БАЛАНСИРНАЯ ТЕЛЕЖКА АВТОГРЕЙДЕРА Российский патент 2023 года по МПК E02F3/76 E02F3/80 B60K17/04 B60K17/36 

Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам, преимущественно автогрейдерам.

Известна балансирная тележка автогрейдера А120 (https://lib.madi.ru/fel/fel1/fel14E193.pdf) состоящая из центрального редуктора, содержащего главную передачу с дифференциалом и планетарные бортовые передачи, и из двух продольных симметричных балансиров, вращающихся на общей с планетарной передачей оси. Балансиры имеют зубчатую передачу от центрального редуктора к колесам без изменения направления вращения с передаточным числом единица. Ось поворота балансира выполнена визуально выше плоскости, содержащей оси вращения колес балансира. Рабочие тормоза - барабанные, расположены на ступицах колес.

Известна балансирная тележка автогрейдера ДЗ-180 (http://usts-ekb.ru/file/pdf_files/4/katalog_DZ-180.pdf) по описанию совпадающая с тележкой автогрейдера А120, но в отличие от нее для балансира оси колес и ось поворота лежат в одной плоскости. Данная тележка - наиболее близкий аналог заявленному техническому решению балансирной тележки (прототип) по наибольшему количеству одинаковых с ним существенных признаков.

Известна также балансирная тележка автогрейдера ДЗ-122 с балансирами ДЗ-122.04.06.000 (http://www.avtoall.ru; http://www.sonarr.ru) по описанию совпадающими с балансирами автогрейдера А120 с тем отличием, что имеют передаточное число от центрального редуктора к колесам 1,5.

Также известны конструкции балансирных тележек для лесных машин с зубчатой передачей внутри симметричного балансира и с колесными редукторами, жестко закрепленными на корпусе балансира, которые имеют меньшую массу, меньшие габариты и больший дорожный просвет (RU 2019444 С1, опубл. 15.09.1994) с передаточным числом от выходной полуоси центрального редуктора до колес в несколько единиц без изменения направления вращения.

Балансирные тележки с жестко закрепленными на корпусе балансира планетарными колесными редукторами применяются и на грейдерах (RU 24210 U1, опубл. 27.07.2002), где используются симметричные балансиры с цепной передачей и визуально заметным возвышением оси вращения балансира над плоскостью, содержащей оси вращения колес. Передаточное число от вала центрального редуктора до колес также будет несколько единиц. Рабочие тормоза - дисковые в масляной ванне, расположены на ступицах колес.

Близкие к заявленному техническому решению балансирной тележки элементы конструкции также содержатся в SU 519525, опубл. 30.06.1976; RU 19514 U1, опубл. 10.09.2001; RU 101675 U1, опубл. 27.01.2011.

Преимущество прототипа, в отличие от остальных приведенных конструкций, в обеспечении равномерного распределения вертикальных реакций в режиме тяги. Авторы SU 1763249 А1, опубл. 23.09.1992; SU 1763250 А1, опубл. 23.09.1992; RU 2189911 C2 опубл. 27.09.2002 критикуют аналогичные прототипу конструкции и предлагают варианты снижения массы и габаритов балансирных тележек при сохранении равномерности вертикальных реакций в режиме тяги, но вводят дополнительные реактивные штанги, а в RU 2707676 С1, опубл. 28.11.2019 и RU 2716395 С1 опубл. 11.03.2020 - электронное управление, значительно усложняющие конструкцию. Применение несимметричного балансира (RU 2749429 С1, опубл. 10.06.2021; RU 2563468 С1, опубл. 20.09.2015) обеспечивает равномерность только при фиксированном значении силы тяги.

Из недостатков прототипа можно отметить конструктивное ограничение на величину дорожного просвета под центральным редуктором, накладываемое условием расположения оси поворота балансира и осей вращения колес в одной плоскости. Недостаток прототипа, а также рассмотренных конструкций балансирных тележек автогрейдеров А120, ДЗ-122 и RU 24210 U1 - высокая неравномерность вертикальных реакций при торможении. В остальных приведенных здесь источниках процесс торможения не рассматривается вовсе.

Поскольку сцепная масса положительно влияет на тяговые свойства, а неравномерность вертикальных реакций - отрицательно предпочтительной для автогрейдера является более простая конструкция, как у прототипа, при необходимости обеспечения условий равномерности вертикальных реакций как для режима тяги так и для торможения.

Задача изобретения - создать балансирную тележку с симметричным балансиром для автогрейдера, обеспечивающую равномерное распределение нагрузок на колеса в режиме тяги и при торможении и определить условия обеспечения данной равномерности.

Технический результат изобретения - повышение сцепных свойств автогрейдера при тяге и торможении и увеличение срока службы как отдельных компонентов, так и тележки в целом.

