КОЛЕСНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА
WHEELED TRANSPORT SYSTEM

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к многоосным автомобилям.
Известны многоосные автомобили, представляющие собой колесные транспортные системы (КТС), содержащие кабину, двигатель, трансмиссию, ходовую часть и системы управления (1. Армейские автомобили: Конструкция и расчет. Часть вторая. Ходовая часть и органы управления. - М.: Воениздат, 1970. - 480 с.). Некоторые из них используются для работы в составе автопоезда как седельный тягач с полуприцепом. (2. Павлов В.А., Муханов С.А. Транспортные прицепы и полуприцепы. - М.: Воениздат, 1981. - 191 с.).
Эти КТС малопригодны для движения по дорогам с низкой несущей способностью, с неровностями типа «бельгийская мостовая» и т.п., имеют значительную длину, погрузка и выгрузка гусеничной техники достаточно сложна.
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является автопоезд в составе четырехосного седельного тягача МА3-537 с автомобильным полуприцепом-тяжеловозом МА3-5247Г (ЧМЗАП-5247Г, 1. - С.30 и 2. - С.182). Двухосный прицеп-тяжеловоз имеет грузовую платформу, оборудованную механизмами и приспособлениями, обеспечивающими погрузку, выгрузку и крепление в транспортном положении гусеничных машин. Рама полуприцепа сварная из профильного проката, состоит из двух основных и двух дополнительных боковых лонжеронов двутаврового сечения. Передняя и задняя части рамы приподняты: передняя - для обеспечения сцепки с тягачом; задняя - для обеспечения работы подвески колес. В задней части рамы шарнирно закреплены откидные трапы, оборудованные механизмами для их подъема в транспортное положение и опускания в рабочее положение.
Известная конструкция КТС-автопоезда имеет эксплуатационные ограничения. Такой автопоезд может эксплуатироваться только на дорогах с твердым покрытием с кратковременным выездом на грунтовые профилированные дороги. Он непригоден для движения по дорогам с низкой несущей способностью. Например, при строительстве магистрального газопровода «Бухара-Урал» даже порожний автопоезд не мог преодолеть песчаные барханы пустыни Кара-Кум. Проходимость автопоезда ограничивали сдвоенные шины полуприцепа. Такие автопоезда использовались только для доставки труб по дорогам с твердым покрытием, а в песках пустыни работали четырехосные автомобили МА3-543, которые имели шины с регулируемым давлением воздуха и перевозили трубы без использования полуприцепа. Затруднены погрузка и выгрузка гусеничной техники на полуприцеп - в задней части рамы полуприцепа необходимо устанавливать откидные трапы. Исключены работа автопоезда на косогоре и возможность выгрузки за счет наклона грузовой платформы.
Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей колесной транспортной системы.
Указанный технический результат достигается тем, что колесная транспортная система содержит кабину, грузовую платформу, двигатель, трансмиссию, ходовую часть и системы управления, при этом грузовая платформа установлена на двух колесных тележках, между которыми расположены гибкие силовые связи и борта; в верхней и нижней поворотных опорах колесных тележек расположены направляющие стойки, на осях которых установлены балансирные рычаги и колеса; в верхней части колесных тележек расположены верхние редукторы, они карданными передачами с компенсирующими шлицевыми соединениями связаны с центральными редукторами двойных разнесенных главных передач, расположенных в нижней части направляющих стоек, которые приводными валами связаны с колесными редукторами; в колесных тележках зафиксированы силовые гидроцилиндры, в пазах наконечников поршней этих гидроцилиндров расположены опорные диски направляющих стоек; двухступенчатый простой планетарный механизм через валы и зубчатые редукторы взаимосвязан с комбинированными рулевыми механизмами винт - шариковая гайка - зубчатая рейка - зубчатое колесо с переменными передаточными числами, зубчатые колеса зафиксированы на нижних поворотных опорах направляющих стоек, зубчатые рейки шарнирами взаимосвязаны со штоками и поршнями силовых гидроцилиндров рулевого управления, эти силовые гидроцилиндры и силовые гидроцилиндры направляющих стоек связаны гидромагистралями с насосной станцией, масляным баком с рабочей жидкостью, регулирующей и следящей аппаратурой.
