позволяет машине иметь повышенную скорость движения, не подвергая опасности эргономику водителя и долговечность конструкции лесохозяйственной машины.
Согласно второму варианту осуществления опорные средства содержат по меньшей мере один плоский опорный элемент. Опорный элемент обеспечивает распределение поверхностного давления по более большой площади поверхности. Опорным элементом может быть, например, пластина, рельс или ползун, по которому скользит гусеничное полотно.
Ведущий вал предпочтительно выполнен с возможностью передачи мощности непосредственно от средства передачи лесохозяйственной машины средству передачи гусеничного блока. Таким образом, передача может осуществляться непосредственно на ведущее колесо.
Гусеничная рама может быть шарнирно прикреплена к шасси машины по существу к жестко установленной центральной части качающейся тележки. Ведущий вал может быть выполнен с возможностью передачи мощности от данной части, которая жестко расположена относительно шасси машины, в корпус тележки посредством ведущего вала.
Гусеничный блок предпочтительно выполнен с возможностью поддержания на земле главным образом с помощью ленты гусеничного полотна, поддерживаемого на опорных средствах. Таким образом, опорные средства обеспечивают возможность за счет изгибания приходить в соответствие с землей. Опорные средства сами могут быть гибкими, или они могут быть гибко подвешены.
Ведущее колесо и опорные средства могут быть изготовлены из металла, пластмассы или резины, по существу в виде сплошных конструкций. Ведущее колесо и опорные средства, изготовленные в виде сплошных конструкций, хорошо противостоят напряжению и требуют меньшего технического обслуживания и являются более дешевыми, чем пневматические шины.
Ведущее колесо может быть выполнено с возможностью передавать тягу гусеничному полотну посредством фиксации за счет формы. Передача посредством фиксации за счет формы будет обеспечивать хорошую тягу во всех обстоятельствах.
Согласно одному варианту осуществления вспомогательные колеса гусеницы шарнирно прикреплены к раме с помощью качающихся тележек. Качающиеся тележки представляют собой тогда простые и маленькие качающиеся тележки, которые предоставляют возможность гусенице приходить в соответствие с небольшими неровностями в земле для обеспечения возможности наилучшей тяги и маленького поверхностного давления. Наличие гусеничного полотна, приходящего в соответствие с формой земли, также уменьшает прикладываемые к нему напряжения.
Предпочтительно по меньшей мере некоторые из вспомогательных колес гусеницы имеют амортизаторы и/или выполнены подпружиненными. Это улучшает комфорт при вождении и устойчивость лесохозяйственной машины и уменьшает поверхностное давление, прикладываемое гусеничным блоком к земле, особенно в случае небольших препятствий, таких как камни и пеньки деревьев. В частности, указанная подвеска обеспечивает увеличение скорости движения лесохозяйственной машины по неровной земле, по существу не ухудшая эргономику водителя, устойчивость лесохозяйственной машины или долговечность конструкций лесохозяйственной машины.
Цель лесохозяйственной машины согласно изобретению может достигаться посредством лесохозяйственной машины, которая содержит шасси, по меньшей мере два модульных гусеничных блока, каждый из которых установлен на шарнире с возможностью поворота с каждой стороны шасси, двигатель и средство передачи лесохозяйственной машины для передачи мощности от двигателя на каждый гусеничный блок. В лесохозяйственной машине каждый гусеничный блок содержит гусеничную раму, трубчатый вал, прикрепленный к гусеничной раме для поддержания гусеничной ленты на поворотном подшипнике, относящемся к лесохозяйственной машине, гусеничное полотно, выполненное в виде циркулирующей ленты вокруг гусеничной рамы для того, чтобы распределять поверхностное давление гусеничного блока, и по меньшей мере одно ведущее колесо и натяжное колесо, установленные в подшипниках внутри ленты гусеничного полотна, чтобы вращать и поддерживать гусеничное полотно. В дополнение, гусеничный блок содержит опорные средства, расположенные внутри ленты гусеничного полотна для того, чтобы поддерживать ту часть ленты, которая расположена у земли, причем данные опорные средства выполнены с возможностью приведения в соответствие с формой поверхности земли для того, чтобы равномерно распределять поверхностное давление гусеничного блока, и ведущий вал, установленный в подшипниках на гусеничной раме соосно относительно трубчатого вала гусеничного блока, для передачи мощности от лесохозяйственной машины в гусеничный блок и для поворота гусеничного блока к поворотному подшипнику, относящемуся к шасси лесохозяйственной машины. Кроме того, гусеничный блок содержит вал, установленный в подшипниках на гусеничной раме, для поворота ведущего колеса к гусеничной раме на расстоянии от ведущего вала и средство трансмиссии, расположенное между валом и ведущим валом, для передачи мощности от ведущего вала на ведущее колесо.
