ТЯГОВО-СЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ

Полезная модель относится к автотракторостроению, в частности к устройствам для связи прицепных звеньев транспортных средств, например тракторов с прицепами.
Аналогом по технической сущности и достигаемому результату является тягово-сцепное устройство изменяемой длины по патенту на изобретение RU №2291062 кл. B60D 1/145, 2006 г, содержащее дышло, состоящее из отдельных звеньев, соединенных шарнирно между собой, зубчатый венец, закрепленный на раме прицепа, зубчатое колесо, установленное на подрамнике и находящееся в зацеплении с зубчатыми колесами, каждое из которых жестко соединено с кривошипом, шарнирно связанным с одним из звеньев дышла.
Недостатком такого устройства является сложность конструкции, при этом она не обеспечивает изменения длины дышла в зависимости от угла складывания передней колесной тележки относительно тягача. Изменение длины дышла происходит только при повороте платформы прицепа относительно передней колесной тележки.
Наиболее близким к предлагаемому тягово-сцепному устройству переменной длины является двухзвенное транспортное средство по патенту на полезную модель RU №109733 кл. B62D 63/06, 2011 г, содержащее тягач с элементом системы управления прицепным устройством и прицеп, платформа которого прикреплена к тяговому рычагу при помощи вертикального шкворня, смещенного вперед относительно передних колес прицепа, причем указанный шкворень выполнен подвижным относительно тягового рычага и кинематически связан с тягачом через тягу, закрепленную на тягаче посредством шарнира, вертикальная ось которого смещена относительно шарнирного крепления тягового рычага к тягачу вперед по ходу движения транспортного средства.
Недостатком такого двухзвенного транспортного средства является то, что удлинение дышла на поворотах ограничено величиной смещения вертикальной оси вперед относительно передних колес прицепа
Задачей полезной модели является уменьшение длины тракторного поезда при прямолинейном движении, повышение его маневренности путем увеличения длины дышла при значительных углах складывания.
Задача решается за счет того, что дышло выполнено из двух тяг каждая из которых состоит из двух отдельных звеньев шарнирно соединенных между собой, симметрично расположенных относительно продольной оси транспортного средства, при этом каждая из упомянутых тяг одним концом шарнирно соединена с буксирным устройством тягача, а другим - с рамой передней колесной тележки, причем звенья этих тяг шарнирно соединены через две поперечные тяги со штоком, связанным с рамой передней колесной тележки и имеющим подвижность в продольном направлении относительно ее при этом упомянутый шток соединен шарнирно через тягу с тягачом, при чем ось шарнирного крепления упомянутой тяги к тягачу смещена относительно оси крепления дышла к тягачу назад по ходу транспортного средства.
На Фиг.1 приведена схема тягово-сцепного устройства переменной длины при прямолинейном движении (вид сверху). На Фиг.2 - то же (при повороте). На Фиг.3 - кинематическая схема поворотного устройства.
Тягово-сцепное устройство переменной длины содержит дышло, выполненное из двух тяг каждая из которых состоит из двух отдельных звеньев 1, 2 и 3, 4, шарнирно соединенных между собой при этом звенья этих тяг шарнирно связаны через две поперечные тяги 5 и 6 со штоком 7, соединенным с рамой 8 передней колесной тележки, имеющим возможность перемещения в продольном направлении относительно рамы 8, соединенным с тягачом 9 посредством тяги 10, закрепленной на тягаче через шарнир 11, вертикальная ось которого смещена относительно шарнирного крепления 12 дышла к тягачу назад по ходу движения транспортного средства.
Тягово-сцепное устройство переменной длины работает следующим образом.
Во время прямолинейного движения транспортного средства (Фиг.1) вертикальная ось шарнирного крепления 11 тяги 10 к тягачу 9 расположена в продольной вертикальной плоскости, проходящей через середины осей колес транспортного средства. Поперечные тяги 5 и 6 расположены в одной оси в вертикальной поперечной плоскости, обеспечивая минимальную длину дышла.
Во время поворота (например, влево) (см. Фиг.2) вертикальная ось 11 крепления тяги 10 к тягачу 9 поворачивается относительно шарнирного крепления 12 дышла к упомянутому тягачу 9. При этом шток 7 и связанные с ним шарнирные крепления поперечных тяг 5 и 6 перемещаются вперед к тягачу. Шарнирные крепления поперечных тяг 5 и 6 сближаются, длина дышла при этом увеличивается.
