ЭЛЛИПСООБРАЗНОЕ КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1994 года по МПК B60B19/00 

Изобретение относится к ходовым устройствам сельскохозяйственных, землеройных, транспортных и других машин.

Известно эллипсообразное колесо транспортного средства, содержащее гибкий обод, состоящий из шарнирно соединенных между собой звеньев, размещенное с внутренней от звеньев стороны и кинематически связанное с ними внутреннее колесо, соединенное с приводным органом его вращения (патент США N 2272135, кл. 305-19, 1942).

Это колесо обладает недостаточными сцепными качествами, создает значительное колееобразование и уплотнение почвы, не позволяет работать на почвах с недостаточной несущей способностью.

Цель изобретения - повышение тягово-сцепных качеств, плавности хода, снижения давления на почву.

Указанная цель достигается тем, что в эллипсообразном колесе транспортного средства, содержащем гибкий обод, состоящий из шарнирно соединенных между собой звеньев, шину, установленную на звеньях обода, и размещенное с внутренней от звеньев стороны и кинематически связанное с ними внутреннее колесо, соединенное с приводным органом его вращения. Кинематическая связь между звеньями гибкого обода и внутренним колесом образована цевочным зацеплением. Каждое звено двух смещенных на определенный угол с диаметрально расположенными в каждой паре звеньями соединено с внутренним колесом гидроцилиндром, шарнирно закрепленным корпусом и штоком соответственно на корпусе этого колеса и соответствующем звене. Бесштоковая полость одного из цилиндров в каждой паре соединена со штоковой полостью другого цилиндра, а в гидромагистрали соединяющие полости цилиндров, подключены резервные емкости, выполняющие функции гидравлических компенсаторов.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема эллипсообразного колеса; на фиг. 2 - колесо, план; на фиг. 3 - то же, разрез; на фиг. 4 - фазы перемещения при повороте ведущей полуоси (оси).

Эллипсообразное колесо содержит закрепленное на полуоси цевочное колесо 1, обтянутое бесконечной цепью, состоящей из звеньев 2 большого радиуса кривизны. Звенья для зацепления с цевочным колесом снабжены цевками 3. На замкнутый контур из восьми звеньев надета пневматическая шина 4, образующая упругий шарнирный обод. Здесь используется шина большой эластичности, толстая упругая лента либо специальная шина, допускающая небольшой перегиб в области шарнирного сочленения звеньев. Распорные усилия пневматической шины здесь воспринимаются боковыми ребрами звеньев совместно с торцовыми болтами соединительных пальцев. Эллипсообразная форма обода колеса создается автономной гидросистемой под действием опорных реакций почвы в вертикальной плоскости и распорных радиальных упругих сил обода - в горизонтальной плоскости. С этой целью звенья обода через одно шарнирно связаны гидроцилиндрами с цевочными колесом. Противолежащие гидроцилиндры между собой соединены гидросистемой таким образом, что гидросмесь из штоковой полости одного, вертикального гидроцилиндра 5 по трубопроводу 6 может поступать в надпоршневую полость другого, вертикального гидроцилиндра 7, а гидросмесь из штоковой полости гидроцилиндра 7 по трубопроводу 8 - в бесштоковую полость гидроцилиндра 5. Аналогичным образом связаны гидросистемой между собой и горизонтальные гидроцилиндры 9 и 10.

Восприняв вертикальную нагрузку, опорное звено обода, приближаясь к оси колеса, втягивает поршень гидроцилиндра 5. Гидросмесь из надпоршневой полости этого гидроцилиндра поступает в штоковую полость гидроцилиндра 7, одновременно приближает к оси колеса и верхнее ему противолежащее звено обода. При этом, распорные упругие силы обода 4 будут вытягивать поршни из горизонтально расположенных гидроцилиндров 9 и 10.

Однако объем гидросмеси в надпоршневой полости гидроцилиндра больше объеме гидросмеси штоковой полости и чтобы обеспечить работу гидроцилиндров колесо снабжено резервными емкостями 11 и 12.

Избыток гидросмеси в надпоршневых полостях, в момент втягивания гидроцилиндра 5, по трубопроводу 13 удаляется в резервную емкость 11, а из гидроцилиндра 7 - по трубопроводу 14 в резервную емкость 12.

Недостаток гидросмеси в надпоршневых полостях, в момент вытягивания гидроцилиндра 9, восполняется поступлением гидросмеси из резервной емкости 12, по трубопроводам 15, а гидроцилиндра 10 - из резервной емкости 11. Надпоршневая поверхность поршней больше штоковой, поэтому некоторое принудительное поступление гидросмеси в надпоршневые полости горизонтальных гидроцилиндров, наряду с всасыванием, будет способствовать более быстрому приданию ободу эллипсообразной формы.

На фиг. 4 изображены фазы перемещения эллипсообразного колеса при повороте цевочного колеса через каждые 22^о 30'. Когда опорным является звено обода, не связанное с гидроцилиндром, реакция почвы через него будет передаваться и на звенья, связанные с гидроцилиндрами, что будет также способствовать и в этот момент лучшему обхвату цевочного колеса 1 как верхней, так и нижней частью цепи шарнирного обода.

Резервная емкость снабжена перегородками для гашения напора поступающей из гидроцилиндра гидросмеси и штуцером с клапаном для заполнения жидкости в гидросистему.

