КОЛЕСНАЯ МОДИФИКАЦИЯ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА
WHEELED VERSION OF CATERPILLAR TRACTOR

Изобретение относится к устройству преобразуемых транспортных средств, в основном тракторов.
Известны колесные модификации гусеничных транспортных средств, например, типа SU 527331 [1], ЕР 0937634 [2] и другие, а также известны колесные модификации гусеничных тракторов, например, типа DE 19519670 А1 [3], RU 2045465 С1 [4] и тракторы типа МТЗ-80 [5].
Недостаток трактора типа DE 19519670 А1 [3] в том, что у него всего одно неповоротное ведущее колесо, а момент от управляемых колес мал. Недостаток тракторов типа RU 2045465 С1 [4] в том, что его невозможно применить на дорожно-транспортных работах, так как флюгерные колеса на неровностях поверхности пути входят в режим автоколебаний. Недостаток еще в том, что разворот на месте совершают с заторможенным ведущим колесом одного из бортов. Этим рыхлую почву сгруживают. Недостаток также в том, что на ходу поворот совершают с разрывом потока мощности на один из бортов. Поэтому, если равнодействующая сопротивления движению смещена за габарит колеи, то трактор поворачивается в противоположную сторону от той, которой соответствует позиция органов управления поворотом. Для транспорта это опасно, на междурядной культивации пропашной культуры - нежелательно.
Известна колесная модификация гусеничного трактора, содержащая взаимозаменяемые с гусеничными движителями установленные с возможностью раздвижения на необходимую колею ведущие колеса, приводимые двигателем через двухпоточную коробку переключения передач гидроподжимными муфтами без разрыва потока мощности и через двухпоточный ведущий мост с дифференциалом, а также содержащая портальный мост с правым и левым поворотными колесами, взаимно соединенными поперечной тягой трапеции, и имеющий валы-шкворни осей поворотных колес в наклонных цапфах, установленных в трубчатой балке портального моста с возможностью раздвижения на необходимую колею, например, типа UA 3646 U [6] - прототип.
Недостаток его в том, что его поворотные колеса правильно самоустанавливаются по направлению движения благодаря скоростному стабилизирующему моменту только на переднем ходу трактора. На заднем ходу (реверсном движении) его поворотные колеса находятся в положении неустойчивого равновесия, а направлять их гидроцилиндром от штатного гидрораспределителя согласовано с поворотом ведущими колесами практически невозможно. Недостаток такого трактора еще в том, что по маневренности он уступает трактору типа RU 2045465 C1 [4], так как на колесах его невозможно развернуть на месте.
Техническим результатом изобретения является самоустановка поворотных колес, соединенных тягой трапеции, по направлению движения на прямом и реверсном ходу и уменьшение радиусов поворота вплоть до поворота на месте вокруг середины ведущего моста без юза и торможения колес.
Сущность изобретения в том, что колесная модификация гусеничного трактора, содержащая взаимозаменяемые с гусеничными движителями установленные с возможностью раздвижения на необходимую колею ведущие колеса, приводимые двигателем через двухпоточную коробку переключения передач гидроподжимными муфтами без разрыва потока мощности и через двухпоточный ведущий мост с дифференциалом, а также содержащая портальный мост с поворотными колесами, взаимно соединенными поперечной тягой трапеции, и имеющий валы-шкворни осей поворотных колес в наклонных цапфах, установленных в трубчатой балке портального моста с возможностью раздвижения на необходимую колею, в соответствии с изобретением каждая наклонная цапфа установлена подвижно вокруг оси трубчатой балки с возможностью изменения ее продольного наклона на противоположный и фиксации этой позиции, при этом вал-шкворень соединен шарнирно с центрирующим гидроцилиндром так, что в позиции поворотных колес для прямолинейного движения центрирующий гидроцилиндр имеет минимальную длину и его осевая линия расположена вдоль оси поворотного колеса, причем полости центрирующего гидроцилиндра через двусторонний гидрозамок сообщены с полостями гидроцилиндра, встроенного в поперечную тягу трапеции, и сообщены с управляющими каналами секции штатного гидрораспределителя трактора, причем штоковая полость центрирующего гидроцилиндра сообщена с каналом гидравлического управления гидрораспределителем включения-выключения давления в гидроподжимной муфте коробки переключения передач кинематической цепи привода дифференциала ведущего моста, и сообщена также с гидроцилиндром включения тормоза в этой же кинематической цепи.