При возвращении транспортного средства на прямолинейный участок пути вертикальная ось 11 шарнирного крепления тяги 10 к тягачу 9 смещается в первоначальное положение (см. Фиг.1), обеспечивая уменьшение длины дышла.
1
ш
Зависимость изменения длины дышла от угла складывания γ между продольной осью тягача и продольной осью передней колесной тележки может быть определена следующим образом. Величина удлинения дышла C. на повороте определится:
где y - величина перемещения шарнирных соединений звеньев 1, 2 и 3, 4 (см. Фиг.1) назад относительно тягача 9 при повороте,
z - расстояние между вертикальной поперечной плоскостью проходящей через шарнирные соединения звеньев 1, 2 и 3, 4 и вертикальной поперечной плоскостью проходящей через шарнирные соединения этих звеньев с рамой передней колесной тележки на повороте,
b - расстояние между вертикальной поперечной плоскостью проходящей через шарнирные соединения звеньев 1, 2 и 3, 4 и вертикальной поперечной плоскостью проходящей через шарнирные соединения этих звеньев с рамой передней колесной тележки при прямолинейном движении.
Величина x. удлинения штока на повороте определится
где k - расстояние между шарнирными креплениями дышла и тяги 10 к тягачу 9,
a
- длина тяги 10
1
1
2
Из треугольника DED следует, что .
1
2
1
2
1
где c - расстояние от продольной оси транспортного поезда до шарнирных соединений звеньев 1, 2 и 3, 4 при повороте равные DE, DE - длина звеньев 1 и 3
1
1
1
2
Так как DE=DE=c, a DD=x+y, то
где c - расстояние от продольной оси транспортного поезда до шарнирных соединений звеньев 1, 2 и 3, 4 при движении по прямой
1
2
Из треугольника OED.
1
где OE - длина звеньев 1 и 2
2
a
Так как  a OD=k++y, то
Приравнивая правые части выражений (3) и (4), получаем, что
1
1
1
Из треугольника EFG следует, что .
1
1
где EG - длина звеньев 2 и 4
Так как  и , а по формуле (3) , то
ш
Вычислив по формуле (2) x, а затем по формулам (5) и (6) y и x, по формуле (1) находим C.
Рассмотрим частные случаи, приняв геометрические размеры дышла в некотором приближении с возможностью его применения с тракторным прицепом 2-ПТС-6.
Вариант 1
a
Примем c=500 мм, b=400 мм, k=205 мм, =295 мм.
γ<sub>1</sub>, град.
C<sub>ш</sub>., мм
0
1
0,1
2
0,9
3
4,6
4
14,8
5
36,6
6
76,8
7
142,6
8
239,6
9
360,3
ш
1
График зависимости удлинения дышла C от угла поворота дышла относительно тягача γ
Вариант 2
a
Примем c=500 мм, b=400 мм, k=292,5 мм, =207,5 мм.
γ<sub>1</sub>, град.
C<sub>ш</sub>, мм
0
1
0,2
2
4,1
3
24,6
4
111,9
4
323,2
ш
1
График зависимости удлинения дышла C от угла поворота дышла относительно тягача γ
Вариант 3
a
Примем c=500 мм, b=400 мм, k+=c.
Возьмем , а .
γ<sub>1</sub>, град.
C<sub>ш</sub>, мм
0
1
0,1
2
0,9
3
4,8
4
15,4
5
38,2
6
80,3
7
149,7
8
252,3
9
363,9
ш
1
График зависимости удлинения дышла C от угла поворота дышла относительно тягача γ
Вариант 4
a
Примем c=500 мм, b=400 мм, k+=c.
Возьмем , a .
γ<sub>1</sub>, град.
C<sub>ш</sub>, мм
0
1
0,2
2
4,1
3
24,9
4
113,7
4
363,9
ш
1
График зависимости удлинения дышла C от угла поворота дышла относительно тягача γ
Такое выполнение дышла прицепа позволит уменьшить габаритную длину транспортного агрегата при прямолинейном движении, а так же повысить его маневренные свойства при поворотах путем увеличения длины дышла при значительных углах складывания.