Ведущий вал предпочтительно выполнен с возможностью прохода через центр поворотного подшипника для того, чтобы поворачивать гусеничную ленту к шасси лесохозяйственной машины. Это обеспечивает возможность в качестве шасси лесохозяйственной машины использовать лесохозяйственную машину согласно уровню техники, оборудованную колесами тележки, у которой корпуса тележек для набора осей качающейся тележки установлены в подшипниках, при этом поворотные подшипники набора осей качающейся тележки по существу являются жесткими к центральной части, установленной на шасси машины. Таким образом, можно использовать неизменной одну и ту же линию мощности лесохозяйственной машины. Данная модульная конструкция является предпочтительным решением как для собственника, так и для изготовителя лесохозяйственной машины, так как она позволяет сохранять более низкими затраты на производство лесохозяйственной машины, поскольку нет необходимости специально создавать конструкции шасси машины для варианта применения с гусеничной лентой. Общепринятый форвардер, оборудованный наборами осей качающейся тележки, также может быть модернизирован гусеничными блоками согласно изобретению, если есть желание изменить рабочую цель лесохозяйственной машины, например, в частности для лесозаготовки на мягкой земле, и есть желание уменьшить поверхностное давление, прикладываемое лесохозяйственной машиной. Также может быть возможно отдельно оборудовать лесохозяйственную машину, например, в соответствии с сезоном, либо гусеничными блоками, либо качающимися тележками, либо комбинацией того и другого.
Передаточное отношение средства трансмиссии гусеничного блока предпочтительно выполнено таким образом, чтобы передаточное отношение всей трансмиссии лесохозяйственной машины от двигателя к ведущему колесу оставалось таким же, как в конструкциях с колесной тележкой согласно уровню техники. Таким образом, трансмиссия лесохозяйственной машины может использоваться без изменения, и лесохозяйственная машина будет передвигаться с такой же скоростью, как при исполнении с помощью колес тележки, при этом обороты двигателя остаются такими же. При необходимости, передаточные отношения линии механической мощности машины, которые должны оставаться неизменными, естественно могут быть выполнены по желанию, например, за счет изменения передаточных отношений набора ведущих колес качающейся тележки или распределительных шестерней. Если передаточные отношения должны измениться, например, в наборе ведущих колес (дифференциал), часть модульности, однако, будет потеряна, так что естественно этого следует избегать.
Лесохозяйственная машина предпочтительно содержит по меньшей мере одно механическое устройство блокировки дифференциала для направления мощности через набор ведущих колес набора осей качающейся тележки в сторону набора осей качающейся тележки, который имеет тягу, либо на пару колес с одной стороны набора осей качающейся тележки, либо на ведущее колесо гусеничного блока согласно изобретению. Механическим устройством блокировки дифференциала может быть, например, зубчатый замок. Это обеспечивает возможность более легкого приведения в движение лесохозяйственной машины в трудных грунтовых условиях. Привод может распределяться через механическое устройство блокировки дифференциала значительно более легко и более хорошо, чем с помощью известных дроссельных решений гидравлических систем. В дроссельной конструкции, выполненной с помощью клапанов распределения потока, значительное количество энергии давления теряется в виде тепла, также привод не может быть должным образом распределен на единственное ведущее колесо без потери значительного количества мощности. Часто тот факт, что от отдельного двигателя ступицы не может быть получена мощность привода, большая чем максимально рассчитанная для него мощность привода, оказывается проблемой трансмиссии на основе двигателей ступиц. Другими словами, в ситуации, в которой трение между шасси машины и землей уменьшилось для нескольких колес или гусеничных блоков, мощность привода, доступная от одного колеса или гусеничного блока, остается очень ограниченной по сравнению с механической конструкцией, оборудованной устройствами блокировки дифференциала, в которой при необходимости вся мощность привода может переноситься на землю через одно колесо или гусеничный блок. В связи с этим ссылка на набор осей качающейся тележки подразумевает конструкцию согласно всей фигуре 2, которая содержит передачу мощности с возможными дифференциалами, а также конструкциями качающейся тележки, тогда как когда ссылка на качающиеся тележки подразумевает только корпуса тележки и ступицы.