Благодаря таким признакам поворотные колеса самоустанавливают по направлению движения на прямом и реверсном ходу и уменьшают радиус поворота вплоть до поворота на месте вокруг середины ведущего моста без юза поворотных колес и (или) без торможения ведущего колеса одного из бортов.
Устроена колесная модификация гусеничного трактора (далее трактор), например, так.
На фиг.1 изображен трактор, вид сбоку. Гусеничная лента изображена пунктиром, поскольку в колесной модификации ее демонтируют. Стрелками обозначены направления прямого и реверсного движения трактора.
На фиг.2 изображена схема моста поворотных колес в позиции прямолинейного движения трактора.
На фиг.3 схематично изображены узлы трактора и их связи соответственно существенным признакам изобретения. Стрелками обозначены направления вращения первичного и вторичных валов коробки переключения передач при движении прямым ходом, а также направления разворота трактора на месте вокруг середины ведущего моста.
На фиг. 4 схематично изображен вид на мост поворотных колес по стрелке А на фиг.3. Пунктиром изображена позиция поворотного колеса и его вал-шкворня для реверсного движения трактора.
На фиг.5 изображен вид по стрелке Б на фиг.4. Условные обозначения на фиг.1…5:
1 - рама трактора (далее рама),
2 - двигатель,
3 - двухпоточная коробка переключения передач гидроподжимными муфтами без разрыва потока мощности типа коробки передач трактора Т-150 [7], с. 99…100, 101, рис. 54,…146, (далее КПП),
4 - правый тормоз на вторичном валу КПП 3 (далее тормоз),
5 - левый тормоз на вторичном валу КПП 3 (далее тормоз),
6 - двухпоточный ведущий мост с дифференциалом по RU 2385432 [8] (далее мост),
7 - правый карданный вал, соединяющий правый вторичный вал КПП 3 с главной передачей привода дифференциала моста 6 (далее кардан),
8 - левый карданный вал, соединяющий левый вторичный вал КПП 3 с передачей привода шестерни, соединенной шлицами с левой полуосью моста 3 (далее кардан),
9 - звездочка привода гусеничной ленты, у которой по окружности между зубчатым венцом и фланцем крепления к мосту 3 имеется привалочная плоскость с резьбовыми отверстиями (далее звездочка),
10 - консольный вал с фланцем для крепления к звездочке 9 (далее вал),
11 - ведущее колесо, например, с шиной 16, 9R38 ГОСТ 7463-89 грузоподъемностью 2575 кг (далее клесо),
12 - поворотное колесо, например, с шиной 18×7-8 НС10 ГОСТ 25304-88 грузоподъемностью от 1250 кг до 1112 кг при скорости от 25 км/ч до 40 км/ч соответственно (далее колесо),
13 - портальный мост с колесами 12, присоединенный к раме 1 своей балансирной осью (далее мост),
14 - трубчатая балка моста 13 с балансирной осью и овальными отверстиями для фиксаторов колеи в стенке (далее балка),
15 - приваренный к балке 14 кронштейн с осью для присоединения гидроцилиндра (далее кронштейн),
16 - наклонная цапфа, установленная в балке 14 с возможностью поворота вокруг оси трубчатой части балки 14, выдвижения из балки и фиксации стержнями сквозь овальные отверстия в стенке балки позиций колес 12 на колее: 2400 мм, 2700 мм, 2800 мм для междурядий шириной: 600 мм, 450 мм, 700 мм соответственно (далее цапфа),
17 - на цапфе 16 передвижной кронштейн с осью для присоединения гидроцилиндра (далее кронштейн),
18 - приваренный к оси колеса 12 вал-шкворень (далее вал-шкворень),
19 - поперечная тяга трапеции со встроенным гидроцилиндром, длина которого при полностью выдвинутом штоке такая, что колеса 12 имеют штатное схождение 20…30 мм (далее цилиндр-тяга),
20 - двусторонний гидрозамок, перекрывающий вход в полости цилиндра-тяги 19 (далее замок),
21 - рычаг, сидящий коническими шлицами на верхнем шипу вала-шкворня 18 и соединенный шарнирно с цилиндром-тягой 19 (далее рычаг),
22 - сидящий коническими шлицами на верхнем шипу вала-шкворня 18 двухконсольный рычаг, причем одна консоль расположена вдоль оси колеса 12, а вторая соединена шарнирно с цилиндром-тягой 19 (далее рычаг),
23 - центрирующий гидроцилиндр, установленный шарнирно между балкой 14 и расположенным вдоль оси колеса 12 рычагом вала-шкворня 18 так, что в позиции колес 12 для прямолинейного движения осевая линия центрирующего цилиндра расположена вдоль оси колеса 12 (далее цилиндр),
24 - гидроцилиндр, установленный шарнирно на осях кронштейнов 15 и 17 (далее цилиндр),
25 - гидроцилиндр включения-выключения тормоза 4 (далее цилиндр),
26 - гидравлического управления и с подпружиненным золотником двухпозиционный гидрораспределитель включения-выключения давления в гидроподжимной муфте КПП 3 (далее распределитель),
27 - четырехпозиционная секция штатного гидрораспределителя трактора (далее секция),
28 - маслопроводы соединения гидроаппаратов, перечисленных в позициях 19, 20, 23, 24, 25, 26.
