УНИВЕРСАЛЬНОЕ ОПОРНО-ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к опорно-поворотным устройствам (ОПУ) и может быть использована для установки рабочего оборудования, например несущей стрелы подъемного крана или стрел манипуляторов различных машин военного и гражданского назначения, выполненных на гусеничном и колесном шасси, железнодорожной платформе и стационарного оборудования.
Известны ОПУ грузоподъемных кранов бронированных ремонтно-эвакуационных машин (БРЭМ), выполненных на шасси танков (см. журнал «Militaru technologu», №12, 2001 г.). Первые БРЭМ второй мировой войны и последовавшие за ними машины, например, базировавшиеся на шасси танка М4 «Шерман» были оборудованы кран-стрелой, направленной вперед и не имеющей возможности поворачиваться что ограничивало их использование.
В 80-е годы компания «Vickers Defence Sustems» предложила использовать без существенных переделок шасси устаревших танков типа М47, М48, Т-54/55 в качестве базы для БРЭМ. Предусматривалась установка крана в башню, имеющую возможность кругового вращения на штатном шариковом погоне.
Высокая установка крана в башне достаточно большого объема для размещения экипажа, определила недостатки указанной конструкции, в частности, связанные с обеспечением устойчивости машины при подъеме тяжелых грузов и большими габаритами машины.
В более современных известных конструкциях, например БРЭМ-3 на базе танка «Леопард-2» (см. книгу «Современные танки» под редакцией Сафонова Б.С. и Мураховского В.И., Москва, «Арсенал-Пресс», 1995 г., стр. 174), используется кран-стрела, установленная на ОПУ в виде шарикового погона, которое закреплено на крыше шасси рядом с бортом. Аналогичное ОПУ использовано для установки телескопической стрелы экскаватора на бронированной инженерной машине «Пионирпанцер-2» (см. тот же источник
стр. 175) и стрелы манипулятора на инженерной машине разграждения ИМР-3 (см. журнал «Военный парад», №3, 2002 г., стр. 48). При этом, к ОПУ предъявляются высокие требования, так как для того, чтобы поднять башню современного танка, например «Леопард-2», весящую около 20 т, кран должен иметь соответствующую грузоподъемность, а ОПУ - несущую способность. Дальнейшее повышение несущей способности требует увеличения диаметра тел качения в погоне и диаметра самого ОПУ.
На автомобильных кранах применяют два типа ОПУ: шариковые и нормализованные роликовые.
Известно шариковое ОПУ крана К-67 (см. книгу «Автомобильные краны», Л.В.Зайцев, М.Д.Полосин, М., «Высшая школа», 1978 г., стр. 218), которое выполнено в виде радиально-упорного двухрядного подшипника, и состоит из внутренней и наружной обойм и шариков. Наружная обойма состоит из верхнего и нижнего колец, которые сцентрированы между собой буртиком и стянуты болтами.
Внутренняя обойма, крепящаяся к ходовой раме шасси болтами, снабжена зубчатым венцом, который обегает выходная шестерня механизма поворота. Наружная обойма болтами крепится к поворотной раме. Между наружной и внутренней обоймами установлены два ряда шариков, разделенных между собой сепараторами.
Недостатком известного ОПУ является его малая несущая способность, так как оно содержит только два ряда тел качения (шариков), и для повышения несущей способности требуется увеличение их диаметра и диаметра самого ОПУ, это ведет к увеличению габаритов всей машины, что при использовании ОПУ на машинах военного назначения увеличивает вероятность поражения противником. Кроме того, сложна технология и высока трудоемкость изготовления фасонных беговых дорожек, а их форма, охватывающая сферы тел качения, способствует повышению сопротивления повороту обойм относительно друг друга и при больших горизонтальных нагрузках может привести к разрушению обоймы.