Предлагаемое техническое решение расширяет эксплуатационные возможности КТС за счет повышения плавности хода, высокой маневренности, обеспечения удобных условий погрузки и выгрузки, в том числе тяжелой гусеничной техники при опускании грузовой платформы на дорожное полотно, позволяет наклонять грузовую платформу и обеспечивает движение КТС по косогору при горизонтальном положении грузовой платформы. Увеличение числа колес при прочих равных условиях снижает нагрузку на дорогу и позволяет эксплуатировать КТС на дорогах с невысокой несущей способностью, в том числе за счет регулирования давления воздуха в шинах. Поставленная задача решается за счет исключения из конструкции полуприцепа, ограничивающего проходимость и увеличивающего длину КТС, в установке грузовой платформы на колесных тележках с гидробалансирной установкой направляющих стоек и балансирной установкой колес на направляющих стойках, расположенных в поворотных опорах, обеспечивающих высокую маневренность за счет значительных углов поворота колес.
Высокая плавность хода КТС достигается гидробалансирной установкой колес на направляющих стойках, а также установкой колес с балансирными рычагами на осях направляющих стоек; высокая маневренность и возможность демонтажа шин реализуется за счет значительного угла поворота колес с направляющими стойками; возможность изменения дорожного просвета (клиренса) вплоть до опускания грузовой платформы на дорожное полотно позволяет проводить погрузку и выгрузку тяжелой техники непосредственно на дорожное полотно.
На фиг.1 показаны две проекции ходовой части КТС.
На фиг.2 показан вид спереди на КТС на косогоре при горизонтальном положении грузовой платформы.
На фиг.3 приведен вид спереди на КТС при боковом наклоне грузовой платформы.
На фиг.4 приведен разрез установки ведущих колес на направляющей стойке с силовыми гидроцилиндрами.
На фиг.5 приведена схема рулевого управления КТС.
Грузовая платформа 1 (см. фиг.1) установлена на колесных тележках 2. Гибкие силовые связи 3 расположены между грузовой платформой 1 и колесными тележками 2, там же могут быть установлены борта 4. В верхних поворотных опорах 5 и нижних поворотных опорах 6 колесной тележки 2 установлены направляющие стойки 7 (см. фиг.2 и 4). На осях 8 этой стойки расположены балансирные рычаги 9, на которых установлены колеса 10. Колесная тележка 2 позволяет скомпоновать на ней кабину, двигатель, трансмиссию и гидросистему, состоящую из насосной станции, масляного бака с рабочей жидкостью, регулирующей и следящей аппаратуры, гидромагистралей (на фиг. не показаны) и силовых гидроцилиндров 11, которые зафиксированы в колесной тележке 2. В пазах наконечников поршней 12 силовых гидроцилиндров 11 расположен опорный диск 13 направляющей стойки 7. В нижней части направляющей стойки 7 установлен центральный редуктор 14 двойной разнесенной главной передачи (колесные редукторы и привод к ним не показаны). Верхний редуктор 15 расположен в верхней части колесной тележки 2 и карданной передачей 16 с компенсирующим шлицевым соединением 17 соединен с центральным редуктором 14. На ведущем валу 18 комбинированного рулевого механизма (см. фиг.5) зафиксирована солнечная шестерня 19 двухступенчатого простого трехзвенного планетарного механизма (ПМ). Сателлиты 20, расположенные на осях 21 водила 22, зацеплены с солнечной шестерней 19 и эпициклическим колесом 23. На корпусе 24 ПМ расположен зубчатый венец 25, рядом с ним установлен зубчатый венец 26 эпициклического колеса 23, далее расположен зубчатый венец 27 водила 22. На зубчатых венцах расположена муфта 28 блокировки ПМ. Планетарный механизм выходным валом 29 соединен с винтом 30 и шариковой гайкой 31, расположенной на зубчатой рейке 32, зацепленной с зубчатым колесом 33, закрепленным на нижней поворотной опоре 6 колесной тележки 2. Силовой гидроцилиндр 34 рулевого управления расположен между зубчатыми рейками 32, поршень и шток 35 этого цилиндра шарнирами 36 соединены с зубчатыми рейками 32. Зубчатые редукторы 37 привода рулевых механизмов соединены валом 38. Возможна компоновка ПМ с приводом на вал 38; а также установка амортизаторов между верхними и нижними балансирными рычагами 9 колес 10 по диагонали.
