ШАГАЮЩАЯ ОПОРА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕННОЙ ПРОХОДИМОСТИ

Полезная модель относится к шагающим транспортным средствам повышенной проходимости и может быть использовано в самоходных многоопорных транспортных средствах.
Известны шагающие опоры для многоопорных самоходных машин и для транспортных средств повышенной проходимости, выполненные в виде шагающей опоры, для транспортных средств повышенной проходимости, содержащей несущий корпус, на котором с каждого борта установлены по два шагающих движителя, выполненных в виде шарнирных четырехзвенников лямбдаобразного типа, расположенных в вертикальной плоскости, содержащих криволинейные опоры, снабженные башмаками и шарнирно связанные с кривошипами и с качающимися рычагами, свободные концы которых шарнирно соединены с корпусом, а также силовой привод, кинематически связанный с кривошипами шагающих движителей (Патент РФ №2063354, М. кл. В 62 D 57/032, 1996 г.).
Недостатками данных шагающих опор являются шагающие движители с невозможностью управления их тягово-сцепными свойствами и со сравнительно малой высотой подъема стоп, выполненных в виде сменных башмаков, в фазе их переноса, что обуславливает невысокую грунтовую и профильную проходимость.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является устройство в виде шагающей опоры, содержащей корпус с установленными на нем шагающими движителя, выполненными в виде шарнирных четырехзвенников, содержащих криволинейные опоры. Концы последних шарнирно соединены с корпусом и снабжены стопами, выполненными в виде сменных башмаков. Силовой привод кинематически
связан с шагающими движителями. На корпусе шагающей опоры попарно закреплены шагающие движители, кинематически взаимосвязанные и жестко установленные посредством кривошипов на ведущих осях со сдвигом по фазе на половину оборота кривошипа шагающего движителя. Каждый шагающий движитель снабжен механизмом установки стопы на грунт, выполненным в виде гидравлического амортизатора вязкого сопротивления, шарнирно закрепленного к проушине башмака и шарнирно присоединенного к криволинейной опоре каждого шагающего движителя (Патент РФ №2191131, М. кл. В 62 D 57/032, 2002 г.).
Недостатком данной шагающей опоры являются: нестабильность работы механизма установки стопы на грунт, вызванная как переменным температурным режимом, так и необходимостью проведения регламентных работ в эксплуатации, поддерживающих гидравлический механизм в рабочем состоянии; сравнительно малая высота подъема «носков» стоп, что не обеспечивает достаточного уровня профильной проходимости; невозможность изменения положения центра давления при взаимодействии стопы с грунтом, что не позволяет регулировать тягово-сцепные свойства.
Данная шагающая опора имеет сравнительно невысокий технический уровень, что обусловлено использованием простейших шагающих движителей лямбдаобразного типа, криволинейные опоры которых шарнирно связаны с проушинами, жестко закрепленными со стопами, выполненными в виде сменных башмаков, что не позволяет реализовать управление тягово-сцепными свойствами и лишает шагающую опору возможности преодоления препятствий, значительно превышающих по высоте величину подъема опорных точек шагающих движителей, в результате не обеспечивается требуемая опорная и профильная проходимость, не исключается возможность полной потери проходимости транспортного средства при преодолении препятствий.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструктивной системы взаимодействия кинематически взаимосвязанных
попарно закрепленных шагающих движителей, снабженных стопами, с грунтом, имеющих привод продольного перемещения, обеспечивающий увеличение профильной проходимости шагающей опоры за счет большей высоты подъема «носков» стопы, при той же высоте подъема ее опорных точек. Увеличение высоты подъема «носка» стопы обусловлено смещением в сторону «пятки» по направляющим стопы ползуна и, соответственно, криволинейной опоры шагающего движителя, и реализацию новых возможностей тягово-сцепных свойств путем рационального изменения положения центра давления при взаимодействии стопы с грунтом, приводящего к перераспределению касательных и нормальных напряжений в грунте, что способствует увеличению тягово-сцепных свойств.
Техническим результатом заявленной конструкции шагающей опоры является создание новой конструктивной системы взаимодействия криволинейных опор шагающих движителей со стопами, снабженных дополнительным новым приводом продольного перемещения, что позволяет регулировать перераспределение касательных и нормальных напряжений в грунте, обеспечивающее улучшение тягово-сцепных свойств, повышенную опорную и профильную проходимость за счет возможности преодолевания препятствий, сравнимых с высотой от «носков» стоп шагающих движителей до опорной поверхности и значительно превосходящих по высоте величину подъема опорных точек шагающих движителей.
