Гусенично-модульное устройство с регулировкой площади контакта гусеницы
CATERPILLAR-MODULAR DEVICE WITH TRACK CONTACT AREA ADJUSTMENT

Изобретение, в целом, относится к области гусенично-модульных систем транспортных средств, относящихся к обычному типу, для использования вместо колес транспортного средства и, в частности, к гусеничным модулям с различными приспособлениями для прохождения по изменяющемуся грунту.
Аналогом изобретения является гусенично-модульное устройство с независимым от нагрузки распределением нагрузки, патент RU 2676916, включающее модульную раму, ведущее колесо, вращающееся относительно рамы, переднее и заднее соприкасающиеся с землей колеса, по меньшей мере один соприкасающийся с землей опорный каток между ними и гусеничную ленту, проходящую вокруг колес и приводимую в движение ведущим колесом.
Недостатком аналога является конструктивная невозможность автоматизированного регулирования площади контакта между гусеничной лентой и поверхностью грунта, что увеличивает износ гусеничной ленты и уменьшает срок эксплуатации гусенично-модульного устройства до замены гусеничной ленты.
Прототипом изобретения является гусеничный движитель с изменяемым углом атаки гусеницы, патент RU 176341, содержащий раму, имеющую статическую часть, гусеничный трак, ведущее и ведомое колеса и не менее двух тележек балансиров. Рама гусеничного движителя оснащена подвижной частью, соединенной шарнирно со статической частью рамы с сохранением одной степени свободы, с позиционированием положения ведомого колеса гусеничного трака, закрепленного на подвижной части рамы, относительно статической части рамы посредством талрепов, закрепленных на обеих частях рамы.
Недостатком прототипа является низкая стойкость шасси к динамическим отнулевым нагрузкам при наезде машины на препятствия вследствие конструктивного исполнения элемента изменения угла атаки. Использование талрепов, регулируемых вручную, обусловливает неудобство в эксплуатации гусеничного движителя по прототипу.
Задачей изобретения является усовершенствование конструкции гусенично-модульного устройства с независимым от нагрузки распределением нагрузки посредством внедрения в конструктив механизма регулирования площади контакта гусеничной ленты с грунтом, который расположен на упругой монолитной пространственной раме, для увеличения срока эксплуатации гусенично-модульного устройства до замены гусеничной ленты.
Техническим результатом изобретения является увеличение срока работы и повышение надежности эксплуатации гусенично-модульного устройства за счет снижения деструктивного влияния динамических нагрузок на гусеничную ленту.
Технический результат достигается тем, что гусенично-модульное устройство для транспортного средства, содержащее упругую монолитную пространственную раму, гусеничную ленту, ведущее колесо, вращающееся относительно рамы, и основные опорные катки, дополнительно содержит механизм регулирования площади контакта гусеничной ленты с поверхностью грунта, выполненный в виде рычага, соединенного с гидравлическим цилиндром, при этом рычаг оснащен парой поддерживающих и парой натяжных катков и соединен шарнирно с задней частью упругой монолитной пространственной рамы с возможностью регулировки угла наклона рычага. При этом гидравлический цилиндр одним концом прикреплен к раме, а вторым концом - к рычагу. При этом задняя часть упругой монолитной пространственной рамы компенсирует избыточное механическое напряжение, возникающее в гусеничной ленте при движении устройства.
Предложенное изобретение поясняется иллюстрациями.
На фиг. 1 представлена схема предложенного гусенично-модульного устройства (вид общий).
На фиг. 2 представлена схема предложенного гусенично-модульного устройства без гусеничной ленты (вид общий).
На фиг. 3 представлена взрыв-схема предложенного гусенично-модульного устройства (вид тыловой).
