УНИВЕРСАЛЬНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

Полезная модель относится к универсальным транспортным устройствам малой и средней мощности сельскохозяйственного и/или коммунального назначения и может использоваться при осуществлении работ в стесненных условиях.
Известен колесный трактор, состоящий из двух шарнирно-сочлененных полурам. На передней полураме установлен двигатель, соединенный через сцепление с коробкой передач и раздаточной коробкой, соединенной с передним ведущим мостом. На задней полураме установлены задний ведущий мост и механический вал отбора мощности, связанные карданными передачами с раздаточной коробкой, а также гидравлическая навесная система. Поворот трактора осуществляется при помощи гидроцилиндров (см. RU 2020103 C1, МПК 5 B62D 11/00, 30.09.1994 г.).
Недостатками известного устройства являются наличие в трансмиссии раздаточной коробки, усложняющей конструкцию и увеличивающей базу трактора, а также увеличенная нагрузка на передний мост, обусловленная передним расположением двигателя, и низкая устойчивость из-за жесткого крепления обоих мостов к раме. Недостатком данного устройства является также сложность конструкции и непригодность к полевым работам на небольших земельных участках.
Известны дизель-электрические тракторы ДЭТ-250 и ДЭТ-320 производства ООО «ЧТ3-УРАЛТРАК» с электромеханической трансмиссией, содержащие кинематически соединенный с двигателем внутреннего сгорания электрический генератор на постоянном токе, подключенный к нему тяговый электродвигатель, выходной вал которого кинематически связан с осевым валом, соединенным с входными валами левого и правого механизмов поворота планетарного типа, выходные валы которых, в свою очередь, через бортовые редукторы связаны с ведущими колесами трактора (см. Трактор ДЭТ-250 М2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Трактороэкспорт, Москва, Внешторгиздат, Изд. №4792 Co, 1991, стр. 192, рис 1).
Известен также дизель-электрический трактор ДЭТ-400 производства ООО «ЧТ3-УРАЛТРАК», который имеет электрический привод с электромашинами переменного тока, и содержит двигатель внутреннего сгорания, силовой генератор, один тяговый электродвигатель, приводящий в действие главную передачу, планетарные механизмы поворота, бортовые редукторы и ведущие колеса (см. Трактор ДЭТ-400Б. Руководство по эксплуатации, ООО «ЧТ3-УРАЛТРАК»,2007, стр. 4. Копия прилагается).
У трактора ДЭТ-400 есть существенные преимущества в сравнении с тракторами ДЭТ-250 и ДЭТ-320, а главное - это повышение надежности работы. Однако, механические элементы трансмиссии и их кинематические связи аналогичны тракторам ДЭТ-250 и ДЭТ-320, все они имеют значительную механическую часть трансмиссии, обладающую большой массой и сложностью в изготовлении. Недостатком данных устройств является также сложность конструкции и непригодность к полевым работам на небольших земельных участках.
Известен гусеничный трактор с электрической трансмиссией, содержащий двигатель внутреннего сгорания, силовой генератор, два тяговых электродвигателя, блок управления, размещенные в раме трактора, а также бортовые редукторы и ходовую часть с ведущими и натяжными колесами, причем каждый тяговый электродвигатель выполнен в едином блоке с бортовым редуктором трактора, расположен на единой поперечной оси с бортовым редуктором трактора и ведущим колесом ходовой части и установлен в вырезе рамы с возможностью выступа наружу за ее габариты (аналог - полезная модель РФ №92844, МПК B62D 25/16 (2006.01), 10.04.2010 г.).
Он также имеет значительную механическую часть трансмиссии, обладающую большой массой и сложностью в изготовлении. Недостатком данных устройств является также сложность конструкции и непригодность к работам на небольших земельных участках и в условиях ограниченной возможности передвижения - на внутриквартальных дорогах населенных пунктов.
Известно универсальное транспортное средство - Унимог (нем. Mercedes-Benz Unimog, от нем. Universalmotorgeräf) - семейство универсальных немецких грузовиков-вездеходов для специального использования (имеется широкая гамма дополнительного навесного оборудования) и транспортировки в экстремальных условиях, выбранное в качестве прототипа (см. http://5koleso.ru/content/mercedes-benz-unimog-u20)
Автомобиль имеет постоянный полный привод с колесами одинакового размера, чтобы ехать по дорогам на более высоких скоростях, чем стандартные тракторы. «Унимоги» обладают высоким клиренсом и гибкой рамой, являющейся частью подвески.
