Сменный гусеничный движитель колесного транспортного средства
REPLACEMENT TRACK UNIT OF WHEELED VEHICLE

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для автомобилей сельскохозяйственного назначения, применяемых в полевых условиях на почвах с низкой несущей способностью.
Известен сменный гусеничный движитель по патенту №2342278 РФ, МПК B62D 55/104, от 27.12.2008, Бюл №36. Сменный гусеничный движитель включает ведущее колесо, закрепленное на колесной ступице ведущего моста, шарнирно соединенную с ним внешнюю траверсу и внутреннюю траверсу, установленную на балку ведущего моста, и упруго подвешенную к траверсам на пружинах жесткую раму с опорными катками, ограничителем поворота траверсы относительно моста и двумя натяжными колесами.
Недостатком известного решения является отсутствие возможности изменять угол атаки гусеницы и площадь пятна контакта с опорной поверхностью.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству выбран сменный гусеничный движитель колесного транспортного средства по патенту Великобритании BR №102013028317 (А2) 2015-12-15, МПК B62D 55/104, включающий ведущее колесо, закрепленное на ступице ведущего моста колесного транспортного средства, шарнирно соединенную с ним несущую траверсу, два опорных балансира и шарнирную подвеску балансиров к траверсе с ограничителем поворота траверсы относительно моста и натяжное устройство гусеницы.
Недостатком известного решения является отсутствие возможности изменять угол атаки гусеницы и площадь пятна контакта с опорной поверхностью.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности увеличения угла атаки для наружных катков опорных балансиров при уменьшении площади пятна контакта гусеницы с опорной поверхностью.
Техническим результатом решения этой задачи будет повышение производительности и снижение эксплуатационных затрат за счет уменьшения сопротивления качению гусеничного движителя по твердой опорной поверхности и уменьшения сопротивления повороту гусеницы при образовании колеи на слабо несущей опорной поверхности.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в сменном гусеничном движителе колесного транспортного средства с пневматической и гидравлической системой, включающем ведущее колесо, закрепленное на ступице ведущего моста колесного транспортного средства, несущую траверсу, шарнирно соединенную с ним, два опорных балансира, шарнирно-рычажную подвеску балансиров к траверсе с ограничителем поворота траверсы относительно моста и натяжное устройство гусеницы, согласно изобретению натяжное устройство выполнено в виде двух ползунов с фиксаторами и размещено на концах рычагов шарнирно-рычажной подвески с возможностью перемещения вдоль них и фиксации с ними, при этом шарнирно-рычажная подвеска балансиров снабжена кривошипом и распорным гидроцилиндром, ось качания заднего балансира подвешена шарнирно к заднему ползуну, а ось качания переднего балансира соединена с шарниром переднего ползуна кривошипом, с ограничителем угла поворота относительно балансира, распорный гидроцилиндр размещен между смежными осями балансиров в двух проушинах, ограничитель поворота траверсы относительно моста выполнен виде тяги с шаровыми шарнирами на концах, составленной из короткого и длинного звеньев, шарнирно соединенных между собой, и соединяющей ось качания балансира с кронштейном, закрепленным на мосту транспортного средства, поворот короткого звена тяги относительно длинного ограничен упором корпуса шарнира короткого звена в консольную часть длинного звена, а кронштейн установлен так, что в крайних положениях тяга имеет одинаковую длину.
Кроме того, в сменном гусеничном движителе колесного транспортного средства с пневматической и гидравлической системой распорный гидроцилиндр выполнен с возможностью подключения его к гидронасосу через трехпозиционный переключатель напрямую или автоматически через реле давления масла в гидроусилителе рулевого управления колесного транспортного средства.
Кроме того, в сменном гусеничном движителе колесного транспортного средства с пневматической и гидравлической системой опорные балансиры снабжены ограничителями поворота относительно рычагов подвески.
Заявленное устройство поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид справа колесного транспортного средства со сменным гусеничным движителем, установленным на передний и задний ведущие мосты; на фиг. 2 представлен общий спереди на ведущий мост колесного транспортного средства со сменным гусеничным движителем; на фиг. 3 представлен общий вид справа сменного гусеничного движителя колесного транспортного средства; на фиг. 4 представлена кинематическая схема гусеничного движителя при максимальной площади опорной поверхности гусеницы; на фиг. 5 - то же, при минимальной площади опорной поверхности гусеницы; на фиг. 6 представлена возможная схема подключения распорного гидропневматического цилиндра; на фиг. 7, 8 и 9 представлен ограничитель поворота траверсы относительно моста в среднем и крайних положениях; на фиг. 10 представлено устройство тяги ограничителя поворота траверсы относительно моста.
