ГУСЕНИЧНАЯ МАШИНА Российский патент 2003 года по МПК B62D55/04 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, преимущественно к преобразуемым гусеничным машинам, т.е. имеющим возможность преобразования как из колесных в гусеничные, так и обратно в колесные.

Известны гусеничные машины, содержащие кабину, грузопассажирский отсек, двигатель, коробку перемены передач, гусеничную тележку, содержащую опорные катки, ведущий мост с ведущими звездочками и снабженный бортовыми фрикционами. Но преобразование таких машин в колесные и обратно в гусеничные практически невозможно.

Известна преобразуемая гусеничная машина, конструкция которой описана в [1] . Эта гусеничная машина состоит из гусеничной тележки с закрепленным на ней ведущим мостом, снабженным ведущими звездочками гусениц, установленного на гусеничной тележке моторно-трансмиссионного блока колесной машины, включающего в себя раму, передний мост, рулевой механизм, кабину, грузопассажирский отсек, двигатель, коробку перемены передач, карданный вал, ведущий мост, выходные валы которого бортовыми цепными передачами связаны с ведущими звездочками гусениц. При этом оба ведущих моста снабжены шестеренчатыми дифференциалами, тормозную систему. При этом в данной конструкции ведущий мост гусеничной тележки снабжен с одной из его сторон бортовой передачей с передаточным отношением i=-1 /эта передача только меняет направление вращения на противоположное/, а также выходной вал этого ведущего моста кинематически связан через регулируемую реверсивную управляемую гидрообъемную передачу с двигателем. Эта гидрообъемная передача необходима для осуществления поворота за счет разности скоростей /сил тяги/ на забегающей и отстающей гусеницах, используя свойства шестеренчатого дифференциала.

Недостатком этой конструкции является усложненный механизм, обеспечивающий поворот гусеничной машины. Для обеспечения поворота данная конструкция имеет дополнительный ведущий мост, снабженный с одной из его сторон бортовой передачей /i=-1/, и регулируемую реверсивную управляемую гидрообъемную передачу. Перечисленные выше устройства обеспечивают поворот за счет разности скоростей /сил тяги/ на забегающей и отстающей гусеницах, используя свойства шестеренчатого дифференциала. Но поворот таким способом за счет бортовых фрикционов или устройств, описанных в [1], имеет существенный недостаток. Это обусловлено большими затратами мощности из-за значительного сопротивления повороту, что снижает тяговое усилие и проходимость гусеничной машины при повороте.

Сила сопротивления повороту преодолевается поворачивающим моментом, который образуют силы тяги Р₁ на забегающей и P₂ на отстающей гусеницах.

M_пов=(P₂+P₁)B/2=μG_тL/4 [2], стр. 192,
откуда P₂+P₁=μG_тL/(2B) [2], стр. 192,
где μ - некий обобщенный коэффициент. В данном случае коэффициент является коэффициентом пропорциональности между вертикальными и боковыми силами и не является просто коэффициентом трения [2], стр. 190 /второй абзац снизу/
G_т - вес гусеничной машины,
B - ширина гусеничной тележки,
L - база гусеничной тележки,
Р₁ и P₂ - силы тяги соответственно на забегающей и отстающей гусеницах.

Следовательно, векторная разница сил тяги на гусеницах для одних и тех же дорожных условий должна быть тем больше, чем больше отношение базы гусеничной тележки L к ее ширине В. Поэтому отношение базы гусеничной тележки L к ее ширине В является определяющим, чем меньше отношение L/B, тем легче гусеничная машина поворачивается. А соотношение L_on≤(1,5÷1,7) есть условие поворачиваемости гусеничной машины/ [2], стр. 56, второй абзац снизу/.

Целью настоящего изобретения является устранение перечисленных недостатков гусеничных машин с одновременным конструктивно-технологическим упрощением.