По сравнению с лесохозяйственными машинами согласно уровню техники, у которых используют набор колес тележки и гусеничное полотно, установленное вокруг них, лесохозяйственная машина согласно изобретению достигает более низкого поверхностного давления, более хорошего продвижения по земле и более простой конструкции. В гусеничном блоке привод должен быть выполнен только для единственного ведущего колеса, тогда как в решениях согласно уровню техники каждое колесо имеет свою собственную ступицу с планетарным механизмом. В дополнение, гусеничный блок согласно изобретению является модульным и может устанавливаться в уже существующие лесохозяйственные машины. Посредством гусеничного блока согласно изобретению достигается более низкое поверхностное давление, прикладываемое к земле, чем с решениями предшествующего уровня.
Далее изобретение подробно рассматривается со ссылкой на сопровождающие чертежи, изображающие некоторые варианты осуществления изобретения, на которых
Фигура 1 показывает аксонометрическое изображение лесохозяйственной машины согласно уровню техники,
Фигура 2 показывает аксонометрическое изображение передачи мощности осей тележки лесохозяйственной машины согласно уровню техники,
Фигура 3 показывает аксонометрическое изображение лесохозяйственной машины согласно изобретению,
Фигура 4 показывает аксонометрическое изображение гусеничных блоков согласно изобретению в лесохозяйственной машине и с отсоединенной передачей мощности между ними и лесохозяйственной машиной,
Фигура 5 показывает аксонометрическое изображение и изображение с частичным поперечным разрезом гусеничных блоков согласно изобретению и с отсоединенной передачей мощности между ними и лесохозяйственной машиной,
Фигура 6 показывает аксонометрическое изображение и изображение с частичным поперечным разрезом установки гусеничного блока согласно изобретению в подшипниках на силовую трансмиссию лесохозяйственной машины.
Фигура 1 показывает лесохозяйственную машину 10 согласно уровню техники, которой может быть лесной трактор согласно фигуре, который используется для сбора уже сваленных деревьев и их транспортировки из леса. Лесохозяйственная машина 10 согласно уровню техники поддерживается на земле с помощью колес 11 тележки на осях тележки, при этом на каждой оси тележки имеется предпочтительно два ведущих колеса с пневматическими резиновыми шинами. Однако, резиновая шина является дорогой конструкцией, гибкость которой очень ограничена вследствие высокого давления, используемого в ней. Использование высокого давления стремится обеспечивать достаточную способность выдерживать нагрузку, также когда лесохозяйственная машина полностью загружена. Таким образом, подобная лесохозяйственная машина 10 является причиной высокого давления на поверхность на земле и за счет этого, повреждения земли. Мощность привода лесохозяйственной машины 10 согласно фигуре 1 обеспечивается двигателем 17, от которого мощность передается в виде комбинации передачи гидростатической и механической мощности через ведущий вал колес 11 тележки, поддерживающий качающуюся тележку на отдельных колесах. Подобная конструкция требует, чтобы каждое колесо имело отдельный планетарный механизм для ступицы с целью создания привода, что повышает цену конструкции.
Фигура 2 более подробно показывает конструкцию силовой передачи лесохозяйственной машины согласно уровню техники фигуры 1. Например, мощность, механически отбираемая у дизельного двигателя лесохозяйственной машины, преобразуется, с помощью гидравлического насоса высокого давления, в гидравлическое давление. Гидростатическая и так называемая ведущая силовая передача выступает в качестве разновидности бесступенчатой зубчатой передачи, регулирующей скорость движения машины. В наборе колес тележки давление снова преобразуется в механическую кинетическую энергию и передается набору ведущих колес 30 (дифференциалов) согласно фигуре 2 с помощью карданного вала, причем данные ведущие колеса распределяют мощности через трубы 32 валов в валы поворота наборов колес тележки, поддерживаемых на поворотных подшипниках 34. Валы, поддерживаемые поворотными подшипниками, шарнирным образом прикрепляют корпуса 36 тележки к лесохозяйственной машине, а к корпусам 36 тележки, в свою очередь, прикреплены ступицы 38 колес. Для торможения колес трубы валов могут содержать тормоза.