Сменный гусеничный движитель 1 колесного транспортного средства 2 с пневматической и гидравлической системой включает ведущее колесо 3, закрепленное на ступице 4 ведущего моста 5 колесного транспортного средства 2 с пневматической и гидравлической системой, шарнирно соединенную с ним несущую траверсу 6, два опорных балансира 7 и 8, шарнирно-рычажную подвеску 9 балансиров 7, 8 к траверсе 6 с ограничителем поворота 10 траверсы 6 относительно моста 5 и натяжное устройство 11 гусеницы 12. Натяжное устройство 11 выполнено в виде двух ползунов 13,14 с фиксаторами 15 и размещено на концах рычагов 16, 17 шарнирно-рычажной подвески 9 с возможностью перемещения вдоль них и фиксации с ними, при этом шарнирно-рычажная подвеска 9 балансиров снабжена кривошипом 18 и распорным гидроцилиндром 19, ось качания 20 заднего балансира 8 подвешена шарнирно к заднему ползуну 14, а ось 21 качания переднего балансира 13 соединена с шарниром 22 переднего ползуна 13 кривошипом 18, с ограничителем 23 угла поворота относительно балансира 7, распорный гидроцилиндр 19 размещен между смежными осями балансиров с двумя проушинами 24 и 25, ограничитель поворота 10 траверсы 6 относительно моста 5 выполнен виде тяги с шаровыми шарнирами 26 на концах, составленной из короткого 27 и длинного 28 звеньев, шарнирно соединенных между собой, и соединяющей ось качания 20 балансира 8 с кронштейном 30, закрепленным на мосту 5 транспортного средства 2, поворот короткого звена 27 тяги относительно длинного 28 ограничен упором корпуса шарнира 26 короткого звена 27 в консольную часть 31 длинного звена 28, а кронштейн установлен так, что в крайних положениях тяга имеет одинаковую длину.
Кроме того, в сменном гусеничном движителе 1 колесного транспортного средства 2 с пневматической и гидравлической системой распорный гидроцилиндр 19 выполнен с возможностью подключения его к гидронасосу 32 через трехпозиционный переключатель 33 напрямую или автоматически через реле 34 давления масла в гидроусилителе 35 рулевого управления колесного транспортного средства 2.
Кроме того, в сменном гусеничном движителе 1 колесного транспортного средства 2 с пневматической и гидравлической системой опорные балансиры 7 и 8 снабжены ограничителями 45 поворота относительно рычагов 16 и 17 подвески.
Сменный гусеничный движитель колесного транспортного средства улучшит эксплуатационные показатели и повысит надежность полевого технологического процесса за счет повышения скорости на плотном дорожном фоне, снижения уплотнения почвы и уменьшения радиуса поворота в полевых условиях при образовании колеи.
Устройство работает следующим образом.
При движении по полю копирование его микрорельефа достигается приспособлением переднего катка переднего опорного балансира 7 за счет его качания вокруг оси 21 и колебания балансира в продольном направлении на кривошипе 18 относительно шарнира 22 переднего ползуна 13 при упругой податливости распорного гидроцилиндра 19. Это дает возможность для беспрепятственной работы упругих элементов шарнирно-рычажной подвески 9 балансиров 7 и 8. При работе в поле на мягких и ровных поверхностях почвы требуется максимальная опорная поверхность L1 гусеницы 12 и минимальный угол атаки β . При движении по пересеченной местности необходимо преодолевать более сложные неровности, соизмеримые с радиусом переднего катка балансира 7, кроме того, при необходимости разворота в колее и трогании с места под углом могут возникать непреодолимые усилия в гидроприводе управления поворотом движителя. В этих условиях включают переключатель 33 на управление питанием золотниками 36 распорных гидроцилиндров 19 от реле 34 давления, установленного в рабочей линии гидроусилителя 35 рулевого управления транспортного средства 2, настроенного на давление ниже давления срабатывания предохранительного клапана 37. При поступлении электрического сигнала по линиям 38 включаются золотники 36, которые отключают гидроаккумуляторы 39 от гидроцилиндров 19 и подают в гидроцилиндры 19 по линиям 40 высокое давление от гидронасоса 32.
