УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОХОДИМОСТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, более конкретно, к устройству для повышения проходимости транспортного средства и может найти применение при эксплуатации легковых автомобилей и машин специального назначения для повышения их ходовых качеств и проходимости в условиях бездорожья.
Известно устройство покрышек ведущих колес для повышения проходимости легковых автомобилей, содержащее металлические шипы противоскольжения, закрепленные в несколько рядов в теле рабочей части покрышек и частично выступающие из них для лучшего сцепления колес с дорогой (см. Пучин Е.А., Дидманидзе О.Н., Корнеев В.М. и др. Эксплуатация, ремонт, хранение и утилизация шин автотранспортных средств - М.: УМЦ ТРИАДА, 2008, с.10).
Недостатком известного устройства является сравнительно высокая стоимость колес, оснащенных покрышками с шипами противоскольжения, а также невозможность или неэффективность их использования для ведущих колес транспортного средства, эксплуатируемого в условиях летнего и зимнего бездорожья.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для повышения проходимости транспортного средства, содержащее металлические силовые элементы, размещенные на ведущих колесах с возможностью дополнительного сцепления с дорогой, (см. Цепи противоскольжения. Производство ОАО «Красный якорь», РФ, 603950, Нижний Новгород, Московское шоссе, 120 (www.russian - chains.ru) - прототип).
Особенностью известного устройства является оснащение одинарных или сдвоенных ведущих колес автомобилей различной грузоподъемности комплектами переплетенных цепей различной формы, надетых и закрепленных поверх указанных колес с помощью замкового приспособления.
К недостаткам известного устройства следует отнести сложность использования цепей противоскольжения, особено, на колесах легковых автомобилей при эксплуатации в меняющихся дорожных условиях. В частности, летом при выезде автомобиля на дорогу с твердым покрытием требуется снять все цепи противоскольжения, а в условиях бездорожья - снова надеть. Кроме того, при движении автомобиля по твердому покрытию при скорости от 30 до 80 км/ час и выше, цепи противоскольжения подвержены интенсивному износу. В особенно неблагоприятных условиях это может привести к их разрыву и как следствие - к возникновению дорожно-транспортных происшествий или аварийных ситуаций.
Решаемой задачей предложенной полезной модели является создание удобного в эксплуатации, надежного и долговечного устройства для повышения проходимости грузопассажирских и легковых транспортных средств в неблагоприятных дорожных условиях при одновременном обеспечении возможности их беспрепятственного передвижения при изменении свойств дорожного полотна, например, при переходе от труднопроходимой части дороги к трассе с асфальтовым покрытием. Дополнительно решается задача упрощения операций установки и демонтажа устройства, сравнимая с заменой запасного колеса.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для повышения проходимости транспортного средства, содержащем металлические силовые элементы, размещенные на ведущих колесах с возможностью дополнительного сцепления с дорогой, согласно полезной модели, металлические силовые элементы выполнены в виде лопаток, выступающих за профиль ведущих колес и радиально закрепленных с помощью сварного или болтового соединения на внешней поверхности съемных опор, привинченных к дискам и/или ступицам ведущих колес с обеих сторон транспортного средства, причем количество лопаток на каждой из съемных опор находится в диапазоне 2-12 штук, их ширина - в диапазоне 60-150 мм, а диаметр их вылета меньше диаметра накаченных покрышек ведущих колес на 40-100 мм.
Кроме того, каждая из указанных съемных опор может быть выполнена в виде диска или барабана, а лопатки могут быть изготовлены из плоских или изогнутых пластин, имеющих в плане форму прямоугольника, полуокружности или части эллипса.
Такое выполнение предложенного устройства позволяет облегчить эксплуатацию легкового автомобиля или иного транспортного средства например, в условиях сезонного бездорожья или при отсутствии дорог с твердым покрытием, поскольку, после первоначальной установки устройства в каждой паре ведущих колес в гаражных или полевых условиях, в течение
сравнительно большого промежутка времени в последующем нет необходимости в демонтаже или периодическом повторном монтаже данного устройства. В силу особенностей конструкции данное устройство может функционировать в условиях бездорожья (грязь, песок, рыхлый грунт, пашня, наносы снега) и одновременно эксплуатироваться на дорогах с твердым покрытием (асфальт, бетон, брусчатка, плотный грунт).
Надежность и долговечность предложенного устройства обеспечивается за счет того, что его металлические силовые элементы выполнены в виде лопаток, выступающих за профиль ведущих колес. При этом лопатки размещены снаружи дисков колес и жестко закреплены на съемной опоре так, что их свободные концы в нижней фазе движения находятся на некотором расстоянии от поверхности дороги. По этой причине силовые элементы такого устройства при движении транспортного средства не испытывают циклических ударных нагрузок о дорожное полотно, как это происходит с элементами цепей противоскольжения, размещенных поверх колеса.
В то же время, в условиях бездорожья, силовые элементы в виде лопаток обеспечивают повышенное сцепление ведущих колес с грунтом или снегом благодаря значительному заглублению покрышек и, следовательно, указанных силовых элементов в дорожный профиль. Сварная или сборная конструкция устройства, например, из титана или прочной коррозионно-стойкой стали обладает, при прочих равных условиях, значительно более высокой эксплуатационной надежностью и ресурсом по сравнению с цепями противоскольжения. Кроме того, при радиальном размещении лопатки практически в любых условиях эксплуатации обладают свойством самоочищаться от налипшей грязи в процессе движения транспортного средства.
