ШАГАЮЩАЯ ОПОРА ДЛЯ МНОГООПОРНЫХ САМОХОДНЫХ МАШИН И ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕННОЙ ПРОХОДИМОСТИ Российский патент 1996 года по МПК B62D57/32 

Изобретение относится к транспортным средствам повышенной проходимости и может быть использовано в многоопорных самоходных дождевальных и поливных машинах, работающих как позиционно, так и в непрерывном движении.

Известны опоры для электрифицированных дождевальных и поливных машин, работающих как позиционно, так и в непрерывном движении, выполненные в виде корпуса, с установленными на нем силовым приводом, и движителей в виде колес. (Многоопорные дождевальные машины. Под ред. С.Х. Гусейн-Заде, М. Колос. 1984-191с.).

Такие опоры обладают низкой проходимостью вследствие того, что колесная опора оставляет глубокую колею, при этом возникает бульдозерный эффект, а отсутствие межбортового симметричного дифференциала приводит к повышению буксования ведущих колес, вследствие движения колес по неровностям пахоты, что в целом приводит к повышенным энергозатратам.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является устройство в виде шагающей опоры по а.с. N 523830 (кл. B 62 D 57/02, 1976г. ). Шагающая опора содержит балки с опорными стойками и башмаками, механизмы перемещения их относительно друг друга, при этом опорные стойки выполнены в виде шарнирных четырехзвенников с приводом в виде гидроцилиндров, управляемых распределителем, снабженным двуплечим рычагом для взаимодействия с толкателями, установленными на балках.

Указанная шагающая опора решает техническую задачу, связанную с уменьшением занимаемости растений, в результате чего представляет собой опору узкоспециализированного применения, в которой разделены рабочий ход, адаптация и перенос. Это приводит к повышенным энергозатратам, вследствие наличия двух самостоятельных приводов, один из которых (привод адаптации) гидравлический, т.е. обладает повышенной энергоемкостью, а тяговый привод включает в себя реверсивный двигатель, что сильно усложняет управление шагающей опорой, не обеспечивает равномерность и непрерывность режима движения и приводит к повышению энергозатрат за счет наличия циклов разгона и торможения на периоде рабочего хода, тогда как наиболее благоприятным с энергетической точки зрения, является случай равномерного вращения вала силовой установки. Выполнение опорных стоек в виде шарнирных четырехзвенников пантографного типа требуют обязательного наличия индивидуального для каждой опорной стойки привода адаптации и кроме того шарнирные четырехзвенники пантографного типа не являются обратимыми механизмами и не могут быть использованы в качестве пассивных движителей, что также приводит к усложнению управления, росту энергозатрат и снижает их применимость.

Данная шагающая опора имеет невысокий технический уровень, что обусловлено наличием нескольких силовых приводов и приводов адаптации в шагающей опоре, а также рабочим циклом не обеспечивающим равномерность и непрерывность режима движения, вследствие чего усложняется конструкция шагающей опоры и требуются дополнительные энергозатраты на разгон и торможение шагающих движителей в каждом рабочем цикле, что приводит к увеличению энергоемкости, усложнению управления и снижает их применимость. В результате этого снижается эффект из-за отсутствия принудительной автоматической блокировки и разблокировки в зависимости от углового положения шагающих движителей относительно корпуса ведущих полуосей связанных симметричным дифференциалом, не обеспечивается оптимальный закон движения опорных точек шагающих движителей по траектории, что не позволяет упростить управление и качественно изменить динамику шагающей опоры.

В этой связи важнейшей задачей является создание нового привода шагающей опоры для транспортных средств повышенной проходимости с ведущими полуосями соединенными между собой самоблокирующимся симметричным дифференциалом блокирующимся при достижении шагающими движителями заданного углового положения относительно корпуса, что снижает неравномерность передвижения шагающей опоры за счет сокращения фазы переноса в рабочем цикле шагающего движителя, обеспечивает самоуправление движителя и исключает накопление погрешностей взаимного положения шагающих движителей и корпуса, вследствие чего не нарушается режим походки даже при длительной работе шагающей опоры, тем самым существенно упрощается управление шагающей опоры и обеспечивается новый рабочий цикл с меньшей энергоемкостью.