К имеющей резьбовые отверстия привалочной плоскости передней балки рамы 1 трактора типа Т-150 (ХТ3-153Б, ХТ3-180Б и др.) прифланцован балансирной осью мост 13 колес 12. Этот мост выполнен, например, в виде переднего моста трактора МТЗ-80 [5], с.106, рис.43, но (фиг.5) с удлиненной балкой 14 и с кронштейнами 15, 17. В верхней части левого вала-шкворня 18 установлен рычаг 21, а в верхней части правого вала-шкворня 18 установлен рычаг 22. Цилиндр 23 соединен шарнирно с рычагом 22 и с балкой 14 и имеет минимальную длину между шарнирами в позиции прямолинейного движения колес 12. Цилиндр 23 сообщен маслопроводами 28 с цилиндром-тягой 19 через замок 20 и с управляющими каналами секции 27, а его штоковая полость сообщена с каналом гидравлического управления распределителя 26 и с цилиндром 25. Цилиндр 24 сообщен маслопроводами с другой секцией штатного распределителя трактора, то есть не с секцией 27. Вторичные валы КПП 3 карданами 7 и 8 связаны с мостом 6. При этом кардан 7 связан с коническим приводом дифференциала моста 6, а кардан 8 связан с коническим приводом левой полуоси моста 6. Колеса 11 установлены на валах 10 с возможностью раздвижения на колею от 2400 мм до 2800 мм. Благодаря компактности моста 6 [8] колея гусениц трактора типа Т-150 не 1435 мм, как пока, а 1350 мм - свекловичная. В кабине трактора вместо второго места оборудован реверсивный пост управления.
Работают с использованием трактора на пахоте без монтажа колесной ходовой части, то есть как на обычном гусеничном тракторе. Благодаря колее 1350 мм трактор используют также на посеве сахарной свеклы со сменными штатными гусеницами шириной 240 мм, и на других ранневесенних полевых работах.
Пусть требуется выполнять междурядную обработку кукурузы, подсолнечника, сахарной свеклы, картофеля и других пропашных культур. К трактору пристыковывают мост 13, валы 10 с колесами 11, цилиндрами 24 устанавливают наклон цапф 16 для прямого или реверсного движения и агрегатируют соответствующий пропашной культиватор с трактором. Прибывают на плантацию пропашной культуры и заезжают колесами 11, 12 в междурядья так, чтобы плоскость симметрии колеса совпала с серединой междурядья. Рукояткой секции 27 включают подачу масла в поршневую полость цилиндра-тяги 19, в штоковую полость цилиндра 23 и снимают руку с рукоятки секции 27. Как только потоком масла полностью выберут возможный ход поршней цилиндров, то колеса 12 этим установят в позицию прямолинейного движения и плунжер секции 27 автоматически займет позицию «нейтральная». Затем включают скорость движения, соответствующую технологическим требованиям на данную операцию. При отклонении колеса от середины междурядья (опытный тракторист замечает отклонение уже в 1 см), например, из-за искривления рядков или из-за периодически несимметричного сопротивления культиватора, кратковременно включают повышенную скорость забегающему колесу 11 или пониженную скорость отстающему колесу 11. Так как при этом колеса 12 зафиксированы цилиндром 23 в позиции прямолинейного движения, то кривизна траектории корректировки достаточно плавная, что и требуется на междурядной культивации.