Поставленная цель достигается тем, что в гусеничной машине, состоящей из гусеничной тележки с закрепленным на ней ведущим мостом, снабженным ведущими звездочкам гусениц и имеющим шестеренчатый дифференциал, опорными катками, установленного на гусеничной тележке моторно-трансмиссионного блока колесной машины, включающего в себя раму, передний мост, рулевой механизм, кабину, грузопассажирский отсек, двигатель, коробку перемены передач, карданный вал, ведущий мост, имеющий шестеренчатый дифференциал, и тормозную систему, гусеничная тележка имеет укороченную базу, т.е. ее база меньше базы гусеничной тележки, величина которой определена длиной моторно-трансмиссионного блока, длина укороченной базы гусеничной тележки, как и величина, на какую она укорочена, определяется конструкцией моторно-трансмиссионного блока. Это означает, что гусеничная тележка воспринимает только часть нагрузки /веса/ от моторно-трансмиссионного блока, а остальную часть нагрузки /веса/ от моторно-трансмиссионного блока воспринимают лыжи /колеса/, установленные на передний мост моторно-трансмиссионного блока вместо управляющих движением колесной машины колес. Уменьшение базы гусеничной тележки L в конечном счете уменьшает отношение L/B и значительно облегчает поворот гусеничной машины. Для обеспечения высокой проходимости лыжи или колеса устанавливаются необходимого профиля, т.е. обеспечивают низкое удельное давление на грунт. Так как лыжи /колеса/ устанавливаются вместо управляющих движением колесной машины колес, то они осуществляют и управление /поворот/ гусеничной машиной.

Поскольку в предложенной конструкции уменьшилась база гусеничной тележки, а поворот осуществляется путем поворота лыж /колес/, а не за счет разности скоростей /сил тяги/ на забегающей и отстающей гусеницах, то это позволяет обеспечить бесступенчатый радиус поворота при любых скоростях движения со значительно меньшими затратами мощности и, как следствие, повысить тяговое усилие и проходимость гусеничной машины при повороте. Одновременно отпадает необходимость в дополнительных устройствах, обеспечивающих поворот, описанных в [1], и предложенная конструкция имеет один ведущий мост, установленный на гусеничной тележке.

Для улучшения ходовых /проходимости/ и эксплутационных /удобство в эксплуатации/ качеств гусеничной машины ее передний мост смещен вперед по ходу моторно-трансмиссионного блока относительно места установки его заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока. Это позволяет оптимально перераспределить нагрузку /вес/ от моторно-трансмиссионного блока между лыжами /колесами/ и гусеничной тележкой, т.е. увеличить нагрузку на гусеничной тележке и уменьшить на лыжах /колесах/. Уменьшение нагрузки на лыжах /колесах/ позволяет уменьшить их размеры /для лыж это длина и ширина, а для колес - диаметр и ширина/, сохранив при этом низкое удельное давление на грунт, и снижает величину усилия, прикладываемого к рулевому колесу, и нагрузки в элементах рулевого привода при управлении гусеничной машиной.

Смещение переднего моста вперед по ходу моторно-трансмиссионного блока относительно места установки его заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока обеспечивается установкой его на двух продольных лонжеронах.

Продольный лонжерон представляет из себя металлическую балку, имеющую в передней части фланец для крепления переднего моста, а в средней части имеющую кронштейн с опорной площадкой, которой балка крепится к передней рессоре моторно-трансмиссионного блока, и задний конец Г-образной формы /какой конец передний, а какой задний, определяется по ходу моторно-трансмиссионного блока/, которым балка шарнирно крепится к раме моторно-трансмиссионного блока. Следует заметить, что кронштейн с опорной площадкой располагается не посередине балки, а ближе к ее переднему концу.

Передний мост крепится при помощи стремянок к передним концам продольных лонжеронов. Своей средней частью, имеющей кронштейны с опорными площадками, продольные лонжероны крепятся к передним рессорам моторно-трансмиссионного блока при помощи стремянок, в местах крепления к ним переднего моста моторно-трансмиссионного блока колесной машины ее заводом- изготовителем. А задними /Г-образными/ концами продольные лонжероны шарнирно через кронштейны крепятся к раме моторно-трансмиссионного блока.

