ЗУБЧАТЫЙ СЕГМЕНТ ДЛЯ ВЕДУЩЕГО КОЛЕСА ГУСЕНИЧНОГО ДВИЖИТЕЛЯ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в приводе гусеничного движителя таких транспортных средств, как гусеничный трактор или тягач.
Известны ведущие колеса гусеничного транспортного средства, содержащие фланец с устройствами для присоединения к ведущему валу и цельный зубчатый венец, прикрепленный к фланцу болтами с гайками, причем болты проходят через отверстия, выполненные во фланце и венце («Трактор Т - 170М.01. Каталог деталей и сборочных единиц», Челябинск, Издательство “Челябинский Дом печати”, 1996, с. 133-134).
При эксплуатации зубчатый венец подвергается силовому воздействию ударного типа, что приводит к поломке этого венца или к его изнашиванию. Восстановление работоспособности такого венца выполняется заменой выработанного венца на новый. При этом необходимо частично разобрать гусеничный движитель. В связи с этим недостатком известного устройства является трудоемкость замены изношенного зубчатого венца на новый, увеличенное время восстановления и необходимость ремонта в стационарных условиях.
Более технологичной является конструкция ведущего колеса гусеничного транспортного средства, содержащего ступицу с устройствами для присоединения к ведущему валу и зубчатый венец, собранный из зубчатых сегментов, которые прикреплены к ступице болтами и гайками. Для прохождения болтов в сегментах и ступице выполнены отверстия (RU 43247, B62D 55/14, опубл. 10.01.2005).
Для размещения зубчатых сегментов ступица выполнена с посадочным кольцевым буртом, на боковую поверхность которой опираются зубчатые сегменты своей радиальной поверхностью, повторяющей форму боковой поверхности ступицы. В реальности, если учесть допуски, то не всегда радиальная поверхность сегмента садится точно на боковую поверхность ступицы, то есть в реальности сегменты никогда не имеют плотного контакта по всей своей поверхности. При этом торцевые поверхности сегментов выполнены наклонными с тем, чтобы обеспечить контакт со смежно расположенными зубчатыми сегментами. Эти контактные соединения выполнены по типу клинового воздействия. Для того, чтобы обеспечить клиновое взаимодействие с опиранием радиальных поверхностей на боковую поверхность кольцевого бурта отверстия под болты выполнены с учетом допусков и технологических отклонений. Это приводит к тому, что положение каждого последующего зубчатого сегмента на ступице зависит от положения и посадки предыдущего зубчатого сегмента. В результате в сборном зубчатом венце динамические нагрузки воздействуют не на ступицу, а на сами болты, которые начинают работать на срез. При этом динамические колебания нагрузки приводят к ослаблению болтовых связей.
Но в этом решении удалось преодолеть недостаток, присущий монолитным не сборным зубчатым венцам за счет того, что отсутствует необходимость частичной или полной разборки гусеничного движителя. Стало возможным просто заменить выработанный сегмент на новый без съема ведущего колеса. Однако, ему присущ другой недостаток, возникающий ввиду следующих обстоятельств.
При сборке зубчатых сегментов между наружной цилиндрической поверхностью ступицы и расположенной над ней радиальной поверхностью каждого сегмента образуются зазоры. Имеются также технологические зазоры между болтами и стенками отверстий, через которые они проходят. При движении транспортного средства на каждый сегмент действуют следующие силы: сила тяги, сила предварительного натяжения гусеницы, силы натяжения от попадания в гусеничный обвод посторонних предметов, от наезда на препятствие и другие. Все они могут быть разделены на касательные силы P и нормальные N. В результате попеременного действия разных по величине нормальных сил на зубчатый сегмент, он начинает перемещаться по отношению к ступице: со стороны одного торца сегмента зазор уменьшается, со стороны другого - увеличивается. В результате перемещений сегментов происходит ослабление болтовых соединений крепления сегментов к ступице.
Вышеуказанное ослабление болтовых соединений требует в процессе эксплуатации постоянной проверки надежности крепления гаек, что увеличивает время непроизводственных простоев.
