Опорно-поворотное устройство двухосного прицепа
ROTARY SUPPORT OF THE TWO-AXLE TRAILER

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к опорно-поворотным устройствам автомобильных и тракторных двухосных прицепов.
Известно опорно-поворотное устройство прицепа по патенту РФ №170879, кл. B62D 63/06, 2017г., содержащее дышло, соединенное посредством шарнира  с рамой  подрессоренной передней тележки,  опирающейся на ось  ходовых колес, поворотную платформу,  неподвижно закрепленную на раме  передней тележки, соединенную с рамой  кузова  прицепа  посредством шкворня, установленного вертикально к поворотной платформе, при этом поворотная платформа закреплена на раме передней тележки под наклоном  к раме прицепа в продольной вертикальной плоскости прицепа, а ось шкворня расположена под углом к вертикали,  проходящей через середину оси колес передней тележки,  при этом точка пересечения оси шкворня с горизонтальной плоскостью,  проходящей через ось колес передней тележки, смещена вперед относительно оси ее колес, причем центр вращения поворотной платформы  расположен в плоскости контактирования этой платформы с рамой кузова и совпадает с точкой пересечения вертикали, проходящей через середину оси колес передней тележки с осью  шкворня.
Данное опорно-поворотное устройство прицепа способствует стабилизации колес передней поворотной колесной тележки прицепа при прямолинейном движении за счет возникновения силового стабилизирующего момента относительно оси шкворня поворотной платформы, расположенного в продольной вертикальной плоскости прицепа под углом к вертикали.
При этом недостаток описанного опорно-поворотного устройства прицепа заключается в том, что при повороте передней колесной тележки прицепа относительно его рамы при маневрировании автотракторного поезда силовой момент, действующий относительно шкворня поворотного круга, препятствует повороту прицепа и ухудшает условия маневрирования  автотракторного поезда.
Наиболее близким к предлагаемому опорно-поворотному устройству двухосного прицепа является стабилизирующее устройство прямолинейного движения двухосного прицепа по патенту РФ №207045, кл. B62D 63/06,  2021г. содержащее дышло, соединенное посредством горизонтального шарнира  с рамой  передней тележки,  опирающейся на ось  ходовых колес, поворотную платформу,  неподвижно закрепленную на раме  передней тележки под наклоном в вертикальной продольной плоскости к раме кузова двухосного прицепа и раме передней тележки и  соединенную с рамой  кузова двухосного прицепа посредством шкворня, установленного вертикально к поворотной платформе, при этом ось шкворня расположена под углом к вертикали,  проходящей через середину оси колес передней тележки,  причем точка пересечения оси шкворня с поверхностью движения двухосного прицепа  смещена вперед по ходу движения прицепа относительно оси ее колес, при этом шарнирное крепление передней части дышла передней колесной тележки с тягачом выполнено в виде крестообразного шарнира, снабженного крестовиной, образованной из двух соединенных неподвижно между собой осей, одна из которых расположена в горизонтальной плоскости поперечно дышлу и соединена посредством поворотной в вертикальной поперечной плоскости вилки-фланца с задней частью тягача, а вторая ось крестовины расположена в вертикальной продольной плоскости,  проходящей через продольную ось двухосного прицепа,  и соединена с дышлом посредством вилки, жестко закрепленной на передней части дышла, при этом ось крестовины, расположенная в вертикальной продольной плоскости, установлена под углом к поверхности  дорожного полотна, причем ее верхний конец смещен к тягачу.
Данное стабилизирующее устройство обеспечивает стабилизацию прямолинейного движения прицепа за счет возникновения силовых стабилизирующих моментов относительно наклонных шкворней  шарнирных соединений передней части тягового рычага с тягачом, и задней части тягового рычага с рамой кузова двухосного прицепа.
При этом данное стабилизирующее устройство прицепа имеет недостаток, подобный вышеописанному аналогу, заключающийся в том, что при наклоне шкворней силовые стабилизирующие моменты, возникающие относительно наклонных шкворней, препятствуют складыванию между собой кинематических звеньев автопоезда (тягача, передней поворотной тележки и платформы прицепа), необходимому для совершения поворота.
Поэтому технической проблемой предлагаемого изобретения является разработка опорно-поворотного устройства двухосного прицепа, позволяющего уменьшать боковые горизонтальные отклонения (виляние) двухосного прицепа при прямолинейном движении и не препятствующего совершению поворотов автотракторного поезда при маневрировании.
