ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспорту, в частности к автопоездам, содержащим двухосный рамный тягач и полуприцеп.
Аналогом по технической сущности и достигаемому результату является прицеп по А.С. СССР №1541106 кл. B62D 63/06, 1990 г, содержащий переднюю колесную тележку, рама которой связана с рамой кузова посредством поворотной платформы, смещенной вперед относительно оси колес передней тележки, при этом, на раме передней колесной тележки в направляющих установлена подвижная опора, выполненная с возможностью перемещения в продольном направлении относительно оси колес упомянутой передней тележки, причем поворотная платформа закреплена на подвижной опоре посредством вертикально расположенного шкворня и выполнена с профильной прорезью, между стенками которой расположен ролик, установленный на вертикальной оси, жестко закрепленной на раме передней колесной тележки. Поворотная платформа упирается внутренней стенкой профильной прорези в ролик и скользя по нему, перемещается вместе с подвижной опорой назад относительно рамы передней колесной тележки и оси передних колес.
Недостатком такого транспортного средства является то, что при движении на поворотах кинематическая схема прицепа не обеспечивает минимально возможного расстояния между кузовом прицепа и габаритными точками кабины тягача.
Наиболее близким к предлагаемому автопоезду регулируемой длины по технической сущности и достигаемому результату является двухзвенное транспортное средство переменной длины по патенту RU 101992 U1 кл. B62D 53/08 2011 г, содержащее двухосный рамный тягач и полуприцеп, опирающийся передней частью на раму тягача через поворотную платформу, подвижную в продольном направлении относительно упомянутой рамы, при этом рама тягача соединена с поворотной платформой через тягу-шатун, закрепленную передним концом шарнирно на упомянутой раме, а задним концом шарнирно на поворотной платформе со смещением назад относительно оси ее поворота.
Недостатком такого транспортного средства является то, что кинематическая схема не позволяет регулировать минимальную длину автопоезда при повороте.
Задачей полезной модели является обеспечение минимальной габаритной длины автопоезда за счет поддержания минимального расстояния между кузовом полуприцепа и задними габаритными частями кабины тягача при прямолинейном движении и на поворотах.
Задача решается тем, что в передней части рамы полуприцепа закреплены два штока, установленные с возможностью сдвига к продольной оси тягача в открытых пазах, выполненных на опоре жестко соединенной с рамой тягача, при этом вертикальные оси штоков расположены в вертикальной поперечной плоскости тягача и совпадают с ребрами двугранных углов, образованных передним и боковыми бортами платформы полуприцепа, а вертикальный шкворень при повороте транспортного средства перемещается по направляющим выполненным на опоре жестко соединенной с рамой тягача в форме дуг окружностей, радиусы которых равны расстояниям между вертикальными осями штоков и осью вертикального шкворня, а центры дуг находятся на осях штоков, при фиксированном положении упомянутых штоков в случае максимального сдвига их к продольной оси тягача ограниченного глубиной открытых пазов.
На фиг.1 поворотного устройства - вид сбоку, на фиг.2 - то же, вид сверху: на фиг.3 - то же, при движении на повороте, на фиг.4 - изображена кинематическая схема поворотного устройства при малых углах складывания звеньев автопоезда (до максимального, ограниченного глубиной открытого паза, смещения к продольной оси тягача штока поворотной платформы ближнего к центру поворота автопоезда), на фиг.5 - то же при больших углах складывания звеньев автопоезда.
Поворотное устройство транспортного средства содержит поворотную платформу 1 связанную посредством вертикального шкворня 2 с опорой 3 жестко закрепленной на раме 4 тягача 5. При этом поворотная платформа 1 соединена через кронштейны 6, поперечную горизонтальную ось 7 с рамой 8 полуприцепа 9. В передней части поворотной платформы 1 закреплены два штока 10 и 11, установленные с возможностью сдвига относительно рамы тягача к его продольной оси в открытых пазах 15 и 16, выполненных в передней части опоры 3 жестко соединенной с рамой тягача 4, при этом вертикальные оси штоков 10 и 11 расположены в вертикальной поперечной плоскости тягача и совпадают с ребрами двугранных углов, образованных передним и боковыми бортами платформы полуприцепа.
В задней части опоры 3, жестко закрепленной на раме тягача 8, выполнены симметрично относительно продольной оси тягача две направляющие 12 и 13 в форме дуг окружностей переходящие в общую направляющую 14, выполненную вдоль рамы тягача, по которым перемещается вертикальный шкворень 2 при повороте транспортного средства. При этом центры дуг расположены в точках, совпадающих с осями штоков 10 и 11 при их максимальном сдвиге к продольной оси тягача ограниченном глубиной открытых пазов 15 и 16.