Известно нормализованное роликовое ОПУ (см. тот же источник, стр. 218-220), которое принимается за прототип, имеющее большую грузоподъемность, лучшее распределение передаваемой нагрузки, и как
следствие - меньшую массу и габариты. Указанное ОПУ состоит из внутреннего кольца, верхнего и нижнего наружных колец и роликов. Внутреннее кольцо снабжено зубчатым венцом, с которым входит в постоянное зацепление выходная шестерня механизма поворота. Внутреннее кольцо болтами крепится к ходовой раме шасси, а верхнее и нижнее наружные кольца, скрепленные между собой болтами - к поворотной раме. Ролики расположены между кольцами, причем соседние ролики имеют взаимно перпендикулярные оси, которые наклонены к вертикали под углом 60 или 30°. Часть роликов воспринимает нагрузки, действующие вниз, а другая часть передает усилие от нижнего кольца к верхнему, удерживая поворотную раму от опрокидывания. Такое расположение роликов ограничивает возможность повышения несущей способности, а наличие контакта «металл по металлу» между соседними роликами повышает сопротивление повороту.
Задачей настоящей полезной модели является создание ОПУ с высокой несущей способностью для машин военного и гражданского назначения.
Поставленная задача решается тем, что универсальное опорно-поворотное устройство рабочего оборудования, например несущей стрелы подъемного крана, устанавливаемое на самоходном шасси, содержащее связанные между собой наружные и внутреннее кольца, снабженные беговыми дорожками с размещенными телами качения в виде роликов с образованием подшипниковой опоры для восприятия нагрузок от стрелы, зубчатый венец, связанный с внутренним кольцом и находящийся в постоянном зацеплении с ведущей шестерней механизма поворота, для размещения рабочего оборудования снабжено опорной платформой, связанной с внутренним кольцом, например с использованием болтового соединения, и установленной с возможностью вращения относительно наружных колец, жестко закрепленных на корпусе шасси, при этом элементы гидросистемы, включая гидродвигатель, установлены во внутреннем объеме корпуса шасси под опорной платформой, а механизм поворота неподвижно установлен в корпусе шасси, причем подшипниковая опора включает два упорных подшипника для восприятия вертикальных нагрузок и радиальный подшипник для восприятия поперечных нагрузок и передачи их на корпус самоходного шасси.
Подшипниковая опора, механизма поворота и элементы гидросистемы, включая гидродвигатель, могут быть установлены в забронированном корпусе самоходного шасси военной машины.
По второму варианту исполнения указанная задача решается тем, что универсальное опорно-поворотное устройство рабочего оборудования, например несущей стрелы подъемного крана, устанавливаемое на самоходном шасси, содержащее связанные между собой наружные и внутреннее кольца, снабженные беговыми дорожками с размещенными телами качения в виде роликов с образованием подшипниковой опоры для восприятия нагрузок от стрелы, зубчатый венец, связанный с внутренним кольцом и находящийся в постоянном зацеплении с ведущей шестерней механизма поворота, для размещения рабочего оборудования снабжено опорной платформой, связанной с наружными кольцами, например с использованием болтового соединения, и установленной с возможностью вращения относительно внутреннего кольца, которое жестко закреплено на указанном корпусе, а механизм поворота и элементы гидросистемы, включая гидродвигатель, установлены снаружи корпуса шасси на опорной платформе, причем подшипниковая опора включает два упорных подшипника для восприятия вертикальных нагрузок и радиальный подшипник для восприятия поперечных нагрузок и передачи их на корпус самоходного шасси.
При этом наилучший результат по обоим вариантам исполнения достигается тем, что между собой тела качения разделены проставками из антифрикционного материала, например графелона 35, а их боковой профиль выполнен по форме образующей поверхности тел качения.