Расположение каждого кронштейна с опорной площадкой относительно своего продольного лонжерона обеспечивает зазор между рессорой и прикрепленным к ней продольным лонжероном. При этом расстояние от переднего края опорной площадки кронштейна до своего продольного лонжерона больше, чем расстояние от заднего края той же опорной площадки до того же продольного лонжерона /какой край передний, а какой задний, определяется по ходу продольного лонжерона/. Это в совокупности обеспечивает полную амплитуду деформации рессоры при ее работе, определенную заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока. Такая установка кронштейнов с опорными площадками обусловлена формой рессор /выпуклая вниз/ и местом крепления к ним переднего моста. Также кронштейны с опорными площадками, продольных лонжеронов, имеют устройства /например, проушины/, позволяющие осуществить крепление к ним нижних концов амортизаторов моторно-трансмиссионного блока.

При установке на гусеничной машине лыж использование переднего моста моторно-трансмиссионного блока невозможно, т.к. шкворни переднего моста колесной машины имеют продольный и поперечный углы наклона [3], стр.208, 1-й и 2-й абзацы сверху, левый столбик. Поэтому в предлагаемой конструкции используется передний мост, в котором продольный и поперечный углы наклона шкворневых узлов составляют ноль градусов /0^o/. Шкворневой узел представляет из себя ось, которая крепится через кронштейн к переднему мосту /снизу/, на которой на радиально-упорных /конических/ подшипниках установлена ступица, имеющая фланец для кропления стоек лыж. Следовательно, ось шкворневого узла располагается перпендикулярно вниз относительно переднего моста. Следовательно, продольным и поперечным углами наклона шкворневых узлов являются продольный и поперечный углы наклона осей шкворневых узлов.

К фланцам шкворневых узлов крепятся стойки лыж, к которым шарнирно крепятся лыжи. Стойка лыжи представляет из себя металлическую трубу, имеющую в верхней части фланец для крепления к фланцу шкворневого узла, а в нижней части перекладину с двумя проушинами, к которым через резинометаллические шарниры крепится лыжа. К фланцам стоек лыж крепятся поворотные рычаги. Поворотный рычаг представляет из себя металлический стержень, который одним концом крепится к фланцу стойки лыжи, а другой конец имеет коническое отверстие для соединения с рулевой тягой. Правая стойка имеет один продольный поворотный рычаг, а левая имеет два поворотных рычага, один из которых продольный, а другой поперечный. Продольный поворотный рычаг это рычаг, который располагается вдоль /параллельно/ продольной оси моторно-трансмиссионного блока, а поперечный поворотный рычаг располагается перпендикулярно той же продольной оси. При этом продольные поворотные рычаги левой и правой стоек лыж соединены поперечной рулевой тягой, а поперечный поворотный рычаг левой стойки лыжи соединен продольной рулевой тягой с маятниковым рычагом, установленным нa кронштейне с опорной площадкой левого продольного лонжерона, а другой продольной рулевой тягой маятниковый рычаг соединен с рулевой сошкой рулевого механизма моторно-трансмиссионного блока. Продольная рулевая тяга это тяга, параллельная продольной оси моторно-трансмиссионного блока, а поперечная рулевая тяга это тяга, перпендикулярная той же оси. Маятниковый рычаг представляет из себя металлический стержень, имеющий на одном конце два конических отверстия для подсоединения рулевых тяг, а на другом конце отверстие для крепления к шарнирной опоре. Все три отверстия располагаются на продольной оси металлического стержня. Поворотные рычаги /продольный и поперечный/, маятниковый рычаг, рулевые тяги /продольные и поперечная/ представляют из себя привод рулевого управления лыжами. Расположение и конфигурация /форма/ поворотных рычагов м маятникового рычага обеспечивает беспрепятственную работу привода рулевого управления, т.е. отсутствие заеданий и ограничений в повороте лыж /колес/, обусловленных касанием элементов рулевого привода других деталей передней подвески лыж, например таких, как продольные лонжероны, передний мост, рессоры, амортизаторы и т.д.

Для обеспечения трогания с места и предотвращения возможности возникновения больших усилий в элементах передней подвески лыж, особенно если произошло примерзание /прилипание/ лыж, предлагаемая конструкция имеет толкатели.