Гусенично-модульное устройство состоит из упругой монолитной пространственной рамы 1, которая может быть выполнена как бионическое изделие, спроектированное с применением технологии топологической оптимизации конструкции, воспринимающее нагрузки по типу торсионной подвески. На раме жестко закреплены оси 2 двух пар основных опорных катков 3а, имеющие степень свободы относительно продольного сечения рамы благодаря ее топологии, а также ведущее колесо 4 (Фиг. 1). Ведущее колесо 4 расположено на раме устройства с возможностью вращаться независимо от положения рамы. Поддерживающие катки 3б и натяжные катки 3в закреплены на рычаге 5, который управляется гидравлическим цилиндром 6 (Фиг. 2), которые вместе образуют механизм регулирования площади контакта. Рычаг 5 сочленен шарнирно с задней частью упругой монолитной пространственной рамы 1 и конструктивно предусматривает изменение угла наклона рычага как в направлении по часовой стрелке, так и против часовой стрелки относительно продольного сечения рамы от исходного положения рычага в статическом состоянии устройства. Гидравлический цилиндр 6 одним концом закреплен на жесткой части рамы 1, а вторым концом соединен с рычагом 5. Рама 1 фиксируется в определенном положении относительно управляемой оси машины к ступице моста машины 7 (Фиг. 3), ее положение не изменяется в процессе передвижения машины или маневрирования. Ведущее колесо 4 приводится в движение валом 8, который проходит сквозь цилиндрическую часть рамы 1а, а опорное зубчатое колесо 9 служит для обеспечения симметричного натяжения гусеничной ленты 10, опоясывающей механизм упругой монолитной пространственной рамы 1, опорных катков 3а, поддерживающих катков 3б, натяжных катков 3в, ведущего колеса 4 и опорного зубчатого колеса 9 (Фиг. 3).
Предложенное гусенично-модульное устройство работает следующим образом.
Вал 8, вращаясь, приводит в движение ведущее колесо 4, которое посредством сил зацепления вовлекает в движение гусеничную ленту 10, которая, перемещаясь, расстилается по грунту и является направляющей дорожкой для основных опорных катков 3а и поддерживающих катков 3б, перемещая устройство. По мере перекатывания основных опорных катков 3а и поддерживающих катков 3б нижняя ветвь гусеничной ленты 10 переходит на заднюю, а затем на верхнюю ветвь, где опирается на натяжные катки 3в, а затем снова вступает в контакт с ведущим колесом 4 и опорным зубчатым колесом 9 и далее с поверхностью грунта под передней частью гусенично-модульного устройства. При этом, поскольку ведущее колесо 4 и упругая монолитная пространственная рама 1 неподвижны относительно задней оси машины, то длина нижней опорной ветви гусеничной ленты 10 остается примерно постоянной, а регулирование площади контакта ленты с грунтом осуществляется при помощи механизма регулирования площади контакта, состоящего из рычага 5, гидравлического цилиндра 6, поддерживающих катков 3б и натяжных катков 3в. При изменении типа грунта возникает необходимости изменения площади контакта гусеничной ленты с поверхностью грунта с целью снижения деструктивной динамической нагрузки на гусеничную ленту. Для этого гидравлический цилиндр 6 при воздействии внешнего управляющего импульса системы управления совершает поступательное или возвратное движение, изменяя угол наклона рычага 5 в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки относительно продольного сечения рамы от исходного положения рычага в статическом состоянии устройства, что приводит к изменению положения поддерживающих катков 3б и натяжных катков 3в. При этом поддерживающие катки 3б могут передвигаться кверху, отрываясь от поверхности грунта, а натяжные катки 3в одновременно двигаются книзу, поддерживая натяжение задней и верхней ветвей гусеничной ленты и исключая таким образом ее провисание и вероятный выход из зацепления с ведущим колесом 4. При этом в гусеничной ленте возникает избыточное механическое напряжение, а так как лента является нерастяжимой, рычаг 5, поддерживающие катки 3б и натяжные катки 3в изменяют свое положение относительно рамы благодаря упругим свойствам задней части монолитной пространственной рамы.
Таким образом, за счет внедрения в конструктив гусенично-модульное устройства механизма регулирования площади контакта гусеничной ленты с грунтом, расположенного на упругой монолитной пространственной раме, обеспечивается регулируемое изменение площади контакта между поверхностью грунта и гусеничной лентой, за счет чего уменьшается деструктивное влияние динамических нагрузок на ленту и повышается надежность эксплуатации устройства в целом, что обеспечивает технический результат.