Распорные гидроцилиндры 19 раздвигают и поворачивают балансиры 7 и 8 вокруг шарниров 20, 21 и 22 их подвески к рычагам 13 и 14. Этим достигается увеличение угла атаки гусеницы как спереди, так и сзади. Крайние катки опорных балансиров 7 и 8 поднимаются над стенками колеи, что приводит к уменьшению сопротивления повороту и позволяет осуществить поворот движителя. В конце хода распорных гидроцилиндров 19 срабатывает предохранительный клапан 41 гидронасоса 32. При открытии клапана 41 давление, создаваемое насосом 32, резко падает и закрываются обратные клапаны 42, насос в этом случае полностью разгружается, т.к. высокое давление управления этим клапаном создается из запертой обратным клапаном 42 и золотниками 36 магистрали, связанной с гидроцилиндрами 19. При снижении давления в гидроцилиндрах 19 и, соответственно, управления клапаном 41 (например, вследствие утечек) - он закрывается, давление насоса 32 повышается, через обратный клапан 42 давление в гидроцилиндрах 19 восстанавливается и снова открывается клапан 41. Длина опорной поверхности гусениц в этом положении равна L2. Соотношение длин в двух крайних положениях составит: L2/L1~0,42.
При снижении давления в гидроусилителе 35 реле 34 отключает гидроцилиндры 19 через золотники 36 от гидронасоса 32 и подключает к ним гидроаккумуляторы 39. Высокое давление в гидроцилиндрах 19 медленно сбрасывается через дроссели 43 и клапаны давления 44, настроенные на рабочее давление гидроаккумуляторов 39. Гидроцилиндры 19 плавно опускают крайние опорные катки балансиров 7 и 8 на опорную поверхность.
Система предусматривает управление в ручном режиме подключением золотников 36 к питанию переключателем 33 напрямую.
При движении по поверхности, имеющей переменные продольные уклоны, с переходами, меньшими продольной базы транспортного средства, сменный гусеничный движитель 1 имеет возможность поворачиваться относительно моста 5, поскольку несущая траверса 6 соединена с ведущим колесом 3 шарнирно-соосно. Необходима защита движителя 1 от проворота вокруг моста 5. Для этой цели служит ограничитель 10 поворота траверсы 6 вокруг моста 5. На корпусе моста 5 установлен кронштейн 33, который соединен с осью качания 20 балансира 8 при помощи тяги переменной длины, составленной из двух звеньев 27 и 28, соединенных шарнирно 29. Место установки кронштейна 33 выбрано с таким расчетом, что в крайних положениях составная тяга имеет одинаковую длину, звенья 27 и 28 не вытягиваются в одну линию, оставаясь все время под углом друг к другу, не имея мертвой точки, свободно складываются при переходе от крайних положений к среднему. Шарниры 26 на концах составной тяги выполнены шаровыми для исключения заклинивания из-за возможных перекосов, связанных с зазорами и упругой деформацией деталей подвески 9.
Работу механизма натяжения гусениц выполняют на ровной площадке следующим образом. Ведущее колесо устанавливают в нейтральное положение с возможность свободно поворачиваться. Выключают фиксаторы 15 на ползунах 13 и 14, при этом балансиры 7 и 8 находятся под действием распорного гидроцилиндра 19, раздвигающего их давлением гидроаккумулятора 39. Перемещением ползуна 14 устанавливают балансир 8 в расчетное положение, затем перемещением ползуна 13 устанавливают кривошип 18 в среднее положение по отношению к ограничителю его поворота относительно балансира 7. Включают фиксаторы 15 на ползунах 7 и 8. Для фиксации в повернутом положении и предохранения от раскачивания балансиры 7 и 8 снабжены ограничителями поворота 45 относительно рычагов 16 и 17 подвески.
Применение сменного гусеничного движителя обеспечит повышение производительности и снижение эксплуатационных затрат за счет уменьшения сопротивления качению гусеничного движителя по твердой опорной поверхности и уменьшения сопротивления повороту гусеницы при образовании колеи на слабо несущей опорной поверхности.