Несимметричный регулируемый балансирный привод ведущих колес наземных транспортно-технологических машин
ASYMMETRIC ADJUSTABLE BALANCING DRIVE OF DRIVING WHEELS OF GROUND TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL MACHINES

Изобретение относится к ходовому оборудованию наземных транспортно-технологических машин (НТТМ) работающих в тяговом режиме. Оно может быть использовано в машинах, с балансирной подвеской ведущих колес работающих в тяговом режиме и обеспечить повышение тягово-сцепных качеств колесного движителя и уменьшение циркуляции паразитной мощности в их приводе, тем самым повысив КПД трансмиссии.
Известны несимметричные балансирные приводы транспортно-технологических машин.
Несимметричный балансирный привод ведущих колес землеройно-транспортных машин (патент RU 2544247. Опубликовано: 20.03.2015 Бюл. №8), содержащий центральный ведущий привод, промежуточные приводы и приводы ведущих колес, установленные в корпусе, при этом центральный ведущий привод взаимодействует через промежуточные приводы с приводами ведущих колес, у которого центральный ведущий привод установлен со смещением назад относительно центра несимметричного балансирного привода на расстояние (0,31÷0,35) В, где В - расстояние между центрами ведущих колес, а между промежуточным приводом и ведущим приводом переднего колеса установлен взаимодействующий с ними дополнительный привод.
Несимметричный балансирный привод ведущих колес автогрейдера (патент RU 2563468. Опубликовано: 20.09.2015 Бюл. №26), содержащий центральный ведущий привод, промежуточные приводы и приводы ведущих колес, установленные в корпусе, при этом центральный ведущий привод взаимодействует через промежуточные приводы с приводами ведущих колес, у которого центральный ведущий привод с точкой подвеса балансира установлен со смещением от центра балансира в сторону от заднего, более нагруженного колеса несимметричного балансирного привода со смещением (0,25÷0,35) В, где В - расстояние между центрами ведущих колес, а между промежуточными приводами ведущих колес установлен взаимодействующий с ними дополнительный привод.
Несимметричный балансирный привод ведущих колес наземных транспортно-технологических машин (патент RU 2727224. Опубликовано: 21.07.2020 Бюл. №21), содержащий центральный ведущий привод, промежуточные приводы и приводы ведущих колес, при этом центральный ведущий привод взаимодействует через промежуточные приводы с приводами ведущих колес, отличающийся тем, что центральный ведущий привод с точкой подвеса балансира установлен со смещением вперед от центра балансира в сторону от заднего, более нагруженного, ведущего колеса со смещением (0,2÷0,3) В, где В - расстояние между центрами ведущих колес балансира, а для изменения соотношения рычагов действия вертикальных реакций опорной поверхности на ведущие колеса и компенсации реактивных сил и моментов промежуточные приводы выполнены в виде колес различного диаметра.
Основными недостатками таких балансирных приводов с зубчатыми передачами являются: устранение неравномерности распределения вертикальных реакций на ведущие колеса только на одном фиксированном тяговом режиме работы машины и наличие эффекта циркуляции паразитной мощности при транспортном режиме движения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является.
Симметричный балансирный привод ведущих колес серийных автогрейдеров фирмы Volvo (см., например, https://jcb-volvo.ru/volvo/grejder-930), содержащий центральные ведущие звездочки, две цепные передачи и звездочки ведущих колес, при этом центральная ведущая звездочка взаимодействует через отдельные приводные цепи со звездочками ведущих колес.
Основным недостатком такого балансирного привода является снижение КПД привода и тяговой мощности колесного движителя вследствие появления процесса циркуляции паразитной мощности из-за изменения силовых радиусов ведущих колес, возникающих от перераспределения вертикальных реакций действующих на них.
Перераспределение вертикальных реакций, действующих на ведущие колеса, вызывают реактивные силы и моменты, разворачивающие балансирный привод вокруг точки подвеса.