Система должна чутко и быстро реагировать на изменяющиеся условия среды (рельефа, плотности почвы, скорости вращения и пр. ) для этого поршни снабжаются прямыми и обратными клапанами.

На фиг. 3 показан гибкий фартук 17, 18 для защиты полости зацепления цевочного колеса с ободом от попадания грунта. Левая часть фартука 17 наружной кромкой крепится к фланцам звеньев, а внутренняя - к диску цевочного колеса. Первая часть фартука 18 наружной кромкой также крепится к фланцам звеньев обода, а внутренней - к кожуху гидросистемы 19. В качестве фартука может служить прорезиненная ткань.

Эллипсообразную форму обода колесо принимает только в опертом положении, а в поднятом положении - круглую. Наружная кромка цевочного колеса и в поднятом положении не должна выходить за пределы контакта с цевками звеньев обода.

В отличие от колесного и гусеничного ходовых аппаратов предлагаемый обладает лучшим копированием поверхности почвы. Свободная самоустановка в заданных пределах звеньев на почву позволяет эллипсообразному колесу копировать рельеф почвы. Здесь копирование почвы осуществляется, как за счет деформации шины обода, так и за счет цепи звеньев обода. Взаимный поворот звеньев обода ограничивается их торцовыми упорами. Хорошее копирование поверхности почвы в сочетании с эластичностью шины обода придает эллипсообразному колесу высокую плавность хода.

Особенностью цевочного зацепления эллипсообразного колеса является то, что шаг впадин окружности для цевок на цевочном колесе меньше шага цевок на звеньях обода. При этом один оборот цевочного колеса осуществляется на длине цепи обода больше на 24,9% длины окружности колеса. Это значит опорный на почву участок шины одновременно участвует в двух движениях: в относительном - при его вращении вокруг своей оси и в переносном - прямолинейно-поступательном, цевочном колесом в плоскости поля. Примерно четвертая часть пути совершается методом перекатывания по звеньям обода, т. е. в режиме работы гусеничного ходового аппарата, значительно повышающего тяговосцепные качества данного ходового колеса.

Центр кривизны опорной части обода, изображенного на фиг. 2 эллипсообразного колеса находится значительно выше его оси вращения. Радиус кривизны R_o в 1,3 раза больший радиуса r_o круглого колеса той же высотой положения оси. Это позволяет эллипсообразному колесу, по сравнению с обычным, той же высотой положения оси и того же профиля шины, увеличить площадь контакта с почвой, снизить удельное давление на почву, повысить проходимость. Дает возможность быстрой и легкой замены существующих колес для работы в сложных условиях.

Таким образом, по характеру работы эллипсообразное колесо приближается к гусеничному ходовому аппарату в отличие от которого шина не портит поверхности почвы, улучшает плавность хода, повышает долговечность, а по сравнению с обычным колесом той же высотой оси вращения, того же профиля шины и вертикальной нагрузки на ось, эллипсообразное колесо позволяет уменьшить колееобразование и снизить уплотнение почвы.

Предлагаемый ходовой аппарат реально является средством значительного повышения тягово-сцепных качеств и проходимости машин при выполнении работ по возделыванию пропавших культур в лучшие агротехнические сроки, повысить урожайность этих культур за счет уменьшения уплотнения почвы, производить работы, где по условиям агротехники работа гусеничных машин недопустима, а работа колесных машин невозможна по условиям проходимости, например подкормка и уборка трав на торфяно-болотных почвах.

Использование: в ходовых устройствах сельскохозяйственных, землеройных, транспортных и других машин. Сущность изобретения: эллипсообразное колесо содержит закрепленное на оси цевочное колесо, обтянутое цепью из звеньев большого радиуса кривизны. Звенья снабжены цевками для зацепления с цевочным колесом. На замкнутый контур из восьми звеньев надета пневматическая шина, образующая упругий шарнирный обод. Используется шина большой эластичности либо специальная шина, допускающая небольшой перегиб в продольной плоскости в обалсти шарнирного сочленения звеньев. Эллипсообразная форма обода создается гидросистемой колеса под действием сил реакций почвы. С этой целью звено цепи обода, через одно, шарнирно связано гидроцилиндром с цевочным колесом. Гидроцилиндры противоположных звеньев попарно связаны между собой автономной гидросистемой, в которой жидкость из внештоковой полости одного гидроцилиндра поступает в штоковую полость другого, и наоборот. Для защиты от попадания грунта в полость цевочного зацепления колеса с ободом используются гибкие оболочки. 4 ил.

ЭЛЛИПСООБРАЗНОЕ КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее гибкий обод, состоящий из шарнирно соединенных между собой звеньев, шину, установленную на звеньях обода, и размещенное с внутренней от звеньев стороны и кинематически связанное с ними внутреннее колесо, соединенное с приводным органом его вращения, отличающееся тем, что кинематическая связь между звеньями гибкого обода и внутренним колесом образована цевочным зацеплением, каждое звено двух смещенных на определенный угол пар звеньев с диаметрально расположенными в каждой паре звеньями соединено с внутренним колесом гидроцилиндром, шарнирно закрепленным корпусом и штоком соответственно на корпусе этого колеса и соответствующем звене, при этом бесштоковая полость одного из цилиндров в каждой паре соединена со штоковой полостью другого цилиндра, а в гидромагистрали, соединяющие полости цилиндров, подключены резервные емкости, выполняющие функцию гидравлических компенсаторов.