Этот недостаток частично решен в решении по RU 31371, B62D 55/125, B62D 55/13 опубл. 10.08.2003 (принято в качестве прототипа). В этом патенте описано ведущее колесо гусеничного транспортного средства, содержащее ступицу с устройствами для присоединения к ведущему валу и зубчатый венец, собранный из зубчатых сегментов с разным количеством зубьев или с одинаковым количеством зубьев, которые прикреплены к ступице болтами с гайками, при этом каждый сегмент установлен на ступицу с обеспечением прижатия к ней участками, находящимися вблизи его торцов, за счет выполнения серповидной выемки на радиальной поверхности сегмента, расположенной над наружной цилиндрической поверхностью ступицы.
Выполнение серповидной выемки на радиальной поверхности зубчатого сегмента, расположенной над наружной цилиндрической поверхностью ступицы, обеспечивает надежное соприкосновение, т.е. наиболее тесное прилегание, участков сегмента вблизи его торцов со ступицей, по сравнению с участками, отдаленными от торцов. В результате сведения зазоров на участках вблизи торцов к нулю, действие нормальных сил N при работе устройства замыкается на наружную цилиндрическую поверхность ступицы, и сдвига зубчатых сегментов относительно ступицы не происходит. Следовательно, уменьшается время непроизводственных простоев, вызываемых необходимостью проверки надежности крепления зубчатых сегментов к ступице болтами с гайками, их подкручивания в случае ослабления.
В этом решении стало возможным у каждого зубчатого венца обеспечить контакт его радиальной поверхности по двум краевым точкам с боковой поверхностью кольцевого бурта, сохранив при этом контакт по торцевым поверхностям. Но эти торцевые поверхности минимизированы по площади и, по сути, представляют собой точечное взаимодействие. В этих условиях потеря клинового взаимодействия между торцевыми поверхностями смежно расположенных зубчатых сегментов приводит к тому, что сегменты в пределах зазоров между болтами и стенками отверстий, смещаются. Нагрузка на ступицу передается не через контактное взаимодействие сегмента со ступицей, а через болты. Это приводит к необходимости контроля за состоянием болтовых соединений.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата по повышению срока службы зубчатого сегмента за счет обеспечения надежного контакта его радиальной поверхности со ступицей и со смежно расположенными такими же зубчатыми сегментами.
Указанный технически результат достигается тем, что в зубчатом сегменте для ведущего колеса гусеничного движителя, представляющем собой дугообразно изогнутое тело с плоскими боковыми стенками, на наружной боковой поверхности которого сформированы зубья, торцевые стенки выполнены плоскими и наклонены навстречу друг другу по крайне мере на части своей длины, а внутренняя радиальная поверхность выполнена с элементами для опирания на ступицу ведущего колеса, при этом в теле в направлении вдоль радиальной поверхности выполнены отверстия для размещения болтов крепления зубчатого сегмента к ступице ведущего колеса, каждое указанное отверстие расположено на оси симметрии расположенного напротив него зуба, со стороны радиальной поверхности между отверстиями в теле выполнены открытые выемки для образования на радиальной поверхности напротив каждого отверстия опорной площадки для опирания зубчатого сегмента на кольцевую поверхность ступицы ведущего колеса.
При этом дугообразно изогнутое тело с плоскими боковыми стенками по высоте выполнено в виде части, на которой сформированы зубцы и с соединенным с этой частью фланцем, толщиной меньше толщины зубьев для опирания боковой поверхностью на ступицу и на которой выполнены указанные отверстия для размещения болтов крепления и опорные выступов для опирания на кольцевую поверхность ступицы. Для такого исполнения фланец может быть сопряжен с частью, на которой сформированы зубья, дугообразно вогнутым переходом или переходом в виде плоской поверхности.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - внешний вид сбоку зубчатого сегмента;
фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1, первый пример исполнения;
фиг. 3 - сечение А-А по фиг. 1, второй пример исполнения.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция ведущего колеса движителя гусеничного транспортного средства, содержащего ступицу с устройствами для присоединения к ведущему валу (не показана) и зубчатый венец, собранный из зубчатых сегментов 1, которые прикреплены к ступице болтами с гайками. Зубчатый венец может быть собран из зубчатых сегментов 1 с разным количеством зубьев или из зубчатых сегментов с одинаковым количеством зубьев.
