ХОДОВАЯ СИСТЕМА ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА Российский патент 1994 года по МПК B62D55/08 

Изобретение относится к гусеничным транспортным средствам, преимущественно к сельскохозяйственным и лесохозяйственным тракторам.

Известна ходовая система гусеничного транспортного средства, содержащая рычаги, связанные с упругими элементами подвески, часть которых несет на себе одинарные, а часть - спаренные сбалансированные опорные катки.

Недостатком известного технического решения является неравномерное распределение давления на почву в различных условиях эксплуатации, обусловленных величиной тягового усилия и весом агрегатируемой машины, что приводит к ухудшению тягово-сцепных качеств и невозможность изменения параметров подвески и положения центра тяжести гусеничного транспортного средства относительно середины опорной поверхности гусениц, а следовательно, его тяговых характеристик применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Известна ходовая система гусеничного трактора, содержащая прикрепленные к остову поперечные трубы с размещенными в них торсионами и установленные на концах труб, связанные с торсионами, рычаги, часть из которых несет на себе одинарные, а часть - спаренные сбалансированные опорные катки.

Конструкция вышеупомянутой ходовой системы по своей технической сущности является наиболее близкой к предлагаемому изобретению и принята в качестве прототипа.

Основным недостатком известной системы является то, что вследствие постоянства параметров ходовой системы при агрегатировании с навесными орудиями и работе с тяговым усилием, масса и величина которых соответственно больше номинальных, происходит неблагоприятное перераспределение давления на грунт и изменение углов наклона остова машины (дифферента), что отрицательно сказывается на уплотнение почвы и ухудшает условия работы водителя.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных качеств трактора путем перестановки катков вдоль опорной поверхности гусениц для обеспечения регулировки жесткости подвески и положения середины опорной поверхности гусениц относительно центра тяжести.

Поставленная цель достигается тем, что ходовая система гусеничного трактора, содержащая поперечные трубы с размещенными в них торсионами и установленные на концах труб, связанные с торсионами рычаги, часть которых несет на себе одинарные, а часть - спаренные сбалансированные опорные катки, снабжена лонжеронами, снабженными опорными поверхностями с посадочными местами для фиксаторов положения труб. Число и расположение посадочных мест вдоль лонжерона соответствуют требуемым положениям опорных катков при возможных вариантах нагрузок на трактор. Крепление труб к лонжеронам выполнено индивидуально разъемным, а все элементы связи труб с лонжеронами унифицированы.

Наличие отличительных признаков в предлагаемой конструкции ходовой системы в сопоставлении с прототипом обусловливает соответствие предложенного технического решения критерию "новизна".

Сравнительный анализ с известными конструкциями показал, что признак "ходовая система оснащена лонжеронами" известен. Остальные отличительные признаки в известных конструкциях не обнаружены, что подтверждает соответствие технического решения критерию "существенные отличия".

Ходовая система гусеничного трактора в сравнении с прототипом улучшает эксплуатационные качества трактора при большом тяговом усилии и при работе с тяжелыми навесными орудиями. Она обеспечивает более равномерное распределение давления на грунт и в конечном счете - повышение тягово-сцепных качеств трактора за счет регулировки положения центра упругости подвески и момента ее угловой жесткости, а так же за счет регулировки положения середины опорной поверхности относительно центра тяжести трактора в зависимости от условий эксплуатации, определяемых величиной тягового усилия, весом навесной машины и местом навески машины на трактор. Обеспечивается возможность эксплуатации трактора с близкими к оптимальным эпюрой давления на грунт и углами наклона остова (дифферентами) при разных величинах тягового усилия, что определяет соответствие заявляемого решения критерию "Положительный эффект".