Для достижения поставленной задачи изобретения автором были рассмотрены усилия, действующие на балансир автогрейдера, движущегося со скоростью V, в режиме тяги (Фиг. 1), как-то: крутящие моменты от колес Т₂ и Т₃, тяговые усилия от колес F₂ и F₃, вертикальные реакции от колес R₂ и R₃, усилия от центрального редуктора - вертикальные Р₂₃, горизонтальные F₂₃, и крутящий момент от выходной полуоси T_n. _.Режим торможения будет отличаться действием крутящих моментов Т₂, Т₃, T_n и тяговых усилий F₂, F₃, F₂₃ в другую сторону. В результате решения составленных уравнений равновесия с учетом условия равномерности вертикальных реакций как для режима тяги так и для торможения, в конечном итоге получена зависимость передаточного числа i=Z₂/Z₁ внутри симметричного балансира от радиуса колеса R и высоты точки поворота балансира Н.

В предлагаемой конструкции результаты решения отражены размещением рабочих тормозов в центральном редукторе по обе стороны на полуосях между главной передачей с дифференциалом и планетарными передачами (Фиг. 2).

На фиг. 1 изображена схема действующих нагрузок на симметричный балансир балансирной тележки автогрейдера в режиме тяги/торможения;

На фиг. 2 изображена кинематическая схема балансира балансирной тележки автогрейдера;

На фиг. 3 изображена кинематическая схема балансирной тележки автогрейдера.

Заявленная балансирная тележка автогрейдера (фиг. 2, 3) содержит центральный редуктор 2, жестко связанный с подмоторной рамой, и свободно поворачивающиеся вокруг его оси 0 симметричные балансиры 1. В центральном редукторе размещена главная передача с дифференциалом 3, полуоси 6, дисковые тормоза 7 и планетарные передачи 4. Дисковые тормоза расположены в масляной ванне между главной передачей и планетарной. Подвижные диски закреплены от проворота на полуоси, а неподвижные - на корпусе центрального редуктора. Солнечная шестерня планетарной передачи соединена с полуосью, эпициклическая - с корпусом центрального редуктора. Силовая передача балансира от центрального редуктора до каждого из колес состоит из нечетного числа шестерен, что обуславливает вращение шестерни Z₁, связанной с водилом планетарного редуктора, и шестерни Z₂, связанной с колесом 8, в одну сторону, что является одним из условий уравновешенности балансирной тележки. Другим условием является равенство или близко к нему передаточного числа балансира i=Z₂/Z₁ и величины R/H, где единицы измерения величин R и H одинаковы.

Работа тележки в режиме тяги следующая. Входной крутящий момент, приложенный к фланцу 5, действует на главную передачу и через дифференциал распределяется по двум полуосям, которые через солнечные шестерни планетарных передач передают вращение на водила и далее на шестерни балансиров Z₁. Внутри балансиров от шестерни Z₁ крутящий момент через паразитные шестерни передается колесным шестерням Z₂ и далее через соединенные с ними валы на колеса.

При торможении подаются осевые силы на блоки тормозных дисков. В результате подвижные и неподвижные диски тормоза смыкаются и возникает сила трения между дисками. Тормозные моменты, воспринимаемые корпусом центрального редуктора, передаются на полуоси, затем через планетарный редуктор на водила, шестерни Z₁, паразитные шестерни балансира, шестерни Z₂, соединенные с ними валы и достигают колес. Энергия торможения через масло передается на корпус центрального редуктора преимущественно в зоне расположения дисковых тормозов.

Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам, преимущественно автогрейдерам. Технический результат - повышение сцепных свойств автогрейдера при тяге и торможении и увеличение срока службы как отдельных компонентов, так и тележки в целом. Балансирная тележка автогрейдера включает центральный редуктор, расположенные в нём главную передачу с дифференциалом, полуоси, дисковые тормоза и планетарные передачи, продольные симметричные балансиры, расположенные на концах центрального редуктора и свободно поворачивающиеся на общей с его полуосями оси, силовую передачу балансира, передающую вращение от центрального редуктора на расположенные на концах балансиров колёса без изменения направления. Передаточное число силовой передачи балансира от центрального редуктора к каждому из колес равно величине: R/H, где R – радиус колеса; H – высота точки поворота балансира. При этом дисковые тормоза расположены в центральном редукторе между главной передачей и планетарной. Подвижные элементы дисковых тормозов закреплены на полуосях, а неподвижные соединены с корпусом центрального редуктора. 3 ил.

Балансирная тележка автогрейдера, включающая центральный редуктор, расположенные в нем главную передачу с дифференциалом, полуоси, дисковые тормоза и планетарные передачи, продольные симметричные балансиры, расположенные на концах центрального редуктора и свободно поворачивающиеся на общей с его полуосями оси, силовую передачу балансира, передающую вращение от центрального редуктора на расположенные на концах балансиров колеса без изменения направления, отличающаяся тем, что передаточное число силовой передачи балансира от центрального редуктора к каждому из колес равно величине: R/H,

где R - радиус колеса;

Н - высота точки поворота балансира;

при этом дисковые тормоза расположены в центральном редукторе между главной передачей и планетарной, подвижные элементы дисковых тормозов закреплены на полуосях, а неподвижные соединены с корпусом центрального редуктора.