Поворотное устройство транспортного средства работает следующим образом.
При движении по прямой (фиг.2) транспортное средство имеет минимальную габаритную длину, полуприцеп максимально смещен к кабине тягача. В этом случае, оба штока 10 и 11 поворотной платформы 1 расположены в открытых пазах 15 и 16 симметрично относительно продольной оси транспортного средства, а вертикальный шкворень 2 максимально смещен вперед по ходу автопоезда.
Работу поворотного устройства транспортного средства на повороте можно разделить на две фазы.
1
В первой фазе поворота транспортного средства (например, влево), (фиг.3) шток 10 смещается по открытому пазу 15 к продольной оси тягача на расстояние ограниченное глубиной этого паза. Шток 11, при этом выходит из зацепления с открытым пазом 16 и совершает перемещение относительно рамы тягача по циклоидной траектории. Вертикальный шкворень 2 смещается по продольной направляющей 14 назад относительно рамы тягача к оси его задних колес на расстояние E.
2
Во второй фазе поворота транспортного средства, вертикальный шкворень перемещается по профильной дугообразной направляющей 13 к центру поворота транспортного средства. При этом шток 10 находится в фиксированном положении ограниченном глубиной паза 15. В этом случае поворотная платформа 1 смещается назад относительно рамы тягача на расстояние E и к центру поворота на расстояние L пропорционально углу складывания φ между тягачом и полуприцепом. Поворот полуприцепа относительно тягача происходит вокруг вертикальной оси штока 10, исключая контактирование полуприцепа с габаритными частями кабины тягача.
1
В первой фазе поворота транспортного средства величина смещения E вертикального шкворня 2 назад относительно рамы тягача 5 к оси его задних колес в зависимости от угла складывания φ между тягачом и полуприцепом может быть определена следующим по образом (см. фиг.4):
Из схемы видно, что
1
a
E=b-,
a
где  - расстояние от оси вертикального шкворня 2 до вертикальной плоскости, проходящей через оси штоков 10 и 11;
b - расстояние от оси вертикального шкворня 2 до траектории перемещения осей штоков по поперечной направляющей,
Расстояние b определится по выражению
b=L×cos(γ-φ),
где L - расстояние между вертикальным шкворнем 2 и осью штока 11 поворотной платформы;
γ - угол между продольной осью полуприцепа и вертикальной плоскостью проходящей через вертикальную ось вертикального шкворня 2 и ось штока 11 ближнего к центру поворота
Отсюда получаем, что
1
a
E=L×cos(γ-φ)-,
2
Во второй фазе поворота транспортного средства, когда вертикальный шкворень перемещается по профильной дугообразной направляющей 12 назад к оси задних колес тягача и к центру поворота транспортного средства смещение E определится следующим образом:
1
Из треугольника ODO получаем
2
1
1
E=OO×cos(<OOD),
1
где <OOD - угол между хордой дуги направляющей 15, длина которой соответствует перемещению шкворня 2 при повороте транспортного средства и продольной осью тягача.
1
Длина хорды OO определится
1
OO=2L×sin(ψ/2)
1
Угол OOD определится
2
Получаем E
2
E=2L×sin(ψ/2)×cos(90°+ψ/2-γ)
Суммарное смещение E по двум фазам поворота определится
2
1
a
E=E+E=L×cos(γ-φ)-+2L×sin(ψ/2)×cos(90°+ψ/2-γ)
Величина смещения S шкворня 2 поворотной платформы 1 к центру поворота транспортного средства определится
1
1
1
S=OO×sin(<OOD)=OO×sin(90°+ψ/2-γ)
Анализ формул показывает, что величина E - смещения поворотной платформы относительно тягача при повороте пропорциональна φ - углу складывания при повороте между продольными осями тягача и полуприцепа, а также может изменяться в зависимости от величины угла φ в большую или меньшую сторону.
Это доказывает, что:
- предложенная конструкция позволяет регулировать габаритную длину автопоезда при поворотах и прямолинейном движении, обеспечивая минимальные размеры, что даст возможность поместить большее количество автопоездов на площадках для стоянки техники и в иных стесненных условиях.
- Из неочевидных преимуществ отмечаем, что предложенная конструкция позволяет уменьшить сопротивление повороту при маневрировании, т.к. точка опоры кузова полуприцепа на раму тягача смещается назад к задней его оси и центру поворота.
- Кроме того, точка опоры кузова полуприцепа на раму тягача смещается к центру поворота, что позволяет повысить устойчивость транспортного средства против опрокидывания на поворотах от центробежных сил.