Техническим результатом заявленной конструкции шагающей опоры является создание нового рабочего цикла с фазой ускоренного переноса, начало и конец которого полностью определяются положением шагающих движителей относительно корпуса, за счет введения системы самоблокировки межосевого симметричного дифференциала в зависимости от углового положения шагающих движителей относительно корпуса и обеспечения дополнительного увеличения угловой скорости при разгоне шагающего движителя в начале фазы ускоренного переноса и торможение шагающего движителя в конце фазы ускоренного переноса, за счет дополнительной пружины кручения связывающей ведущие полуоси, что позволяет повысить коэффициент режима каждой пары шагающих движителей и исключить накопленные погрешности походки, тем самым добиться синхронизации моментов отрыва и опускания побортных движителей на опорную поверхность, исключая при этом вертикальные перемещения корпуса, резко снижая энергоемкость силового привода и существенно упрощая управление шагающей опорой.

Это позволяет использовать новую конструкцию шагающей опоры для универсального применения на многоопорных самоходных транспортных средствах, повысить их проходимость, упростить конструкцию, облегчить управление и снизить энергоемкость привода.

Указанный технический результата достигается тем, что в шагающей опоре для многоопорных самоходных машин и для транспортных средств повышенной проходимости, содержащей корпус с побортно установленными на нем двумя передними и двумя задними шагающими движителями, выполненными в виде шарнирных четырехзвенников лямдообразного типа, расположенных в вертикальной плоскости и снабженных башмаками, причем башмаки задних шагающих движителей соединены с башмаками передних жесткой связью, силовой привод, симметричный дифференциал имеющий кинематическую связь с силовым приводом, а также ведущие полуоси, соединенные с симметричным дифференциалом и жестко связанные с кривошипами передних шагающих движителей, ведущие полуоси снабжены дополнительной пружиной кручения и самоблокирующимся симметричным дифференциалом снабженным парой кулачковых полумуфт блокирующих симметричный дифференциал при достижении шагающими движителями заданного углового положения относительно корпуса, при этом полумуфты установлены в подшипниках скольжения жестко связанных с корпусом, причем подшипники скольжения выполнены в виде втулок торцы которых имеют ступенчатый профиль, ступицы полумуфт снабжены упорами контактирующими с торцевой частью подшипника скольжения, а полумуфты вводятся в зацепление упругими элементами одновременно прижимающим упоры к торцам подшипников скольжения.

Введение самоблокировки межосевого симметричного дифференциала в зависимости от углового положения шагающих движителей относительно корпуса и введение дополнительной пружины кручения связывающей ведущие полуоси повысить коэффициент режима каждой пары шагающих движителей, за счет сокращения фазы переноса.

Предложенная новая конструкция привода шагающей опоры обладает существенными отличиями и позволяет расширить область применения шагающей опоры, т. к. исключает нарушение заданного режима походки из-за накопления погрешностей взаимного положения шагающих движителей и корпуса даже при длительной работе шагающей опоры.

Введение нового узла межосевого самоблокирующегося симметричного дифференциала и введение дополнительной межосевой пружины кручения позволяет получить новый закон движения опорных точек шагающих движителей по траектории и повысить коэффициент режима каждой пары шагающих движителей за счет фазы ускоренного переноса, что обеспечивает снижение энергоемкости.

Новая жесткая функциональная зависимость самоблокировки и саморазблокировки симметричного дифференциала от углового положения шагающих движителей, а также уменьшение числа степеней свободы, позволяет существенно облегчить управление шагающей опорой.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующий признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательного уровня, заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид шагающей опоры; на фиг. 2 - кинематическая схема привода шагающих движителей; на фиг. 3 вид кулачковой муфты; на фиг. 4 траектория каждой опорной точки.

Шагающая опора (фиг. 1) содержит несущий корпус 1, к которому с помощью кронштейнов 2 присоединена полезная нагрузка, например труба 3 рабочего трубопровода самоходной дождевальной машины.

На корпусе 1 побортно установлены два передних 4 и два задних шагающих движителя 5, выполненных в виде шарнирных четырехзвенников лямдообразного тира расположенных в вертикальной плоскости. Каждый шагающий движитель содержит криволинейную опору 6, снабженную башмаком 7 и шарнирно соединенную с кривошипом 8 и качающимся рычагом 9, второй конец которого шарнирно соединен с кронштейном 10, установленным на корпусе 1. Башмаки 7 правого переднего шагающего движителя 4 и правого заднего шагающего движителя 5, а также левого переднего 4 и левого заднего 5 шагающих движителей соединены между собой жесткими стержнями 11.

