УСТРОЙСТВО ГУСЕНИЧНОГО ПОЛОТНА И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННАЯ МАШИНА
CATERPILLAR TRACK AND FORESTRY MACHINE

Настоящее изобретение относится к устройству гусеничного полотна в лесохозяйственной машине, в котором имеются передняя и задняя секции и колеса тележки, установленные на блоке качающихся осей, а также гусеничное полотно, двигающееся вокруг колес тележки и вспомогательного колеса за пределами блока качающихся осей, и в котором вспомогательное колесо по существу постоянно установлено в подшипниках в передней и/или задней секции, так что когда блок качающихся осей поворачивается, натяжение гусеничного полотна поддерживается посредством гибких элементов, присоединенных по его периметру. Изобретение также относится к лесохозяйственной машине, использующей данное устройство.
В общепринятой лесотехнической машине имеются передняя и задняя секции, поворачивающиеся относительно друг друга. Управление машиной такого типа обычно осуществляется в виде так называемого рамного управления, в каком случае рулевые управляющие устройства, такие как гидравлические цилиндры, устанавливаются между упомянутыми выше секциями, поворачивающимися относительно друг друга, для того чтобы обеспечивать в случае необходимости мощность, требуемую для установки секций под углом друг к другу. Та секция, которая обычно называется передней секцией, может изменяться в зависимости от области применения, но в связи с этим необходимо согласиться с тем, что передняя секция будет представлять собой секцию, расположенную максимально близко к кабине сельскохозяйственной машины, из которой управляют основным источником энергии, расположенным на ней, который используется, чтобы производить энергию, требуемую для передвижения и управления сельскохозяйственной машиной и рабочими устройствами на ней. Подобные рабочие устройства представлены погрузочным устройством и прикрепленным к нему захватным устройством. Лесохозяйственная машина, описанная таким образом, в частности, представляет собой тягач с погрузочным устройством, известный сам по себе. Другой основной тип лесохозяйственной машины представляет собой лесозаготовительную машину, посредством которой выполняют другие виды заготовки лесоматериала, как например валка леса, очистка от коры, отмер длины при раскряжевке и обрезка деревьев. Лесозаготовительная машина может быть выполнена с использованием конструкции шасси, которая максимально соответствует конструкции шасси тягача с погрузочным устройством, хотя, с другой стороны, также известны другие виды конструкции. Однако почти без исключения две секции, поворачиваемые относительно друг друга, могут быть обнаружены во всех типах лесохозяйственной машины. В дополнение, также известно множество типов лесохозяйственной машины, которые не описаны отдельно в данной заявке.
Поскольку лесоматериал должен заготавливаться во все больших объемах из лесов на земле со слабой грузонесущей способностью, такой как болота или торфяники или другие богатые торфом площади, очевидно, что должна быть сделана попытка минимизировать поверхностное давление, прикладываемое машиной на землю. Известны различные типы орудий и устройств, которые могут передвигаться на слабодержащей земле, например, с помощью широких и длинных гусеничных полотен. В случае лесохозяйственных машин были предприняты попытки увеличить несущую способность легких машин с помощью различных типов гусеничных полотен. В случае более тяжелых машин, особенно тягачей с погрузочным устройством, низкое поверхностное давление ставилось целью главным образом у одной или более машин с двухколесными осями посредством замены на блок так называемых качающихся осей, так чтобы четырехколесные машины могли быть преобразованы в шести- и восьмиколесные машины. В тягачах с погрузочным устройством блок осей под грузовым пространством представляет собой, как правило, оси балансирной тележки. В сочетании с указанным типом также известно применение гусеничных цепей с качающимися осями, то есть гусеничных полотен, которые приспособлены для движения вокруг колес осей балансирной тележки и таким образом создают большую грузонесущую площадь контактной поверхности с землей. Одно подобное гусеничное техническое решение раскрыто в патентной публикации FI 822636 A.
Однако относительная выгода, предоставляемая гусеничными полотнами, остается небольшой, особенно на земле с относительно хорошей несущей способностью, которая является обычной в большинстве участков валки леса. Кроме того, конструкция с гусеничным полотном легко изнашивается и является дорогой в содержании. Аналогичным образом, эффективность усложненной конструкции с гусеничным полотном может быть низкой в смысле использования энергии по сравнению с простым колесом или даже качающейся тележкой. Применение гусеничного полотна и устройств с приспособлением против буксования колес также защищает шину на каменистой и трудной земле.
