ГУСЕНИЦА С АВТОНОМНЫМ ШАРНИРОМ
TRACK WITH INDEPENDENT JOINT

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в конструкциях быстроходных гусеничных машин.
Известна конструкция гусеницы с резино-металлическим шарниром (РМШ) БМП-2 (боевая машина пехоты БМП-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Э675-сб3Т01, часть вторая, г. Курган, ОАО «СКБМ»). Достоинствами гусеницы БМП-2 являются относительно высокие надежность и долговечность РМШ при эксплуатации машины в различных дорожных условиях. Недостатком гусеницы с РМШ является ее продольное удлинение от силы тяги. Недостаточная продольная жесткость гусеницы является причиной схода опорных катков с гусеницы. Жесткая беговая дорожка гусеницы под опорными катками машины обуславливает высокий уровень напряжений в шинах опорных катков и является фактором ограничения их ресурса. При эксплуатации машины на песчаных грунтах имеет место значительный абразивный износ стальных звеньев (траков) в зоне беговой дорожки гусеницы.
Известна конструкция резино-металлической гусеницы с обрезиненной беговой дорожкой опорных катков машины (Бронированная ремонтно-эвакуационная машина БРЭМ-Л. Техническое описание ЭР691-СБ1-01ТО, г. Курган, ОАО «СКБМ»). Особенностью конструкции этой гусеницы является резино-металлический шарнир параллельного типа, который включает палец с привулканизированными резиновыми кольцами, запрессовынный в трубку стального звена. На стороне трака, обращенной к опорным каткам машины, привулканизирован резиновый элемент, который является частью беговой дорожки гусеницы. Отдельные траки с РМШ соединяются в гусеничную ленту посредством клеммных серег и стяжных болтов. По сравнению с известными гусеницами, имеющими открытый и закрытый металлические шарниры, гусеница с РМШ имеет существенные преимущества: более высокий ресурс и коэффициент полезного действия в зоне высоких скоростей движения транспортной машины (В.К Набоков. Аналитический обзор гусеничных цепей. Вестник Курганского государственного университета №1 (17) 2010). Обрезиненная беговая дорожка гусеницы повышает ресурс шин опорных катков, однако, в случае механического повреждения резинового элемента дорожки, требуется замена при ремонте также и трака с РМШ, годных для дальнейшей эксплуатации. Высокий уровень предварительного натяжения гусениц с РМШ (примерно 10% от веса машины) снижает ресурс деталей ходовой части. Предварительное натяжение уменьшает вероятность схода опорных катков с гусеницы, вследствие упругого удлинения гусеницы с РМШ под нагрузкой, и является вынужденной мерой для гусениц такого типа. Гистерезисные потери в гусенице с РМШ примерно равны 15% от мощности на ведущих колесах. Повышение КПД гусениц является актуальной задачей для быстроходных машин.
Конструкция резино-металлической гусеницы БРЭМ-Л наиболее близка по технической сущности к заявляемому техническому решению и выбрана в качестве прототипа.
Целью изобретения является повышение технических характеристик резино-металлической гусеницы, в т.ч.: ремонтопригодности, продольной жесткости и КПД. Поставленная цель достигается тем, что гусеница с автономным шарниром включает стальные звенья (траки), клеммные серьги и стяжные болты серег, резино-металлические шарниры с пальцами, резиновые элементы беговой дорожки гусеницы под опорными катками машины. Беговая дорожка образована резино-металлическими блоками автономных шарниров, неподвижно закрепленных на траках посредством пальцев силовой арматуры шарнира и клеммных серег. Клеммные серьги снабжены кольцевыми цилиндрическими выступами на нерабочей поверхности, которые размещены в отверстии проушины на боковой стенке трака. Стяжной болт серьги соединен с резьбовым отверстием в проушине. Центральная ось отверстия в проушине лежит в плоскости, проходящей через середину трака. На опорной поверхности трака выполнены уступы, которые взаимодействуют с пальцами силовой арматуры шарнира и размещены между силовыми пластинами шарнира, соединяющими пальцы. При этом ширина резино-металлических блоков автономных шарниров, образующих беговую дорожку гусеницы, превышает в достаточном размере ширину шины (шин) опорных катков.