Анализ основных отличительных признаков по первому варианту исполнения ОПУ показал, что:
- выполнение устройства в виде роликовых подшипников с большим, чем у прототипа количеством тел качения при обеспечении линейного контакта их образующих поверхностей с беговыми дорожками, позволило увеличить несущую способность ОПУ;
- включение в подшипниковую опору двух упорных подшипников для восприятия вертикальных нагрузок и радиального подшипника для восприятия поперечных нагрузок и передачи их на корпус самоходного шасси, обеспечило
оптимальное распределение и восприятие рабочих нагрузок на элементы конструкции, что при высокой несущей способности позволило выполнить ОПУ с минимальными габаритами и массой;
- снабжение устройства опорной платформой позволило компактно разместить рабочее оборудование, например несущую стрелу подъемного крана с гидравлическим приводом;
- установка механизма поворота и элементов гидросистемы, включая гидродвигатель, в забронированном корпусе под опорной платформой обеспечила их защиту от боевых повреждений и возможность использования ОПУ для машин военного назначения с рабочим оборудованием высокой грузоподъемности;
- разделение между собой тел качения проставками из антифрикционного материала, боковой профиль которых выполнен по форме образующей поверхности тел качения, позволило равномерно распределить большое количество тел качения по периметру беговых дорожек и снизить сопротивление повороту с помощью простой конструкции при малой трудоемкости изготовления ОПУ по обоим вариантам.
Назначение общих отличительных признаков универсального ОПУ рабочего оборудования по второму варианту то же самое, что у варианта, анализ которого приведен выше. Не общий отличительный признак второго варианта, а именно установка механизма поворота и элементов гидросистемы, включая гидродвигатель на опорной платформе, позволила с незначительными доработками использовать ОПУ в машинах гражданского назначения, обеспечила свободный доступ для ремонта и обслуживания, удобство монтажа-демонтажа оборудования;
Полезная модель поясняется чертежами, где изображено:
- на фиг.1 - вид сбоку на ОПУ машины военного назначения;
- на фиг.2 - элемент А фиг.1;
- на фиг.3 - вид сбоку на ОПУ машины гражданского назначения;
- на фиг.4 - элемент Б фиг.3;
Универсальное опорно-поворотное устройство рабочего оборудования, например несущей стрелы подъемного крана (ОПУ, см. фиг.1) выполнено в виде роликовой подшипниковой опоры 1, снабженной опорной платформой 2.
ОПУ может устанавливаться на различные самоходные шасси 3 -гусеничные, колесные или на железнодорожные платформы.
При использовании ОПУ на машинах военного назначения, например БРЭМ или ИМР, где обязательным является требование максимальной защиты исполнительных механизмов от поражающих факторов, ОПУ выполняется по первому варианту, при этом в забронированный объем под опорной платформой 2 устанавливается подшипниковая опора 1, механизм поворота 4, гидродвигатель 5 и основные элементы гидросистемы (на фиг. не показаны). Силовой гидроцилиндр 6 подъема-опускания стрелы 7, установленный снаружи шасси 3, шарнирно связан пальцем 8 с кронштейном 9, который жестко закреплен на опорной платформе 2. Подшипниковая опора 1 (см. фиг.2) состоит из наружных колец 10, 11 и внутреннего кольца 12, которое снабжено зубчатым венцом 13. находящимся в постоянном зацеплении с ведущей шестерней 14 механизма поворота 4. Подшипниковая опора 1 выполнена с возможностью разворота на 360° внутреннего кольца 12 относительно наружных колец 10, 11 на роликовых телах качения 15, под которые в указанных кольцах выполнены беговые дорожки «а» и «б» упорных подшипников и «в» - радиального подшипника. Тела качения 15 между собой разделены проставками 16, выполненными из антифрикционного материала, например графелона 35, боковой профиль которых соответствует по форме образующей поверхности тел качения 15. Опорная платформа 2 закреплена болтами 17 на внутреннем кольце 12, наружные кольца 10 и 11 связаны между собой и жестко закреплены на корпусе шасси 3 болтами 18, а механизм поворота 4 установлен неподвижно на лапах 19 в указанном корпусе.
При использовании ОПУ на машинах гражданского назначения, где нет необходимости в защите исполнительных механизмов от боевых повреждений, ОПУ может быть выполнено по второму варианту (см. фиг.3, 4). Подшипниковая опора 1, механизм поворота 4, гидродвигатель 5 и основные элементы гидросистемы установлены снаружи корпуса шасси 3 на опорной платформе 2' с обеспечением удобного доступа к ним для монтажа-демонтажа, ремонта и обслуживания. При этом опорная платформа 2' закреплена болтами 17' с наружными кольцами 10, 11, а внутреннее кольцо 12 жестко закреплено на корпусе шасси 3.