АВТОМОБИЛЬ ПОВЫШЕННОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ Российский патент 1994 года по МПК B60P1/02 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в качестве транспортного средства.

Известен автомобиль ЗиЛ-131 (6х6), содержащий раму с ходовой частью, на которой установлены двигатель с силовой передачей, кабина водителя и кузов. Собственная масса 5800 кг, грузоподъемность 4500 кг (по шоссе), 2500 кг (по грунту), мощность двигателя 110 л. с.

Недостатком известного автомобиля является недостаточная грузоподъемность при значительной собственной массе. Указанный недостаток обусловлен конструкцией автомобиля.

Известно также портальное транспортное средство, содержащее раму с размещенными на ней грузозахватными органами, приводными от силовых цилиндров, полости которых посредством магистралей сообщены через распределитель с гидросистемой транспортного средства, кабину водителя.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств автомобиля путем уменьшения давления груза на ходовую часть.

Указанная цель достигается тем, что грузозахватные органы с силовыми цилиндрами заменены четырьмя гидравлическими опорами, одинаковыми по конструкции, каждая из которых выполнена разветвляющейся вверху на несколько пар цилиндров, расположенных под углом друг к другу, внутрь которых вставлены поршни, соединенные между собой балкой, оканчивающейся шаровой поверхностью, входящей в шаровую опору, закрепленную на днище кузова, являющегося элементом поддержки груза.

На фиг. 1 изображен предлагаемый автомобиль общий вид; на фиг. 2 - то же, со стороны кабины; на фиг. 3 - то же вид сзади; на фиг. 4 - двухпоршневая гидравлическая опора, общий вид; на фиг. 6 - то же, вид справа; на фиг. 6 - то же, разрез; на фиг. 7 - шестипоршневая гидравлическая опора, общий вид; на фиг. 8 - то же, вид справа; на фиг. 9 - то же, вид сверху; на фиг. 10 дана схема соединения поршня с грузовой балкой; на фиг. 11 показан основной поршень, общий вид; на фиг. 12 - то же, вид сверху; на фиг. 13 - дополнительный поршень, общий вид; на фиг. 14 - то же, вид сверху; на фиг. 15 - кинематическая схема привода масляных насосов и распределительных кранов; на фиг. 16 - схема поворота и фиксации распределительных кранов; на фиг. 17 - гидравлическая схема привода опор; на фиг. 18 - схема сил, действующих на корпус и его основание; на фиг. 19 - разрез А-А на фиг. 18 (схема сил, действующих на корпус гидравлической опоры в горизонтальной плоскости); на фиг. 20 - схема сил, действующих в дополнительных цилиндрах шестипоршневой опоры; на фиг. 21 - схема сил, действующих на поршни и основание шестипоршневой гидравлической опоры; на фиг. 22 - схема установки гидравлических опор группами на большегрузном прицепе.

Предлагаемый автомобиль содержит раму 1, к которой прикреплена ходовая часть 2 и на которой установлены водительская кабина 3, двигатель 4 с силовой передачей 5 и кузов 6, установленный на четыре гидравлические опоры 7-10. Все четыре гидравлические опоры имеют одинаковое устройство и могут быть двух-или шестипоршневыми. Каждая из опор содержит цилиндрический корпус 11 прямоугольного или круглого сечения, который в верхней части разветвляется на два основных цилиндра 12 и 13, расположенных один относительно другого под углом α = 65-70^о, в каждый из которых пропущены основные поршни 14 и 15, через пазы которых пропущена стреловидная грузовая балка 17 Т-образного сечения, имеющая в верхней части шар 17, который входит в шаровую опору, состоящую из двух частей 18 и 19, которая привернута болтами к днищу кузова. В нижней части цилиндрический корпус оканчивается фланцем 20, который болтами 21 привернут к основанию 22. Основание прикреплено к раме автомобиля. Тем же расположен штуцер 23 для соединения с гидравлической системой. Основные цилиндры имеют ограничительные болты 24, затянутые гайками 25, концы болтов входят в ограничительные пазы 26 поршней. Основные поршни прямоугольного сечения в верхней части имеют Т-образные пазы 27, а в нижней части, обращенной в сторону жидкости, выполнены скосы 28, параллельно которым расположены канавки 29, в которые входят концы уплотнительных манжет 30 и 31. Угол между телом основного поршня и скосом ϕ =115^о. Если автомобиль имеет большую грузоподъемность, то гидравлические опоры могут быть выполнены многопоршневыми.

