Тандемный мост

Полезная модель относится к области транспортно-технологического машиностроения, а именно к мостам с электрическим приводом движителей наземных транспортно-технологических машин.
На значительном количестве транспортно-технологических колесных машинах применяются тандемные мосты. Тандемный мост представляет собой агрегат трансмиссии, который включает в себя главную передачу, соединенную полуосями с левой и правой цилиндрическими передачами, размещенными в левом и правом жестком балансирах соответственно. На концах жестких балансиров размещены колесно-ступичные узлы. Таким образом тандемный мост обеспечивает привод сразу четырех колес. При этом жесткие балансиры соединены с картером главной передачи опорно-поворотными устройствами, которые обеспечивают качение жестких балансиров относительно поперечной оси машины. Тандемный мост обеспечивает для транспортно-технологической машины следующие преимущества: повышение проходимости за счет больших углов качания жестких балансиров и возможность выполнения рамы с закрытым днищем без применения выступающих элементов подвески, что крайне актуально для лесозаготовительных и лесохозяйственных машин, т.к. позволяет повысить проходимость за счет снижения вероятности задевания рельефа местности.
Известен симметричный балансирный привод ведущих колес для наземных транспортно-технологических машин, состоящий из центрального ведущего привода, взаимодействующего через промежуточные приводы с приводами ведущих колес (см. Евдокимов Б.П. Зарубежные лесные машины/Б.П. Евдокимов, З.И. Кормщикова; Ответственный редактор Б.П. Евдокимов. - Сыктывкар: Сыктывкарский лесной институт (филиал) Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета, 2009. - 160 с. - ISBN 978-5-9239-0092-7, стр. 19-20).
Недостатком такой конструкции является возникновение «паразитной» мощности из-за изменения в процессе движения силового радиуса шины ввиду перераспределения вертикальных реакций в процессе движения по пересеченной местности, действующих на ведущие колеса. Наличие паразитной мощности снижает проходимость машины ввиду возникновения излишнего скольжения в пятне контакта движителя с опорной поверхностью, что повышает вероятность потери подвижности транспортным средством. Так же наличие паразитной мощности приводит к возникновению дополнительных потерь энергии на движение, как следствие, повышенному расходу топлива.
Известен несимметричный балансирный привод ведущих колес наземных транспортно-технологических машин, содержащий центральный ведущий привод с точкой подвеса балансира, установленного со смещением вперед от центра балансира в сторону от заднего, более нагруженного, ведущего колеса, и взаимодействующий через промежуточные приводы с приводами ведущих колес (RU 2727224 C1, МПК B60K 17/34 (2006.01), B60K 17/36 (2006.01), опубл. 21.07.2020).
Недостатком несимметричного балансира является устранение неравномерности распределения вертикальных реакций на движители только на одном фиксированном тяговом режиме работы машины, что в свою очередь при работе в иных режимах работы будет вызвать значительную разницу в нормальных реакциях на колесах, и, как следствие, возникновение паразитной мощности.
Задача, решаемая заявляемым устройством, заключается в повышении проходимости за счет обеспечения возможности управления мощностью, подводимой к каждому из колес тандемного моста по отдельности.
Решение поставленной задачи обеспечивается за счет применения тандемного моста, включающего в себя левый и правый жесткие балансиры, соединенные через опорно-поворотные устройства с остовом моста, жестко закрепленным на раме машины, причем внутри жестких балансиров установлены суммарно четыре тяговых электродвигателя, соединенных с каждым из колес через соответствующие цилиндрические и коническую ступень зубчатой передачи и управляемых через систему управления электродвигателями.
Отказ от центрального привода ведущих колес и применение индивидуальных электродвигателей позволит реализовать адаптивное управление подводимой мощностью к колесам, расположенным на тандемном мосту, с учетом индивидуальных особенностей дорожных условий под каждым из колес и текущих распределений вертикальных реакций, что позволит индивидуально в процессе движения для каждого колеса назначать максимальные уровни подводимой мощности, и как следствие, ограничивать скольжение в пятне контакта, и следовательно, снижать вероятность потери подвижности.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что заявителю не известны тандемные мосты с указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники.
Полезная модель поясняется чертежами:
фиг. 1 - тандемный мост, разрез по балансиру тандемного моста;
фиг. 2 - то же, вид сверху.
Тандемный мост 1 содержит жесткие балансиры 2, устанавливаемые с левой и правой стороны рамы 3, опорно-поворотные устройства 4, тяговые электродвигатели 5, приводящие колеса 6 и зубчатые передачи 7.
Балансиры 2 соединены с остовом моста через опорно-поворотные устройства 4, жестко закрепленные на раме 3 машины, которые являются осями балансиров.
Опорно-поворотные устройства 4 представляют собой крупногабаритные подшипника качения, содержащие внутреннее и внешнее кольца. Причем на внутреннем и внешнем кольцах равномерно по окружности размещены резьбовые отверстия, посредством которых обеспечивается жесткая фиксация внешнего кольца к жесткому балансиру 2, а внутреннего кольца - к остову тандемного моста, размещенному на раме 3.
Внутри жестких балансиров 2 установлено суммарно четыре тяговых электродвигателя 5, соединенных с каждым из колес 6 (движителями) через соответствующие цилиндрические и коническую ступени зубчатой передачи 7 (на фигуре показано схематично), и управляемых оператором посредством системы управления электродвигателями (не показано). Электродвигатели 5 обеспечивают привод движителя.
В качестве зубчатой передачи 7 может выступать последовательное цилиндрическое зацепление, планетарное, коническое или их вариация, обусловленная конструктивными особенностями проектируемого привода.
Устройство работает следующим образом.
Электродвигатели 5 по сигналу от системы управления электродвигателями развивают заданную скорость и необходимый для обеспечения движения машины крутящий момент. Крутящий момент от каждого из четырех электродвигателей 5 подводится к соответствующему движителю 6 через соответствующую зубчатую передачу 7. При этом крутящие момент изменяется на передаточное число зубчатых передач 7. Таким образом осуществляется привод движителей 6, расположенных на тандемном мосту 1.
Во время движения транспортно-технологической машины по опорной поверхности с одинаковыми сцепными свойствами под всеми движителями 6 тандемного моста 1 на основе команд оператора система управления электродвигателями обеспечивает соответствующую заданной скорости движения машины одинаковую угловую скорость колес 6. В процессе работы машины при возникновения такой ситуации, когда будет иметь место различие сцепных свойств у движителя с полотном в сравнение с другими движителями возможно отключение привода конкретного движителя либо уменьшение подводимой к нему мощности и перераспределение высвободившейся мощности между другими движителями, либо ограничение подводимой мощности на заданном уровне с целью недопущения превышения заданного значения скольжения в пятне контакта движителя с опорной поверхность.
При движении машины по местности со ложным рельефом происходит независимое качание жестких балансиров 2 левого и правого мостов относительно рамы 3, что позволяет выровнять вертикальные реакции между колесами 6 на левом и правом жестких балансирах 2 и таким образом реализовать тяговые усилия, развиваемые на колесах электродвигателями 5.
Таким образом, предложенное решение позволяет за счет обеспечения возможности управления мощностью, подводимой к каждому из колес тандемного моста по отдельности, повысить проходимость машины.
Заявляемая полезная модель соответствует требованию промышленной применимости, его реализация возможна на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.
Данная полезная модель разработана в рамках выполнения работ по Соглашению от «22» ноября 2019 г. №075-11-2019-030 между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации и Публичным акционерным обществом «КАМАЗ».