Толкатель представляет из себя металлический стержень, который одним концом через кронштейн крепится к продольному лонжерону, а другим концом, имеющим разъемное кольцо, охватывает с зазором соответствующую стойку лыжи. Зазор обеспечивается разницей между внутренним диаметром разъемного кольца и диаметром стойки лыжи или за счет овальной формы разъемного кольца. Величина зазора должна обеспечить при трогании с места небольшой толчок /удар/ толкателей в стойки лыж, что позволяет сорвать с места примерзшие /прилипшие/ лыжи и обеспечить тем самым трогание с места. Это становится возможным, потому что при трогании с места /если произошло примерзание лыж/ в элементах передней подвески лыж происходит упругая деформация до тех пор, пока не будет выбран зазор между стойками лыж и разъемными кольцами, охватывающими их. Поскольку к этому моменту гусеничная машина, а следовательно, и толкатели с разъемными кольцами будут обладать определенной скоростью, то произойдет удар /толчок/ разъемных колец толкателей в стойки лыж, что позволяет обеспечить трогание с места как вперед, так и назад.

При эксплуатации гусеничной машины с лыжами в зимний период, для облегчения преодолевания участков, не имеющих снежного покрова /например, пересечение автомобильных дорог или для въезда и выезда из крытого гаража/, предлагаемая конструкция гусеничной машины имеет передние выдвижные опорные катки, которые на подшипниковых ступицах через кронштейны крепятся к передним концам продольных лонжеронов. Передние выдвижные опорные катки имеют возможность управлять движением гусеничной машины, а привод рулевого управления ими осуществляется от привода рулевого управления лыжами, в частности от поперечной рулевой тяги. Также передние выдвижные опорные катки имеют возможность выдвигаться вниз таким образом, что поверхность качения этих катков располагается ниже поверхности скольжения лыж, с последующим поднятием в исходное положение, когда поверхность качения этих катков выше поверхности скольжения лыж.

Таким образом, в гусеничной машине, состоящей из гусеничной тележки с закрепленным на ней ведущим мостом, имеющим шестеренчатый дифференциал, снабженный ведущими звездочками гусениц, опорными катками, установленного на гусеничной тележке моторно-трансмиссионного блока колесной машины, включающего в себя раму, передний мост, рулевой механизм, кабину, грузопассажирский отсек, двигатель, коробку перемены передач, карданный вал, тормозную систему, гусеничная тележка имеет укороченную базу, т.е. воспринимает только часть нагрузки /веса/ от моторно-трансмиссионного блока, а остальную часть нагрузки /веса/ от моторно-трансмиссионного блока воспринимают лыжи /колеса/, установленные на передний мост моторно-трансмиссионного блока вместо управляющих движением колесной машины колес. Передний мост установлен со смещением вперед по ходу моторно-трансмиссионного блока относительно места установки его заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока колесной машины и крепится к передним концам двух продольных лонжеронов, которое своими средними частями, имеющими кронштейны с опорными площадками, крепятся к передним рессорам моторно-трансмиссионного блока в месте крепления к ним переднего моста заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока, а другими задними /Г-образными/ концами шарнирно через кронштейны крепятся к раме моторно-трансмиссионного блока. Расположение каждого кронштейна с опорной площадкой относительно своего продольного лонжерона обеспечивает зазор между рессорой и прикрепленным к ней продольным лонжероном, при этом расстояние от переднего края опорной площадки кронштейна до своего продольного лонжерона больше, чем расстояние от заднего края той же опорной площадки до того же продольного лонжерона. Также кронштейны с опорными площадками продольных лонжеронов имеют устройства, позволяющие осуществить крепление к ним нижних концов амортизаторов моторно-трансмиссионного блока. А продольные и поперечные углы наклона шкворневых узлов, к которым крепятся стойки лыж, составляют ноль градусов /0^o/. Стойки лыж имеют продольные и поперечный поворотные рычаги, правая стойка лыжи имеет один продольный поворотный рычаг, а левая стойка лыжи имеет два поворотных рычага, один из которых продольный, а другой поперечный, при этом расположение и конфигурация /форма/ поворотных рычагов обеспечивают беспрепятственную работу привода рулевого управления лыжами.