В лесохозяйственной машине согласно изобретению конструкция лесохозяйственной машины согласно уровню техники фигуры 2 может использоваться таким образом, чтобы гусеничные блоки лесохозяйственной машины согласно изобретению полностью или частично заменяли качающуюся тележку от поворотных подшипников 34 до колес. Другими словами, набор ведущих колес 30, трубы 32 валов, а также поворотные подшипники 34 и в общем вся остальная часть конструкции лесохозяйственной машины за исключением частично или полностью конструкции колес тележки, может использоваться полностью без изменений от конструкции согласно фигуре 2. Базовая конструкция и линия мощности лесохозяйственной машины согласно изобретению может быть взята прямо от лесохозяйственной машины предшествующего уровня согласно фигурам 1 и 2. В качестве альтернативы, качающаяся тележка полностью может быть заменена гусеничным блоком согласно фигурам 3-6, или в качестве альтернативы образовать гусеничный блок согласно изобретению частично с использованием существующей качающейся тележки.
Фигура 3 показывает один вариант осуществления лесохозяйственной машины согласно изобретению. В данном варианте осуществления все колеса лесохозяйственной машины 100 согласно уровню техники, показанному на фигуре 1, заменены гусеничными блоками 14 согласно изобретению. Более конкретно, лесохозяйственная машина 100 согласно изобретению содержит шасси 12, по меньшей мере два гусеничных блока 14, шарнирно-закрепленных с каждой стороны шасси 12, двигатель 17 и средство 70 передачи мощности лесохозяйственной машины (Фигура 4) для передачи мощности от двигателя на каждый гусеничный блок 14. Фигура 3 показывает только часть средства передачи мощности лесохозяйственной машины, но следует понимать, что отсутствующая часть может полностью соответствовать части в лесохозяйственной машине согласно уровню техники фигур 1 и 2. Каждый гусеничный блок 14 содержит гусеничную раму 16 согласно фигурам 3-6, трубчатый вал 77, прикрепленный к гусеничной раме 16 для поддержания гусеничной рамы на поворотном подшипнике 34, относящемся к лесохозяйственной машине, ведущий вал 60, прикрепленный в подшипниках на одном конце к гусеничной раме 16 соосно относительно трубчатого вала 77, а на другом конце к шасси 12, и гусеничное полотно 18, расположенное в бесконечно циркулирующей ленте вокруг гусеничной рамы 16. Кроме того, гусеничный блок 14 содержит по меньшей мере одно ведущее колесо 20 для вращения гусеничного полотна 18, установленное в гусеничной раме 16 на валу 80, который отделен от ведущего вала 60, и средство 41 передачи мощности гусеничного блока для передачи мощности от ведущего вала 60 на ведущее колесо 20. В дополнение, гусеничный блок 14 дополнительно содержит опорные средства 25, выполненные с возможностью приведения в соответствие с формой поверхности земли, для равномерного распределения поверхностного давления гусеничного блока 14.
В отличие от фигуры 3 лесохозяйственная машина также может быть исполнена таким образом, чтобы гусеничным блоком были заменены только колеса одной колесной пары тележки таким образом, что, например, колесные пары самой передней тележки лесохозяйственной машины по-прежнему остаются исполненными с помощью колес или колес тележки. В этом случае колеса тележки под грузовым пространством 13 на фигуре 3 были заменены гусеничным блоком 14, поверхностное давление которого значительно ниже, что предотвращает возникновение повреждения земли. Гусеничные блоки также могут иметь взаимно различные размеры, предпочтительно таким образом, чтобы самый задний гусеничный блок был более длинным для того, чтобы увеличить площадь поверхности для перевозки грузов. Общая масса лесохозяйственной машины согласно изобретению также остается легче, чем общая масса конструкции согласно уровню техники, в которой для того, чтобы уменьшить площадь поверхности, вокруг колес тележки помещено стальное гусеничное полотно.
Фигура 5 показывает конструкцию гусеничного блока 14 более подробно. Гусеничной рамой 16 может быть корпусная конструкция, изготовленная из стали, которая внутри нее содержит средство 41 передачи мощности гусеничного блока и подшипники для ведущего вала 60. В связи с этим, термин ведущий вал относится к валу, посредством которого мощность передается от средства передачи мощности лесохозяйственной машины в гусеничный блок. Более конкретно, ведущим валом является набор в центре поворотного подшипника, а мощность передается через ведущий вал от средства передачи мощности лесохозяйственной машины в средство передачи мощности гусеничного блока. Ведущий вал 60 и трубчатый вал 77 предпочтительно установлены в подшипниках симметрично в центре гусеничной рамы таким образом, чтобы движущие свойства гусеничного блока были хорошими в обоих направлениях.