Гусеничная цепь, двигающаяся вокруг колес тележки, установленных в сочетании с осями балансирной тележки, не будет, однако, способной во всех условиях обеспечивать удовлетворительное низкое поверхностное давление.
Патент FI 78428 раскрывает устройство гусеничного полотна для тележечного транспортного средства. Подобные тележечные транспортные средства могут включать лесохозяйственные машины, которые представляют собой как транспортные средства, особенно лесозаготовительные машины, оборудованные устройством для заготовки лесоматериала, например валочной головкой, так и транспортные средства, особенно тягачи с погрузочным устройством, оборудованные грузовым пространством. Правильное натяжение гусеничного полотна улучшит их работу. С гусеничными полотнами, которые известны как таковые, часто связаны сложные натяжные устройства.
В надлежащих гусеничных транспортных средствах гусеничное полотно, как правило, несут несколько колес или наборов колес, но это нельзя рассматривать в данном случае. Вместо этого сейчас необходимо найти простое преобразующее устройство для размещения гусеничного полотна вокруг колес тележки блока качающихся осей с помощью подходящего дополнительного колеса (или дополнительных колес). Другими словами, намерение состоит в том, чтобы найти решение для оборудования, известного как такового тягача с погрузочным устройством простым дополнительным оборудованием, для того чтобы им можно было эффективно управлять на земле с по существу пониженной несущей способностью. Публикация US 3744857 раскрывает устройство гусеничного полотна, натянутого вокруг колес тележки и вспомогательной звездочки, действующей в качестве ведущей звездочки. Таким образом, гусеничное полотно вращается вокруг двух свободно вращающихся пневматических шин и специальной ведущей звездочки, причем такая звездочка установлена явно выше, чем ось балансирной тележки. Оси балансирной тележки обладают люфтом в продольном направлении, на который оказывается давление пневматическим способом. Это позволяет блоку осей балансирной тележки качаться, что создает их натяжение. Оси балансирной тележки могут также быть зафиксированы, в каком случае пневматические шины будут прогибаться, чтобы разрешить поворот тележки. Однако очевидно, что пневматические шины на осях балансирной тележки, например, тяжелого лесохозяйственного транспортного средства, не будут в состоянии прогибаться в достаточной степени, если также принять во внимание тот факт, что одновременно они должны нести значительный тяжелый груз. Параметры пневматических шин подбирают для потребности в давлении при полной нагрузке, равной по меньшей мере 4-5 бар в случае обычной шины лесохозяйственной машины, в таком случае шина не будет обладать упругостью, требуемой для свободного вращения блока осей балансирной тележки.
Настоящее изобретение предназначено создать улучшенное устройство гусеничного полотна и использующей его лесохозяйственной машины, которое является более простым, чем ранее. Отличительные признаки устройства гусеничного полотна в лесохозяйственной машине согласно изобретению изложены в пункте 1 формулы изобретения. Соответственно, отличительные признаки лесохозяйственной машины согласно изобретению изложены в пункте 14 формулы изобретения. Согласно одному варианту осуществления изобретения упругость вспомогательного колеса достигается с помощью того, что оно представляет собой пневматическую шину, в которой теперь может быть использовано давление, более низкое, чем в колесах тележки.
Согласно одному варианту осуществления вспомогательное колесо относится по существу к тому же типу пневматической шины, что и колеса тележки, но предпочтительно с меньшим диаметром. При рассмотрении расположения в плоскости вспомогательное колесо, предпочтительно, только немного выше, чем колеса тележки блока осей балансирной тележки, однако обеспечивая, таким образом, полную вращательную способность блока осей балансирной тележки и лесохозяйственной машины целиком в нормальном состоянии. Другими словами, при передвижении на плоской твердой поверхности длина в соприкосновении с землей является по существу одинаковой или большей, как в случае цепи, вращающейся вокруг общепринятого блока осей балансирной тележки, и гусеничной цепи, вращающей колеса тележки блока осей балансирной тележки. Так как размер вспомогательного колеса составляет приблизительно 80-90% от размера колеса тележки, верхние поверхности всех трех колес лежат по существу на одном уровне, когда блок осей балансирной тележки выпрямлен.
Согласно одному варианту осуществления вспомогательное колесо прикрепляют с возможностью снятия, например, к субшасси в виде дополнительного коника, т.е. скользящего коника, крепежные лапы которого вставлены в муфту задней секции. В данном варианте осуществления фактически дополнительный коник не является обязательно необходимым, но может быть легко добавлен, если этого требует транспортируемый лесоматериал. Необходимо отметить, что муфтовая конструкция данного типа является общепринятой в настоящее время.