На фиг. 7 показана гидравлическая опора с четырьмя дополнительными поршнями 32-35, которые вставлены в дополнительные цилиндры 36-39, выполненные в двух взаимопересекающихся плоскостях. В этом случае основные и дополнительные поршни соединены между собой крестовидной грузовой балкой 40. Дополнительные поршни имеют также ограничительные пазы 41, Т-образные пазы 42, скосы 43, выполненные под углом β =145^о таким образом, что они расположены параллельно цилиндрической части корпуса. Дополнительные поршни также имеют уплотнительные манжеты. Винты 44, ввернутые в дополнительные цилиндры, входят в ограничительные пазы поршней и ограничивают их ход. К нижней части кузова прикреплен электродвигатель 45, механически соединенный с редуктором 46, закрепленным там же, который выполнен совместно в одном блоке с масляными насосами: нагнетающим 47, отсасывающим 48 и вращающимися распределительными кранами 49 и 50. На валу электродвигателя установлена большая шестерня 51, которая входит в зацепление с малой шестерней 52, на валу которой установлены масляные насосы. Малая шестерня 53 через промежуточные шестерни 54, 55 и 56 приводит в движение зубчатый сектор 57 и полукруглый стопор 58, закрепленный на одном и том же валу вместе с зубчатым сектором, который периодически входит в зацепление с шестерней 59 привода распределительных кранов, выполненной совместно с фиксатором 60, имеющим полукруглые выемки 61. В гидравлическую систему входят также масляный бак 62, редукционный клапан 63, нагруженный пружиной 64, которая закреплена винтом 65. Гидравлические опоры с узлами гидравлической системы соединены посредством трубопроводов 66-70.

Автомобиль работает следующим образом.

Погруженный в кузов 6 груз через части шаровых опор 18 и 19, шары 17, грузовые балки 16, если опоры двухпоршневые, или 40, если опоры шестипоршневые, давит на поршни 14, 15, 32 - 35 опор 7-10. Поршни передают давление груза через жидкость на основания 22 опор, а затем на раму 1 автомобиля. Давление жидкости равномерно распределяется по всей внутренней поверхности каждой опоры, так как площадь сечения оснований 22 опор 7-10 меньше площади сечения поршней всех четырех опор. Скосы 28 и 43 на основных 14, 15 и дополнительных 32-35 поршнях делят внутреннюю поверхность цилиндров на равные участки, при этом l=l₁; l₂=l₃; l₄=l₅; l₆=l₇; l₈=l₉; l₁₀= l₁₁. Раз участки равны, то и силы, действующие на них, тоже равны и взаимно уравновешивают друг друга F=F₁; F₂=F₃; F₄=F₅; F₆=F₇; F₈=F₉; F₁₀=F₁₁ (см. фиг. 18 и 20). Кроме того, силы, действующие в горизонтальной плоскости, также уравновешивают друг друга F₁₂=F₁₃; F₁₄=F₁₅ (см. фиг. 19). Таким образом, все силы, действующие на корпус цилиндров опоры в вертикальной и горизонтальной плоскостях уравновешивают друг друга, а давление на поршни и основания пропорционально площадям их сечений.

Перед началом движения автомобиля во избежание заклинивания поршней или их перекосов, что может привести к передаче давления от поршней не через жидкость, а через корпус цилиндров на раму 1 и тем самым вызвать поломку ходовой части, необходимо включить электродвигатель 45, который через шестерни 51 и 52 вращает масляные насосы 47 и 48. Если распределительные краны 49 и 50 находятся в положении, показанном на фиг. 17, то жидкость от насоса 47 из масляного бака 62 подается по трубопроводу 69, через распределительный кран 49, в трубопровод 66, а затем во внутренние полости гидравлических опор 7 - 10. Жидкость давит на поршни 14, 15, 32-35 каждой из опор, которые медленно поднимаются и поднимают кузов 6 с грузом на небольшую высоту. Насос 48 при этом работает вхолостую, перекачивая масло из бака 62 через трубопроводы 67 и 68 снова в бак. Одновременно с шестернями 51 и 52 вращаются шестерни 53-56, которые приводят во вращение с очень небольшой скоростью зубчатый сектор 57, который периодически поворачивает с остановками шестерню 59, на валу которой расположены золотники распределительных кранов 49 и 50. Как только зубчатый сектор 57 выходит из зацепления с шестерней 59, полукруглый стопор 58 входит в паз 61 фиксатора 60, который фиксирует золотники распределительных кранов 49 и 50.