Согласно фигуре 6 гусеничная рама 16 установлена в подшипниках с помощью трубчатого вала 77 в поворотном подшипнике 34 соосно относительно ведущего вала 60. На фигуре 6 ссылочный номер 78 относится к точке прикрепления набора ведущих колес 30, из которой набор ведущих колес постоянно прикреплен к шасси лесохозяйственной машины. В связи с этим следует понимать, что часть с левой стороны точки 78 прикрепления, т.е. гусеничный блок согласно изобретению, поддерживается на наружной поверхности поворотного подшипника 34 и вращается с его помощью, тогда как набор ведущих колес и его составные элементы являются неподвижными.
Согласно фигуре 4 ведущее колесо 20 и одно натяжное колесо 23 установлены в подшипниках в гусеничной раме 16 продольно на обоих концах гусеничной рамы 16. Хотя на фигуре 4 ведущее колесо 20 расположено в задней части гусеничного блока в направлении движения гусеничного блока, в отличие от фигур 4 и 5 ведущее колесо может также находиться в передней части в направлении движения гусеничного блока. В связи с этим, термин продольное направление гусеничного блока относится к направлению движения гусеничного блока. В данном варианте осуществления вспомогательные колеса 22 гусеницы, образующие опорные средства 25, шарнирно прикреплены к гусеничной раме 16 предпочтительно с помощью рычагов 26 ближе к земле ниже ведущего колеса 20 и натяжного колеса 23 между ними в гусеничной раме 16. Таким образом, колеса гусеницы и вспомогательные колеса гусеницы поддерживают гусеничное полотно 18 при его бесконечном круговом движении. Согласно фигурам 3-5 циркулирующая лента может иметь форму симметричного пятиугольника относительно вертикальной оси, основание которого является более узким, чем его центральная часть. При использовании подобной формы ленты создаются большие углы установки и отставания для гусеничного блока, что облегчает пересечение препятствий на земле. Угол установки гусеничного полотна гусеничного блока при передвижении в направлении движения гусеничного блока может составлять 20-70°, предпочтительно 30-50°. Подобный угол установки обеспечивает хорошую способность продвижения для лесохозяйственной машины. В подобной конструкции только гибкие опорные средства непрерывно остаются в контакте с землей, а ведущее колесо и натяжное колесо поддерживают гусеничное полотно в верхней части его ленты. Средство, необходимое для натяжения гусеничного полотна, может быть выполнено в виде натяжного колеса, и может быть, например, загружено с помощью пружины или гидравлического цилиндра.
Форма ленты гусеничного полотна предпочтительно такова, что местоположение ведущего вала гусеничного блока образует самую верхнюю точку ленты, т.е. самый верхний угол пятиугольника, от которого лента гусеничного полотна направляется вниз. Другими словами, лента гусеничного полотна 18 образована таким образом, что лента гусеничного полотна 18 и верхняя поверхность 65 гусеничной рамы 16 образуют ʹостроконечную крышу', т.е. лента гусеничного полотна 18 снижается от ведущего вала 60 согласно фигуре 5. Подобная форма ленты гусеничного полотна обеспечивает возможность поворота гусеничного блока без зацепления гусеничного полотна, например, в грузовом пространстве 13 над гусеничными блоками согласно фигуре 3. В дополнение, посредством формы ленты гусеничного полотна гусеничного блока согласно варианту осуществления достигается достаточно низкая конструкция гусеничного блока, которая уменьшает воздействие момента ведущего вала гусеничного блока и уменьшает тенденцию гусеничного блока подниматься вертикально при пересечении препятствий. Высота гусеничного блока может составлять 25-60%, предпочтительно 30-45% длины гусеничного блока. В связи с этим, термин высота гусеничного блока относится к наивысшей точке гусеничного блока на перпендикулярном расстоянии от поверхности земли, а термин длина, в свою очередь, является измерением гусеничного блока в направлении движения гусеничного блока.