На корпусе 1 также установлен силовой привод состоящий из двигателя 12 и редуктора 13, и правая и левая ведущие полуоси 14 и 15 (фиг.2), соединенные симметрично дифференциалом 16 и жестко связанные с кривошипами 8 передних ведущих шагающих движителей 4.

Кривошипы 8 ведомых задних шагающих движителей 5 шарнирно закреплены на корпусе 1. Привод ведомых задних шагающих движителей 5 осуществляется посредством жесткой связи башмаков 7 передних и задних шагающих движителей.

Ведущие полуоси 14 и 15 (фиг.2,3) соединены между собой пружиной кручения 17 и кинематически связаны посредством шестерен 18, 19 и 20, 21 с полуосями симметричного дифференциала 16, дифференциал 16 снабжен шестерней 22, взаимодействующей через редуктор 13 с двигателем 12. При достижении шагающими движителями 4 и 5 заданного положения относительно корпуса 1 обеспечивается блокировка дифференциала 16 посредством кулачковых или зубчатых полумуфт 23, имеющих возможность перемещаться по ведущим полуосям 14 и 15 вдоль направляющих шпонок 24. Полумуфты 23 установлены в подшипниках скольжения 25, жестко связанных с корпусом 1 и выполненных в виде втулок, торцы которых имеют ступенчатый профиль. Ступицы полумуфт 23 снабжены упорами 26 контактирующими с торцевой частью подшипников скольжения 25. Полумуфты 23 вводятся в зацепление упругими элементами 27 одновременно прижимающими упоры 26 к торцам подшипников скольжения 25. Симметричный дифференциал 16, полумуфты 23, установленные в подшипниках скольжения 25, а также упругие элементы 27 образуют самоблокирующийся симметричный дифференциал 28 (фиг.2).

Опорные точки шагающих движителей 4 и 5 описывают траекторию идентичную траектории (фиг.4), где участок АБ соответствует фазе опоры на грунт, а БВА
фазе переноса. Точка В на траектории расположена так, что длина дуги ВА равна длине опорного участка АБ. Подшипники скольжения 25 (фиг.3) ориентированы относительно корпуса 1 таким образом, что в точке В траектории упоры 26 находятся в конце спуска со ступеньки в торцевой части подшипника скольжения 25, а в точке Б траектории упоры 26 находятся в начале подъема на ступеньку в торцевой части подшипника скольжения 25.

Работает шагающая опора следующим образом. Шагающие движители 4 и 5 правого и левого бортов последовательно совершают движения соответствующие фазе опоры на грунт, включая рабочий ход участок АБ траектории (фиг.4), и фазе переноса, которую можно подразделить на фазу ускоренного переноса от точки Б к точке В траектории и на фазу переноса с угловой скоростью рабочего хода участок ВА траектории.

При этом увеличение угловой скорости шагающих движителей в фазе ускоренного переноса обеспечивается путем саморазблокировки симметричного дифференциала 16 при заданном угловом положении шагающих движителей 4 и 5. Это сводит к минимуму перерыв между двумя последовательными рабочими ходами и приближает движение шагающей опоры к равномерному, учитывая ее движение по инерции между рабочими ходами.

В начале этапа ускоренного переноса дополнительная пружина кручения 17, соединяющая ведущие полуоси 14 и 15, раскручивается преодолевая инерционные нагрузки действующие на шагающий движитель, а затем закручивается, аккумулируя энергию, и тормозит шагающий движитель в конце этапа ускоренного переноса, что также способствует сокращению времени между двумя рабочими ходами шагающей опоры.

Цикл работы шагающей опоры подразделяется на следующие четыре основные стадии:
шагающие движители левого борта находятся в фазе опоры на грунт, а шагающие движители правого борта проходят фазу ускоренного переноса;
шагающие движители левого борта находятся в фазе опоры на грунт и осуществляют рабочий ход, а шагающие движители правого борта проходят фазу переноса с угловой скоростью рабочего хода;
шагающие движители левого борта проходят фазу ускоренного переноса, а шагающие движители правого борта находятся в фазе опоры на грунт;
шагающие движители левого борта проходят фазу переноса с угловой скоростью рабочего хода, а шагающие движители правого борта находятся в фазе опоры на грунт и осуществляют рабочий ход.