В Западной Европе они обычно используются как снегоочистители, коммунальный уборочный транспорт, как для зимнего, так и для летнего применения, сельскохозяйственные грузовики, строительное оборудование (краны, буры, рабочие корзины, манипуляторы, платформы) и локомобили (автомобили, оснащенные железнодорожными направляющими для движения по рельсам).
В настоящее время под маркой Unimog производятся вездеходы трех серий:
- тяжелая серия 437 (нем. Hochgeländegängig, сокр. UHN) включает модели U 4000 и U 5000, предназначенные для езды по пересеченной местности;
- средняя серия 405 (нем. Geräteträger, UGN) включает модели U 300, U 400 и U 500, предназначенные для использования с навесным оборудованием;
- легкая модель U 20 (с 2008 г.; только для стран с левосторонним движением), основанная на укороченной базе U 300 с кабиной над двигателем от бразильского легкого грузовика Accelo (Caminhôes Leves)21.
Mercedes-Benz Unimog U20 обладает следующими техническими характеристиками:
- Грузоподъемность, кг - 800
- полная масса, кг - 7500-8500
- габариты (длина/высота), мм - 4900/2700
- база, мм - 2700
- погрузочная высота, мм - 1300
- двигатель: тип - дизельный; объем, л - 4,25; мощность, л.с. - 156
- коробка передач - механическая, 8-ступенчатая
- вес устройства - 5,1 тонны
Unimog U20 имеет хорошую маневренность. Поскольку колесная база укорочена до 2700 мм, диаметр разворота удалось довести до 12,7 м. Уменьшилась (до 2700 мм) и высота машины. Теперь на ней стало значительно легче проезжать под низкими арками и прочими подобными сооружениями.
Навесное оборудование устанавливается как спереди, так и сзади. Отсюда - универсальность и возможность эксплуатации круглый год. Unimog U20 может работать в качестве газонокосилки или снегоуборочной машины с плужным отвалом шириной 3,4 м и распределителем противогололедных реагентов с емкостью бункера 1,5 м3. Помимо уже упомянутого гидравлического механизма опрокидывания платформы, машина может быть оснащена двухконтурной гидросистемой и передним валом отбора мощности.
В основе U20 применено облегченное шасси с классическим постоянным полным приводом Unimog и портальными мостами. Достаточную проходимость обеспечивают три механизма блокировки дифференциалов и одинарная ошиновка колес размерности 315/60R22.5 или 335/80R20.
В качестве силового агрегата используется дизельный двигатель Mercedes-Benz ОМ904 LA мощностью 156 л.с. Благодаря применению технологии BlueTec он соответствует нормам Euro-4. Мотор агрегатируется с механической 8-ступенчатой коробкой передач. При необходимости число передач можно удвоить.
Трансмиссия Unimog U20 такова, что позволяет двигаться со скоростью 1,5 км/ч на нижней передаче, а при использовании высокой развивать до 90 км/ч. Этим самым U20 выгодно отличается от своих соратников. Он демонстрирует отличную быстроходность при перемещении от объекта к объекту, при необходимости используя и автобаны.
Недостатки Унимога являются:
- сложность конструкции, обусловленная значительной механической частью трансмиссии, обладающей большой массой и сложностью в изготовлении и выполнением гибкой рамы, являющейся частью подвески,
- кабина не имеет возможности поворачиваться, что затрудняет использование транспортного средства, например, при использовании навесных устройств, расположенных сзади,
- имеет низкую проходимость на грунтовых дорогах,
- достаточно большие габаритные размеры и радиус поворота, что затрудняет проезд и обработку малых участков и работу в стесненных городских условиях,
- имеет недостаточную экологичность и универсальность при эксплуатации.
Задача - повышение надежности работы универсального транспортного средства за счет упрощения конструкции путем исключения ряда механических и гидравлических узлов в приводе трансмиссии, повышение грузоподъемности, а также снижение массово-габаритных показателей и достижение универсальности эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что универсальное транспортное средство, содержащее раму и размещенные на ней силовой агрегат и кабину, колеса одинакового размера соединенные с рамой через элементы подвески и выполненные с обеспечением постоянного полного привода, и носители навесного оборудования, согласно полезной модели колеса выполнены в виде мотор-колес, силовой агрегат выполнен комбинированным, в виде бензинового электрогенератора или дизель-электрогенератора, причем привод мотор-колес связан с электрогенератором силового агрегата.