Техническим результатом изобретения является увеличение полезной тяговой мощности развиваемой ведущими колесами и повышение эксплуатационных характеристик за счет компенсации реактивных сил и моментов исключающей перераспределение вертикальных реакций на ведущих колесах и появление циркуляции паразитной мощности на всех режимах работы наземных транспортно-технологических машин с балансирной подвеской ведущих колес.
Указанный результат достигается тем, что несимметричный регулируемый балансирный привод ведущих колес НТТМ, содержащий цепной ведущий привод с центральной ведущей звездочкой и звездочками ведущих колес, установленными в корпусе балансира, при этом центральная ведущая звездочка, взаимодействует через приводные цепи со звездочками ведущих колес, отличающийся тем, что для бесступенчатого изменения соотношения рычагов действия вертикальных реакций опорной поверхности на ведущие колеса и компенсации реактивных сил и моментов на различных режимах работы машины, центральная ведущая звездочка с точкой подвеса балансира, связанная одной приводной цепью со звездочками ведущих колес, при этом сама центральная ведущая звездочка с точкой подвеса балансира выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса балансира параллельно линии, соединяющей оси ведущих колес от его центра в сторону переднего менее нагруженного колеса несимметричного балансирного привода на величину от 0 до (0,3÷0,35) В, где В - расстояние между центрами ведущих колес.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана схема взаимодействия элементов расположенных в корпусе регулируемого несимметричного балансирного провода НТТМ.
к1
к2
1
2
На чертеже обозначены: G - вертикальная нагрузка на шарнир балансира; Р, Р - окружные силы ведущих колес; R, R - вертикальные реакции опорной поверхности на ведущие колеса; Т - горизонтальная нагрузка в шарнире балансира; М - крутящий момент подводимый к центральной ведущей звездочке цепного привода балансира; О - ось подвеса балансира; е - эксцентриситет балансира (расстояние между осью подвеса балансира О и осью ведущих колес); В - расстояние между центрами ведущих колес балансира; 1 - корпус балансирного привода; 2 - звездочки ведущих колес; 3 - приводная цепь; 4 - натяжная (регулировочная) звездочка цепного привода балансира; 5 - центральная ведущая звездочка цепного привода балансира.
В предполагаемом изобретении в конструкцию балансирного привода, состоящего из корпуса, в котором установлены цепная передача с одной приводной цепью, центральной ведущей звездочкой, расположенной на оси подвеса балансира, звездочками ведущих колес, при этом центральная ведущая звездочка совместно с осью подвеса балансира установлена в его корпусе с возможностью смещения вперед от его центра в сторону переднего менее нагруженного колеса несимметричного балансира параллельно линии, соединяющей оси ведущих колес для компенсации реактивных сил и моментов на всех режимах работы НТТМ.
При такой компоновке предлагаемого регулируемого несимметричного балансирного привода ведущих колес НТТМ за счет подвижного исполнения опоры центральной ведущей звездочки цепного привода балансира совместно с осью его подвеса, возможно бесступенчатое изменение величины смещения оси подвеса балансира соответствующее любым значениям силы тяги Т (горизонтальной нагрузке в шарнире балансира), т.е. обеспечения равенства вертикальных реакций на передние и задние ведущие колеса балансирного привода при любых режимах его работы.
0
b
k
ƒ
Величина смещения оси подвеса балансира, обеспечивающая выравнивание вертикальных реакций на ведущие колеса, зависит от значений его конструктивных характеристик - передаточного отношения механических передач балансира l, КПД механических передач балансира η, эксцентриситета балансира е, радиуса колес автогрейдера r, веса, приходящегося на балансирный движитель G, расстояния между центрами колес b и режима нагружения тягового привода - величин силы тяги Т и сопротивление качению колес балансира Р=G⋅ƒ, где ƒ - коэффициент сопротивления качению (Жулай В.А., Феденев А.А., Андрухов Д.И., Перетрухин Д.С. Определение величины смещения оси подвески балансира несимметричного привода автогрейдера // Высокие технологии в строительном комплексе. 2019. №2. С.113-118. Режим доступа: www.ttmko.ru). Равенство реакций на передние и задние ведущие колеса балансирного привода обеспечивается при значении величины смещения от центра балансира
Таким образом, каждому значению силы тяги Т (горизонтальной нагрузке в шарнире балансира), для обеспечения равенства вертикальных реакций на передние и задние ведущие колеса балансирного привода, соответствует определенная величина смещения оси подвески балансира ε.
