МЕХАНИЗМ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ И ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН
DRIVE OF TRANSPORTING AND EXCAVATING MACHINES

Изобретение относится к области транспортной техники и может использоваться в транспортных и землеройных машинах, предназначенных для передвижения по пересеченной местности.
Известен механизм перемещения транспортных машин, включающий платформу, опорные элементы и приводные передачи [1]. В этом механизме опорные элементы смонтированы в закрепленных на нижней части платформы направляющих и попарно соединены приводными передачами, перемещающими платформу с направляющими относительно одной пары опорных элементов и другую пару опорных элементов относительно их направляющих.
Недостатком данного механизма является сложность приводных передач, связанная с наличием тягового органа, выполненного, например, в виде цепи. Кроме сложности конструкции цепь имеет большое количество пар трения, подверженных значительному износу в эксплуатационных условиях. Эти факторы обусловливают невысокую надежность приводного органа, а следовательно, и самого механизма. Кроме того, механизм не обеспечивает достаточно четкого поворота машины - вследствие наличия значительного проскальзывания опор при повороте. Это ухудшает маневренность машины.
Из наиболее близких по технической сущности к заявляемому по совокупности существенных признаков является механизм [2], содержащий раму, привод, конические барабаны и опорные колеса.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность, вызванная деформацией грунта как в продольном, так и в поперечном направлениях. Кроме того, механизм не предназначен для движения по дорогам общего назначения.
Технический результат, заключающийся в улучшении эксплуатационных характеристик, заключается в том, что опорные элементы закреплены во вращающихся отдельно вертикальной оси барабанах и попарно расположены на нижней части платформы с возможностью поперечного перемещения, при этом нижние части опор выполнены с возможностью вращения относительно вертикальной оси.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен механизм передвижения, вид сбоку;
на фиг.2 - вид спереди;
на фиг.3 - вид сверху, схематично показана траектория перемещения барабанов с опорными элементами;
на фиг.4 изображена схема поворота механизма;
на фиг.5 схематично изображена вращающаяся опора.
Механизм передвижения имеет платформу 1, в нижней части которой расположены барабаны 2, по образующим которых укреплены опорные элементы 3 (например, силовые цилиндры), заканчивающиеся опорами 4, имеющими возможность вращения относительно вертикальной оси.
Барабаны вращаются при помощи привода 5. Кроме того, барабаны закреплены на ползуне 6, имеющем возможность поперечного перемещения относительно направления движения механизма. Для этой цели ползун перемещен в направляющие 7. Поперечное перемещение барабанов осуществляется приводом 8, через передачу 9 типа «винт-гайка». В изображенном на чертеже механизме каждый барабан имеет по 4 опорных элемента.
Передвижение механизма происходит вследствие одновременного действия трех движений: вертикального перемещения опорных элементов, происходящего с учетом рельефа местности, преодолеваемой машиной, вращательного движения барабанов с опорами, а также поперечного перемещения барабанов. При этом для обеспечения строго прямолинейного движения, а также для предотвращения рыскания механизма, поперечное перемещение барабанов происходит по циклоидальному закону (см. фиг.3).
Опорные элементы представляют собой гидроцилиндры 3, соединенные с опорой 4 посредством упорного подшипника 11.
Перемещением барабанов достигается уменьшение (или увеличение) вылета 10 опоры 4 относительно центра вращения барабанов. При этом уменьшение вылета приводит к перемещению механизма (см. фиг.3).
Рассмотрим подробно работу механизма (см. фиг.3) графических материалов заявки. Исходное положение показано пунктиром. При опоре на гидроцилиндр с вращающейся опорой (малый кружок) происходит последовательный разворот плеча барабана вокруг этой опоры, сам барабан при этом совершает поперечное движение к продольной оси платформы и далее от нее, когда плечо окажется в нижнем на схеме положении, т.е. в конце цикла движения с одной выдвинутой опорой барабан снова оказывается на прежнем местоположении. В это время происходит выдвижение другого гидроцилиндра и т.д. Во избежание загромождения чертежа на фиг.3 сплошными линиями показано положение механизма после одного шага, но с уже другим выдвинутым гидроцилиндром (следующим за отработавшим против хода часовой стрелки). При этом направление движения показано штрихпунктирной линией, и оно остается прямолинейным. Это следует непосредственно из того, что по отношению к этому направлению механизм обладает двумя степенями свободы (поперечным движением барабана и вращения его вокруг своей оси), а комбинаций этих движений вполне достаточно для получения прямолинейного движения. Что же касается изменения направления поперечного движения барабана, то это достигается просто реверсированием привода поперечного перемещения.