Кабина транспортного средства установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси.
Транспортное средство дополнительно снабжено двумя легкосъемными навесными колесами, установленными на осях, расположенных между ведущими мотор-колесами.
Транспортное средство выполнено с возможностью установки легкосъемной гусеницы.
Навесные колеса выполнены с возможностью установки на задней оси с образованием двухскатной задней подвески.
Транспортное средство снабжено устройствами для приема навесного оборудования, расположенными в передней и задней части рамы соответственно.
Транспортное средство снабжено седельным устройством для приема полуприцепа.
Транспортное средство снабжено быстроразъемными контактами для передачи электроэнергии и управляющих сигналов для навесных элементов, расположенных на полуприцепе.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в повышении надежности работы универсального транспортного средства за счет упрощения конструкции путем исключения ряда механических и гидравлических узлов в приводе трансмиссии, повышение грузоподъемности, а также снижение массово-габаритных показателей.
Использование мотор-колес в качестве привода транспортного средства позволяет упростить конструкцию за счет исключения ряда механических и гидравлических узлов в приводе трансмиссии, повысить грузоподъемность, а также снизить массово-габаритные показатели.
Выполнение комбинированного силового агрегата в виде бензинового электрогенератора или дизель-электрогенератора позволяет упростить конструкцию за счет исключения ряда механических и гидравлических узлов в приводе трансмиссии, повысить грузоподъемность, а также снизить массово-габаритные показатели.
За счет связи привода мотор-колес с электрогенератором силовой установки упрощена конструкция подвески колес путем исключения ряда механических и гидравлических узлов в приводе трансмиссии, а также снижены массово-габаритные показатели.
Выполнение кабины с возможностью поворота вокруг вертикальной оси позволяет дополнительно обеспечить улучшение управляемости транспортного средства при работе с различными навесными орудиями.
Фиг. 1 - общий вид транспортного средства на колесном ходу;
Фиг. 2 - общий вид транспортного средства с гусеничным ходом;
Фиг. 3 - общий вид транспортного средства в изометрии.
Универсальное транспортное средство содержит раму 1, на которой установлена кабина 2, выполненная с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, и силовой агрегат 3 (см. фиг. 1). Силовой агрегат 3 выполнен комбинированным, в виде бензинового электрогенератора или дизель-электрогенератора и может быть установлен, например, в средней части рамы 1 на эластичных опорах. Транспортное средство снабжено мотор-колесами 5, 6, расположенными на передней и задней ведущих осях. Передняя пара мотор-колес 5 выполнена управляемой.
Привод мотор-колес 5, 6 связан с электрогенератором силового агрегата 3. Передняя ось 7 управляемых мотор-колес 5 с помощью продольного горизонтального шарнира закреплена в передней части рамы. В средней части между ведущими мотор-колесами 5, 6 дополнительно могут быть установлены два легкосъемных навесных колеса 9 (см. фиг. 2) на осях 10, соединенных с рамой 1. Навесные колеса 9 при установке на оси 10 в средней части служат для монтажа легкосъемной гусеницы 11. Навесные колеса 9 выполнены легкосъемными, с возможностью установки на задней оси 12 с образованием двухскатной задней подвески (см. фиг. 1, 3).
В задней части рамы 1 установлено седельное устройство 13 для приема полуприцепа.
Спереди и сзади универсального транспортного устройства установлены устройства 14 для приема навесного оборудования.
Транспортное средство снабжено быстроразъемными контактами (условно не показаны) для передачи электроэнергии и управляющих сигналов для навесных элементов, расположенных на полуприцепе.
Для управления транспортным средством в передней части рамы установлен электромеханический рулевой механизм (условно не показан), соединенный с передними управляемыми колесами.
Комбинированный силовой агрегат 3 включает бензиновый или дизельный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электрический генератор, преобразующий механическую энергию на валу ДВС в электрическую энергию. Далее электрическая трансмиссия обеспечивает управление электроприводами мотор-колес и может быть передана на навесные орудия, которыми может быть снабжено транспортное средство. Тяговые электродвигатели, вместе с корпусом колесного редуктора установлены на раме 1, преобразуют электроэнергию, получаемую от генератора, в механическую, и через колесные редукторы передают ее на ведущие колеса 5, 6. Вал якоря электродвигателя одним концом соединен с торсионным валом ведущей шестерни редуктора мотор-колеса, а ко второму концу (со стороны коллектора) крепится барабан тормозного механизма стояночной тормозной системы.