На фигуре 4 имеется четыре вспомогательных колеса 22 гусеницы, относящихся к опорным средствам 25, шарнирно прикрепленным к гусеничной раме 16 с помощью рычагов 26, но их количество может изменяться согласно рабочей цели. В показателях количества вспомогательных колес гусеницы в ряду относительно направления движения гусеничного блока, для того, чтобы поверхностное давление оставалось низким, важно, чтобы имелось достаточно много вспомогательных колес гусеницы для равномерного распределения давления по вспомогательным колесам гусеницы. Также может быть два параллельных ряда колес, как на фигуре 6. В качестве альтернативы, некоторые из вспомогательных колес гусеницы, шарнирно прикрепленных на конце рычага, могут быть заменены подпружиненными салазками. Рычагом вспомогательных колес гусеницы может быть прямая комбинация амортизатора и пружины, или фиксированный рычаг, который представляет собой опору на гусеничной раме посредством амортизатора и пружины. Рычаг предпочтительно является подпружиненным с помощью резиновой подушки или цилиндрической пружины. Согласно одному варианту осуществления при формировании опорных средств, вместо рычагов для подвески вспомогательных колес гусеницы также можно использовать качающиеся тележки, которые значительно меньше, чем качающиеся тележки уровня техники, с помощью которых два вспомогательных колеса гусеницы могут быть шарнирно прикреплены вместе к гусеничной раме. В подобном варианте осуществления вспомогательными колесами гусеницы также могут быть широкие катки.
Согласно одному варианту осуществления гусеничный блок может содержать защитное средство, прикрепленное к гусеничной раме, для защиты наружной кромки гусеничного полотна, когда гусеничный блок движется прямо в направлении острого камня. Защитным средством, например, могут быть рельсы или балки, наподобие рельсов или балок, известных из экскаваторов, которые выступают в качестве разновидности лыжи над наружными кромками ленты гусеничного полотна. Таким образом, гусеничное полотно может быть защищено от строгающих и режущих сил.
Согласно фигурам 4 и 5 каждый гусеничный блок 14 предпочтительно содержит одно ведущее колесо 20, которое расположено под наиболее острым углом ленты гусеничного полотна 18. В данном варианте осуществления местоположениями колес гусеничной ленты на концах гусеничной рамы являются наиболее острые углы ленты. В данном документе ведущему колесу 20 необходимо найти наличие достаточно большую площадь контакта поверхности с гусеничным полотном 18. Другими словами, ведущее колесо 20 имеет достаточно большой угол охвата, так что достаточно много зубцов (не показано), относящихся к внутренней поверхности гусеничного полотна 18 находятся в контакте с поверхностью похожего на шестерню ведущего колеса 20, передавая мощность в виде фиксации за счет формы между ведущим колесом и гусеничным полотном. В качестве альтернативы, гусеничным полотном также может быть перфорированное гусеничное полотно 18 согласно фигуре 4, в котором имеются отверстия 62, через которые проникают зубцы 64 ведущего колеса 20, передавая мощность от ведущего колеса 20 на гусеничное полотно 18. Благодаря достаточному углу охвата ведущее колесо может быть сделано меньше, чем если бы угол охвата был меньше, такой как, например, в гусеничных блоках согласно уровню техники, в которых ведущее колесо расположено непосредственно на ведущем валу гусеничного блока.
Согласно фигуре 5 средство 41 передачи мощности гусеничного блока согласно изобретению выполнено механически. В варианте осуществления фигуры 5 механическое исполнение представляет собой ременной привод, с помощью которого мощность передается от ведущего вала 60 гусеничного блока 14 на ведущее колесо 20. В гусеничном блоке 14 концом ведущего вала предпочтительно является прикрепленное зубчатое колесо 42, вокруг которого движется приводной ремень 46. Зубчатое колесо 48, которое вращает вал 80 посредством приводного ремня 46, прикреплено к валу 80 в качестве ведущего колеса 20. В дополнение, средство 41 передачи мощности гусеничного блока предпочтительно содержит зубчатое колесо 44 натяжения, которое, например, за счет пружинной нагрузки или с помощью гидравлического давления удерживает приводной ремень 46 тугим и предотвращает проскальзывание приводного ремня 46. Вместо приводного ремня предпочтительно может использоваться, например, цепь, которая представляет собой более долговечную альтернативу. Хотя средство передачи мощности ясно показано на фигуре 5, следует понимать, что средство передачи мощности гусеничного блока расположено внутри корпуса, чтобы защитить его, например, от снега, воды и грязи. В дополнение, гусеничный блок предпочтительно содержит средство для смазывания маслом средства передачи мощности гусеничного блока.