Техническая проблема решается за счет того, что тяговый рычаг выполнен заодно с рамой передней колесной тележки, а поворотная платформа состоит из двух круглых плит - верхней и нижней, контактирующих между собой плоскими поверхностями и соединенных посредством поворотного шкворня, причем верхняя плита поворотной платформы соединена с рамой кузова прицепа посредством кронштейнов, закрепленных на раме кузова, и горизонтальной поперечной оси, а нижняя плита связана с рамой передней поворотной тележки посредством кронштейнов, закрепленных на ее раме,  и горизонтальной поперечной оси, при этом верхний конец наклонной оси крестовины, связывающей переднюю часть тягового рычага с тягачом, смещен к кузову прицепа и закреплен в верхней проушине вилки, жестко закрепленной на передней части тягового рычага, с возможностью продольного и осевого перемещения относительно этой проушины, а нижний конец этой оси закреплен на нижней проушине вилки посредством шарового шарнира, при этом верхний конец наклонной оси связан посредством шарового шарнира с корпусом силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен посредством шарового шарнира  со свободным концом маятникового рычага,  неподвижно закрепленного на нижней плите поворотной платформы, а центр шарового шарнирного крепления штока силового цилиндра к маятниковому рычагу расположен в вертикальной продольной плоскости, проходящей через середины ходовых  осей тягача и прицепа, причем штоковая и поршневая полости силового цилиндра соединены гидромагистралями с трехпозиционным золотниковым распределителем, установленным на тягаче, при этом золотник распределителя кинематически связан с элементом системы рулевого управления тягача и с источником давления рабочей жидкости, снабженным редукционным клапаном.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
- Фиг.1 – схема размещения опорно-поворотного устройства двухосного прицепа на транспортном поезде – вид сбоку;
- Фиг.2 - положение кинематических элементов опорно-поворотного устройства двухосного прицепа при прямолинейном движении - вид сбоку;
- Фиг.3 – схема крепления тягового рычага к тягачу– вид сверху при прямолинейном движении;
- Фиг. 4 – схема расположения кинематических элементов опорно-поворотного устройства двухосного прицепа при повороте транспортного поезда - вид сбоку.
Опорно-поворотное устройство двухосного прицепа содержит (Фиг.1, 2) тяговый рычаг 1, соединенный с рамой 2  передней тележки,  опирающейся на ось 3  ходовых колес, поворотную платформу, состоящую из двух круглых плит – верхней 4 и нижней 5, контактирующих между собой плоскими поверхностями и соединенных посредством наклонного поворотного шкворня 6, точка пересечения оси которого с дорогой расположена впереди оси 3 колес передней колесной тележки. При этом верхняя плита 4 поворотной платформы соединена с рамой 7 кузова прицепа посредством кронштейнов 8, закрепленных на раме 7 кузова прицепа, и горизонтальной поперечной оси 9, а нижняя плита 5 связана с рамой 2 передней поворотной тележки посредством кронштейнов 10,  закрепленных на ее раме 2,  и горизонтальной поперечной оси 11.  Шарнирное крепление тягового рычага 1 к тягачу 12 выполнено в виде крестообразного шарнира, снабженного крестовиной, образованной из двух соединенных неподвижно между собой осей (Фиг.2) – горизонтальной оси 13, расположенной в горизонтальной плоскости поперечно тяговому рычагу 1 и соединенной посредством поворотной в вертикальной поперечной плоскости вилки-фланца 14 с задней частью тягача 12, и наклонной оси 15, расположенной в вертикальной продольной плоскости,  проходящей через продольную ось двухосного прицепа,  и соединенной с тяговым рычагом 1 посредством верхней и нижней проушин 16 и 17 вилки 18, жестко закрепленной на передней части тягового рычага 1, при этом наклонная ось 15 крестовины, расположенная в вертикальной продольной плоскости, установлена под углом α к поверхности  дорожного полотна, причем верхний конец наклонной оси 15 крестовины смещен к кузову прицепа и закреплен в верхней проушине 16 вилки 18 с возможностью продольного и осевого перемещения относительно этой проушины (например - в продольной прорези, выполненной в верхней проушине), а нижний конец этой оси 15 закреплен на нижней проушине 17 вилки 18 посредством шарового шарнира 19, при этом верхний конец наклонной оси 15 связан посредством шарового шарнира 20 с корпусом 21 силового цилиндра, шток которого шарнирно соединен посредством шарового шарнира 22  со свободным концом маятникового рычага 23,  неподвижно закрепленного на нижней плите 5 поворотной платформы, причем центр шарового шарнирного крепления 22  штока силового цилиндра к маятниковому рычагу 23  расположен в вертикальной продольной плоскости, проходящей через середины ходовых  осей тягача 12 и прицепа. Штоковая 24 и поршневая 25 полости силового цилиндра (Фиг.3) соединены гидромагистралями 26 с трехпозиционным золотниковым распределителем 27, установленным на тягаче 12.  Золотник распределителя 27 кинематически связан с элементом 28 системы рулевого управления тягача 12 (например с рейкой, связанной с сектором рулевого колеса трактора) и с источником 29 давления рабочей жидкости, снабженным редукционным клапаном 30. В золотнике распределителя 27 выполнены каналы, соединяющие в первой и третьей позициях штоковую полость 24 силового цилиндра  с источником давления, а поршневую полость 25 - со сливом, а во второй позиции  полость 25 - с источником давления, а полость 24 - со сливом.
Опорно-поворотное устройство двухосного прицепа работает следующим образом.