Кабина 2 закреплена на шасси универсального транспортного средства через резиновые виброизоляторы и оборудована подрессоренным сидением водителя, отопителем кабины с фильтром для очистки воздуха, вентилятором, стеклоочистителем и стеклоомывателем ветрового стекла, зеркалами заднего вида и т.д. Кабина 2 полностью соответствует требованиям стандартов, устанавливающих уровни шума, вибрации, концентрации вредных веществ и запыленности воздуха, что обеспечивает комфорт водителя и снижает его утомляемость. За счет выполнения кабины 2 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, при работе транспортного средства водитель может быть обращен лицом в ту сторону, где расположены навесные орудия, что дает хороший обзор и удобство в использовании навесного оборудования.
Рама 1 воспринимает ударную нагрузку, усилия на скручивание и излом, кроме того, она является несущим элементом для всех узлов и агрегатов универсального транспортного устройство.
Упругую связь рамы с мостами и колесами универсального транспортного устройства осуществляет простая по конструкции и надежная в эксплуатации известная подвеска (не показана). Подвеска смягчает толчки и удары при движении по неровностям дороги и обеспечивает высокую плавность хода.
Мотор-колеса 5, 6 полифункциональны, так как они выполняют функции распределительных, преобразующих, ходовых и тормозных устройств при использовании электродинамического торможения и пригодны для разных машин. Поэтому трансмиссии с мотор-колесами универсальны и имеют следующие преимущества:
- возможность передачи мощности до нескольких тысяч лошадиных сил от одного или группы дизелей к необходимому числу движителей;
- бесступенчатая тяговая характеристика близка к гиперболе в диапазоне регулирования скорости 1:20 при номинальной мощности;
- возможность целенаправленного управления силовым потоком таким образом, что более нагруженные и находящиеся в лучших условиях по сцеплению движители реализуют большую мощность и развивают максимальное тяговое усилие;
- меньшие расходы на обслуживание по сравнению с расходами при механических и тем более гидромеханических трансмиссий;
- простота и эффективность автоматизации управления трансмиссиями и процессов работы машин.
В настоящее время все эти свойства в совокупности обеспечиваются практически только электрическими универсальными трансмиссиями.
Предлагаемое универсальное транспортное средство обладает следующими техническими характеристиками:
- Грузоподъемность, кг - 1000
- полная масса, кг - 700
- габариты (длина/высота), мм - 2050/2100
- база, мм - 1400
- погрузочная высота, мм - 500
- двигатель: тип - комбинированный; объем, л - 0,8 - 2,0; мощность, л.с. - 22-60
С помощью различных видов навесного оборудования транспортное средство может быть использовано в коммунальном хозяйстве для различных видов уборки территории, погрузки мусора и т.д. в условиях ограниченной возможности перемещения. В результате использования предлагаемого универсального транспортного средства по сравнению с прототипом, достигается повышение КПД использования энергии на транспортных средствах до 15-20%.
Транспортное средство может быть снабжено бетоносмесителем с емкостью барабана, например, 125 л.
Транспортное средство может быть снабжено бытовым смесителем с емкостью барабана, например, 100 л.
Транспортное средство может быть снабжено опрыскивателем с емкостью резервуара, например, 300 л и шириной захвата, например, 6,5 м.
Транспортное средство может быть снабжено сварочно-компрессорным агрегатом со сварочным током, например, от 40 до 60 A и конечным давлением, например, 1 МПа.
Транспортное средство может быть снабжено тракторной тележкой с грузоподъемностью, например, до 500 кг.
Транспортное средство может быть снабжено дорожной щеткой с шириной захвата, например, 950 мм или снегоочистителем с шириной захвата, например, 1070 мм, или бульдозерным отвалом с габаритами, например, 200×130×400 мм.
Транспортное средство может быть снабжено навесной емкостью с грузоподъемностью, например, до 100 кг.
Транспортное средство может быть снабжено ротационной косилкой с шириной захвата, например, 1350 мм.
Заявляемая полезная модель может быть изготовлена в условиях небольших машиностроительных предприятий с применением обычного оборудования и узлов, серийно выпускаемых автомобильной промышленностью.