Рассмотрим цикл работы шагающей опоры с момента когда опорные точки шагающих движителей 4, 5 (фиг.1,4) левого борта находятся в точке А траектории опираясь на грунт, а опорные точки шагающих движителей 4,5 правого борта находятся в точке Б траектории на границе выхода из состояния опирания на грунт. В этом положении упор 26 (фиг.2,3) полумуфты 23 установленной на правой ведущей полуоси 14 находится на границе ступенчатого участка в торцевой части подшипника скольжения 25, а полумуфты 23 находятся в зацеплении, т.е. дифференциал 16 сблокирован. Крутящий момент от двигателя 12 передается через редуктор 13 и шестерню 22 на дифференциал 16, а через него, с помощью шестерен 18, 19 и 20, 21 на ведущие полуоси 14 и 15. Поскольку дифференциал 16 сблокирован, что ведущие полуоси 14 и 15 начинают вращаться с одинаковой угловой скоростью. При этом упор 26 полумуфты 23 установленной на правой ведущей полуоси 14 поднимается на ступеньку расположенную в торцевой части подшипника скольжения 25, поднимает упругий элемент 27 и перемещает полумуфту 23 по ведущей полуоси 14 выводя ее из зацепления с полумуфтой 23 установленной на левой ведущей полуоси 15. В итоге дифференциал 16 разблокируется и ненагруженная правая ведущая полуось 14 начинает вращаться с повышенной угловой скоростью сокращая фазу переноса опоры и одновременно закручивая пружину кручения 17. Полуось 14 поворачивает кривошип 8 (фиг.1), который поворачивает криволинейную опору 6 и качающийся рычаг 9, при этом опорная точка правого переднего шагающего движителя 4 поднимается и перемещается по траектории от точки Б к точке В (фиг.4). Через жесткий стержень 11 поворот передней правой криволинейной опоры 6 передается на правый задний шагающий движитель 5, обеспечивая тем самым движение опорной точки правого заднего шагающего движителя 5 по траектории от точки Б к точке В синфазно с опорной точкой правого переднего шагающего движителя 4. Нагруженная левая ведущая полуось 15 и левый передний шагающий движитель 4 неподвижны, поэтому опорные точки шагающих движителей левого борта находятся в контакте с грунтом в точке А траектории.

При достижении опорной точкой правого переднего шагающего движителя 4 (фиг.1,3,4) точки В траектории, упор 26 полумуфты 23 установленной на правой ведущей полуоси 14 спустится со ступеньки на торцовой части подшипника скольжения 25, полумуфта 23 установленная на правой ведущей полуоси 14 под действием упругого элемента 27 войдет в зацепление с полумуфтой 23 установленной на левой ведущей полуоси 15. В итоге дифференциал 16 (фиг.2) заблокируется и ведущие полуоси 14 и 15 будут вращаться с одинаковой угловой скоростью. При этом опорные точки шагающих движителей правого борта продолжают движение по траектории от точки В к точке А, а левая ведущая полуось 15 начнет поворачивать кривошип 8 (фиг.1), который, в свою очередь, приводит в движение криволинейную опору 6 и качающийся рычаг 9, вследствие чего опорная точка левого переднего шагающего движителя начинает перемещаться по траектории лот точки А к точке Б. Через жесткий стержень 11 поворот передней левой криволинейной опоры 6 передается на задний левый шагающий движитель 5, обеспечивая тем самым движение опорной точки левого заднего шагающего движителя 5 по траектории от точки А к точке Б. Так как опорные точки шагающих движителей левого борта находятся на грунте, то оставаясь неподвижным относительно грунта, они способствуют перемещению корпуса 1 относительно грунта на длину рабочего хода АБ (фиг.4).

Когда опорные точки шагающих движителей левого борта окажутся в точке 0б траектории опорные точки шагающих движителей правого борта коснутся грунта в точке 0а траектории, а опорные точки шагающих движителей левого борта выйдут из зацепления с грунтом. При этом упор 26 (фиг.3) полумуфты 3 установленной на левой ведущей полуоси 15 поднимается на ступеньку расположенную в торцевой части подшипника скольжения 25 и поджимая упругий элемент 27 перемещает полумуфту 23 по левой ведущей полуоси 15 выводя ее из зацепления с полумуфтой 23 установленной на правой ведущей полуоси 14. В итоге дифференциал 16 (фиг. 2) разблокируется и ненагруженная левая ведущая полуось 15 начинает вращаться с повышенной угловой скоростью, причем пружина кручения 17, закрученная на предыдущем этапе, раскручиваясь помогает увеличить угловую скорость ведущей полуоси 15 в начале фазы переноса и, закручиваясь, тормозит ведущую полуось 15 в конце фазы ускоренного переноса.