Работа КТС осуществляется следующим образом. Вертикальное перемещение грузовой платформы 1 и колесных тележек 2 (см. фиг.4) происходит при изменении взаимного положения поршней 12 в силовых гидроцилиндрах 11. Если отвести рабочую жидкость из силовых гидроцилиндров 11, то они перемещаются вниз и грузовая платформа 1 опускается на дорожное полотно. При этом перемещении длина карданной передачи 16 изменяется за счет компенсирующего шлицевого соединения 17. В этом состоянии КТС возможно выполнение погрузочно-разгрузочных работ, например перемещение тяжелой гусеничной техники своим ходом на грузовую платформу 1 или с платформы. В частности, обеспечивается быстрая выгрузка танка на поле боя. Для подъема грузовой платформы 1 от насосной станции через регулирующую и следящую аппаратуру по трубопроводам (на фиг. не показаны) в силовые гидроцилиндры 11 подается рабочая жидкость под давлением. Давление рабочей жидкости на площадь поршня 12 создает силу, которая выдвигает поршень 12 из силового гидроцилиндра 11. Поршни 12 воздействуют на опорный диск 13 направляющей стойки 7, по осям 8 и балансирным рычагам 9 усилие передается на колеса 10 и дорожное полотно - грузовая платформа 1 приподнимается при перемещении направляющих стоек 7 в верхней 5 и нижней 6 поворотных опорах колесных тележек 2. Взаимодействие поршней 12 силовых гидроцилиндров 11 с опорным диском 13 обеспечивает дополнительную устойчивость направляющей стойки 7. Для обеспечения прочности и жесткости грузовой платформы 1 (см. фиг.1) грузовая платформа 1 и колесные тележки 2 соединены гибкими силовыми связями 3, которые удерживают платформу от прогиба. Для тех же целей возможна установка бортов 4. Крутящий момент на ведущие колеса 10 (см. фиг.4) поступает от верхнего редуктора 15 по карданной передаче 16, центральному редуктору 14 двойной разнесенной главной передачи, валам привода и колесным редукторам (на фиг. не показаны).
Сглаживание воздействия неровностей дороги в продольном плане обеспечивается гидробалансирной установкой силовых гидроцилиндров 11 по бортам каждой колесной тележки 2. При наезде на продольную неровность дороги колес 10 первого ряда (см. фиг.1) усилие по балансирным рычагам 9 и осям 8 направляющей стойкой 7 по опорному диску 13 передается на поршни 12 силовых гидроцилиндров 11 (см. фиг.4). Рабочая жидкость из гидроцилиндров 11 первого ряда колес 10 по гидромагистралям вытесняется в силовые гидроцилиндры 11 второго ряда колес, выталкивая поршни 12 этих гидроцилиндров. Вертикальное перемещение борта колесной тележки 2 будет в два раза меньше вертикального перемещения колес 10 первого ряда. При наезде на неровность дороги в поперечном плане одного из колес 10 направляющей стойки 7 это колесо приподнимается, через балансирные рычаги 9 взаимодействует с соседним колесом 10 и по осям 8 обеспечивает вертикальное перемещение направляющей стойки 7. Плавность хода повышается, так как вертикальное перемещение направляющей стойки 7 будет в два раза меньше такого же перемещения колеса 10. При движении по косогору (см. фиг.2) горизонтальное положение грузовой платформы 1 обеспечивается различной величиной хода направляющих стоек 7 по бортам колесных тележек 2, которое достигается увеличением подачи рабочей жидкости в силовые гидроцилиндры 11 с большей величиной хода поршней 12, а также вертикальным перемещением колес 10 на балансирных рычагах 9 и осях 8 направляющих стоек 7. Наклонное положение грузовой платформы 1 на горизонтальной поверхности дороги (см. фиг.3), например при выгрузке, также достигается различной величиной хода направляющих стоек 7 по бортам колесных тележек 2.