Вспомогательное колесо может быть также сконфигурировано с трансмиссией способом, который хорошо известен сам по себе, для того чтобы увеличить тяговое усилие, создаваемое колесами тележки. В некоторых ситуациях, когда величина трения внутренней поверхности тележки ограничена, это может быть необходимо, если усилие, передаваемое на гусеничную цепь колесами тележки осей балансирной тележки, превышает трение, и указанные колеса начинают пробуксовывать внутри цепи.
В испытаниях, проведенных с помощью прототипа, гусеничное полотно было в состоянии поддерживать свою грузонесущую способность в заболоченных условиях, где земля была настолько топкой, что трудно было передвигаться ногами и подобная машина, оборудованная общепринятыми тележками, не могла бы двигаться вперед совсем.
Другие варианты осуществления и преимущества изобретения описаны далее совместно с описанием примеров.
Далее изобретение разъясняется с помощью примеров и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает одну лесотехническую машину, более конкретно тягач с погрузочным устройством, в соответствии с изобретением,
Фиг.2 показывает конфигурацию гусеничного полотна лесохозяйственной машины согласно Фиг.1, когда транспортное средство пересекает канаву,
Фиг.3 показывает более подробно вид сверху второго решения согласно изобретению лесохозяйственной машины с частично разобранной задней секцией лесохозяйственной машины,
Фиг.4 показывает под углом вид снизу задней секции лесохозяйственной машины согласно Фиг.3,
Фиг.5 показывает вид сзади задней секции лесохозяйственной машины согласно Фиг.3,
Фиг.6 показывает покомпонентное изображение задней секции лесохозяйственной машины согласно Фиг.3,
Фиг.7 показывает прямой вид сбоку задней секции лесохозяйственной машины согласно Фиг.3.
Фиг.1 показывает одно базовое решение лесотехнической машины. В лесотехнической машине 1 имеется передняя секция 2 и задняя секция 3, соединенные друг с другом поворотным шкворнем. На передней секции 2 находится кабина 4 лесотехнической машины, из которой происходит управление транспортным средством, и источник 5 энергии, а рабочие устройства, в данном случае погрузочное устройство 6 и захватное устройство 7, прикреплены к ней и управляются из нее. Грузовое пространство ограничено кониками 8, которые включают дополнительный коник 18.
В рамках настоящего изобретения является существенным, что в лесотехнической машине 1 имеется блок 12 качающихся осей балансирной тележки, который может поворачиваться вокруг верхней оси 13 из осей 12 балансирной тележки. Блок 12 качающихся осей балансирной тележки проще оси балансирной тележки, опирается на колеса 14 и 15 тележки, которые приводятся в движение аналогично общепринятым колесам тележки. Задняя часть шасси 9 задней секции 3 включает дополнительный коник на своем собственном быстросъемном субшасси, которое вставляется в муфты, установленные по бокам шасси 9 задней секции (см. также Фиг.3-7). Вспомогательное колесо 16, которое предпочтительно имеет немного меньший диаметр, чем колеса 14 и 15 тележки, прикреплено к обеим сторонам одной и той же вспомогательной балки 19. С помощью шасси подобного типа верхние поверхности обоих колес 14 и 15 тележки и вспомогательного колеса 16 находятся таким образом на приблизительно одинаковой высоте, так что гусеничное полотно 20, окружающее их, лежит по существу горизонтально поверх них.
Шасси 9 задней секции 3, как правило, состоит из двух основных частей 9а и 9b, которые прикреплены друг к другу посредством болтового соединения 9с фланцевого типа. В дополнение, под шасси 9 посредством болтового соединения прикреплен блок 12 осей балансирной тележки, несущий заднюю секцию 3. В показанном варианте осуществления блок 12 осей балансирной тележки, таким образом, представляет собой в точности блок качающихся осей балансирной тележки, в котором два колеса 14 и 15 тележки осей 12 балансирной тележки поддерживаются на раме 12.1 тележки. Другими словами, рама 12.1 тележки расположена на обеих сторонах шасси и приспособлена поворачиваться относительно верхней оси 13 блока 12 осей балансирной тележки.