При достижении опорной точки левого переднего шагающего движителя 4 (фиг. 1,3,4) точки В траектории упор 26 полумуфты 23 установленной на левой ведущей полуоси 15 спустится со ступеньки на торцевой части подшипника скольжения 25, полумуфта 23 установленная на левой ведущей полуоси 15 под действием упругого элемента 27 войдет в зацепление с полумуфтой 23 установленной на правой ведущей полуоси 14. В итоге дифференциал 16 (фиг.2) сблокируется и ведущие полуоси 14 и 15 будут вращаться с одинаковой угловой скоростью. При этом опорные точки шагающих движителей левого борта продолжают движение по траектории от точки В к точке А, а правая ведущая полуось 14 начнет поворачивать кривошип 8 (фиг.1), который, в свою очередь, приводит в движение криволинейную опору 6 и качающийся рычаг 9, вследствие чего опорная точка правого шагающего движителя 4 начинает перемещаться по траектории от точки А к точке Б. Через жесткий стержень 11 поворот передней криволинейной опоры 6 передается на правый задний шагающий движитель 5, обеспечивающий тем самым движение опорной точки правого заднего шагающего движителя по траектории от точки А к точке Б. Так как опорные точки шагающих движителей правого борта находятся на грунте, то оставаясь неподвижными относительно грунта, они способствуют перемещению корпуса 1 на длину рабочего хода АБ (фиг.4).

После достижения опорной точкой левого переднего шагающего движителя 4 точки А траектории цикл работы повторяется.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
шагающая опора предназначена для универсального применения в транспортных средствах повышенной проходимости и в сельском хозяйстве, в частности, для многоопорных самоходных дождевальных и поливных машин, работающих как позиционно, так и в непрерывном движении, причем самоблокировка симметричного дифференциала при достижении шагающими движителями строго заданного углового положения относительно корпуса снижает энергоемкость, облегчает управление и исключает накопление погрешностей и нарушение режима походки даже при длительной работе шагающей опоры;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решения и способов применения;
шагающая опора, воплощенная в заявленном изобретении, при его осуществлении способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость". ЫЫЫ2

Использование: многоопорные самоходные машины и транспортные средства повышенной проходимости. Сущность изобретения: шагающая опора содержит корпус 1 с поворотно установленными на нем двумя передними 4 и двумя задними шагающими движителями 5,выполненными в виде шарнирных четырехзвенников лямдообразного типа, расположенных в вертикальной плоскости и снабженных башмаками 7, причем башмаки задних шагающих движителей 5 соединены с башмаками передних жесткими стержнями 11, силовой привод, состоящий из двигателя 12 и редуктора 13. 4 ил.

Шагающая опора для многоопорных самоходных машин и для транспортных средств повышенной проходимости, содержащая корпус с побортно установленными на нем двумя передними и двумя задними шагающими движителями, силовой привод, симметричный дифференциал, имеющий кинематическую связь с силовым приводом, а также ведущие полуоси, соединенные симметричным дифференциалом, отличающаяся тем, что шагающие движители, выполненные в виде шарнирных четырехзвенников лямбдообразного типа, расположенных в вертикальной плоскости, содержат криволинейные опоры, снабженные башмаками и шарнирно связанные с кривошипами, а также с качающимися рычагами, свободные концы которых шарнирно соединены с корпусом, причем башмаки задних шагающих движителей соединены с башмаками передних жесткой связью, ведущие полуоси, жестко связаные с кривошипами передних шагающих движителей, снабжены дополнительной пружиной кручения и самоблокирующимся симметричным дифференциалом, снабженным парой кулачковых полумуфт, блокирующих симметричный дифференциал по достижении шагающими движителями заданного углового положения относительно корпуса, при этом полумуфты установлены в подшипниках скольжения, жестко связанных с корпусом, причем подшипники скольжения выполнены в виде втулок, торцы которых имеют ступенчатый профиль, ступицы полумуфт снабжены упорами, контактирующими с торцевой частью подшипников скольжения, а полумуфты введены в зацепление упругими элементами, одновременно прижимающими упоры к торцам подшипников скольжения.