Указанный технический результат достигается тем, что шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости, содержащая корпус с установленными на нем шагающими движителями, выполненными в виде шарнирных четырехзвенников, содержащих криволинейные опоры, концы которых шарнирно соединены с корпусом, снабженные стопами, выполненными в виде сменных башмаков, и силовой привод, кинематически связанный с шагающими движителями, попарно закрепленными на корпусе шагающей опоры, кинематически взаимосвязанными и жестко установленными посредством кривошипов на ведущих осях со сдвигом по фазе на половину оборота кривошипа шагающего движителя, причем
криволинейная опора каждого шагающего движителя соединена посредством кривошипа и качающегося рычага с корпусом шагающей опоры, отличается тем, что стопа, имеет направляющие с установленными в них ползуном, жестко связанным с проушиной, и уравновешивающими грузами, связанными приводом продольного перемещения, обеспечивающим перемещение ползуна и уравновешивающих грузов по направляющим на разные расстояния таким образом, что при перемещении ползуна и уравновешивающих грузов центр тяжести стопа-ползун-уравновешивающие грузы в любом положении ползуна всегда совпадает с осью проушины, причем криволинейные опоры снабжены симметрично выполненными конечными упорами для ограничения поворота стопы относительно криволинейной опоры, а привод продольного перемещения состоит из приводного двигателя и передач винт-гайки скольжения с различными передаточными отношениями, удовлетворяющими условию:
,
1
где i - передаточное отношение в передаче винт-гайка ползуна,
2
i - передаточное отношение в передаче винт-гайка уравновешивающих грузов,
x - перемещение ползуна,
y - перемещение центра масс уравновешивающих грузов
М - масса стопы (без проушин),
m - масса уравновешивающих грузов.
Введение в шагающую опору дополнительного нового привода продольного перемещения ползуна и уравновешивающих грузов, установленного в стопе шагающего движителя позволяет при передвижении шагающей опоры управлять тягово-сцепными свойствами путем смещения центра давления стопы на грунт преодолевать препятствия, превосходящие в несколько раз по высоте величину высоты опорных точек шагающих движителей, сравнимых с высотой расстояния от «носков» стоп шагающих движителей до опорной поверхности в фазе переноса, наличие на криволинейной опоре симметрично выполненных конечных упоров позволяет стопе движителя жестко упираться на преодолеваемое
препятствие, что, в свою очередь, дает возможность «пятке» стопы шагающего движителя в процессе преодоления препятствия, находясь в висячем положении, не вызывать потерю проходимости транспортного средства, что позволяет увеличить максимально возможные свойства по сцеплению с грунтом и обеспечивает повышенную опорную и профильную проходимость многоопорного транспортного средства с предложенными шагающими опорами. При этом привод продольного перемещения, состоящий из приводного двигателя, передачи винт-гайка скольжения ползуна, передачи винт-гайка скольжения уравновешивающих грузов, обеспечивает перемещение на требуемые расстояния ползуна, жестко связанного с проушинами, и уравновешивающих грузов, посредством шага резьбы, в соответствующих передачах винт-гайка ползуна и винт-гайка уравновешивающих грузов, определяемого в зависимости от массы стопы и уравновешивающих грузов и удовлетворяющему следующему условию:
,
1
где i - передаточное отношение в передаче винт-гайка ползуна,
2
i - передаточное отношение в передаче винт-гайка уравновешивающих грузов,
x - перемещение ползуна,
y - перемещение центра масс уравновешивающих грузов
М - масса стопы (без проушин),
m - масса уравновешивающих грузов.
Создание дополнительной возможности перемещения криволинейной опоры движителя за счет перемещения ползуна, жестко связанного с проушиной вдоль стопы шагающего движителя по направляющим позволяет смещать центр давления при взаимодействии с грунтом, чем обеспечивается улучшение условий сцепления с опорной поверхностью, приводящее к увеличению тяговых свойств, при этом ассиметрично закрепленная стопа шагающего движителя, смещенная с сторону «пятки» стопы, при сравнительно небольшой по высоте величине подъема опорной точки стопы,
позволяет «носку» стопы приподниматься на высоту, в несколько раз превосходящую эту величину, что позволяет повысить профильную проходимость транспортного средства.