Тяговый рычаг 1 прицепа передней частью шарнирно присоединяется  к тягачу 12 (фиг.1,2).  При движении транспортного поезда по прямой золотник распределителя 27 располагается во второй позиции  и соединяет штоковую полость 24 силового цилиндра с источником давления 29 рабочей жидкости, а поршневую полость 25 со сливом.  При этом шток  силового цилиндра  втягивается в его корпус 21 в крайнее левое положение, а поворотная платформа упирается задней частью в упор 31 закрепленный на раме 2 передней тележки и располагается наклонно в продольной вертикальной плоскости относительно рамы 2 передней колесной тележки и рамы 7 кузова прицепа, при этом шкворень 6, соединяющий верхнюю и нижнюю плиты 4 и 5 поворотной платформы, располагается под углом μ к вертикали. При дальнейшем втягивании штока гидроцилиндра внутрь корпуса 21 верхний конец наклонной оси 15  крестовины, соединенный посредством шарового шарнира 20 с корпусом 21 гидроцилиндра, перемещается назад по ходу прицепа до упора в задний край продольной прорези 33 (фиг.3), выполненной в верхней проушине 16 вилки 18. При этом наклонная ось 15 устанавливается под углом α к вертикали в продольной вертикальной плоскости.
При угловых отклонениях рамы 7 прицепа от рамы 2 передней колесной тележки и тягового рычага 1 от прямолинейной траектории тягача 12 - виляниях, вызванных внешними боковыми силами из-за неровностей поверхности дорожного полотна, поперечного наклона дороги, порывов ветра и  др., в результате наклона шкворня 6 поворотной платформы и продольного наклона наклонной оси 15 крестовины относительно оси шкворня 6 и оси крестовины 15 возникают силовые стабилизирующие моменты, способствующий возврату тягового рычага 1 и колес передней колесной тележки в положение, соответствующее  прямолинейному движению тягача 12.
При воздействии водителя тягача на рулевое колесо на повороте (фиг. 4) транспортного поезда (например, вправо) элемент рулевого управления 28 смещает золотник распределителя 27 в первую позицию, соединяя при этом поршневую полость 25 с источником давления 29 рабочей жидкости, а штоковую полость 24 - со сливом. При этом, шток силового цилиндра  выдвигается из его корпуса 21 и, воздействуя на маятниковый рычаг 23, поворачивает его и связанную с ним поворотную платформу против часовой стрелки относительно горизонтальной оси 11 до упора нижней плиты 5 этой платформы в ограничитель 32. Причем ограничитель 32 имеет размеры, обеспечивающие фиксацию поворотной платформы в горизонтальном положении. При этом соединительный шкворень 6 устанавливается в вертикальное положение. При дальнейшем выдвижении штока гидроцилиндра из корпуса 21 верхний конец наклонной оси 15  крестовины, соединенный посредством шарового шарнира 20 с корпусом 21 гидроцилиндра, перемещается вперед по ходу прицепа до упора в передний край продольной прорези 33, выполненной в верхней проушине 16 вилки 18. При этом размер продольной прорези ограничивает поворот наклонной оси 15 в вертикальном положении.
В результате установки шкворня 6 в вертикальное положение силовой момент от веса прицепа относительно шкворня 6, действующий на тяговый рычаг 1, уменьшается, что способствует снижению сопротивления повороту передней колесной тележки относительно рамы 7 прицепа, а установка наклонной оси 15 в вертикальное положение обеспечивает уменьшение силового момента, препятствующего повороту тягового рычага 1 относительно тягача 12.
При выходе транспортного поезда из поворота на стадии установки управляемых колес тягача в положение прямолинейного движения штоковая полость 24 гидроцилиндра снова соединяется с источником давления 29, а поршневая полость 25 соединяется со сливом рабочей жидкости.
При этом шкворень 6 устанавливается под углом μ к вертикали, а наклонная ось 15 крестовины устанавливается под углом α к вертикали.  Возникающие на стадии выхода из поворота, силовые стабилизирующие моменты относительно шкворня 6 и наклонной оси 15 крестовины способствуют выравниванию прицепа в положение, соответствующее прямолинейному движению.
Технический результат заключается в том, что уменьшение угла  наклона шкворня  поворотной платформы, а также угла продольного наклона наклонной оси крестовины шарнирного соединения тягача с тяговым рычагом  на стадии входа транспортного поезда в поворот и выполнении поворота позволяет уменьшить силовые  моменты, действующий на тяговый рычаг относительно оси шкворня и наклонной оси крестовины, что способствует снижению сопротивления повороту. В стадии выхода из поворота транспортного поезда, после установки управляемых колес тягача в положение прямолинейного движения и установке шкворня в наклонное положение к вертикали, а также установки наклонной оси к вертикали в продольной плоскости возникающий силовой момент относительно наклонной оси крестовины и оси шкворня способствует установке тягового рычага относительно рамы прицепа и относительно тягача в положение прямолинейного хода, что в свою очередь облегчает условия выхода из поворота и повышает безопасность транспортного поезда с двухосным прицепом.