Изменение направления движения (см. фиг.5) обеспечивается усилием водителя, которое по ведущему валу 18 передается на комбинированный рулевой механизм, по планетарному механизму, заблокированному муфтой блокировки 28, соединяющей зубчатый венец 26 эпициклического колеса 23 с зубчатым венцом 27 водила 22, усилие водителя по выходному валу 29 планетарного механизма вращает винт 30. Шариковой гайкой 31 это усилие передается на зубчатую рейку 32 и зубчатое колесо 33. Это колесо, зафиксированное на нижней поворотной опоре 6 колесной тележки 2, поворачивает нижнюю поворотную опору 6 вместе с расположенной в ней направляющей стойкой 7 прямоугольного профиля, а также верхнюю поворотную опору 5. По осям 8, балансирным рычагам 9 (см. фиг.4) колеса 10 поворачиваются вместе с направляющей стойкой 7. Рулевые механизмы бортов колесной тележки 2 взаимосвязаны валом 38 и зубчатыми редукторами 37. Кинематика поворота, при которой колеса должны поворачиваться на разный угол, достигается применением зубчатых передач между зубчатыми рейками 32 и зубчатыми колесами 33 с переменными передаточными числами. Рулевое управление КТС оснащено гидроусилителем, облегчающим поворот управляемых колес 10. Гидроусилитель может работать как от общей насосной станции КТС, так и иметь собственный насос, кинематическое и силовое следящие устройства (на фиг. не показаны). Рабочая жидкость через следящее устройство, взаимосвязанное с одним из звеньев рулевого механизма, поступает в силовой гидроцилиндр 34 рулевого управления. Давление жидкости на площадь поршня 35 со штоками создает усилие, которое через шарниры 36 передается на зубчатые рейки 32, нижние поворотные опоры 6, направляющие стойки 7 и колеса 10. В случае выхода гидроусилителя из строя поворот колес 10 осуществляется усилием водителя, которое увеличивается в планетарном механизме (ПМ). Муфта блокировки 28 перемещается из правого положения в левое, замыкает зубчатый венец 25 корпуса ПМ 24 с зубчатым венцом 26 эпициклического колеса 23, останавливая его относительно корпуса 24. Усилие водителя от ведущего вала 18 солнечной шестерней 19 передается на сателлиты 20, которые, обкатываясь относительно остановленного эпициклического колеса 23, по осям 21 водила 22 передают увеличенное усилие на выходной вал 29. Усилие водителя увеличивается на передаточное число ПМ, которое равно отношению числа зубьев эпициклического колеса 23 к числу зубьев солнечной шестерни 19 плюс единица. Перемещение зубчатых реек 32 и зубчатых колес 33 обеспечивает значительный угол поворота направляющих стоек 7 и колес 10, до 180° и более, что реализует высокую маневренность КТС. При повороте колес 10, близком к перпендикулярному относительно продольной оси КТС (см. фиг.1 вверху), возможен разворот КТС относительно т.0, расположенной с центре КТС.
Замена колес 10, например при повреждении шины, осуществляется за счет опускания грузовой платформы 1 на дорожное полотно и развороте колес рулевым управлением в положение, удобное для демонтажа колеса. Внутреннее колесо можно повернуть наружу.
Для торможения КТС целесообразно применить высокоэффективную гидродинамическую систему, обладающую высоким быстродействием, с несколькими независимыми тормозными контурами при использовании имеющейся насосной станции. При отказе всех тормозных систем для аварийного торможения можно опустить заднюю часть грузовой платформы 1 за счет колесной тележки 2 и тормозить непосредственно днищем грузовой платформы 1.
Высокая плавность хода КТС достигается гидробалансирной установкой колес на направляющих стойках, а также установкой колес с балансирными рычагами на осях направляющих стоек. Высокая маневренность и возможность демонтажа шин реализуются за счет значительного угла поворота направляющих стоек с колесами. Возможность изменения дорожного просвета (клиренса) вплоть до опускания грузовой платформы на дорожное полотно осуществляется силовыми гидроцилиндрами, что позволяет производить погрузку и выгрузку тяжелой техники непосредственно на дорожное полотно.
Обозначения:
1 - грузовая платформа;
2 - колесная тележка;
3 - гибкая силовая связь;
4 - борт грузовой платформы 1;
5 - верхняя поворотная опора;
6 - нижняя поворотная опора;
7 - направляющая стойка;
8 - ось балансирного рычага;
9 - балансирный рычаг;
10 - колесо;
11 - силовой гидроцилиндр подъема;
12 - поршень силового гидроцилиндра 11;
13 - опорный диск направляющей стойки 7;
14 - центральный редуктор двойной разнесенной главной передачи;
15 - верхний редуктор;
16 - карданная передача;
17 - компенсирующее шлицевое соединение;
18 - ведущий вал комбинированного рулевого механизма;
19 - солнечная; шестерня простого трехзвенного планетарного механизма (ПМ);
20 - сателлит;
21 - ось водила;
22 - водило ПМ;
23 - эпициклическое колесо ПМ;
24 - корпус ПМ;
25 - зубчатый венец корпуса ПМ;
26 - зубчатый венец эпициклического колеса ПМ;
27 - зубчатый венец водила ПМ;
28 - муфта блокировки ПМ;
29 - выходной вал ПМ;
30 - винт рулевого механизма (РМ);
31 - шариковая гайка РМ;
32 - зубчатая рейка РМ;
33 - зубчатое колесо нижней опоры 6;
34 - силовой гидроцилиндр рулевого управления (РУ);
35 - шток с поршнем силового гидроцилиндра 34;
36 - шарнир соединения штока 35 и зубчатых реек 33;
37 - зубчатый редуктор привода рулевых механизмов;
38 - вал зубчатых редукторов привода рулевых механизмов;