Кронштейн с опорной площадкой левого продольного лонжерона имеет прикрепленный к нему на шарнирной опоре маятниковый рычаг, а расположение и конфигурация /форма/ маятникового рычага обеспечивают беспрепятственную работу привода рулевого управления лыжами. Стойки лыж соединены толкателями с продольными лонжеронами, при этом разъемные кольца толкателей охватывают стойки лыж с зазором, обеспечивающим толчок /удар/ толкателей в стойки лыж при трогании с места гусеничной машины. А в лыжном варианте имеет передние выдвижные опорные катки, которые имеют возможность управлять движением гусеничной машины, а также имеют возможность выдвигаться вниз таким образом, что поверхность качения этих катков располагается ниже поверхности скольжения лыж, с последующим поднятием в исходное положение, т.е. поверхность качения этих катков находится выше поверхности скольжения лыж.

На фиг.1 изображена гусеничная машина, вид сбоку со смещением переднего моста, на фиг. 2 изображена передняя подвеска лыж и привод рулевого управления лыжами гусеничной машины.

Гусеничная машина содержит: гусеничную тележку 1 с ведущим мостом 3 и опорными катками 2, установленный на гусеничную тележку 1 моторно-трансмиссионный блок, включающий в себя раму 4, передний мост 11, закрепленный на двух продольных лонжеронах 22, имеющих кронштейны с опорными площадками 20, кабину 7, грузопассажирский отсек 6, двигатель 9, коробку перемены передач 8, карданный вал 5, тормозную систему, лыжи /колеса/ 13, передние выдвижные опорные катки 12, толкатели 17, продольные поворотные рычаги 15 /на фигурах показан левый продольный поворотный рычаг/, продольные рулевые тяги 18, 19, поперечную рулевую тягу 16, рулевой механизм 10, маятниковый рычаг 21, стойки лыж 14.

Гусеничная машина работает следующим образом. При трогании с места, если произошло примерзание лыж 13, то за счет зазора между стойками лыж 14 и разъемными кольцами толкателей 17 происходит толчок /удар/ толкателей 17 в стойки лыж 14, что облегчает трогание с места. При прямолинейном движении крутящий момент от двигателя 9 через коробку перемены передач 8 и карданный вал 5 передается ведущему мосту 3 гусеничной тележки 1, а следовательно, и гусеницам. Если управляющие движением гусеничной машины лыжи 13 располагаются прямо /т.е. параллельно продольной оси гусеничной машины/, то гусеницы движутся с равными скоростями и машина движется прямолинейно.

При повороте рулевого колеса, усилие от рулевого механизма 10 через продольную рулевую тягу 18 передается маятниковому рычагу 21, от которого через продольную рулевую тягу 19 передается поперечному поворотному рычагу левой стойки лыжи 14. Но так как к этой стойке лыжи 14 прикреплен и продольный поворотный рычаг 15, связанный поперечной рулевой тягой 16 с таким же продольным поворотным рычагом правой стойки лыжи 14, то происходит поворот обеих лыж. При эксплуатации в летний период, управляющие движением гусеничной машины колеса низкого давления устанавливаются на передний мост, сделанный заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока колесной машины. В этом случае усилие от рулевого механизма передается через продольную рулевую тягу 18 маятниковому рычагу 21, от которого через продольную рулевую тягу 19 к поворотному кулаку стандартного переднего моста моторно-трансмиссионного блока.

При повороте лыж /колес/ шестеренчатый дифференциал ведущего моста 3 позволяет обеспечить разные скорости движения гусениц. Гусеничная машина поворачивает.

При движении по участкам, не имеющим снежного покрова, выдвигаются передние выдвижные опорные катки 12. Так как они поворачиваются вместе /синхронно/ с лыжами 13, то могут управлять движением гусеничной машины. Поскольку поверхность качения этиx катков при выдвижения находится ниже поверхности скольжения лыж 13, то гусеничная машина, опираясь на передние выдвижные опорные катки 12, преодолевает участки без снежного покрова и управляется ими.

Источники информации
1. Авторское свидетельство 1772039 A1, В 62 D 55/00 от 09.01.91, В.Н.Холопов.

2. Платонов В. Ф., Леиашвили Г.Ф. "Гусеничные и колесные транспортно-тяговые машины". - М.: Машиностроение, 1986 г.