Из положения, показанного на фиг. 17, золотники поворачиваются в положение, показанное пунктиром. При этом отключается насос 47, который работает вхолостую, перегоняя масло из бака 62, через клапан 63, сжимая пружину 64, по трубопроводу 70 снова в бак. Насос 48 в этом случае откачивает масло из внутренних полостей гидравлических опор, направляя его по трубопроводу 68 в бак 62. Поршни 14, 15, 32-35 всех опор медленно опускаются и вместе с ними опускается кузов 6 с грузом. Как только кузов займет крайнее нижнее положение, зубчатый сектор 57 повернет шестерню 59 и вместе с ней золотники распределительных кранов 49 и 50 в первоначальное положение и кузов снова начнет подниматься. Таким образом, при работе гидравлической системы кузов периодически поднимается и опускается с небольшой скоростью и на небольшую высоту. В любые моменты движения и остановки кузова давление груза на раму автомобиля уменьшается в несколько раз. Когда груз доставлен по назначению и автомобиль останавливается, электродвигатель 45 отключается и кузов останавливается.

На фиг. 21 показаны силы, действующие на основание 22 и поршни 14 15, 32-35 гидравлической опоры. Силы F_o и F₀₁ действуют под углом друг к другу на поршни 14 и 15. Равнодействующая этих сил F_p направлена вверх. Силы F_д и F_д1 действуют на дополнительные поршни 32 и 34. Равнодействующая этих сил F_р1 направлена вверх. Силы F_д2 и F_д3 действуют на поршни 33 и 35. Равнодействующая этих сил F_р2 также направлена вверх. Сложение равнодействующих сил F_р, F_р1, F_р2 дает силу F _пор., которая уравновешивает силу давления груза, а сила F_осн действует на раму автомобиля, по величине она в несколько раз меньше силы F_пор. Таким образом, гидравлические опоры 7-10 при движущихся и неподвижных поршнях уменьшают давление груза на раму автомобиля. Выбор прямоугольного сечения поршней вызван необходимостью получения сечения поршней при наименьшем сечении оснований опор. Для перевозки особо тяжелых грузов гидравлические опоры могут устанавливаться группами (см. фиг. 22).

Предлагаемое изобретение обеспечивает более высокую грузоподъемность, экономию топлива, более высокую проходимость (на участках с ограниченной несущей поверхностью), а также сохранность дорог.

Использование: в качестве транспортного средства, приспособленного для грузовых перевозок. Сущность: автомобиль содержит раму 1, к которой прикреплена ходовая часть 2 посредством гидравлических опор 7 и 9, имеющих шаровые опоры. 2 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. АВТОМОБИЛЬ ПОВЫШЕННОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ, содержащий раму с ходовой частью, на которой установлен двигатель с силовой передачей, кабина и четыре, по две спереди и сзади, одинаковые по конструкции гидравлические опоры с элементами поддержки груза, масляный насос с приводом от электродвигателя через редуктор, распределительные краны и трубопроводы для соединения с внутренними полостями гидравлических опор, имеющих корпус, закрытый у основания, и поршни с уплотнительными элементами, отличающийся тем, что каждая гидравлическая опора выполнена разветвляющейся вверху на несколько пар цилиндров, расположенных под углом друг к другу, внутрь которых вставлены поршни, соединенные между собой балкой, оканчивающейся шаровой поверхностью, входящей в шаровую опору, закрепленную на днище кузова, являющегося элементом поддержки груза. 2. Автомобиль по п.1, отличающийся тем, что разветвляющиеся вверху цилиндры размещены в одной или двух взаимопересекающихся плоскостях. 3. Автомобиль по пп.1 и 2, отличающийся тем, что поршни с нижних торцевых сторон имеют скосы, выполненные в направлении снизу вверх, и составляют острые углы между верхними и нижними поверхностями поршней, причем проекции скосов на плоскости представляют собой эллипсы или прямоугольники в зависимости от сечения поршней.