Количество указанных лопаток в предложенном устройстве не может быть менее двух по причине дисбаланса колес и не должно превышать 12 из-за возможного заполнения в процессе эксплуатации пространства между лопатками липкой глиной, что снижает эффективность устройства.
Ширину лопаток не целесообразно уменьшать меньше 60 мм по причине недостаточного момента противоскольжения, а превышение указанной ширины лопаток более 150 мм может резко повысить нагрузки на кожух соответствующей полуоси и подшипники ступицы колеса. Диаметр вылета лопаток устройства, очевидно, должен быть меньше диаметра накаченных покрышек ведущих колес на 40-100 мм, что является достаточным для предотвращения ударов свободных концов лопаток о полотно дороги в процессе движения в обычном диапазоне скоростей.
На фиг.1 схематически показано сечение предложенного устройства для повышения проходимости легкового автомобиля.
Предложенное устройство установлено на ведущих колесах 1 легкового автомобиля с возможностью дополнительного сцепления металлических силовых элементов с дорогой. Указанные силовые элементы выполнены в виде лопаток 2, выступающих за профиль ведущих колес 1 и радиально закрепленных с помощью сварного соединения на внешней поверхности съемной опоры, выполненной в виде барабана 3 Лопатки 2 имеют в плане эллипсовидную форму, рабочая часть которых размещена, преимущественно, в области покрышек 4 снаружи ведущих колес 1.
Для конкретного варианта выполнения устройства лопатки 2 выполнены в виде плоских пластин в количестве 6 штук на каждой съемной опоре при ширине лопатки 80 мм. При этом диаметр их вылета меньше диаметра накаченных покрышек ведущих колес на 70 мм. В процессе эксплуатации автомобиля при движении по бездорожью лопатки 2 подвергаются значительным знакопеременным нагрузкам, поэтому их необходимо изготавливать из стали или прочных сортов легких сплавов. Для улучшения сцепления с колеей при бездорожье лопатки 2 могут быть изготовлены из коррозионно-стойкой стали толщиной 5-8 мм в виде изогнутых по дуге пластин, имеющих в плане форму прямоугольника, полуокружности, части эллипса или их сочетаний.
Лопатки 2 закреплены на барабане 3, установленном вплотную к диску 5 колеса 1 посредством болтов или шпилек 6. Каждая из лопаток 1 приварена к внешней поверхности барабана 3 и усилена кольцом жесткости 7. Болты или шпильки 6 скрепляют между собой барабан 3, диск 5 и фланец 8 полуоси 9, которая через подшипники 10 опирается на кожух 11. В полости диска 5 установлены тормозной барабан 12 и тормозной механизм 13. Вворачивание болтов или шпилек 6 осуществляется через технологические отверстия 14 в барабане 3.
Для условий эксплуатации автомобиля в средней полосе оптимальное количество лопаток 2 может быть выбрано, например, равным 4, 5 или 6. Ширину лопаток при этом целесообразно принять около 100 мм, а диаметр их вылета - на 60 - 80 мм меньше диаметра покрышек колес в рабочем состоянии. Болтовые соединения устройства рассчитываются с запасом прочности для всех условий работы автомобиля.
Устройство для повышения проходимости транспортного средства функционирует следующим образом.
Предварительно в гаражных условиях с помощью подъемников с автомобиля снимают ведущие колеса 1, затем на шпильки 6 насаживают заранее собранное устройство, после чего его фиксируют указанным образом гайками или болтами. Указанную операцию проводят на всех ведущих колесах автомобиля. Затем снимают автомобиль с подъемников и проверяют зазор между вершинами нижних лопаток 1 и поверхностью опоры автомобиля, при этом зазор должен находиться в указанных выше пределах с учетом заданного нормативного давления в покрышках 4 ведущих колес 1.
Транспортное средство, оснащенное предложенным устройством на ведущих колесах, можно эксплуатировать в различных дорожных условиях. При отсутствии твердого покрытия в условиях бездорожья, вызванного, в том числе, обильными осадками в виде снега или дождя, ведущие колеса транспортного средства оказываются погруженными в вязкий грунт на значительную глубину. В этом случае нижние лопатки 2 предложенного устройства при прямом или обратном вращении ведущих колес 1 обеспечивают значительное сцепление с боковыми и нижними частями колеи, заполненной сыпучим или вязким грунтом. Транспортное средство получает дополнительное и значительное тяговое усилие по сравнению с аналогичным, не оборудованным предложенными устройствами.
Этим решается важная, особенно для сельской местности, задача повышения проходимости легковых и грузопассажирских транспортных средств. Автомобиль, оснащенный надежным, удобным в эксплуатации и долговечным устройством, обладает способностью беспрепятственного передвижения в любых неблагоприятных дорожных и погодных условиях, он практически никогда не застрянет на дороге в отдаленной местности как в зимний, так и летний периоды. Устройство одновременно обеспечивает возможность нормального движения транспортного средства при изменении свойств дорожного полотна при переходе от труднопроходимой части дороги к трассе с твердым или асфальтовым покрытием.
Проведенные в МГАУ им В.П.Горячкина теоретические расчеты и экспериментальные исследования ходовых характеристик транспортных средств с пневматическими шинами, оснащенными опытными экземплярами устройств для повышения их проходимости, выявили, что оптимальные режимы эксплуатации такого автомобиля при неблагоприятных дорожных условиях напрямую зависят от указанных конструктивных параметров предложенного устройства.