На фиг.1 представлен общий вид шагающей опоры; фиг.2 - стопа шагающего движителя с криволинейной опорой; фиг.3 - вид сверху на стопу шагающего движителя; фиг.4 - положение центров тяжести стопы и уравновешивающих грузов при смещении криволинейной опоры; фиг.5 -положение стопы движителя при преодолении препятствий при смещенном положении криволинейной опоры.
Шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости содержит (фиг.1) корпус 1 с установленными на нем шагающими движителями 2, и силовой привод 3, кинематически связанный с шагающими движителями 2.
Шагающие движители 2 выполнены в виде шарнирных четырехзвенников и содержат криволинейные опоры 4, снабженные стопами 5. Свободные концы криволинейных опор 4 шарнирно соединены с корпусом 1. Шагающие движители 2 попарно закреплены на корпусе 1 шагающей опоры, кинематически взаимосвязаны и жестко установлены посредством кривошипов 6 на ведущих осях 7. Для чередования опорной фазы и фазы переноса шагающие движители 2 установлены со сдвигом по фазе на половину оборота кривошипа 6.
Для увеличения тягово-сцепных свойств и профильной проходимости в каждой из стоп 5 (фиг.2, 3) шагающих движителей 2 выполнены направляющие 8 в которых установлен ползун 9, жестко связанный с проушинами 10 и уравновешивающие грузы 11, связанные между собой и ползуном 9 приводом продольного перемещения, обеспечивающим перемещение ползуна 9 и уравновешивающих грузов 11 по направляющим 8 на разные расстояния таким образом, что при перемещении ползуна 9 и уравновешивающих грузов 11 центр тяжести стопа-ползун-уравновешивающие грузы в любом положении ползуна 9 всегда совпадает с
осью проушины 10. Привод продольного перемещения состоит из приводного двигателя 12, передачи винт-гайки скольжения 13 уравновешивающих грузов 11 и передачи винт-гайки скольжения 14 ползуна 9 с различными передаточными отношениями, устанавливающимися в зависимости от шага резьбы, и удовлетворяющими следующему условию:
,
1
где i - передаточное отношение в передаче винт-гайка ползуна,
2
i - передаточное отношение в передаче винт-гайка уравновешивающих грузов,
x - перемещение ползуна,
y - перемещение центра тяжести уравновешивающих грузов,
М - масса стопы (без проушин),
m - масса уравновешивающих грузов.
Криволинейные опоры 4 снабжены симметрично выполненными конечными упорами 15 для ограничения поворота стопы 5 относительно криволинейной опоры 4 и, в свою очередь, соединены посредством кривошипов 6 и качающихся рычагов 16 с корпусом 1 шагающей опоры. С помощью привода продольного перемещения, состоящего из приводного двигателя 12, передачи винт-гайка скольжения 14 ползуна 9 и передачи винт-гайка скольжения 13 уравновешивающих грузов 11, обеспечивается перемещение на требуемые расстояния ползуна 9, жестко связанного с проушинами 10, и уравновешивающих грузов 11, посредством шага резьбы, в соответствующих передачах винт-гайка 14 ползуна 9 и винт-гайка 13 уравновешивающих грузов 11, определяемого в зависимости от массы М стопы 5 и массы m уравновешивающих грузов 11, удовлетворяющего указанному выше условию (фиг.4).
Предложенная взаимосвязь шагающих движителей 2 со стопами 5, посредством наличия в них направляющих 8 с установленными в них ползуном 9 и уравновешивающими грузами 11, связанными приводом
продольного перемещения, обеспечивающим перемещение ползуна 9 и уравновешивающих грузов 11 по направляющим 8 таким образом, что при перемещении ползуна 9 и уравновешивающих грузов 11 центр тяжести стопа-ползун-уравновешивающие грузы в любом положении ползуна 9 всегда совпадает с осью проушины 10. Таким образом обеспечивается увеличение тягово-сцепных свойств шагающей опоры, повышается профильная проходимость транспортного средства, позволяя преодолевать препятствия, значительно превосходящие по высоте величину подъема опорных точек шагающих движителей 2, а также обеспечивается дополнительная возможность жесткого опирания на уступ, с последующим преодолением его, что дает возможность «пятке» стопы 5 не нуждаться в точке опоры и находится в висячем положении. Для создания возможности жесткого опирания на стопу 5 конечными упорами 15 криволинейной опоры 4 при преодолении препятствий путем наступания на них, на верхней части стопы 5 криволинейной опоры 4 выполнены продольные упоры 17.
Силовой привод 3 может включать в себя тяговый электродвигатель 18 с бортовым редуктором 19 и иметь другие примеры выполнения (фиг.1, 2). Силовой привод 3 через бортовой редуктор 19 кинематически связан с кривошипами 6 шагающих движителей 2.