3. "Автомобиль". Основы конструкции, 2-е изд., перераб. и доп., М.: Машиностроение, 1986 г.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к преобразуемым гусеничным машинам. Сущность изобретения заключается в том, что гусеничная машина состоит из гусеничной тележки, имеющей укороченную базу и воспринимающей только часть нагрузки от моторно-трансмиссионного блока. На ней закреплен ведущий мост, который имеет шестеренчатый дифференциал, ведущие звездочки гусениц, опорные катки. Моторно-трансмиссионный блок включает в себя раму, передний мост, на который устанавливаются лыжи или колеса, воспринимающие остальную часть нагрузки от моторно-трансмиссионного блока. Также он включает в себя рулевой механизм, кабину, грузопассажирский отсек, двигатель, коробки перемены передач, карданный вал и тормозную систему. Передний мост установлен со смещением вперед по ходу моторно-трансмиссионного блока относительно места установки его заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока колесной машины. Он крепится к передним концам двух продольных лонжеронов. Последние своими средними частями, которые имеют кронштейны с опорными площадками, крепятся к передним рессорам моторно-трансмиссионного блока в месте крепления к ним переднего моста заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока, а другими задними Г-образными концами шарнирно через кронштейны крепятся к раме моторно-трансмиссионного блока. Техническим результатом является упрощение механизма, обеспечивающего поворот гусеничной машины. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гусеничная машина, состоящая из гусеничной тележки, имеющей укороченную базу и воспринимающей только часть нагрузки от моторно-трансмиссионого блока, с закрепленным на ней ведущим мостом, имеющим шестеренчатый дифференциал, снабженный ведущими звездочками гусениц, опорными катками, установленного на гусеничной тележке моторно-трансмиссионного блока колесной машины, включающего в себя раму, передний мост, с установленными на нем лыжами или колесами, воспринимающими остальную часть нагрузки от моторно-трансмиссионного блока, рулевой механизм, кабину, грузопассажирский отсек, двигатель, коробку перемены передач, карданный вал, тормозную систему, отличающаяся тем, что передний мост установлен со смещением вперед по ходу моторно-трансмиссионного блока относительно места установки его заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока колесной машины и крепится к передним концам двух продольных лонжеронов, которые своими средними частями, имеющими кронштейн с опорными площадками, крепятся к передним рессорам моторно-трансмиссионного блока в месте крепления к ним переднего моста заводом-изготовителем моторно-трансмиссионного блока, а другими задними Г-образными концами шарнирно через кронштейны крепятся к раме моторно-трансмиссионного блока. 2. Гусеничная машина по п. 1, отличающаяся тем, что расположение каждого кронштейна с опорной площадкой относительно своего продольного лонжерона обеспечивает зазор между рессорой и прикрепленным к ней продольным лонжероном, при этом расстояние от переднего края опорной площадки кронштейна до своего продольного лонжерона больше, чем расстояние от заднего края той же опорной площадки до того же продольного лонжерона. 3. Гусеничная машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что кронштейны с опорными площадками продольных лонжеронов имеют устройства, позволяющие осуществлять крепление к ним нижних концов амортизаторов моторно-трансмиссионного блока. 4. Гусеничная машина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что кронштейн с опорной площадкой левого продольного лонжерона имеет прикрепленный к нему на шарнирной опоре маятниковый рычаг, а расположение и конфигурация, форма маятникового рычага обеспечивают беспрепятственную работу привода рулевого управления лыжами. 5. Гусеничная машина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что стойки лыж соединены толкателями с продольными лонжеронами, при этом разъемные кольца толкателей охватывают стойки лыж с зазором, обеспечивающим толчок, удар толкателей в стойки лыж при трогании с места гусеничной машины. 6. Гусеничная машина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что в лыжном варианте имеет передние выдвижные опорные катки, которые имеют возможность управлять движением гусеничной машины, а также имеют возможность выдвигаться вниз таким образом, что поверхность качения этих катков располагается ниже поверхности скольжения лыж, с последующим поднятием в исходное положение, т. е. поверхность качения этих катков находится выше поверхности скольжения лыж, что позволяет преодолевать участки, не имеющие снежного покрова.