Крупным недостатком движителя в виде конусной поверхности является повышенная степень деформации грунта, обусловленная тем, что слои грунта, контактирующие с образующей конуса, подвергаются действию разных по величине касательных напряжений, обусловленных, в свою очередь, различными линейными скоростями, с которыми происходит контактирование конуса и грунта вдоль образующей конуса. Это связано с тем, что каждая точка на образующей удалена на разное расстояние от центра вращения конуса, и поскольку угловая скорость у всех точек одинакова, то линейная скорость, а именно она обусловливает деформацию верхних слоев грунта, будет различной.
В заявленном механизме же контактирование опорной поверхности 4 с грунтом происходит по всей ее площади одновременно, а не по линии, как в прототипе. Неподвижное положение поверхности 4 в процессе шага механизма обусловливает в основном статические нагрузки на грунт. Это, в свою очередь, приводит к минимальному повреждению грунта, т.е. в конечном итоге сказывается на экономичности проходимости механизма. Сдвиговые же усилия происходят по всей площади поверхности, а не по линии, как в прототипе. Это опять приводит к значительному уменьшению касательных напряжений и к уменьшению степени деформации. Этим, на наш взгляд, вполне оправдывается усложнение механизма. Что же касается привода поперечного перемещения, то его конструкция содержит в себе только типовые детали: реверсивный двигатель, ходовой винт с гайкой и не является на наш взгляд достаточно сложной.
Вследствие того, что при перемещении механизма происходит поворот барабанов относительно опор, то для уменьшения сопротивления движению, в частности предотвращения проскальзывания опор относительно грунта, опоры выполнены с возможностью вращения относительно вертикальной оси, проходящей через опорный элемент. Схема поворота механизма представлена на фиг.4 и заключается в асинхронном повороте барабанов относительно опор, при этом передние по ходу движения барабаны поворачиваются на значительно большие углы, чем следующие за ними. Радиус поворота механизма тем меньше, чем больше расстояние от оси опоры до центра вращения барабана.
Обязательным элементом механизма является система управления движения гидроцилиндрами. Она может работать как в автоматическом режиме (шагание по ровной местности), так и в режиме ручного управления (преодоление особо сложных участков). Следует отметить два наиболее характерных режима работы механизма: собственно шагание, когда система обеспечивает контактирование с грунтом поочередно одного из гидроцилиндров каждого барабана, и статический режим. При статическом режиме возможен выпуск сразу всех гидроцилиндров, то есть это равносильно увеличению площади поверхности во столько раз, сколько опор имеют барабаны (в четыре раза у механизма, описано в заявке). Что касается поворота транспортного средства, то он осуществляется не увеличением скорости вращения пары барабанов, а путем остановки одного барабана с той стороны, куда намечен поворот (например, нижнего левого, см. фиг.4), при этом вращающаяся опора его является центром поворота. Перемена опор в остальных барабанах должна обеспечивать их прохождение по радиусам относительно этого центра, то есть практически существует возможность разворота на месте. Алгоритмы поворота являются типичными для каждого механизма, могут быть сравнительно легко запрограммированы.
Наличие новых элементов - барабанов с опорными элементами, имеющих возможность поперечного перемещения, выгодно отличает предлагаемый механизм от указанного прототипа, поскольку упрощаются приводные передачи, отсутствие специального тягового органа увеличивает надежность, а также значительно увеличивается маневренность машины.
Источники информации
1. А.с. СССР №310012, МПК Е02F 9/04, опубл. БИ №23, 1971.
2. Патент ФРГ №973586, НКЛ 63 с, 29/02, заявлено 08.07.1949, опубл. 07.04.1960.