В данном примере пневматические шины колес 14 и 15 тележки имеют диаметр равный 1340 мм (давление, например, 4,5 бар), а пневматическая шина вспомогательного колеса 16 имеет диаметр, равный 1171 мм (давление, например, 2 бар). Упругость вспомогательного колеса 16 достаточно большая для того, чтобы оси 12 балансирной тележки были в состоянии без затруднений поворачиваться от одного крайнего положения в другое. В таком случае колебание периметра, окружающего колесо, в положении по высоте вспомогательного колеса настолько мало, что упругость пневматической шины является достаточной, чтобы поддерживать гусеничное полотно 20 натянутым в достаточной степени во всех положениях осей балансирной тележки. Таки образом, может быть использован полный диапазон движения качающейся тележки.
В целом, давление вспомогательного колеса уменьшено на 30-70%, предпочтительно на 40-50%, давления пневматических шин колес тележки. В то же время, размер вспомогательного колеса составляет в целом 75-95%, предпочтительно 80-90%, размера колеса тележки, и вспомогательное колесо располагается над землей на 10-25%, предпочтительно на 13-17%, от своего диаметра.
По причине того, что переднее колесо тележки ведущих осей балансирной тележки имеет тенденцию подниматься вследствие крутящего момента осей балансирной тележки, то когда лесохозяйственная машина направляется вперед, в целом является предпочтительным размещать вспомогательное колесо позади ведущих колес тележки, так что когда самое заднее колесо тележки осей балансирной тележки опускается вниз, вспомогательное колесо и дополнительная часть гусеничного полотна принимают нагрузку. Кроме того, подъем переднего колеса тележки качающихся осей балансирной тележки способствует тому, что оси балансирной тележки поднимаются вверх на мягкой земле. Другая причина зачастую состоит в том, что груз часто так тяжело давит на заднюю часть, что вспомогательное колесо сзади улучшает поддержку груза именно в этом месте.
По существу, упругое вспомогательное колесо может также быть впереди колес тележки или как впереди, так и позади них.
Устройство гусеничного полотна согласно изобретению может также быть использовано в отношении передней секции. Другими словами, например, общепринятый восьмиколесный тягач с погрузочным устройством, оборудованный двумя блоками осей балансирной тележки, вполне успешно может быть оборудован двумя или даже четырьмя устройствами гусеничных полотен согласно изобретению, в каком случае будет, естественно, обеспечено крайне низкое поверхностное давление.
Устройство гусеничного полотна в соответствии с изобретением может, естественно, также быть приспособлено, с использованием соответствующего принципа, к лесозаготовительной машине и ее блоку осей балансирной тележки, вместо тягача с погрузочным устройством.
Для установки вспомогательного колеса на передней секции машины могут быть установлены соответствующие приспособления.
Согласно Фиг.2, лесохозяйственная машина 1, оборудованная гусеничным полотном 20 согласно изобретению, может также легко преодолевать различные виды препятствий, в данном случае канаву 30. Колеса 14 и 15 тележки находятся в крайнем положении осей балансирной тележки, а для гусеничного полотна 20 с помощью вспомогательного колеса 16 обеспечивается большая протяженность. Однако очевидно, что нежелательно увеличивать общую ширину лесохозяйственной машины без необходимости, потому что при прореживании лесонасаждений, например, полоса движения часто является узкой и деревья, остающиеся после прореживания лесонасаждений, не должны быть поврежденными. Это означает, что дополнительную площадь контактной поверхности необходимо искать в продольном направлении лесохозяйственной машины. Фактически дополнительное колесо устройства гусеничной цепи согласно изобретению располагается позади общепринятых качающихся осей балансирной тележки, несущественно увеличивает, если вообще увеличивает, общую длину машины при загрузке. Лесоматериал, обычно нагружаемый на грузовое пространство тягача с погрузочным устройством, всегда в некоторой степени выступает позади самого заднего коника.
С другой стороны, в 8-колесном тягаче с погрузочным устройством совсем необязательно может иметься пространство для дополнительного колеса впереди заднего блока осей без ограничения поворотного круга.
В дополнение к гибкости собственно вспомогательного колеса дополнительно можно использовать известные сами по себе подвесные устройства или другие механизмы натяжения гусеничного полотна. В одном варианте осуществления давление воздуха вспомогательного колеса можно также регулировать в то время, когда машина движется, а колесо вращается.