На фиг. 1 показан гусеничный трактор с ходовой системой, налаженной для работы с тяговым усилием Р_кр и машиной, навешенной на трактор сзади, при длине опорной поверхности гусениц L₁ и смещения середины опорной поверхности гусениц от центра тяжести трактора назад на расстояние d₁ (одинарные катки расположены сзади); на фиг. 2 - то же, с машиной, навешенной на трактор спереди (одинарные катки расположены спереди); на фиг. 3 - то же, с машинами, навешенными на трактор спереди и сзади (одинарные катки расположены спереди и сзади); на фиг. 4 - трактор с ходовой системой, налаженной для работы с максимальным тяговым усилием Р_{кр.макс} и максимальным весом навесной машины, приложенными сзади, при длине опорной поверхности гусениц L₂ и смещении середины опорной поверхности гусениц от центра тяжести трактора назад на расстояние d₂ (одинарные катки расположены сзади, все катки смещены назад); на фиг. 5 - то же, с максимальным весом навесной машины, приложенным спереди (одинарные катки расположены спереди, все катки смещены вперед); на фиг. 6 - показан разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Ходовая система гусеничного трактора содержит лонжероны 1, прикрепленные посредством кронштейнов 2 к остову трактора 3 и снабженные опорными поверхностями 4 с посадочными местами 5 для фиксаторов 6 положения труб 7 с размещенными в них одинаковыми торсионами 8. На концах труб 7 шарнирно установлены рычаги 9 и 10, связанные с торсионами 8. На рычагах 9 установлены одинарные опорные катки 11, а на рычагах 10 посредством балансиров 12 установлены спаренные сбалансированные опорные катки 13. Поперечные трубы 7, каждая в отдельности, закреплены на опорной поверхности 4 посредством разъемных соединений 14 и 15, которые в данном варианте исполнения выполнены бугельными, и гаек 16, что позволяет перемещать трубы 7 вместе с установленными на них рычагами 9 и 10 и опорными катками 12 и 13 вдоль опорной поверхности гусениц по лонжеронам 1.

Посадочные места 5 в данном конструктивном исполнении (на фиг. 6) выполнены в виде отверстий для фиксаторов 6, выполненных в виде штифтов. Посадочные места 5, могут быть выполнены и в виде пазов, выполненных вдоль посадочной поверхности 4 лонжеронов 1 (фиг. 7). В этом случае положение труб на посадочной поверхности 4 лонжеронов 1 может изменяться бесступенчато, а не дискретно, как в случае конструктивного исполнения (фиг. 6). В обоих случаях исполнения посадочные места 5 обеспечивают фиксацию труб 7 от смещения. Положение посадочных мест 5 во втором варианте исполнения для каждого варианта нагружения фиксируется посредством специальных отметок 17, нанесенных на боковых поверхностях лонжеронов 1 (фиг. 5).

Все элементы связи труб с лонжеронами 1, 4, 5, 7, 6, 14, 15 и 16 унифицированы.

Число и расположение посадочных мест вдоль лонжерона соответствуют требуемым положениям опорных катков, обеспечивающим оптимальные значения угловой жесткости подвески и положения опорной поверхности относительно центра тяжести трактора при возможных вариантах нагрузок на трактор. Порядок выбора оптимальных значений показан ниже.

Тягово-сцепные качества гусеничного трактора и давление, оказываемое его весом на почву, как известно, зависят от длины опорной поверхности гусениц и положения середины опорной поверхности гусениц (СОП) относительно центра тяжести (ЦТ) трактора. При навешивании машины и приложении тягового усилия Р_кр сзади для получения равномерного распределения веса машинно-тракторного агрегата по длине опорной поверхности гусениц необходимо сместить СОП гусениц относительно ЦТ трактора назад на величину d₁, пропорциональную весу навешенной машины и величине тягового усилия Р_кр.

При навешивании машины и приложении тягового усилия Р_кр спереди для получения аналогичного результата необходимо СОП сместить вперед относительно центра тяжести.