В качестве альтернативы, передача мощности между ведущим валом гусеничного блока и ведущим колесом также может быть исполнено с помощью зубчатых колес, кардана или другого аналогичного механического средства передачи мощности. Благодаря механической передаче мощности, гусеничный блок может быть изготовлен относительно легким, так как он может быть исполнен без тяжелых двигателей ступиц, размер которых должен стать значительно больше для того, чтобы создать достаточную мощность. Обычно двигатели ступиц являются необходимыми, если требуется отодвинуть ведущее колесо от ведущего вала гусеничного блока, или его продолжения. Тогда гусеничный блок внутренне использует гидравлическую передачу мощности, с помощью которой мощность передается двигателю ступицы, вращающему ведущее колесо. Однако, проблема подобного решения состоит в том, что гидравлическая передача мощности уменьшает применимость лесохозяйственной машины в трудных грунтовых условиях. Только ограниченное количество входной мощности/выходной может передаваться через отдельный двигатель ступицы, что ограничивает использование лесохозяйственной машины по сравнению с традиционной механической передачей мощности. Обычно, термин механическая передача мощности относится к передаче мощности, которая, например, в случае форвардера, состоит из распределяющей зубчатой передачи, поворотных валов и наборов валов, установленных в передней и задней частях форвардера. Подобная передача мощности способна передавать на землю значительно большую часть общей мощности привода через одно колесо или пару колес на одном валу, особенно если дифференциал относится к типу, который может быть заблокирован.
Гусеничной лентой, используемой в гусеничном блоке, предпочтительно является резиновая гусеничная лента, которая хорошо обеспечивает возможность приведения гусеничного полотна в соответствие с землей для того, чтобы уменьшить поверхностное давление. Гусеничным полотном может быть гусеничное полотно наподобие гусеничного полотна, известного из уровня техники, в котором имеется зубчатый венец внутри ленты для передачи привода. Гусеничное полотно может содержать стальную арматуру и тому подобное, но корпус гусеничного полотна всегда изготовлен из упругого материала.
Альтернативой замене качающейся тележки фигуры 2 гусеничным блоком согласно фигурам 3-5, является использование качающейся тележки в конструкции гусеничного блока. Рама качающейся тележки может быть изготовлена таким образом, чтобы она образовала гусеничную раму, к нижней кромке которой прикреплены опорные средства. Ведущее колесо может быть прикреплено прямо к существующей ступице, предназначенной для резинового колеса качающейся тележки. Ведущее колесо предпочтительно является металлическим, и все резиновые колеса заменены металлическими колесами. Средством передачи мощности гусеничного блока может быть механическое средство передачи мощности, используемое в качающихся тележках согласно уровню техники. Средство передачи мощности предпочтительно устанавливают, в отличие от уровня техники, только на единственной ступице, так как гусеничный блок может быть осуществлен с помощью единственного ведущего колеса. Ведущим колесом может быть первое колесо в направлении движения гусеничного блока, в отличие от варианта осуществления согласно фигурам 3-5. Поворот качающейся тележки может быть ограничен известными средствами, такими как, например, с помощью различных стопоров или ограничителей движения, или может быть ослаблен для более хорошего управления с помощью, например, гидравлического цилиндра или аналогичной системы. С помощью цилиндрового исполнения поворот также может быть заблокирован в желательном положении, которое может быть необходимо, например, при пересечении канавы или в какой-то другой аналогичные ситуации.
Лесохозяйственной машиной согласно изобретению может быть, например, лесной трактор, лесохозяйственная машина или какое-то другое соответствующее шасси рабочей машины, которое используется в вариантах применения, требующих низкого поверхностного давления. Размер гусеничного блока может при необходимости значительно изменяться от лесохозяйственной машины, работающей с единственной парой гусеничных блоков с четырьмя вспомогательными колесами гусеницы, до множества пар гусеничных блоков, оборудованных до десяти вспомогательными колесами гусеницы.
В направлении движения гусеничного блока гусеничный блок согласно изобретению может быть 1-3 м длины, 0,5-1,5 м ширины и 0,5-1,5 м высоты. Площадь поверхности гусеничного блока в контакте с землей больше, чем площадь поверхности конструкции, исполненной с соответствующим набором колес тележки и полотном, движущимся поверх них.