Фиг.3-7 показывают второй вариант осуществления изобретения. Задняя секция известным образом прикреплена к передней секции центральным поворотным шкворнем 29. Данные фигуры подробно показывают заднюю секцию 3 с использованием тех же самых вышеуказанных ссылочных позиций для составных элементов соответствующей функции. Некоторые из колес опущены для ясности, для того чтобы другие части можно было видеть более четко. Ступицы колес 14, 15 тележки обозначены ссылочными номерами 14.1 и 15.1. Фиг.7 показывает, что ступица 16.1 вспомогательного колеса 16 находится на более высоком уровне, чем ступицы колес 14, 15 тележки, как в варианте согласно Фиг.1 и 2. В показанном варианте ступица 16.1 вспомогательного колеса 16 находится приблизительно на уровне верхней оси 13 блока 12 осей балансирной тележки.
В данном варианте субшасси 19, несущее вспомогательное колесо 16, прикреплено к заднему концу наиболее заднего основного участка 9а шасси 9 посредством фланцевого приспособления 22. Противоположные фланцы 22.1 и 22.2 можно видеть на покомпонентном изображении Фиг.6, причем они прикреплены друг к другу, например, посредством болтов. С помощью данного решения достаточно просто прикреплять и снимать субшасси 19 вместе со вспомогательными колесами.
В данном варианте имеется фланцевое соединение 22 между шасси 9 и субшасси 19. Штыри дополнительного коника 18 расположены для скольжения через субшасси во втулки в шасси 9.
Согласно Фиг.4, средство 23 бокового смещения может быть приспособлено для прикрепления вспомогательного колеса 16 для того, чтобы регулировать ширину колеи. В этом случае, например, чтобы закрепить фиксированную ось в выбранном положении в муфте субшасси, используют три болта. Вместо болтов может быть использовано другое средство крепления или даже отдельный механизм крепления (не показанный). Посредством создания ширины колеи с возможностью регулирования может быть использовано единственное приспособление вспомогательного колеса, чтобы охватить большое количество тягачей с погрузочным устройством различных размеров и моделей, достигая, таким образом, большой степени модульности.
Фиг.4 показывает натяжную планку 24, подогнанную между крепежными фланцами 9с и 9d. В целом, натяжная планка или какая-либо другая конструкция, передающая напряжение натяжения, располагается на нижней поверхности шасси 9 между передним концом заднего основного участка 9а шасси 9 и передним основным участком 9b шасси 9. Натяжная планка или другая конструкция, передающая напряжение натяжения, может являться отдельной или она может быть частью наиболее заднего основного участка 9а или наиболее переднего основного участка 9b. Использование подобной натяжной планки или другой конструкции, передающей напряжение натяжения, является предпочтительной и необходимой, поскольку нагрузка такого рода, как правило, не прикладывается к задней секции тягача с погрузочным устройством, и конструкция, вследствие этого, не оптимизирована для нагрузки в этом направлении. С использованием дополнительных осей, подобных оси настоящего изобретения, в зависимости от почвенных условий, на шасси 9 задней секции 3 можно прикладывать даже большие нагрузки. Данные напряжения будут особенно стремиться изогнуть основные участки 9а и 9b шасси относительно друг друга. Можно попытаться предотвратить это, поместив натяжную планку между крепежными фланцами 9с и 9d. На практике ось вспомогательных колес принимает нагрузку и стремиться изогнуть основные участки 9а и 9b шасси задней секции 3 относительно друг друга. Более конкретно наиболее задний основной участок 9а стремится вращаться вверх относительно наиболее переднего основного участка 9b. С помощью натяжной планки шасси задней секции может быть усилено, чтобы противостоять натяжениям, вызываемым использованием вспомогательного колеса. Применение вспомогательных колес, согласно изобретению, в различных типах тягачей с погрузочным устройством возможно без большой работы по переделке. Толщина натяжной планки составляет предпочтительно 8-20 мм, так что она способна противостоять достаточно большому напряжению при растяжении, однако без необходимого уменьшения дорожного просвета машины. Фиг.4 также показывает увеличенное изображение снятой натяжной планки 24. Конструкцию задней секции, показанной на данных фигурах, просто укрепляют посредством показанной натяжной планки. Шасси задней секции также можно изготовить различными путями. Однако в этом случае согласно изобретению шасси усиливают таким образом, что оно будет противостоять ситуации, в которой нагрузку будут нести только вспомогательные колеса. Другими словами, шасси усиливают таким образом, что только вспомогательные колеса являются несущими нагрузку. В исследуемой ситуации массы задней секции груза опираются только на центральный поворотный шкворень между передней и задней секциями и на вспомогательные колеса. Данная ситуация может возникнуть, например, при пересечении канавы или на крутых склонах.