Эффективная работа трактора с навесными орудиями также зависит от параметров его подвески, ибо от этих параметров зависят углы наклона остова трактора вперед или назад и вертикальные перемещения h его направляющего и ведущего колес в зависимости от точки приложения нагрузки сзади или спереди, происходящие вокруг точки называемой центром упругости подвески машины (ЦУ). Положение ЦУ зависит в свою очередь от жесткостей С катковых узлов, измеряемых величиной нагрузки, приходящейся на катковый узел от вала агрегата, деленной на величину вертикальных перемещений, и расстояния от какой либо точки трактора (чаще всего такой точкой выбирают ось ведущего колеса). Тогда положение ЦУ подвески от оси ведущего колеса Х_д может быть определено для предлагаемой ходовой системы, где используют 4 упругих элемента (торсиона) на борт из выражения
X_д= , (1) где С₁ и С₂ - жесткость сбалансированных катковых узлов; С₃ и С₄ - жесткость одинарных катковых узлов, причем С₁ = С₂ < С₃ = С₄, так как на одинарные катковые узлы приходится меньшая нагрузка, чем на сбалансированные а₁, а₂, а₃, а₄ - расстояние от оси ведущего колеса до осей 1, 2, 3, 4 упругих элементов катковых узлов.

От положения ЦУ зависит величина момента угловой жесткости, оказывающая большое влияние на эксплуатационные показатели гусеничной машины, такие как максимальные значения веса (G_маш) навесной машины, углы тягового усилия Р_кр, углы наклона остова под действием вышеупомянутых нагрузок и, как следствие, на распределение веса агрегата по длине опорной поверхности гусениц, которое в определяющей мере влияет на тягово-сцепные качества гусеничной машины. При больших углах наклона остова ведущие или направляющие колеса гусеничной машины опустятся на грунт, что коренным образом может изменить эпюру давлений на грунт, а следовательно, тягово-сцепные качества гусеничной машины и воздействие ее ходовой системы на грунт.

Величина момента угловой жесткости может быть определена из выражения:
M_y= C₁·b²+C₂·b22

Момент угловой жесткости подвески М_у - это момент противодействующий моменту М_нагр, вызывающему наклон остова гусеничной машины вокруг центра упругости, под действием нагрузки, воздействующей на трактор в виде веса навесной машины G_маш. и тягового усилия Р_кр. Он может быть определен из выражения:
М_нагр = G_маш (xd + l₁) + Р_кр˙ l₂, (3) где G_маш - вес навесной машины; Р_кр - тяговое усилие, необходимое для обеспечения работы машины; xd - расстояние от ЦУ до ведущего колеса; l₁- расстояние от оси ведущего колеса до центра тяжести навесной машины; l₂ - расстояние от ЦУ до направления приложения тягового усилия Р_кр.

Зная параметры жесткости С катковых узлов, нагрузки, действующие на трактор (G_маш и Р_кр), угол поворота остова трактора вокруг ЦУ или величину вертикального перемещения оси ведущего колеса h, используя выражения 1, 2 и 3, составляет систему уравнений решая которую определяют координаты посадочных мест 5 для фиксаторов 6 положения труб 7 одиночных и сбалансированных катковых узлов на лонжеронах 1, оптимальные для всех возможных случаев нагрузки. Рассчитанные заранее положения посадочных мест 5 фиксируются на лонжеронах 1 посредством отверстий, либо специальных отметок - рисок 17.

Для того, чтобы получить параметры ходовой системы трактора, обеспечивающие наиболее эффективное использование трактора в различных эксплуатационных условиях, откручивают гайки 16 и, ослабив бугельные разъемные соединения 14 и 15, перемещают трубы 7 вместе с рычагами 9 и 10 с катками вдоль лонжеронов, или же, полностью разобрав бугельные соединения, переставляют трубы с катками относительно друг друга и центра тяжести. Трубы устанавливают в таком положении, чтобы штифты 6 попали в соответствующие отверстия опорной поверхности 4. Тем самым изменяют длину опорной поверхности гусениц, положение середины из опорной поверхности относительно центра тяжести трактора, положение центра упругости подвески и величину момента ее угловой жесткости.