Такое исполнение конструкции предлагаемой гусеницы с автономным шарниром позволяет получить следующий технический результат:
- повысить ремонтопригодность гусеницы путем частичной замены вышедших из строя деталей. Например, замена автономного шарнира с использованием деталей, годных для дальнейшей эксплуатации: трак, серьга, стяжной болт;
- повысить продольную жесткость гусеницы, т.к. жесткость стальной силовой арматуры автономного шарнира значительно выше жесткости РМШ. Повышение продольной жесткости гусеницы позволяет от 3 до 4 раз уменьшить уровень ее предварительного натяжения, в сравнении с гусеницами с РМШ, снизить существенно нагруженность деталей ходовой части и повысить их эксплуатационный ресурс;
- повысить КПД гусеницы с автономным шарниром, т.к. гистерезисные потери при изгибе резиновой облицовки автономного шарнира значительно меньше аналогичных потерь, возникающих при коаксиальной закрутке резиновых колец в РМШ.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная конструкция гусеницы включает резино-металлические блоки автономных шарниров, неподвижно закрепленные на траках посредством пальцев силовой арматуры шарнира и клеммных серег, снабженных кольцевым цилиндрическим выступом на нерабочей поверхности, размещенным в отверстии проушины на боковой стенке трака, при этом стяжной болт серьги соединен с резьбовым отверстием проушины, а центральная ось отверстия лежит в плоскости, проходящей через середину трака. На опорной поверхности трака выполнены уступы, взаимодействующие с пальцами силовой арматуры шарнира и размещенные в промежутках между силовыми пластинами, соединяющими пальцы. При этом ширина резино-металлических блоков автономных шарниров, образующих беговую дорожку гусеницы, превышает в достаточном размере ширину шины для односкатных (или суммарную ширину шин двухскатных) опорных катков.
Сравнение заявленного технического решения с другими аналогами не позволяет выявить признаки, отличающие заявленное решение от прототипа и дающие указанный выше технический результат.
Изобретение поясняется чертежами, где показаны: фиг.1 - вид в аксонометрии гусеницы с автономным шарниром; фиг.2 - сечение узла закрепления шарнира на траке; фиг.3 - блок автономного шарнира; фиг.4 - стальное звено (трак); фиг.5 - графики КПД гусениц с автономным и резино-металлическим шарнирами.
Гусеница с автономным шарниром (фиг.1) состоит из следующих частей: автономного шарнира 1, трака 2, клеммной серьги 3 и стяжного болта 4. Неподвижное закрепление автономных шарниров на траках 2 (фиг.2) обеспечивается закручиванием стяжного болта 4 в проушину 5, выполненную на боковой стенке трака 2. В завернутом состоянии стяжной болт 4 входит в выемки 6 (фиг.3) на пальцах 7 шарнира, предотвращая их коаксиальный поворот при изгибе шарнира 1. Неподвижность закрепления пальцев 7 шарнира на траках 2 обеспечивается кольцевым цилиндрическим выступом на нерабочей поверхности серьги 3, входящим в отверстие проушины 5 (фиг.2). Продольная жесткость гусеницы обеспечивается также упором пальцев 7 в выступы 8 на траках 2 (фиг.4), которые уменьшают прогиб пальцев в пролете между соседними упорами трака. При закреплении автономных шарниров 1 на траках 2 выступы 8 входят в зазор между силовыми пластинами из пружинной легированной стали 9, которые закреплены своими концами неподвижно в пальцах 7 (фиг.1). При прохождении автономного шарнира по криволинейному участку гусеничного обвода шарнир изгибается и передает тяговую нагрузку ведомому участку гусеницы. На фиг.5 представлены графики КПД гусениц с различными типами шарниров, построенные по данным теоретического расчета с использованием параметров реальной быстроходной транспортной машины: 1 -автономный шарнир, 10 - резино-металлический шарнир.
Применение предлагаемой гусеницы с автономным шарниром позволяет, по сравнению с известными гусеницами, в т.ч. с РМШ, повысить важные технические характеристики: продольную жесткость, ремонтопригодность и КПД гусеницы, а также ресурс ходовой части, связанный со снижением уровня предварительного натяжения гусениц.