Шагающая опора для транспортных средств повышенной проходимости работает следующим образом. После включения силового привода 3 крутящий момент от тягового электродвигателя 18 через бортовой редуктор 19 передается на ведущую ось 7 и кривошипы 6 каждой пары шагающих движителей 2 (фиг.1). Кривошипы 6 шагающих движителей 2 начинают вращаться и приводят в движение криволинейные опоры 4 и качающиеся рычаги 16, тем самым осуществляя движение шагающих движителей 2. Поскольку шагающие движители 2 попарно установлены на корпусе 1 со сдвигом по фазе между собой на половину оборота кривошипа 6, то как минимум одна из стоп 5 каждой пары шагающих движителей 2
находится в фазе опоры на грунт. Благодаря взаимодействию стоп 5 с грунтом шагающая опора начинает движение.
При движении шагающей опоры каждая пара шагающих движителей 2 последовательно совершает рабочий цикл, включающий в себя движение в опорной фазе, в фазе переноса и переходные участки, соответствующие начальным фазам опоры и переноса.
1
2
При начале передвижения транспортного средства в зависимости от характера грунтовой поверхности с целью реализации максимальных свойств по сцеплению, а также увеличения опорной и профильной проходимости происходит перемещение криволинейной опоры 4, шарнирно соединенной с проушиной 10 по направляющим 8 стопы 5 шагающего движителя 2 транспортного средства посредством привода продольного перемещения, состоящего из приводного двигателя 12, передачи винт-гайка скольжения 14 ползуна 9 и передачи винт-гайка скольжения 13 уравновешивающих грузов 11 в сторону «пятки», обеспечивающее смещение центра тяжести системы стопа-ползун-уравновешивающие грузы совпадающим с осью проушины 9 при взаимодействии стопы 5 шагающего движителя 2 с грунтом и вызывающее изменение распределения нормальных и касательных напряжений в зоне контакта. Рациональное изменение усилий в зоне контакта приводит к возможности управления тягово-сцепными свойствами шагающих опор (фиг.4). Рациональное изменение усилий в зоне контакта происходит благодаря перемещению на требуемое расстояние центра давления стопы 5 на грунт, что достигается смещением по направляющим 8 стопы 5 на расстояние x ползуна 9, жестко связанного с проушиной 10 и расстояние у центра масс уравновешивающих грузов 11, определяемые в зависимости от массы М стопы и массы m уравновешивающих грузов 11, и определяющих необходимые передаточные отношения  в передаточном отношении i передачи винт-гайка ползуна 9 и передаточном отношении i передачи винт-гайка уравновешивающих грузов 11.
При движении шагающего движителя 2 в фазе переноса стопы 5 со смещенной по стопе 5 криволинейной опорой 4 в сторону «пятки», «носок» той же стопы 5 получает возможность подъема на высоту Н в несколько раз превосходящую высоту подъема опорной точки h, что, в свою очередь, делает возможным преодоление препятствий в несколько раз превышающих высоту подъема опорной точки h, посредством опирания на уступы (фиг.5). Благодаря конечным упорам 15, ограничивающим поворот стопы 5 относительно криволинейной опоры 4 шагающий движитель 2, получает дополнительную возможность жесткого опирания на уступ, с последующим преодолением его, что дает возможность «пятке» стопы 5 не нуждаться точке опоры и находится в висячем положении. При этом для жесткого опирания на стопу 5 конечные упоры 15 опираются на продольные упоры 17, выполненные на верхней части стопы 5, чем и обеспечивается возможность «пятке» стопы находиться в висячем положении.
Предложенная конструкция стопы 5 шагающего движителя 2 шагающей опоры позволяет в зависимости от характера грунтовой поверхности контролировать проходимость шагающей опоры, преодолевать существенные неровности грунта, что приводит к улучшению тягово-сцепных свойств и повышению профильной проходимости транспортного средства за счет возможности преодолевания препятствий в несколько раз превосходящих величину подъема опорных точек шагающих движителей.
Таким образом, новая конструктивная система стопы шагающего движителя, снабженная механизмом продольного перемещения, обеспечивает повышенную профильную и грунтовую проходимость, а также увеличивает тягово-сцепные свойства шагающей опоры для транспортных средств повышенной проходимости, предназначенной для применения в многоопорных транспортных средствах, работающих на экологически ранимых и с низкой несущей способностью грунтах.