Каждый зубчатый сегмент 1 для ведущего колеса гусеничного движителя (фиг. 1), представляет собой дугообразно изогнутое тело с плоскими боковыми стенками 2, на наружной боковой поверхности которого сформированы зубья 3. Торцевые стенки 5 выполнены плоскими и наклонены навстречу друг другу по крайне мере на части своей длины, а внутренняя радиальная поверхность выполнена с элементами для опирания на ступицу ведущего колеса. Так как кольцевой зубчатый венец собирается из набора зубчатых сегментов, то при установке смежные зубчатые сегменты опираются друг на друга по торцам по плоским взаимодействующим стенкам в режиме клинового соединения.
В теле сегмента в направлении вдоль радиальной поверхности выполнены сквозные отверстия 6 для размещения болтов крепления зубчатого сегмента к ступице ведущего колеса. Каждое указанное отверстие 6 расположено на оси симметрии расположенного напротив него зуба.
Дугообразно изогнутое тело с плоскими боковыми стенками по высоте выполнено в виде части, на которой сформированы зубцы и с соединенным с этой частью фланцем 7, толщиной меньше толщины зубьев. Этот фланец используется для опирания боковой поверхности сегмента на ступицу. На фланце выполнены указанные отверстия 6 для размещения болтов крепления и опорные выступы 8 для опирания на кольцевую поверхность ступицы. Для такого исполнения фланец может быть сопряжен с частью, на которой сформированы зубья, дугообразно вогнутым переходом 9 или переходом 10 в виде плоской поверхности.
Со стороны радиальной поверхности сегмента между отверстиями 6 в теле выполнены открытые выемки 11 для образования на радиальной поверхности напротив каждого отверстия опорных выступов 8 для опирания зубчатого сегмента на кольцевую поверхность ступицы ведущего колеса. Опорные выступы 8 выполнены с вершинами в виде площадок 12.
Благодаря выемкам 11 каждый зубчатый сегмент 1 устанавливается на поверхность боковой стенки кольцевого бурта ступицы с обеспечением опирания опорных выступов на эту поверхность и прижатия фланца к телу ступицы. После установки зубчатых сегментов на ступицу они крепятся болтами с гайками. Для удобства сборки отверстия выполнены с увеличенным диаметром по сравнению с диаметром болта. При постановке первого или первых сегментов каждый из них имеет полное опирание по всеми опорными выступами на ступицу и плоский контакт по торцевым стенкам со смежно расположенными сегментами. При постановке последующих сегментов с учетом допусков и погрешностей закрепления возможна ситуация, при которой сегмент не сможет уложиться всеми опорными выступами на ступицу. Но в любом случае по крайней мере часть этих выступов будет опираться на ступицу. Это дает преимущество, обеспечивающее повышение надежности и долговечности ведущего колеса со сборным венцом. Это объясняется тем, что при опирании всех опорных выступов всех зубчатых сегментов на кольцевой бурт ступицы, динамические нагрузки передаются от гусеницы на зубья и через болты и опорные выступы на саму ступицу. При этом нагрузка на болты одинакова, так как опорой для передачи нагрузок являются сами сегменты через плоское взаимодействие по торцевым стенкам и из опирание на кольцевой бурт. Наличие выступов позволяет исключить влияние погрешностей и допусков на точность совпадения формы радиальной поверхности и кольцевого бурта. При точечном контакте из набора точек опирания всегда найдется группа точек, которые по своим параметрам совпадает с параметрами поверхности кольцевого бурта. Это позволяет создать надежный плоский контакт между смежными сегментами. Указанные особенности выполнения сегмента конструктивно влияют на исключение разбалтывания креплений сегментов и формирования пути передачи динамических нагрузок, практически минуя болтовые крепежи.
Ведущее колесо движителя гусеничного транспортного средства с сегментами такого исполнения используется обычным образом. Крутящий момент от ведущего вала силовой передачи гусеничного транспортного средства заставляет вращаться ведущее зубчатое колесо, и, следовательно, зубчатые сегменты 1. В свою очередь, они вовлекают во вращательное движение гусеничную цепь, приводя тем самым в движение трактор.
Настоящая полезная модель промышленно применима. Предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных условиях цехов больших заводов или специализированных малых предприятий на стандартном оборудовании, которое выпускается как отечественной, так и зарубежной промышленностью.