Пусть в конце рабочего гона поворотная полоса ограничена, например, лесополосой. Для разворота выезжают из междурядий, останавливают трактор и рукояткой секции 27 включают одновременную подачу масла в поршневую полость цилиндра 23, штоковую полость цилиндра-тяги 19, к каналу гидравлического управления распределителя 26, к цилиндру 25 и снимают руку с рукоятки секции 27. Поэтому потоком масла выбирают полный ход поршней цилиндров, включают распределитель 26 на сброс давления в гидроподжимной муфте КПП 3 кинематической цепи кардана 7, цилиндром 25 зажимают тормоз 4. При этом рукоятку секции 17 возвращают в позицию «нейтральная» автоматически, а колеса 12 устанавливают в позицию для разворота трактора на месте вокруг середины моста 6 (фиг.3). Для разворота вправо рукояткой управления КПП 3 включают максимальную скорость левому забегающему колесу в позиции движения передним ходом. Для разворота влево рукояткой управления КПП 3 включают максимальную скорость левому забегающему колесу в позиции движения реверсным (задним) ходом. После такого поворота на 90 градусов рукояткой секции 17 устанавливают колеса 12 в позицию прямолинейного движения так, как это изложено в предыдущем абзаце, и этим автоматически отпускают тормоз 4, восстанавливают давление масла в гидроподжимной муфте КПП 3 кинематической цепи кардана 7. Затем проезжают до следующей полосы обработки плантации и после повторного поворота на 90 градусов заезжают в междурядья пропашной культуры. Далее все операции повторяют, как это описано в последних двух абзацах.
Трактор агрегатируют с особо широкозахватными машинами, так как корректируют направление его движения в рядках ведущими колесами, которыми создают многократно больший поворачивающий момент, чем управляемыми колесами трактора типа МТ3-80 любого тягового класса.
С уборочными машинами, например жаткой, комоуборочной, свеклоуборочной и др., работают преимущественно на реверсном ходу трактора. С погрузочными машинами, например грейферным погрузчиком, экскаватором, работают в реверсной позиции трактора.
Пусть требуется выполнять транспортные работы по дорогам общего назначения. Для этого цилиндрами 24 устанавливают наклон цапф 16 для движения прямым ходом, колеса 12 цилиндрами 19 и 23 устанавливают в позицию прямолинейного движения, описанным выше образом. Затем секцию 17 переключают на позицию «плавающая». В этой позиции цилиндр-тяга 19 благодаря замку 20 сохраняет свою длину неизменной, соответствующей штатному схождению колес 12, а цилиндр 23 не препятствует самоустановке колес 12 по направлению движения так, как благодаря стабилизирующим моментам моста поворотных колес самоустанавливаются колеса буксируемого на жесткой сцепке автомобиля без водителя.
Итак, получают самоустановку поворотных колес по направлению движения на прямом и реверсном ходу и уменьшают радиус поворота вплоть до поворота на месте вокруг середины ведущего моста без юза поворотных колес и без торможения одного из ведущих колес колесной модификации гусеничного трактора.
Источники информации
1. SU 527331 B62D 55/10. 15.03.78 Бюл. №10. Самоходное транспортное средство. 4 с.
2. ЕР 0937634 A1 B62D 55/108, B60G 11/18. 25.08.1999. Tracke vehicle with torsion bar suspension. 11 p.
3. DE 19519670 A1 B62D 55/04. 26.10.1995. Road travel device for ful=track tractor to be converted for travel. 7 p.
4. RU 2045465 C1 6 B66C 23/36, B62D 55/04. 10.10.95 Бюл. №28. Универсальный трактор. 7 с.
5. Тракторы МТ3-80 и МТ3-82 / И.П.Ксеневич и др. 2-е изд. - М.: Колос, 1983, 254 с.
6. UA 3646 U7 B60R 26/00, B62D 63/00. 12,15.2004 Бюл. №12. Трактор. 3 арк.
7. Трактор Т-150 (устройство и эксплуатация). Пд. ред. Б.П.Кашубi и И.А.Коваля. М., Колос, 1978. 288 с.
8. RU 2385432 C1 F16H 37/08. 27.03.2010 Бюл. №9. Двухпоточный ведущий мост. 6 с.