Так, в случае работы трактора со средними по величине тяговыми усилиями Р_кр и навесными машинами, навешенными сзади (фиг. 1), одинарные катки 11, обладающие большей жесткостью С₃ и С₄, располагают сзади, а спаренные сбалансированные 13 - спереди. При этом можно получить максимальную длину опорной поверхности, оптимальное на величину d₁смещение СОП относительно центра тяжести трактора, а следовательно, равномерное распределение давления на грунт. Смещение центра упругости (ЦУ) назад обеспечивает минимальные углы дифферента остова трактора в сторону приложения нагрузки.

В случае приложения к трактору аналогичной нагрузки спереди (фиг. 2) одинарные катки 11 переставляются вперед, а спаренные сбалансированные 13 назад. При этом и ЦУ смещается вперед и дифферент трактора вперед получается минимальным.

В случае работы трактора с машинами, навешенными спереди и сзади (фиг. 3), одинарные катки 11 переставляют в крайние переднее и заднее положения, а спаренные сбалансированные опорные катки 13 располагают между ними. Центр упругости смещается при этом в среднее положение и при максимальной длине опорной поверхности L₁ реализуются оптимальные для данных условий эксплуатационные качества трактора.

В случае работы трактора с максимальным тяговым усилием Р_кр и максимальным весом навесной машины, приложенными сзади (фиг. 4), одинарные катки 11 располагают на задней части лонжеронов 1, спаренные сбалансированные 13 - на передней части и размещают опорные катки друг относительно друга таким образом, чтобы СОП была смещена как можно дальше назад (например на расстояние d₂) от положения центра тяжести трактора.

В случае же работы трактора с максимальным тяговым усилием Р_кри максимальным весом навесной машины, приложенными спереди (фиг. 5), одинарные опорные катки 9 располагают на передней части лонжерона 1, а спаренные сбалансированные - на задней части лонжерона, и размещают опорные катки 11 и 13 друг относительно друга таким образом, чтобы СОП располагалась в районе центра тяжести трактора, либо была смещена от ЦТ вперед.

Предлагаемая ходовая система гусеничного трактора в сравнении с прототипом значительно улучшает эксплуатационные качества трактора. Путем перестановки одинарных и спаренных сбалансированных катков вдоль опорной поверхности гусениц изменяется длина опорной поверхности, положение СОП относительно ЦТ и ЦУ подвески, а также ее угловая жесткость, что позволяет вне зависимости от условий работы наиболее эффективно использовать трактор. (56) Авторское свидетельство СССР N 1355502, кл. B 62 D 55/108, 1987.

Использование: изобретение относится к гусеничным транспортным средствам, преимущественно к сельскохозяйственным и лесохозяйственным тракторам. Сущность: ходовая система гусеничного трактора содержит поперечные трубы с размещенными в них торсионами и установленные на концах труб связанные с торсионами рычаги, часть которых несет на себе одинарные, а часть - спаренные сбалансированные опорные катки. Ходовая система оснащена лонжеронами, выполненными с опорными поверхностями с посадочными местами для унифицированных фиксаторов положения труб. Число и расположение посадочных мест вдоль лонжерона соответствуют требуемым положениям опорных катков при фактических нагрузках на трактор. Крепление труб к лонжеронам выполнено индивидуально разъемным. 7 ил.

ХОДОВАЯ СИСТЕМА ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА , содеpжащая попеpечные тpубы с pазмещенными в них тоpсионами и установленные на концах тpуб связанные с тоpсионами pычаги, часть из котоpых связана с одинаpными, а дpугая часть со спаpенными сбалансиpованными опоpными катками, отличающаяся тем, что она снабжена лонжеpонами с опоpными повеpхностями, выполненными с посадочными местами для выбоpочного pазъемного кpепления унифициpованными фиксатоpами в соответствии с тpебуемым положением катков в зависимости от фактических нагpузок на тpактоp.