Значение необходимой величины смещения оси подвеса балансира в нерегулируемого несимметричного балансира, соответствующее режиму максимальной тяговой мощности, составляет (0,25÷0,3) В, где В - расстояние между центрами ведущих колес. А для режима максимальной силы тяги требуемая величина смещения ε будет равна (0,3÷0,35) В.
В случае движения машины с нерегулируемым несимметричным балансиром, имеющим смещение оси подвеса ε=(0,25÷0,35) В, в транспортном режиме разница в нормальных реакциях на колеса будет значительной, следовательно, будет значимой и разность силовых радиусов ведущих колес (Ульянов Н.А. Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин. - М.: Машиностроение, 1969 - с. 24).
При качении ведущих колес балансирного привода с разными силовыми радиусами выравнивание их радиусов качения будет происходить за счет буксования (юза) ведущих колес. При этом окружная сила колеса большего радиуса будет тяговой, а окружная сила колеса меньшего радиуса - тормозной. Работа колесного движителя в таком режиме будет вызывать снижение долговечности и повышение износа шин, а также дополнительные нагрузки в элементах трансмиссии из-за возникновения явления циркуляции мощности называемой "паразитной" (Тракторы: Теория: Учебник для студентов вузов; Под общ. ред. В.В. Гуськова. - М.: Машиностроение, 1988. - с.90, 91).
2
Регулируемый несимметричный балансирный привод колес НТТМ функционирует следующим образом. Крутящий момент от двигателя передается через трансмиссию на центральную ведущую звездочку (5) и приводную цепь (3) цепного привода балансира, посредством которого передается усилие на звездочки ведущих колес (2). При возрастании силы тяги Т, за счет плавного увеличения плеча действия вертикальной реакции опорной поверхности на заднее колесо R при бесступенчатом изменении величины смещение оси подвески балансира О совместно с центральной ведущей звездочкой (5) на величину ε, определяемую по формуле (1), соответствующую текущему значению силы тяги Т (горизонтальной нагрузке в шарнире балансира) будет происходит компенсация действия реактивных сил и моментов при любых режимах работы балансирного привода ведущих колес НТТМ, а также, обеспечивается их одинаковая угловая скорость.
Следовательно, за счет выравнивания вертикальных нагрузок на ведущие колеса при любых режимах работы балансирного привода колес НТТМ, будет исключена возможность циркуляция паразитной мощности, а, соответственно, и минимизирован вред узлам и агрегатам трансмиссии и ходовой части НТТМ, что приведет к увеличению полезной тяговой мощности развиваемой его колесным движителем, и обеспечит высокую надежность работы привода регулируемого несимметричного балансира. Этим и достигается цель изобретения.
Совокупность отличительных свойств регулируемого несимметричного балансирного привода ведущих колес НТТМ обеспечивает качество, а именно компенсацию реактивных сил и моментов, разворачивающих балансир относительно точки подвеса при любых режимах его работы и ведущих к циркуляции паразитной мощности без снижения его надежности. Положительный эффект от использования предполагаемого изобретения состоит в снижении расхода топлива, затрат на техническое обслуживание (ТО) и ремонт, увеличении тяговой мощности на рабочем органе, времени работы НТТМ за счет снижения простоев в ТО и ремонтах при снижении нагрузок в узлах и агрегатах трансмиссии и ходовой части, а следовательно, повышении объема выполненных работ и эффективности использования этих машин.
Предполагаемое техническое решение реализуемо, так как все его элементы могут быть выполнены путем модернизации узлов и агрегатов, применяемых при серийном производстве современных НТТМ.